بررسي آزمايشگاهي رفتار فيزيكي و مكانيكي مخلوط‌هاي آسفالتي اصلاح شده با مصالح سنگي سرباره‌اي

Experimental Evaluation of Physical and Mechanical Performance of Asphalt Mixes Modified by Steel Slag Aggregates

در اين تحقيق با هدف امكان سنجي و فرمولاسيون كاربرد سرباره فولاد در مخلوط‌هاي آسفالتي پس از بررسي خصوصيات مصالح سنگدانه‌اي سرباره فولاد با استفاده از تجهيزات پراش اشعه ايكس و ميكروسكوپ الكتروني، هفت سري مخلوط آزمايشگاهي كه در هر يك از آنها نسبتي از سنگدانه آهكي با سنگدانه سرباره فولاد جايگزين شده بود ساخته شدند. با استفاده از روش طرح اختلاط مارشال، درصد قير بهينه و ساير پارامترهاي مارشال بدست آمد. همچنين آزمايشات تعيين مقاومت لغزندگي و خواص اصطكاكي مخلوط‌هاي آسفالتي حاوي مصالح سرباره‌اي با استفاده از دستگاه پاندول انگليسي و روش پخش ماسه بر روي نمونه‌هاي دال شكل انجام شد. نتايج نشان داد كه در مخلوط ساخته شده با مصالح سرباره‌اي، پارامتر‌هاي استقامت مارشال، وزن مخصوص و مقاومت لغزندگي افزايش چشم‌گيري پيدا مي‌كند ولي مصرف قير و فضاي خالي مخلوط به طور قابل توجهي افزايش مي‌يابد. اين در حالي است كه در مخلوط‌هايي كه در آنها تنها بخشي از مصالح درشت‌دانه آهكي با مصالح سرباره‌اي جايگزين شده است با بهبود قابل قبول در پارامترهاي ذكر شده، مصرف قير و فضاي خالي مخلوط نيز در حدود متعارف و مجاز قرار مي‌گيرند. در اين تحقيق همچنين حساسيت رطوبتي مخلوط‌ها به روش آشتو T-283 مورد بررسي قرار گرفت كه نتايج حاكي از كاهش حساسيت رطوبتي مخلوط‌هاي حاوي مصالح سرباره­اي است. بررسي پتانسيل انبساطي مخلوط‌ها نيز نشان داد كه انبساط نمونه‌هاي حاوي سرباره فولاد پس از 7 روز كمتر از 1% است.

This paper investigates the feasibility of incorporation of steel slag into the hot mix asphalt. To this end, firstly, physical phases and morphology of steel slag were evaluated through XRD and SEM. Then, seven asphalt mixture types in which different proportions of natural aggregates were substituted with steel slag aggregate were prepared and their volumetric properties and optimum bitumen contents were obtained in accordance with standard Marshall mix design. Moreover, the frictional characteristics of mixes were examined in laboratory and field by means of British pendulum and sand patch methods. Results showed that Marshall Stability, specimen bulk specific weight, and surface friction as well as bitumen consumption and air void content significantly increase as a result of incorporation of steel slag aggregates. However, while Marshall Stability and friction noticeably improved in asphalt mixes in which only coarse part of aggregates were substituted with steel slag aggregates, their air void and bitumen contents remained in acceptable range. Assessing the moisture susceptibility of mixes revealed that mixes containing steel slag are less affected by moisture. In addition, the expansion potential of asphalt mixes in which all the aggregates were replaced with steel slag aggregates found to be less than 1%.