تأثیر افزودنی پلی‌اتیلن با چگالی بالا بر پارامترهای طرح اختلاط مخلوط‌های آسفالتی

عبدالهی, سجاد; حامدی, غلام حسین; گلچین, بابک; مشک آبادی, رامین

doi:10.22091/cer.2021.7292.1291

تأثیر افزودنی پلی‌اتیلن با چگالی بالا بر پارامترهای طرح اختلاط مخلوط‌های آسفالتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناس ارشد عمران، گروه مهندسی عمران، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران

² استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

³ استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

⁴ استادیار، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

10.22091/cer.2021.7292.1291

چکیده

در تحقیقات گذشته، اثر پلی‌اتیلن‌های مختلف، بر تعدادی از رفتارهای مخلوط‌های آسفالتی مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، طرح اختلاط مخلوط‌های آسفالتی حاوی پلی‌اتیلن با چگالی بالا به روش متداول و نیز به روش سطح پاسخ برای مصالح سنگ آهک و گرانیت تحلیل و مدل سازی شده است. بدین منظور رفتار حجمی و مقاومتی نمونه های آزمایشگاهی اندازه‌گیری شده و مورد تحلیل آماری قرارگرفته‌اند. در فرایند بهینه سازی، مقدار بهینه قیر و پلی‌اتیلن لازم مطابق با معیارهای آیین‌نامه روسازی آسفالتی راه‌های ایران و با رویکرد تابع مطلوبیت استخراج شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد، مخلوط آسفالتی بهینه برای مصالح آهکی با قیر 6.1 و پلی‌اتیلین 4 درصد و در مطلوبیت 0.909 تولید می شود، در حالیکه این مقدار برای مصالح گرانیتی با قیر 5.9 و پلی‌اتیلن 4 درصد و در مطلوبیت 0.962 تعیین می‌گردد. افزودنی پلی‌اتیلن استقامت مارشال و وزن مخصوص نمونه‌ها را برای هر دو مصالح سنگی افزایش می دهد. درصد افزودنی بیشتر، اثر افزایشی بیشتری بر این پارامترها دارد. تحلیل واریانس نشان می‌دهد پلی‌اتیلن، اثر معنی‌دار بر روانی مارشال داشته و افزایش آن از صفر به چهار درصد، مقدار روانی مارشال را کاهش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Effect of High Density Polyethylene Additives on the Mix Design Parameters of Asphalt Mixtures

نویسندگان [English]

Sajad Abdollahi ¹
, Gholam Hossein Hamedi ²
Babak Golchin ³
Ramin Meshkabadi ⁴

¹ Department of Civil Engineering, Ahar Branch, Islamic Azad University, Ahar, Iran

² Department of Civil Engineering, Guilan University, Rasht, Iran

³ Department of Civil Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

⁴ Department of Engineering Sciences, Faculty of Advanced Technologies, University of Mohaghegh Ardabili, Namin, Iran

چکیده [English]

In previous studies, the effect of different types of polyethylene on the performance of asphalt mixtures has been investigated. In this research, the mixing design of asphalt mixtures containing high density polyethylene has been analyzed and modeled based on the conventional and the response surface methods for limestone and granite aggregates. For this purpose, the volumetric and strength behavior of laboratory-made samples have been measured and statistically analyzed. In the optimization process, the optimal amount of binder and polyethylene has been extracted according to the criteria of the asphalt pavement regulations for Iranian roads and with the desirability approach. Experimental results show that the optimal conditions for limestone aggregate are 6.1% binder and 4% polyethylene with a desirability of 0.909. However, these values for granite aggregate are 5.9% binder, 4% polyethylene with a desirability of 0.962. The polyethylene additive increases the Marshall Strength and specific weight of the samples for both materials. The higher percentage of additive has the greater effect on these parameters. Analysis of variance shows that polyethylene percentage has a significant effect on Marshall Flow. By increasing the amount of additive from zero to four percent, the flow value decreases.

کلیدواژه‌ها [English]

High Density Polyethylene
Mixing Design
Optimization
Analysis of Variance

مراجع

[1] Polacco, G., Filippi, S., Merusi, F., & Stastna, G. (2015). “A review of the fundamentals of polymer-modified asphalts: Asphalt/polymer interactions and principles of compatibility”, Advances in Colloid and Interface Science, 224, 72-112.

[2] Hamedi, G. H., Shamami, K. G., & Pakenari, M. M. (2020). “Effect of Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylene on the Performance Characteristics of Hot Mix Asphalt”, Construction and Building Materials, 258, 119729.

