Đánh giá tính năng của bê tông asphalt ấm sử dụng phụ gia gốc copolymer styrence-butadiene-styrence (SBS)
Email:
nguyenngoclan@utc.edu.vn
Từ khóa:
hỗn hợp bê tông asphalt ấm, copolymer Styrene-Butadiene-Styrene (SBS), paraffin wax, sức kháng lún vệt bánh xe, chỉ số kháng nứt, hệ số lão hóa
Tóm tắt
Công nghệ bê tông asphalt ấm đang ngày càng được ứng dụng phổ biến ở các nước do các hiệu quả đem lại về mặt kỹ thuật và môi trường. Đây là giải pháp công nghệ có thể giảm được nhiệt độ trộn và đầm nén từ 20-40oC so với công nghệ bê tông asphalt nóng truyền thống. Để có thể giảm được nhiệt độ sản xuất và thi công hỗn hợp bê tông asphalt, các công nghệ bitum bọt, phụ gia hóa học hay các phụ gia hữu cơ gốc paraffin wax thường được sử dụng trước đây. Giải pháp công nghệ phụ gia cho bê tông asphalt ấm dựa trên gốc copolymer Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) gần đây được nghiên cứu và ứng dụng nhiều do có thể cải thiện được độ cứng và độ dẻo dai cho hỗn hợp. Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính năng của hỗn hợp bê tông asphalt ấm sử dụng phụ gia gốc SBS có tên thương mại là Zero-M. Các kết quả thực nghiệm được so sánh đối chứng với hỗn hợp bê tông asphalt ấm sử dụng phụ gia gốc paraffin wax có tên thương mại là Sasobit và hỗn hợp bê tông asphalt nóng truyền thống (Hot Mix Asphalt – HMA). Kết quả cho thấy rằng, hỗn hợp sử dụng phụ gia Zero-M và Sasobit có độ lún vệt hằn bánh xe thấp hơn trung bình lần lượt 49,0% và 37,9 so với hỗn hợp HMA. Phụ gia Zero-M không những cải thiện độ cứng của hỗn hợp mà còn cải thiện cả độ dẻo dai và sức kháng nứt thông qua hệ số l75/|m75| và chỉ số CTIndex, so với hỗn hợp HMA và hỗn hợp sử dụng phụ gia Sasobit, hỗn hợp sử dụng phụ gia Zero-M có hệ số l75/|m75| và chỉ số CTIndex cao nhất. Hệ số lão hóa của hỗn hợp sử dụng phụ gia Zero-M và Sasobit đều cao hơn so với hỗn hợp HMATài liệu tham khảo
[1]. AASHTO R 35, Standard Practice for Superpave Volumetric Design for Asphalt Mixtures.
[2]. B. Prowell, A. Kvasnak, G.Hurley, R.West, T.Kreich, L.Osborn, B. Frank, K.Peregrine, and D.Jones, Engineering properties, Emissions, and field performance of Warm Mix Aphalt Technologies – Draft Interim Report – State-of-the-practice, NCHRP 9-47A, 2009.
