پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 22 |
| تعداد شمارهها | 705 |
| تعداد مقالات | 10,149 |
| تعداد مشاهده مقاله | 71,475,643 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 63,193,325 |
بررسی خصوصیات مکانیکی مخلوط آسفالتی با استخوانبندی سنگدانهای (SMA) اصلاحشده با نانواکسید گرافن کاهش یافته | ||
| مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل | ||
| دوره 8، شماره 2 - شماره پیاپی 30، شهریور 1401، صفحه 1-21 اصل مقاله (2.53 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jtie.2022.26070.1586 | ||
| نویسندگان | ||
| احسان شهریاری1؛ منصور فخری* 2 | ||
| 1دانشجوی کارشناسی ارشد،دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی، تهران | ||
| 2استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه خواجه نصیر طوسی، تهران | ||
| تاریخ دریافت: 07 بهمن 1400، تاریخ بازنگری: 29 اسفند 1400، تاریخ پذیرش: 13 فروردین 1401 | ||
| چکیده | ||
| با افزایش روزافزون استفاده از راههای آسفالتی، طراحی و ساخت روسازی آسفالتی که بتواند در برابر خرابیهای مختلف مقاومت کند، ضروری است. استفاده از نانومواد به دلیل ویژگیهای منحصر به فرد و برجسته آنها در صنعت روسازی آسفالتی، برای اصلاح خواص مکانیکی آسفالت، در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این پژوهش، اثرات نانواکسید گرافن کاهشیافته (RGO) را بر خصوصیات مکانیکی مخلوط آسفالتی با استخوانبندی سنگدانهای (SMA) بررسی کرده است. در این مطالعه، از آزمون مقاومت کششی غیرمستقیم، آزمایش خزش استاتیک و آزمون بیرونکشیدگی برای بررسی اثر نانواکسید گرافن کاهشیافته بر خصوصیات مکانیکی این آسفالت استفاده شده است. قیر خالص با سه درصد متفاوت از نانواکسید گرافن کاهشیافته (2/0، 4/0 و 6/0 درصد وزن قیر مصرفی) اصلاح شد. نتایج آزمایشهای انجام شده نشان داد که افزودن نانواکسید گرافن کاهشیافته در قیر خالص باعث افزایش نقطه نرمی، ویسکوزیته و وزن مخصوص و کاهش نفوذپذیری و شکلپذیری قیر خالص میشود. نتایج آزمایشهای مکانیکی نشان داد که افزایش نانواکسید گرافن کاهشیافته منجر به افزایش مقاومت کششی غیرمستقیم، مقاومت چسبندگی، کرنش تجمعی، کاهش سختی خزشی و بهبود حساسیت رطوبتی در مخلوطهای SMA میشود. به طور کلی، 6/0 درصد از این ماده نانو باعث ایجاد تغییرات قابل توجهتری در خصوصیات مکانیکی مخلوطهای SMA نسبت به سایر مقادیر شد. به طوری که افزودن 6/0 درصد از این افزودنی در SMA باعث %23 افزایش در شاخص TSR، %48 افزایش در مقاومت چسبندگی در حالت مرطوب و 43% کاهش در سختی خزشی نسبت به مخلوط کنترل شد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| نانواکسید گرافن کاهشیافته؛ مخلوط آسفالتی با استخوانبندی سنگدانهای (SMA)؛ خزش استاتیک؛ حساسیت رطوبتی؛ مقاومت چسبندگی؛ تست بیرونکشیدگی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of mechanical properties of stone mastic asphalt mix (SMA) modified with Nano Reduced Graphene Oxide | ||
| نویسندگان [English] | ||
| ehsan shahryari1؛ Mansour Fakhri2 | ||
| 1Master student, Department of Civil Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran | ||
| 2Professor, Head of Department of Transportation, School of Civil Engineering, K.N.Toosi University of Technology, Tehran 1996715433, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| With the increasing use of asphalt roads, it is necessary to design and produce asphalt pavements that can withstand various damages such as rutting damage, cracking, and moisture damage. The use of nanomaterials due to their excellent and unique features in the asphalt pavement industry to improve the mechanical properties of asphalt has welcomed broad attention in recent years. This study examined the impacts of Nano Reduced Graphene Oxide (RGO) on the mechanical properties of stone mastic asphalt mixture (SMA). In this study, indirect tensile strength test, static creep test, and Pull-off adhesion test were used to investigate the effect of Nano reduced graphene oxide on the mechanical properties of SMA mixture. The pure asphalt binder was modified with three different percent of Nano RGO (0.2 %, 0.4 %, and 0.6 % by weight of bitumen used in asphalt samples in this study). The experiments performed on modified bitumen in this study show that the addition of Nano reduced graphene oxide in pure bitumen raises the viscosity, softening point, and specific gravity and reduces the ductility and penetration of pure bitumen. The mechanical tests showed that augmenting the percentage of Nano reduced graphene oxide leads to increased indirect tensile strength, pull-off adhesion resistance, accumulated strain, reduced creep stiffness, and improved moisture sensitivity in stone mastic asphalt mixture. In general, 0.6% of this nanomaterial caused more significant changes in the mechanical properties of SMA mixtures than other amounts of Nano-reduced graphene oxide. So that adding 0.6% of this additive in the asphalt mixture has increased the TSR index by 23%, increased the pull-off adhesion resistance in the wet condition by 48%, and reduced the creep stiffness by 43% compared to the control mixture. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Nano reduced graphene oxide؛, stone mastic asphalt؛ static creep؛ moisture susceptibility؛ Pull-off adhesion strength | ||
| مراجع | ||
|
Abo-Qudais, S. 2007. “The effects of damage evaluation techniques on the prediction of environmental damage in asphalt mixtures”. Build. Environ., 42(1): 288-296.
