بررسی تأثیر زایکوترم بر رفتار شکست مخلوط آسفالتی تحت تأثیر رطوبت و مواد یخ‌زدا

Abstract

تعمیر و نگهداری مناسب راه‌ها، از جمله مهمترین وظایف دولت‌ها برای حفظ سرمایه‌های ملی است. نگهداری زمستانی راه‌ها و بررسی تأثیر اثرات یخ‌زداها بر روسازی آسفالتی، همواره مورد توجه پژوهشگران حوزه راه و حمل و نقل بوده است. پژوهش حاضر به منظور ارزیابی تأثیر زایکوترم بر رفتار شکست مخلوط آسفالتی تحت تأثیر رطوبت و مواد یخ‌زدا انجام گرفته است. به منظور دست­یابی به اهداف پژوهش، از قیر PG58-22 و مصالح سیلیسی برای تهیه‌ی مخلوط آسفالتی و همچنین از زایکوترم برای اصلاح چسباننده‌ی قیری استفاده شد. جمع آوری داده‌ها از طریق انجام آزمون روی نمونه‌های آزمایشگاهی انجام گرفت. نمونه‌های مخلوط آسفالتی در مجاورت آب مقطر و محلول‌های آب نمک، کلسیم منیزیم استات و پتاسیم استات در غلظت نرمال به مدت 96 ساعت در دمای 60 درجه سانتیگراد شبیه‌سازی رطوبتی شدند. سپس چقرمگی شکست نمونه‌ها در دمای پایین (K1c) و نرخ آزادسازی انرژی کرنشی بحرانی (Jc) در دمای میانه به کمک انجام آزمایش خمش روی نمونه‌های نیم دیسک (SCB) اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که شبیه‌سازی شرایط محیطی در دمای پایین در مجاورت آب مقطر و تمامی یخ‌زداها باعث کاهش چقرمگی شکست مخلوط‌های آسفالتی‌ نسبت به نمونه‌ی خشک می‌شود. در بین تمام یخ‌زداها محلول آب نمک بیشترین اثر منفی را دارد و باعث کاهش 30 درصدی پارامتر K1c می‌شود. از طرفی، زایکوترم چقرمگی شکست مخلوط آسفالتی در دمای پایین را در مجاورت آب مقطر و یخ‌زداها تقریباً به میزان ثابتی حفظ می‌کند و حدود 70 درصد از مقاومت شکست از دست رفته‌ی نمونه‌ی فرآوری شده در محلول آب نمک را بازیابی می‌کند. تأثیر زایکوترم در دمای میانه متفاوت بوده و باعث نرم‌شدگی چسباننده‌ی قیری و همچنین کاهش نیروی بحرانی شکست و کاهش پارامتر Jc می‌شود. این کاهش برای نمونه‌ی خشک و در مجاورت آب نمک به ترتیب 34 و 32 درصد و برای نمونه‌های در مجاورت محلول کلسیم منیزیم استات و پتاسیم استات به ترتیب 23 و 12 درصد نسبت به نمونه‌ی ساخته شده با قیر خالص می‌باشد. همچنین قرار گرفتن نمونه‌ها در مجاورت آب مقطر و محلول پتاسیم استات، تقریباً تاثیری روی Jc آن‌ها نسبت به نمونه‌های در شرایط خشک ندارد. بررسی شکل ظاهری نمونه‌ها نیز نشان داد کلسیم منیزیم استات باعث ایجاد تنش اضافی و ترک خوردگی در نمونه‌های آسفالتی می‌شود. در یک جمع‌بندی کلی و بر اساس نتایج به دست آمده، زایکوترم بر مقاومت شکست مخلوط آسفالتی در دمای پایین تأثیر مثبت دارد ولی در دمای میانه باعث کاهش پارامتر Jc می‌شود. تمامی نمونه‌ها، حداقل مقاومت شکست توصیه شده توسط استاندارد ASTM D-8044 در دمای میانه را دارا می‌باشند. پتاسیم استات تاثیری روی مقاومت شکست مخلوط آسفالتی در دمای پایین و میانه ندارد و می‌تواند جایگزین خوبی برای سایر یخ‌زداها در نگهداری زمستانی راه‌ها باشد.