[3]. J. Anthonissen, J. Braet, Review and environmental impact assessment of green technologies for base courses in bituminous pavements, Environ. Impact Assess. Rev, 60 (2016) 139–147. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2016.04.005
[4]. M.I. Giani, G. Dotelli, N. Brandini, L. Zampori, Comparative life cycle assessment of asphalt pavements using reclaimed asphalt, warm mix technology and cold in-place recycling, Resour, Conserv. Recycl, 104 (2015) 224–238. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2015.08.006
[5]. A. Almeida-Costa, A. Benta, Economic and environmental impact study of warm mix asphalt compared to hot mix asphalt, J. Clean. Prod., 112 (2016) 2308–2317. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.10.077
[6]. B. A. Williams, J. R. Willis, J. Shacat, Asphalt Pavement Industry Survey on Recycled Materials and Warm-Mix Asphalt Usage: 2019, Sep. 2020, Accessed: Feb. 26, 2021. [Online]. Available: https://trid.trb.org/view/1746439
[7]. X. Li, Z. Zhou, Z. You, Compaction temperatures of Sasobit produced warm mix asphalt mixtures modified with SBS, Construct. Build. Mater., 123 (2016) 357e364. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.015
[8]. L. Mo, X. Li, X. Fang, M. Huurman, S. Wu, Laboratory investigation of compaction characteristics and performance of warm mix asphalt containing chemical additives, Construct. Build. Mater., 37 (2012) 239-247. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.07.074
[9]. S. Sobhi, A. Yousefi, A. Behnood, The effects of Gilsonite and Sasobit on the mechanical properties and durability of asphalt mixtures, Construct. Build. Mater., 238 (2020) 117676. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117676
[10]. J. Liu, K. Yan, L. Jenny, Rheological properties of warm mix asphalt binders and warm mix asphalt binders containing polyphosphoric acid, Int. J. Pavement Res. Technol., 11 (2018) 481e487. https://doi.org/10.1016/j.ijprt.2018.03.005
[11]. K. Liu, J. Zhu, K. Zhang, J. Wu, J. Yin, X. Shi, Effects of mixing sequence on mechanical properties of graphene oxide and warm mix additive composite modified asphalt binder, Construct. Build. Mater., 217 (2019) 301-309. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.05.073
[12]. J. Zhu, K. Zhang, K. Liu, X. Shi, Performance of hot and warm mix asphalt mixtures enhanced by nano-sized graphene oxide, Construct. Build. Mater., 217 (2019) 273-282. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.05.054
[13]. A. Behnood, J. Olek, Rheological properties of asphalt binders modified with styrene-butadiene-styrene (SBS), ground tire rubber (GTR), or polyphosphoric acid (PPA), Construct. Build. Mater., 151 (2017) 464-478. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.06.115
[14]. J.R.M. Oliveira, H.M.R.D. Silva, L.P.F. Abreu, S.R.M. Fernandes, Use of a warm mix asphalt additive to reduce the production temperatures and to improve the performance of asphalt rubber mixtures, J. Clean. Prod. , 41 (2013) 15-22. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.09.047
[15]. C. Akisetty, F. Xiao, T. Gandhi, S. Amirkhanian, Estimating correlations between rheological and engineering properties of rubberized asphalt concrete mixtures containing warm mix asphalt additive, Construct. Build. Mater., 25 (2011) 950-956. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.087
[16]. Z. Leng, H. Yu, Z. Zhang, Z. Tan, Optimizing the mixing procedure of warm asphalt rubber with wax-based additives through mechanism investigation and performance characterization, Construct. Build. Mater., 144 (2017) 291-299. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.208
[17]. X. Yang, Z. You, M.R.M. Hasan, A. Diab, H. Shao, S. Chen, D. Ge, Environmental and mechanical performance of crumb rubber modified warm mix asphalt using Evotherm, J. Clean. Prod., 159 (2017) 346-358. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.04.168
[18]. A.M. Rodríguez-Alloza, J. Gallego, F. Giuliani, Complex shear modulus and phase angle of crumb rubber modified binders containing organic warm mix asphalt additives, Mater. Struct., 50 (2016) 77. https://doi.org/10.1617/s11527-016-0950-1
[19]. A.M. Rodríguez-Alloza, J. Gallego, I. Perez, Study of the effect of four warm mix asphalt additives on bitumen modified with 15% crumb rubber, Construct. Build. Mater., 43 (2013) 300-308. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.02.025
[20]. A.M. Rodríguez-Alloza, J. Gallego, I. Perez, A. Bonati, F. Giuliani, High and low temperature properties of crumb rubber modified binders containing warm mix asphalt additives, Construct. Build. Mater., 53 (2014) 460-466. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.026
[21]. H. Yu, Z. Leng, Z. Zhou, K. Shih, F. Xiao, Z. Gao, Optimization of preparation procedure of liquid warm mix additive modified asphalt rubber, J. Clean. Prod., 141 (2017) 336-345. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.09.043
[22]. H.I. Ozturk, F. Kamran, Laboratory evaluation of dry process crumb rubber modified mixtures containing Warm Mix Asphalt Additives, Construct. Build. Mater., 229 (2019) 116940. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116940
[23]. Sasol Company (2013), Sasobit® - The Versatile Modifier for Asphalt.