Adnan, A. M., Luo, X., Lü, C., Wang, J. and Huang, Z. 2020. “Improving mechanics behavior of hot mix asphalt using graphene-oxide”. Constr. Build. Mater., 254: 119261.
Aravind, S., Isac, A. J. and Aparajith, S. 2018. “Construction of porous asphalt pavement using graphene”. Int. J. Recent Trends Eng. Res., 4: 475-481.
Fakhri, M. and Mottahed, A. R. 2021. “Improving moisture and fracture resistance of warm mix asphalt containing RAP and nanoclay additive”. Constr. Build. Mater., 272: 121900.
Fakhri, M., Javadi, S., Sedghi, R., Arzjani, D. and Zarrinpour, Y. 2019. “Effects of deicing agents on moisture susceptibility of the WMA containing recycled crumb rubber”. Constr. Build. Mater., 227: 116581.
Fakhri, M., Shahryari, E. and Ahmadi, T. 2022. “Investigate the use of recycled polyvinyl chloride (PVC) particles in improving the mechanical properties of stone mastic asphalt (SMA)”. Constr. Build. Mater., 326: 126780.
Habibnejad, A., Ziari, H., Hajiloo, M., Abarghooie, M. and Karimi, P. 2020. “Laboratory evaluation of stone mastic asphalt containing amorphous carbon powder as filler material”. Constr. Build. Mater., 243: 118280.
Hafeez, M., Ahmad, N., Kamal, M. A., Rafi, J., Zaidi, S. B. A. and Nasir, M. A. 2019. “Experimental investigation into the structural and functional performance of graphene nano-platelet (GNP)-doped asphalt”. Appl. Sci., 9(4): 686.
Han, M., Li, J., Muhammad, Y., Hou, D., Zhang, F., Yin, Y. and Duan, S. 2018. “Effect of polystyrene grafted graphene nanoplatelets on the physical and chemical properties of asphalt binder”. Constr. Build. Mater., 174: 108-119.
Jyothirmai, B., Kiranmai, M. H. and Vagdevi, K. 2020. “Graphene reinforces asphalt–doubles durability of road”. In: AIP Conference Proceedings, 2269(1): 030085, AIP Publishing LLC.
Kanitpong, K. and Bahia, H. 2005. “Relating adhesion and cohesion of asphalts to the effect of moisture on laboratory performance of asphalt mixtures”. Transport. Res. Record, 1901(1): 33-43.
Khiavi, A. K. and Mansoori, S. 2017. “The performance of hot mix asphalt in dynamic and static creep tests”. Petrol. Sci. Technol., 35(15): 1627-1634.
Liu, K., Zhu, J., Zhang, K., Wu, J., Yin, J. and Shi, X. 2019. “Effects of mixing sequence on mechanical properties of graphene oxide and warm mix additive composite modified asphalt binder”. Constr. Build. Mater., 217: 301-309.
Lori, A. R., Hassani, A. and Sedghi, R. 2019. “Investigating the mechanical and hydraulic characteristics of pervious concrete containing copper slag as coarse aggregate”. Constr. Build. Mater., 197: 130-142.
Moghaddam, T. B., Soltani, M., and Karim, M. R. 2014. “Experimental characterization of rutting performance of polyethylene terephthalate modified asphalt mixtures under static and dynamic loads”. Construction and Building Materials, 65, 487-494.
Moreno-Navarro, F., Sol-Sánchez, M., Gámiz, F. and Rubio-Gámez, M. C. 2018. “Mechanical and thermal properties of graphene modified asphalt binders”. Constr. Build. Mater., 180: 265-274.
