بررسی آزمایشگاهی تاثیر استفاده از نانو کامپوزیت Sbr بر خرابی رطوبتی مخلوط‌های آسفالتی با استفاده از تئوری انرژی آزاد سطحی

یکی از خرابی‌های متداول در مخلوط‌های آسفالتی، ناشی از تاثیر مخرب رطوبت بر پیوستگی قیر و چسبندگی قیرسنگدانه می‌باشد که خرابی رطوبتی نام دارد. به منظور بهبود مقاومت مخلوط‌های آسفالتی در برابر این خرابی از افزودنی‌های ضد عریان شدگی به منظور افزایش چسبندگی قیرسنگدانه و پیوستگی قیر استفاده می‌شود. در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از روش‌های ترمودینامیک و مکانیکی تاثیر استفاده از نانو کامپوزیت استایرن بوتادین الستیک (sbr )به عنوان اصلاح کننده قیر بر حساسیت رطوبتی مخلوط‌های آسفالتی بررسی شود. برای شبیه‌سازی شرایط محیطی، نمونه‌های آسفالتی تحت 1 ،3 و 5 سیکل یخذوب قرار گرفته‌اند. نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان می‌دهد که استفاده از نانو کامپوزیت sbr باعث شده است تا مقاومت مخلوط‌های آسفالتی در برابر خرابی رطوبتی به ویژه در نمونه‌های ساخته شده با سنگدانه‌های گرانیتی بهبود یابد. همچنین، نتایج روش انرژی آزاد سطحی نشان می‌دهد که اصلاح قیر با نانو کامپوزیت sbr باعث افزایش در مولفه بازی و کاهش در مولفه اسیدی قیر پایه می‌شود. این رخداد باعث بهبود چسبندگی بین قیر و سنگدانه‌های اسیدی که مستعد خرابی رطوبتی هستند، می‌شود. همچنین، استفاده از نانو کامپوزیت sbr باعث افزایش انرژی آزاد پیوستگی شده که سبب افزایش مقاومت غشای قیر در برابر گسیختگی از نوع پیوستگی می‌شود. به علاوه، محاسبات بر اساس مفاهیم ترمودینامیک نشان می‌دهد که اصلاح قیر سبب شده است تا میزان انرژی جداشدگی در رخداد عریانشدگی کاهش یابد که این رخداد از دید ترمودینامیک بیانگر کاهش تمایل سیستم به عریان‌شدگی است.

Investigation of using SBR nanocomposite on moisture damage of HMA using surface free energy theory

Moisture damage is one of the common damages of asphalt mixtures due to the deteriorating effect of moisture on asphalt cement cohesion and asphalt cementaggregate adhesion. Antistripping additives are used to enhance the strength of asphalt mixtures against this damage in order to increase the asphalt cementaggregate adhesion and asphalt cement cohesion. In the present study, it has been tried to examine the effect of the nano clay/styrenebutadiene rubber (SBR) nanocomposite as asphalt cement modifier on the moisture susceptibility of asphalt mixtures using thermodynamic and mechanical technics. The asphalt specimens were placed under 1, 3, and 5 freezethaw cycles in order to simulate environmental conditions. The findings of this study indicated that the application of SBR nanocomposite has led to the improvement of the strength of the asphalt mixtures to moisture damage, particularly in specimens made using granite aggregates. In addition, the results of the surface free energy theory showed that asphalt cement modification using SBR nanocomposite increased and decreased the basic and acidic components of the base asphalt cement, respectively. This improved the adhesion between asphalt cement and acidic aggregates, which are prone to moisture damage. Moreover, the SBR nanocomposite use increased the cohesion free energy, hence increasing the resistance of asphalt film against the cohesiontype rupture. Furthermore, calculations based on thermodynamic concepts revealed that the asphalt cement modification has led to a reduction in the debonding energy in the stripping event; this event indicates a decrease in the tendency of the system to stripping from the thermodynamics view.