[3] Amirabad, F. H., Divandari, H., & Hamedi, G. H, (2018). “Evaluation of the effect of UHMWPE on the Rutting Potential of Asphalt Mixtures”, First National Conference of Highway and Transportation, Rasht, Iran.

[4] Yalghouzaghaj, M. N., Sarkar, A., Hamedi, G. H., & Hayati, P. (2021). “Evaluation of the Effect of UHMWPE on the Low-Temperature Cracking of Hot-Mix Asphalt”, Journal of Materials in Civil Engineering, 33(3), 04020488.

[5] Hamedi, G. H., Pirbasti, M. H., & Pirbasti, Z. R. (2020). “Investigating the Effect of Using Waste Ultra-high-molecular-weight Polyethylene on the Fatigue Life of Asphalt Mixture”, Periodica Polytechnica Civil Engineering, 64(4), 1170-1180.

[6] Hamedi, G. H., & Borhani, A. R. (2020). “Evaluation of the High Density Polyethylene on Performance of Glass Asphalt”, Third International Conference on Civil, Architecture and Urban Development Management in Iran, Tehran, Iran.

[7] Hamedi, G. H., & Ranjbar Pirbasti, Z. (2020). “The Effects of UHMWPE/nanoclay on Rheological Properties of Modified Asphalt Binder. Petroleum Science and Technology, 38(4), 309-315.

[8] Hamzah, M. O., Golchin, B., & Tye, C. T. (2013). “Determination of the Optimum Binder Content of Warm Mix Asphalt Incorporating Rediset using Response Surface Method”, Construction and Building Materials, 47, 1328-1336.

[9] Abdullah, N. H., Hamzah, M. O., Golchin, B., & Hasan, M. R. M. (2018). “An Alternative Protocol to Artificially Simulate Short-term Ageing of Binders for Selected Regional Condition”, Construction and Building Materials, 161, 654-664

[10] Golchin, B., & Rabbi, M. (2020). “Evaluation of the Technical Properties of Asphalt Mixtures Containing Reclaimed Asphalt Pavement and Sasobit”, Journal of Transportation Research, 17(2), 187-198

[11] Lapian, F. E. P., Ramli, M. I., Pasra, M., & Arsyad, A. (2020). “Opportunity Applying Response Surface Methodology (RSM) for Optimization of Performing Butonic Asphalt Mixture Using Plastic Waste Modifier: a Preliminary Study”, In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 419(1), 012-032.

[12] Bala, N., Napiah M., & Kamaruddin, I. (2020). “Nanosilica Composite Asphalt Mixtures Performance-Based Design and Optimisation Using Response Surface Methodology”, International Journal of Pavement Engineering, 21(1), 29-40.

[13] Hamzah, M. O., Gungat, L., & Golchin, B. (2017). “Estimation of Optimum Binder Content of Recycled Asphalt Incorporating a Wax Warm Additive Using Response Surface Method”, International Journal of Pavement Engineering, 18(8), 682-92

[14] Taherkhani, H., Noorian, F. (2021). “Investigating Permanent Deformation of Recycled Asphalt Concrete Containing Waste Oils as Rejuvenator Using Response Surface Methodology (RSM)”, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 45(3), 1989-2001.

[15] Jensen, W. A. (2017). “Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed Experiments”, Journal of Quality Technology, 49(2), 186-188.

[16] Moatasim, A., Cheng, P. F., & Al-Hadidy, A. I. (2011). “Laboratory Evaluation of HMA with High Density Polyethylene as A Modifier”, Journal of Construction and Building Materials, 25, 2764-2770

[17] Moghadas Nejad, F., Azarhoosh, A., & Hamedi, G. H. (2014). “Effect of High Density Polyethylene on the Fatigue and Rutting Performance of Hot Mix Asphalt-A Laboratory Study”, Road Materials and Pavement Design, 15(3), 746-756.

[18] Hamid, B., Hossein, H. G., Vahid, N. M. G., & Mohammad, N. (2019). “Improving the Moisture Performance of Hot Mix Glass Asphalt by High-Density Polyethylene as an Asphalt Binder Modifier”, International journal of sustainable Building Technology and Urban Development, 184-193.

[19] Hınısloglu, S., & Agar, E. (2004). “Use of Waste High Density Polyethylene as Bitumen Modifier in Asphalt Concrete Mix”, Journal of Materials Letters, 58, 267-271.