بررسي تأثير اضافه‌ كردن پودر لاستيك بر مشخصات ويسكوالاستيك غيرخطي قير

Investigation on the Effect of Crumb Rubber Modification on Non-linear Viscoelastic Characteristics of Asphalt Binder

تغيير رفتار رئولوژيكي و مكانيكي قير خالص يكي از مهمترين انتظارات مصرف­ كنندگان افزودني ­هاي مختلف است. پودر لاستيك يكي از شناخته ­شده ­ترين و مطلوب­ ترين افزودني هاي مورد استفاده جهت افزايش مقاومت قير در برابر شيار افتادگي، خستگي و ترك ­هاي حرارتي دماي پايين است. تغييرات رفتاري ناشي از اضافه كردن افزودني ­هاي مختلف معمولاً در محدوده رفتار ويسكوالاستيك خطي صورت مي‌پذيرد. اين در حالي است كه بررسي رفتار غيرخطي در دماهاي بالاتر، تنش ­هاي بيشتر و نرخ­ هاي بارگذاري زيادتر از اهميت فراواني برخوردار است. در اين پژوهش آزمايش خزش ـ بازگشت ­پذيري با استفاده از دستگاه رئومتر برش ديناميكي در راستاي ارزيابي خواص رئولوژيكي قيرهاي اصلاح ­شده با پودر لاستيك با سه درصد وزني متفاوت 10، 15 و 20 در محدوده ويسكوالاستيك غيرخطي مورد استفاده قرار گرفته است. نتايج آزمايشگاهي بر اساس نظريات ساده مرتبط با رفتار ويسكوالاستيك خطي و غيرخطي و نيز مدل ويسكوالاستيك غيرخطي كسري تعميم­ يافته تجزيه و تحليل شده و نشان داده‌اند كه اضافه كردن پودر لاستيك به قير خالص موجب افزايش رفتار غيرخطي آن مي­ شود. اين افزايش رفتار غيرخطي توأم با كاهش پتانسيل بازگشت ­پذيري قير در دماي 40 درجه سانتي گراد بوده كه به معناي افزايش مقاومت آن در برابر شيار افتادگي است. افزايش درصد پودر لاستيك مصرفي منجر به افزايش اين روند گرديده است.

One of the most important expectations of asphalt binder additives consumers is a reasonable change in rheological and mechanical behavior of original asphalt binder. Crumb rubber is a well-known modifier commonly used to enhance rutting resistance, fatigue behavior and thermal cracking at low temperatures of neat asphalt binder. Generally, rheological and mechanical changes of neat asphalt binder in presence of different types of additives are investigated within linear viscoelastic range. However, evaluating non-linear behavior of neat and modified asphalt binders at higher temperatures, higher stress levels and higher loading rates is important as well. In this study, implementing dynamic shear rheometer (DSR), the creep – recovery test was performed to evaluate rheological behavior within non-linear viscoelastic range of asphalt binders modified with three different dosages of crumb rubber including 10, 15 and 20%. The experimental results were analyzed based on simple theoretical related to non-linear viscoelastic behavior as well as generalized non-linear fractional viscoelastic model. The analysis showed that adding crumb rubber to neat asphalt binder causes an increasing non-linear behavior which means improvement of rutting resistance at 40 degree of centigrade. Also, increasing the dosage of crumb rubber amplifies this trend.