تحديد خواص المزيج الاسفلتي شبة المرن المحسن بحقين اسمنتي مع مستحلب اسفلتي

رسالة ماجستير

اسم الباحث : فاطمة علي جواد

اسم المشرف : أ. د شاكر فالح شاكر

الكلمات المفتاحية : bitumen emulsion; cementitious grout materials; compressive strength; flowability; semi-flexible pavemen; silica fume.

الكلية : كلية الهندسة

الاختصاص : الهندسة المدنية

سنة نشر البحث : 2021

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخلاصة

ان الزيادة المستمرة في الحركة المرورية بالإضافة الى زيادة الاحمال المسلطة على الطريق سوف تسبب في ظهور العديد من أنواع الفشل على سبيل المثل التشقق والتخدد والكلل الخ.. لذلك، تم إجراء جهود بحثية مكثفة لتقديم بدائل لخلطات الرصف التي تُظهر أداءً أفضل من الخلطات الاسفلتية التقليدية. تم اقتراح الرصيف شبه المرن (SFP) بخليط الأسفلت ذي التدرج المفتوح والذي تم تصميمه من (25-35) ٪ فراغات هوائية مملوءة بمواد الجص الإسمنتية الخاصة، كأحد أفضل البدائل، في حين أن أداء الرصيف تحت هذه الخلطات يظهر امتدادًا لعمر الطريق. يستخدم SPF على نطاق واسع في العديد من البلدان بسبب خصائصه الميكانيكية الفائقة، وزيادة مقاومته لدرجات الحرارة العالية والتدهور، ويتميز بمرونة رصف الأسفلت الخرساني وصلابة الرصيف الخرساني الإسمنتي، مما يقلل من المشاكل المبكرة الناتجة عن زيادة تدفق حركة المرور وأحمال المرور.
الهدف الأساسي من هذا البحث هو تطوير أداء SFP من خلال موازنة صلابة ومرونة الخلطات المطورة. تم تصميم SFPs المطورة من المواد المحلية، بما في ذلك تقييم مساهمة مكونات الجص الإسمنتية وتأثيرها على أداء SFP. تم استخدام السمنت البورتلاندي العادي (OPC)، ودخان السليكا (SF)، والمستحلب (EM)، والملدن الفائق (SP)، والماء لصنع مخاليط الجص.
أظهرت النتائج أن “وقت التدفق” يتناقص مع زيادة نسبة الماء بينما يزداد بزيادة نسبة المستحلب الاسفلتي . تزداد قوة الانضغاط مع زيادة العمر وترتبط أعلى مقاومة للضغط بـ 40٪ ماء / مادة رابطة (W / B)، كما تقل قوة الانضغاط مع زيادة نسبة .EM .
علاوة على ذلك، يتم استخدام 3٪ من البولي إيثلين منخفض الكثافة (W-LDPE) لإعداد عينات أسطوانية وألواح ذات محتوى فراغ هوائي بنسبة 32٪ ضمن نطاق القيم المسموح بها. تم تصنيع خلائط الملاط الإسمنتية وتطبيقها على عينات خليط الأسفلت المسامي، مع مواد ملاط اسمنتية تخترقها بالكامل. ومع ذلك، فإن قوة الشد غير المباشرة (ITS)، واختبار الامتثال للزحف (CCP)، واختبار التخدد (WTT)، والاستقرار الديناميكي (DS)، واختبار فقدان Cantabro (CLT)، ومقاومة الانزلاق، واختبارات المتانة من حيث حساسية الماء (TSR) والشيخوخة لتقييم أداء مخاليط SFP. تظهر النتائج أن (ITS)، على سبيل المثال، يزداد مع زيادة العمر، حيث يمكن لمكونات المزيج الأمثل تحقيق هذه الزيادة بدون EM. تم التعرف على نتائج مماثلة تقريبًا لفحص الشد لاختبار الامتثال للزحف، والاستقرار الديناميكي، وفقدان Cantabro ٪ واختبار التخدد. عكسيا، ترتبط خاصية مقاومة الانزلاق بالخليط الذي يحتوي على 20٪ EM، بينما ترتبط أعلى قيمة لـ TSR بـ 60٪ EM، وتصل إلى 88.7٪.
أخيرًا، كخلاصة رئيسية، فإن استخدام كمية صغيرة من المستحلب الاسفلتي تصل إلى 20٪ مع مكونات SFP الأخرى المثلى تلعب دورًا حيويًا في تحسين خليط SFP وتقترح مواد عالية الأداء في بناء الطرق.

CHARACTERIZING A SEMI-FLEXIBLE MIXTURE INCORPORATING MODIFIED CEMENT –EMULSION GROUT

Abstract

Early distresses such as “rut, cracking, fatigue, etc.” are common on traditional asphalt roads as traffic flow and traffic loads increase dramatically. Therefore, extensive research efforts have been conducted to offer pavement mixture alternatives that show better performance than tradition mixtures. Semi-flexible pavement (SFP) with open-graded matrix asphalt mixture, constructed with (25-35) % air voids filled with special cementitious grout materiel, has been proposed as one of the best alternatives, whereas pavement performance under such mixtures shows extended life of roadways. SFP is widely utilized in many countries because of its superior mechanical qualities, high temperature resistance, and great fatigue resistance, It is characterized by the flexibility of asphalt concrete pavement and the rigidity of cement concrete pavement, It reducing early distresses produced by increased traffic flow and traffic loads.
The primary aim of this research is to develop SFP performance by balancing the rigidity and flexibility of the developed mixtures. The developed SFPs were designed from local materials, including an assessment of the contribution of cementitious grout components and their effect on SFP performance. Ordinary Portland cement (OPC), silica fume (SF), emulsion (EM), superplasticizer (SP), and water were used to make the grout mixtures.
Results show that “flow time” decreases with increasing water percentage, while it is increased with an increase in the emulsion percentage. The compressive strength increases with the increase in age, and the highest compressive strength is associate to 40% Water/binder (W/B) ratio. Also, the flexural strength decreases with the increase in the percentage of EM. Furthermore, low density polyethylene polymer was used to prepare the cylindrical and slab samples using an amount equal to 3%under an air voids content of about 32% within the range of allowed values. The cementitious grout mixes were made and applied to the porous asphalt mixture specimens, with cementitious grout materials completely penetrating all of them. However, indirect tensile strength (ITS), creep compliance test (CCP), wheel track test (WTT), dynamic stability (DS), Cantabro loss test (CLT), skid resistance, and durability tests in terms of water sensitivity (TSR) and ageing were conducted to assess SFP mixtures performance. Results show that the (ITS), for example, increases with the increase age, where optimum mix ingredients can achieve such increment with no EM. Almost similar results were recognized for the tensile examination of the creep compliance test, the dynamic stability, Cantabro loss% and the wheel track test. Inversely, the skid resistance test is associated with the mixture that contains 20% EM, whereas TSR highest value is associated with 60% of EM, reaching up to 88.7%.
Finally, as a main conclusion, using a small amount of emulsion up to 20% with optimum other SFP ingredients plays a vital role in improving the SFP mixture and suggests high performance material in roads construction.