ارزيابي حساسيت رطوبتي مخلوط هاي آسفالتي اصلاح شده با نانو مواد (اكسيد روي و اكسيد سيليسيم)

Evaluation of Moisture sensitivity of asphalt mixtures modified with nanomaterials (ZnO and SiO2

خرابي رطوبتي يكي از متداولترين خرابي ها در مخلوط هاي آسفالتي است كه در نتيجهي تاثير رطوبت بر روي پيوستگي قير و چسبندگي قير-سنگدانه است. روش هاي متفاوتي براي بهبود چسبندگي و كاهش خرابي رطوبتي در مخلوطهاي آسفالتي وجود دارد. يكي از متداولترين روشهاي كاهش خرابي رطوبتي استفاده از اصلاح قير با افزودني مناسب است. در اين پژوهش، تاثير دو نوع نانوماده (نانواكسيدسيليسيم و نانواكسيدروي) در دو درصد مختلف، دو نوع سنگدانه (گرانيت و سنگآهك) و يك نوع قير پايه مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور بررسي تاثير نانوموادبر كاهش خرابي رطوبتي مخلوط هاي آسفالتي از بارگذاري كشش غيرمستقيم سيكلي در شرايط خشك و مرطوب و روش انرژي آزاد سطحي استفاده شده است. شاخص حساسيت رطوبتي،درصد عريان شدگي سطح سنگدانه ها در سيكل هاي بارگذاري را با استفاده از نتايج انرژي آزاد سطحي و بارگذاري كشش غيرمستقيم، بر اساس نتايج آزمايشهاي مكانيكي و ترموديناميكي به دست آمده است. نتايج آزمايش مكانيكي مورد استفاده در اين پژوهش نشان ميدهد كه نانومواد به صورت چشمگيري مقاومت مخلوطهاي آسفالتي را در مقايسه با نمونه هاي كنترل بهبود داده است. نتايج روش انرژي آزاد سطحي نشان ميدهد كه نانومواد انرژي آزاد پيوستگي را افزايش ميدهند. اين موضوع باعث ميشود احتمال گسيختگي در غشاي قيري كاهش يابد. همچنين، نانومواد جزء بازي و اسيدي انرژي آزاد سطحي را به ترتيب افزايش و كاهش دادهاند كه باعث بهبود چسبندگي قير با سنگدانه هاي اسيدي كه مستعد خرابي رطوبتي هستند، ميشود.

One of the most common damages in asphalt mixtures is due to the destructive effects of moisture on the cohesion of asphalt binder and adhesion of asphalt binder-aggregate which is called moisture damage. There are several different approaches for improving adhesion and reducing moisture sensitivity in asphalt mixtures. One convenient approach is modifying the asphalt binder with suitable agents. In this research, the effects of two types of nanomaterials in two different percentages (nano ZNO and SiO2), two types of aggregates (granite and limestone), and one base asphalt binder were evaluated. To assess the effect of nanomaterials, the indirect tensile cyclyc loading (similar to resilient modulus test) in dry and wet conditions and surface free energy (SFE) tests have been used. Moisture sensitivity index, which is the percentage of the aggregate surface exposed to water as calculated by using the measured SFE and indirect tensile cyclic results, was considered an index for the moisture susceptibility of mixtures. Mechanicaltest results used in this study show that using nanomaterials significantly improves the moisture strength of samples made with the modified asphalt binder in comparison with the control samples. Results of surface free energy theory show that the nanomaterials increase the cohesion free energy of the asphalt binder that decreases the probability of the occurrence of cohesion failure in the mastic. Also, nanomaterials decrease the acid component and increase the base component of surface free energy of the asphalt binder which increases its adhesion with the aggregates that are prone to moisture damage.