[24]. AASHTO T324, Hamburg Wheel-Track Testing of Compacted Hot Mix Asphalt (HMA).
[25]. ASTM D8225, Standard test method for determination of cracking tolerance index of asphalt mixture using the Indirect Tensile Cracking Test at intermediate temperature.
[26]. ASTM C670, Standard Practice for Preparing Precision and Bias Statements for Test Methods for Construction Materials.
[27]. Haleh Azari, Precision Estimates of AASHTO T 324, Hamburg Wheel-Track Testing of Compacted Hot Mix Asphalt (HMA), NCHRP Project, 10-87.
[28]. Y. Fan, C. Chen, M. Raquel, H. Andrew, H. Jacob, D. Knudtson, Impact of Polymer Modification on IDEAL-CT and I-FIT for Cracking Resistance Evaluation of Asphalt Mixtures, Minnesota, Department of Transportation. Office of Research & Innovation, 2023.
[2]. B. Prowell, A. Kvasnak, G.Hurley, R.West, T.Kreich, L.Osborn, B. Frank, K.Peregrine, and D.Jones, Engineering properties, Emissions, and field performance of Warm Mix Aphalt Technologies – Draft Interim Report – State-of-the-practice, NCHRP 9-47A, 2009.
[3]. J. Anthonissen, J. Braet, Review and environmental impact assessment of green technologies for base courses in bituminous pavements, Environ. Impact Assess. Rev, 60 (2016) 139–147. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2016.04.005
[4]. M.I. Giani, G. Dotelli, N. Brandini, L. Zampori, Comparative life cycle assessment of asphalt pavements using reclaimed asphalt, warm mix technology and cold in-place recycling, Resour, Conserv. Recycl, 104 (2015) 224–238. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2015.08.006
[5]. A. Almeida-Costa, A. Benta, Economic and environmental impact study of warm mix asphalt compared to hot mix asphalt, J. Clean. Prod., 112 (2016) 2308–2317. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.10.077
[6]. B. A. Williams, J. R. Willis, J. Shacat, Asphalt Pavement Industry Survey on Recycled Materials and Warm-Mix Asphalt Usage: 2019, Sep. 2020, Accessed: Feb. 26, 2021. [Online]. Available: https://trid.trb.org/view/1746439
[7]. X. Li, Z. Zhou, Z. You, Compaction temperatures of Sasobit produced warm mix asphalt mixtures modified with SBS, Construct. Build. Mater., 123 (2016) 357e364. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.015
[8]. L. Mo, X. Li, X. Fang, M. Huurman, S. Wu, Laboratory investigation of compaction characteristics and performance of warm mix asphalt containing chemical additives, Construct. Build. Mater., 37 (2012) 239-247. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.07.074
[9]. S. Sobhi, A. Yousefi, A. Behnood, The effects of Gilsonite and Sasobit on the mechanical properties and durability of asphalt mixtures, Construct. Build. Mater., 238 (2020) 117676. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117676
[10]. J. Liu, K. Yan, L. Jenny, Rheological properties of warm mix asphalt binders and warm mix asphalt binders containing polyphosphoric acid, Int. J. Pavement Res. Technol., 11 (2018) 481e487. https://doi.org/10.1016/j.ijprt.2018.03.005
[11]. K. Liu, J. Zhu, K. Zhang, J. Wu, J. Yin, X. Shi, Effects of mixing sequence on mechanical properties of graphene oxide and warm mix additive composite modified asphalt binder, Construct. Build. Mater., 217 (2019) 301-309. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.05.073
[12]. J. Zhu, K. Zhang, K. Liu, X. Shi, Performance of hot and warm mix asphalt mixtures enhanced by nano-sized graphene oxide, Construct. Build. Mater., 217 (2019) 273-282. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.05.054
[13]. A. Behnood, J. Olek, Rheological properties of asphalt binders modified with styrene-butadiene-styrene (SBS), ground tire rubber (GTR), or polyphosphoric acid (PPA), Construct. Build. Mater., 151 (2017) 464-478. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.06.115