Muniandy, R. and Aburkaba, E. E. 2010. “Effect of filler type and particle size on moisture susceptibility of stone mastic asphalt mixtures”. Austral. J. Basic Appl. Sci>, 4(11): 5522-5532.
Razavi, S. H. and Kavussi, A. 2020. “The role of nanomaterials in reducing moisture damage of asphalt mixes”. Constr. Build. Mater., 239: 117827.
Rooholamini, H., Sedghi, R., Ghobadipour, B. and Adresi, M. 2019. “Effect of electric arc furnace steel slag on the mechanical and fracture properties of roller-compacted concrete”. Constr. Build. Mater., 211: 88-98.
Saltan, M., Terzi, S., and Karahancer, S. 2019. “Mechanical behavior of bitumen and hot-mix asphalt modified with zinc oxide nanoparticle”. Journal of Materials in Civil Engineering, 31(3), 04018399.
Singh, B. B., Mohanty, F., Das, S. S. and Swain, S. K. 2020. “Graphene sandwiched crumb rubber dispersed hot mix asphalt”. J. Traffic Transport. Eng. (English Edition), 7(5): 652-667.
Sivashankari, P. R. and Prabaharan, M. 2017. “Chitosan/carbon-based nanomaterials as scaffolds for tissue engineering”. In: Biopolymer-Based Composites, pp. 381-397, Woodhead Publishing.
Su, Z., Muhammad, Y., Sahibzada, M., Li, J., Meng, F., Wei, Y., ... & Zhang, L. 2019. “Preparation and properties of aminated graphene fiber incorporated modified asphalt”. Constr. Build. Mater., 229: 116836.
Su, M., Si, C., Zhang, Z. and Zhang, H. 2020. “Molecular dynamics study on influence of Nano-ZnO/SBS on physical properties and molecular structure of asphalt binder. Fuel, 263, 116777.
Tarcan, R., Todor-Boer, O., Petrovai, I., Leordean, C., Astilean, S. and Botiz, I. 2020. “Reduced graphene oxide today”. J. Mater. Chem. C, 8(4): 1198-1224.
Wang, R., Qi, Z., Li, R. and Yue, J. 2020. “Investigation of the effect of aging on the thermodynamic parameters and the intrinsic healing capability of graphene oxide modified asphalt binders”. Constr. Build. Mater., 230: 116984.
Wang, R., Yue, M., Xiong, Y. and Yue, J. 2021. “Experimental study on mechanism, aging, rheology and fatigue performance of carbon nanomaterial/SBS-modified asphalt binders”. Constr. Build. Mater., 268: 121189.
Wu, S. and Tahri, O. 2021. “State-of-art carbon and graphene family nanomaterials for asphalt modification”. Road Mater. Pavement Design, 22(4): 735-756.
Yan, K., Sun, H., You, L. and Wu, S. 2020. “Characteristics of waste tire rubber (WTR) and amorphous poly alpha olefin (APAO) compound modified porous asphalt mixtures”. Constr. Build. Mater., 253: 119071.
Yang, J. and Tighe, S. 2013. “A review of advances of nanotechnology in asphalt mixtures”. Proc.-Soc. Behav. Sci., 96: 1269-1276.
Yang, Q., Qian, Y., Fan, Z., Lin, J., Wang, D., Zhong, J. and Oeser, M. 2021. “Exploiting the synergetic effects of graphene and carbon nanotubes on the mechanical properties of bitumen composites”. Carbon, 172: 402-413.
Zeng, Q., Liu, Y., Liu, Q., Liu, P., He, Y. and Zeng, Y. 2020. “Preparation and modification mechanism analysis of graphene oxide modified asphalts”. Constr. Build. Mater., 238: 117706.
Zhang, D. and Luo, R. 2019. “Using the surface free energy (SFE) method to investigate the effects of additives on moisture susceptibility of asphalt mixtures”. Int. J. Adhes. Adhes., 95: 102437.
Zhang, H., Gao, Y., Guo, G., Zhao, B. and Yu, J. 2018. “Effects of ZnO particle size on properties of asphalt and asphalt mixture”. Constr. Build. Mater., 159: 578-586.
Zhu, J., Zhang, K., Liu, K. and Shi, X. 2019. “Performance of hot and warm mix asphalt mixtures enhanced by nano-sized graphene oxide”. Constr. Build. Mater., 217: 273-282.
Zhu, J., Zhang, K., Liu, K. and Shi, X. 2020. “Adhesion characteristics of graphene oxide modified asphalt unveiled by surface free energy and AFM-scanned micro-morphology”. Constr. Build. Mater., 244: 118404. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 909 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 542 |
||