ارزيابي خصوصيات شيميايي، فيزيكي و رفتار خستگي قيرهاي اصلاح شده با نانو سيليكا و پلي‌يورتان سنتز شده

Evaluation of Chemical, Physical and Fatigue Properties of Modified Asphalt Binder with Nanosilica and Synthesized Polyurethane

روسازي آسفالتي راه ها متشكل از قير، سنگدانه و فيلر مي‌باشد. قير نقش مهمي در خصوصيات مخلوط‌ هاي آسفالتي داشته و از اين جهت شناسايي رفتار آن حائز اهميت است. بتن آسفالتي همچنان پركاربردترين مصالح در ساخت جاده‌ها مي‌باشد. خرابي خستگي از متداول­ترين خرابي‌ در راهها بوده و سالانه هزينه زيادي صرف تعمير و نگهداري راهها مي‌شود. اصلاح قير يكي از روش‌هاي مهم جهت افزايش مقاومت روسازي در برابر خرابي مي‌باشد. در اين پژوهش، نانو سيليكا و پلي­ يورتان سنتز شده با مقادير 3، 5 و 7 درصد وزني قير استفاده شدند. به ­دليل عدم پايداري ترموپلاستيك پلي ­يورتان در قير، از پلي­ يورتان سنتز شده استفاده شد. براي سنتز پلي يورتان، از تركيب پلي ­ال و ايزوسيانات استفاده شد. براي بررسي خستگي از تست جاروب زمان استفاده شد. نتايج نشان مي‌دهد كه پلي يو رتان سنتز شده و نانوسيليكا عمر خستگي را بهبود بخشيدند. تأثير پلي يورتان سنتز شده بر عمر خستگي به مراتب بيشتر از نانوسيليكا بود. مقدار افزايش عمر خستگي براي نانو سيليكا و پلي يورتان سنتز شده در كرنش كم 3/7 و 4/5 برابر بود. نتايج تست شيميايي طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون قرمز و تست‌هاي فيزيكي نشان مي‌دهد كه تغييرات فيزيكي ايجاد شده در قير براي پيش‌بيني خستگي به تنهايي قابل اعتماد نيست. تغييرات شيميايي و ايجاد پيوندهاي مختلف در رفتار خستگي تأثيرگذار مي‌باشند.

Asphalt pavement roads are composed of bitumen, aggregates and filler. Asphalt binder plays an important role in the properties of asphalt mixtures, and it is therefore important to identify its behavior. Asphalt concrete is still the most used material in the construction of roads. Fatigue failure is one of the most common failures in roads, and repairing such failures is very costly. Bitumen correction is one of the important methods to increase the strength of the pavement against failure. In this research, nanosilica and synthesized polyurethane with 3, 5 and 7 asphalt binder percentage were used. Due to the instability of thermoplastic polyurethane in asphalt binder, synthesized polyurethane was used. Polyurethane was synthesized by using a combination of polyol and isocyanate. To test the fatigue, a time sweep test was used. Results showed that synthesized polyurethane and nanosilica have improved the fatigue life. The effect of synthesized polyurethane on fatigue life was much greater than that of nanosilica. The fatigue life was increased 3.7 and 4.5 times for nanosilica and synthesized polyurethane in low strain, respectively. Results of the chemical test of Fourier-Transform Infrared Spectroscopy and physical tests showed that the physical changes which were made in the bitumen are not reliable for prediction of fatigue. In fact, changes in the chemical composition and creation of various bonds are influential on the fatigue behavior.