[14]. J.R.M. Oliveira, H.M.R.D. Silva, L.P.F. Abreu, S.R.M. Fernandes, Use of a warm mix asphalt additive to reduce the production temperatures and to improve the performance of asphalt rubber mixtures, J. Clean. Prod. , 41 (2013) 15-22. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.09.047
[15]. C. Akisetty, F. Xiao, T. Gandhi, S. Amirkhanian, Estimating correlations between rheological and engineering properties of rubberized asphalt concrete mixtures containing warm mix asphalt additive, Construct. Build. Mater., 25 (2011) 950-956. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.087
[16]. Z. Leng, H. Yu, Z. Zhang, Z. Tan, Optimizing the mixing procedure of warm asphalt rubber with wax-based additives through mechanism investigation and performance characterization, Construct. Build. Mater., 144 (2017) 291-299. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.208
[17]. X. Yang, Z. You, M.R.M. Hasan, A. Diab, H. Shao, S. Chen, D. Ge, Environmental and mechanical performance of crumb rubber modified warm mix asphalt using Evotherm, J. Clean. Prod., 159 (2017) 346-358. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.04.168
[18]. A.M. Rodríguez-Alloza, J. Gallego, F. Giuliani, Complex shear modulus and phase angle of crumb rubber modified binders containing organic warm mix asphalt additives, Mater. Struct., 50 (2016) 77. https://doi.org/10.1617/s11527-016-0950-1
[19]. A.M. Rodríguez-Alloza, J. Gallego, I. Perez, Study of the effect of four warm mix asphalt additives on bitumen modified with 15% crumb rubber, Construct. Build. Mater., 43 (2013) 300-308. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.02.025
[20]. A.M. Rodríguez-Alloza, J. Gallego, I. Perez, A. Bonati, F. Giuliani, High and low temperature properties of crumb rubber modified binders containing warm mix asphalt additives, Construct. Build. Mater., 53 (2014) 460-466. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.026
[21]. H. Yu, Z. Leng, Z. Zhou, K. Shih, F. Xiao, Z. Gao, Optimization of preparation procedure of liquid warm mix additive modified asphalt rubber, J. Clean. Prod., 141 (2017) 336-345. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.09.043
[22]. H.I. Ozturk, F. Kamran, Laboratory evaluation of dry process crumb rubber modified mixtures containing Warm Mix Asphalt Additives, Construct. Build. Mater., 229 (2019) 116940. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116940
[23]. Sasol Company (2013), Sasobit® - The Versatile Modifier for Asphalt.
[24]. AASHTO T324, Hamburg Wheel-Track Testing of Compacted Hot Mix Asphalt (HMA).
[25]. ASTM D8225, Standard test method for determination of cracking tolerance index of asphalt mixture using the Indirect Tensile Cracking Test at intermediate temperature.
[26]. ASTM C670, Standard Practice for Preparing Precision and Bias Statements for Test Methods for Construction Materials.
[27]. Haleh Azari, Precision Estimates of AASHTO T 324, Hamburg Wheel-Track Testing of Compacted Hot Mix Asphalt (HMA), NCHRP Project, 10-87.
[28]. Y. Fan, C. Chen, M. Raquel, H. Andrew, H. Jacob, D. Knudtson, Impact of Polymer Modification on IDEAL-CT and I-FIT for Cracking Resistance Evaluation of Asphalt Mixtures, Minnesota, Department of Transportation. Office of Research & Innovation, 2023.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
25/04/2024
Nhận bài sửa
25/05/2024
Chấp nhận đăng
30/05/2024
Xuất bản
15/06/2024
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Nguyễn Ngọc, L., & Nguyễn Ngọc, N. (4400). Đánh giá tính năng của bê tông asphalt ấm sử dụng phụ gia gốc copolymer styrence-butadiene-styrence (SBS) . Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 75(5), 1844-1857. https://doi.org/10.47869/tcsj.75.5.11
