Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Mehdi Abtahi Forooshani,Behrooz Koosha
سیدمهدی ابطحی فروشانی (استاد راهنما) بهروز کوشا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amin Taerian
امین طائریان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

The effects of structural and blending conditions of rubber particles on bitumen behavior
The final disposal of scrap tires is an extremely serious environmental problem nowadays. Generally, every tire ever manufactured is discarded, posing a potential threat to public health and the environment. The reuse of scrap tires has become a challenge all over the world, since this material takes nearly 600 years to decompose completely. On the other hand, the construction and maintenance of road pavements should be long lasting due to their major impact on the economy of a nation. The main reasons for the weak performance of roads include the increase in the overall traffic, poor material quality and/or climatic effects. Therefore, the need for better performance of pavements has constrained pavement engineers to develop the modified asphalts. The modified asphalt mainly improves permanent deformation (rutting), fatigue, low-temperature cracking, friction resistance, and adherence of pavements. Researchers have shown that ground tire rubber can be added to asphalt compositions. Mainly, the use of this material partially reduces the need for new raw materials while improves the performance and life cycle of asphalt pavements. Rubber modified asphalt-concrete is an environmentally correct solution. The obvious benefit of adding rubber to bitumen is that the rubber imparts elasticity to the binder, which helps increscent in fatigue life of flexible pavements, as well as reduces reflective cracking. This elasticity can also improve pavement flexibility and resistance to low-temperature cracking. It has been reported that rubber also improves the aging resistance, the tensile strength, ductility, toughness, resiliency, tenacity, and thus, the durability of rubber-modified asphalt mixtures. This dissertation investigates the effects of structural and blending conditions of rubber particles on bitumen behavior by using four types of tests i.e. Pull-out, FTIR, DSR and PG. The pull-out test was designed to investigate the interfacial shear stress between asphalt (neat and/or modified) and aggregate. According to the experimental design, the effects of rubber particle content, blending temperature, mixing time and types of aggregate (limestone and/or steel slag) were investigated on the pull-out force. The optimized conditions of preparation of rubber-modified asphalt-concrete were obtained. Therefore, with the optimum condition of preparation, further tests were being conducted. The FTIR test was designed to investigate the interaction between binder and rubber. After that to investigate the performance of asphalt rubber concrete, the dynamic shear rheometer (DSR) test was conducted. Consequently, performance grade (PG) of asphalt rubber was carried out to evaluate the high temperature performance of asphalt. Studies and experiments indicate that use of ground rubber to modify binder is desirable from stand point of technical In addition, it is desirable from an environmental point of view and economic standpoint. Key Words rubber asphalt, crumb rubber, reclaimed rubber, Pull-out test, FTIR, Dynamic shear rheometer test, Performance grade.
امروزه لاستیک‌های ضایعاتی یک مشکل جدی محسوب می‌شوند. به بیان دیگر هر تایری که دور انداخته می‌شود، یک تهدید برای سلامتی جامعه و محیط زیست به حساب می‌‌آید. از آن‌جایی که این مواد برای از بین رفتن در طبیعت به زمانی در حدود 6000 سال احتیاج دارند، بازیافت آن‌ها بسیار مورد توجه جوامع قرار گرفته است. از طرف دیگر از آن‌جایی که روسازی تأثیر اساسی بر روی اقتصاد یک جامعه دارد، باید دارای طول عمر طولانی باشد. علت خرابی راه را می‌توان در سه عامل ترافیک و یا بار اضافی، مصالح به کار رفته ضعیف و شرایط نامناسب آب‌وهوایی جست‌وجو نمود. بنابراین نیاز به عملکرد بهتر روسازی، مهندسین راهسازی را به سمت اصلاح خواص قیر و آسفالت سوق داده است. قیرهای اصلاح شده عمدتاً عواملی نظیر شیارشدگی، خستگی، ترک انقباضی، مقاومت اصطکاکی و چسبندگی مصالح را بهبود می‌بخشد. محققان نشان داده‌اند که خرده لاستیک می‌تواند به عنوان یک اصلاح‌کننده به قیر افزوده شود. این ماده علاوه بر اینکه عملکرد و طول عمر آسفالت را بهبود می‌بخشد، نیاز به استفاده از مواد خام جدید را در قیر بر طرف می‌سازد و از نظر محیط زیستی راهکاری مناسب می‌باشد. اساسی‌ترین مزیت کاربرد لاستیک در قیر، ایجاد رفتار الاستیک در آن می‌باشد که این عامل باعث کمک به افزایش طول عمر خستگی در روسازی و نیز کاهش ترک‌های انعکاسی می‌گردد. این افزایش در الاستیسیته هم‌چنین باعث افزایش انعطاف‌پذیری روسازی و در نتیجه کاهش ترک‌های انقباضی می‌گردد. هم‌چنین برای کاربرد لاستیک در قیر گزارش گردیده که این ماده باعث افزایش مقاومت در برابر پیری، مقاومت کششی، نرمی، چغرمگی، برجهندگی، سختی و به طور کلی دوام مخلوط‌های آسفالتی می‌گردد. این پایان‌نامه با استفاده از آزمایشات نیروی خروج، طیف‌سنجی تبدیل فوریه، رئومتر برش دینامیکی و رده عملکردی به بررسی کاربرد ذرات لاستیک در قیر بر پارامترهای ساختاری و رفتار قیر پرداخته است. آزمایش ابداعی نیروی خروج به بررسی تنش برشی بین سنگدانه و قیر (خالص و یا اصلاح شده)، می‌پردازد. در طرح این آزمایش بررسی شرایط عمل‌آوری نظیر ابعاد ذرات، میزان ذرات لاستیک، دما اختلاط، مدت زمان اختلاط و نوع سنگدانه‌ها مد نظر قرار داده شده است. سپس از پارامترهای بهینه بدست آمده از این آزمایش، در ساخت نمونه برای بقیه آزمایشات، استفاده شده است. آزمایش طیف سنجی تبدیل فوریه برای بررسی پیوند بین قیر و ذرات لاستیک صورت گرفته است. در ادامه برای برآورد عملکرد مخلوط آسفالت لاستیکی با استفاده از قیر، آزمایش رئومتر برش دینامیکی انجام گردید. سپس دمای بالای عملکردی آسفالت در ادامه آزمایشات برآورد گردید. نتایج مطالعات و آزمایشات حاکی از آن است که استفاده از پودر لاستیک به عنوان اصلاح کننده در قیر علاوه بر اینکه از نقطه نظر زیست محیطی مطلوب است، از جهت اقتصادی به صرفه و قابل توجیه و از نقطه نظر فنی و عملکردی بسیار مناسب و مطلوب است. کلمات کلیدی: قیر لاستیکی، خرده لاستیک، ریکلیم، آزمون نیروی خروج، طیف‌سنجی تبدیل فوریه، رئومتر برش دینامیکی، رده عملکردی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی