University of Kerbala
اسم الباحث : منى فاضل عبد الامیر عباس الخفاجي
الكلية : كلية الهندسة
الاختصاص : هندسة البنى التحتية
سنة نشر البحث : 2017
تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث
في الآونة الاخيرة زاد استخدام الخلطة الاسفلتية الحارة وذلك لتغطية الاحتياج السنوي المتزايد لإنشاء الطرق الحديثة في مشاريع البنى التحتية. على الرغم من أن الخلطة الاسفلتية الحارة تملك وبشكل واضح أداء هندسي ملائم، إلا أن تأثيرها السلبي على البيئة شجع الباحثين في البحث عن تقنيات أخرى مثل الخلطة الاسفلتية الباردة والخلطة الإسفلتية الدافئة كبديل ناجح. ركزت هذه الرسالة على تطوير خلطات المستحلب البتيوميني الباردة كنوع من الخلطة الاسفلتية الباردة المحسنة بإضافة الأكريليك بوليمر.
تضمن البرنامج التجريبي مرحلتين؛ المرحلة الأولى هي تقييم خصائص الأداء لخلطات المستحلب البتيوميني الباردة ذات الرابط الاسفلتي المحسن بواسطة الأكريليك بوليمر مع نوعين من الفلر الأسمنت البورتلاندي الاعتيادي والفلر العادي بواسطة عدة فحوصات (على سبيل المثال، اختبار مارشال، قوة الشد غير المباشرة؛ وزحف الامتثال، مسار العجلة، والأضرار الناجمة عن تأثير المياه. استخدم الأكريليك بوليمر في النسب المئوية من 1.25 ،2.5 ،3.75 و5 من البيتيومين المتبقي. تحسينات الخواص الحجمية، والميكانيكية، والديمومة فحصت لمثل هذا الاستخدام. في حين أن المرحلة الثانية تضمنت تقييم تأثير التسخين بالطاقة المنخفضة (تحت 100 درجة مئوية) عن طريق تقنية الميكروويف على خلطات المستحلب البيتيومين الباردة المتقدمة كمحاولة لتحسين الخصواص الحجمية لخلطات المستحلب البيتيومين الباردة، دون آثار سلبية على الخواص الميكانيكية والديمومة.
بينت نتائج المرحلة الأولى أن خلطات المستحلب البيتيومين الباردة مع % 1.25 اكريليك بوليمر من البيتيومين المتبقي تقدم أعلى؛ ثبات، قوة الشد غير المباشرة، وصلابة زحف عالية ومقاومة والأضرار الناجمة عن المياه .أيضاء مقاومة التخدد ( ممثلة بتقدم عمق التخدد) لخلطات المستحلب البيتيومين الباردة مع الأسمنت البورتلاندي العادي و% 1.25 اكريليك، تكون متزايدة بنسبة 90% و %93 مقارنة مع الخلطة الاسفلتية الحارة التقليدية وخلطات المستحلب البيتيومين الباردة المتضمنة الفلر العادي و% 1.25 اكريليك بوليمر ، على التوالي .وعلاوة على ذلك، خواص الديمومة (ممثلة بأضرار المياه) تكون متزايدة بنسبة % 109 و 55% مقارنة مع الخلطة الاسفلتية الحارة التقليدية وخلطات المستحلب البيتيومين الباردة المتضمنة للفلر العادي، على التوالي. على الرغم من تحقيق التحسينات في الخصواص الميكانيكية والديمومة، مشكلة محتوى الفجوات الهوائية العالي لخلطات المستحلب البيتيومين الباردة المتضمنة الأسمنت البورتلاندي العادي و% 1.25 اكريليك بوليمر تكون مستمرة مع وجود البوليمر.
في المرحلة الثانية من العمل؛ تم تطوير خلطات المستحلب البيتيومين الباردة بواسط المعالجة الحرارية قبل الرص بواسطة تقنية الميكروويف وتدعى خلطة المستحلب البيتيومين نصف دافئ. نجحت هذه التقنية في تقليل محتوى الفجوات الهوائية لخلطة المستحلب البيتيومين نصف دافئ المتضمنة الأسمنت البورتلاندي العادي و% 1.25 اكريليك بوليمر وبنسبة %6 بالمقارنة مع خلطة المستحلب البيتيومين نصف دافئ المتضمنة الفلر العادي و% 1.25 اكريليك بوليمر، في حين أنه أظهرت تقريبا نفس محتوى الفجوات الهوائية للخلطة الاسفلتية الحارة التقليدية. من ناحية أخرى. أظهرت هذا الخلطة تحسينات كبيرة لمقاومة التخدد وخواص الديمومة. مقاومة التخدد لخلطة المستحلب البيتيومين نصف دافئ المتضمنة الأسمنت البورتلاندي العادي و% 1.25 اكريليك بوليمر بنسبة %81 و%80 بالمقارنة مع الخلطة الاسفلتية الحارة التقليدية و خلطة المستحلب البيتيومين نصف دافئ المتضمنة الفلر العادي و %1.25 اكريليك بوليمر على التوالي. وعلاوة على ذلك؛ خواص الديمومة تزداد نسبة 135% و%81 مقارنة مع الخلطة الاسفلتية الحارة التقليدية وخلطة المستحلب البيتيومين نصف دافئ ، على التوالي.
وأخيراً يمكن الاستنتاج أن خلطة المستحلب البيتيومين نصف دافئ المعدلة مع الأسمنت البورتلاندي العادي و% 1.25 اكريليك بوليمر يمكن اعتبارها بديل حيوي مستدام للخلطة الاسفلتية الحارة التقليدية في الطبقة السطحية للطريق لمشاريع البنى التحتية من الطرق السريعة ذات الاحمال الخفيفة والعالية. وتكتسب فوائد عديدة في فقرة؛ صديقة للبيئة؛ فعالية التكلفة، وأقل استهلاك الطاقة.
EVALUATING ASPHALT MIXTURES COMPRISING POLYMER
The use of Hot Mix Asphalt (HMA) has been increased to cover high annual demand for new roads within the construction of the infrastructure projects. Although, HMA has obviously satisfactory engineering performance, its negative mix influence on environment encouraged researchers to look for other technologies such as Warm Mix Asphalt (WMA) and Cold Mix Asphalt (CMA) as successful alternatives. This study focused on developing Cold Bituminous Emulsion Mixtures (CBEMs) as a kind of CMA, modified by adding acrylic (AR) polymer.
The experimental program includes two stages; the first stage is to assess the performance characteristics of CBEMs with modified binder by acrylic (AR) polymer with two types of filler; Ordinary Portland Cement (OPC) and Conventional Mineral Filler (CMF) on the performance of CBEMs via several tests (e.g., Marshall test, indirect tensile strength, creep compliance, wheel tracking, and water damage). Acrylic (AR) polymer is utilized in percentages of 1.25, 2.5, 3.75 and 5 of the residual bitumen. Volumetric, mechanical, and durability improvement are investigated for such utilization. While the second stage includes assessing the influence of low energy heating (under 100 C°) by microwave technique on the developed CBEMs as a trial to improve the volumetric properties of CBEMs, without adverse effects on the mechanical and durability properties.
Results of stage one revealed that CBEMs with 1.25% AR polymer of residual bitumen introduce highest; stability, indirect tensile strength, creep stiffness and resistance to water sensitive. Also, rutting resistance (represented by rutting depth introduced) of CBEMs with OPC and 1.25% AR, is increased by 90 % and 93% compared with traditional HMA and CBEMs with CMF and 1.25% AR, respectively. Furthermore, durability property (represented by water damage) is increased by 109 % and 55 % in contrast with traditional HMA and CBEMs with CMF, respectively. Although, improvements in mechanical and durability property is achieved, problem of high air void content for CBEMs with OPC and 1.25% AR polymer is continued with polymer compressing.
In the stage two of the work, CBEMs with pre-compaction heating treatment by
microwave technique, called Half Warm Bituminous Emulsion Mixture (HWBEM), is developed. This technique succeeded in reducing air void content of HWBEMs with OPC and 1.25% AR polymer by 6% in comparison with HWBEM with CMF and 1.25% AR polymer, while it showed almost same air void contents of traditional HMA. On the other hand, this mixture demonstrated significant improvements for the rutting resistance and durability properties; the rutting resistance of HWBEM with OPC and 1.25% AR is increased by 81 % and 80% in comparison with traditional HMA and HWBEM with CMF and 1.25% AR polymer, respectively. Furthermore, durability property (represented by water damage) is increased by 135% and 81% compared with traditional HMA and HWBEM, respectively.
Finally, it can be concluded that the modified HWBEM with OPC by 1.25% AR polymer may be considered as a vital sustainable alternative to HMA in road surface layer for the infrastructure projects of light and heavily trafficked highways. Several benefits are gained in term of; eco-friendly, cost- effectiveness, and less energy consumption.
