بررسی اثر سرباره فولاد و مصالح خرده آسفالتی بر خصوصیات مکانیکی و آلایندگی روسازی بتن غلتکی

در سال های اخیر، به دلیل هزینه های زیاد ساخت روسازی و ملاحظات زیست محیطی، از مصالح ضایعاتی و بازیافتی مختلفی در مخلوط‏های بتنی و بتن غلتکی استفاده شده است. این پژوهش، به بررسی خصوصیات مکانیکی و زیست محیطی بتن غلتکی حاوی سرباره فولاد به عنوان محصول جانبی و پسماند صنعت فولاد و مصالح خرده آسفالتی به عنوان پسماند صنعت ساخت راه جهت جایگزینی بخشی یا تمام مصالح سنگی در روسازی راه ها می پردازد. بدین منظور، آزمایش های مقاومت فشاری، کشش غیرمستقیم و خمش سه‏نقطه ای روی نمونه های 7 و 28 روزه انجام شد. آزمایش خمش سه‏نقطه ای جهت به دست آوردن مقاومت خمشی، چقرمگی و قابلیت جذب انرژی استفاده شد. همچنین،آزمایش سایش کانتابرو و آزمایش تراوش مواد آلاینده روی نمونه های 28 روزه انجام شد. نتایج نشان داد که جایگزینی مصالح سنگی طبیعی با سرباره فولاد و مصالح خرده آسفالتی باعث کاهش مقاومت های فشاری، کششی و خمشی روسازی بتن غلتکی می شود. در این میان، تاثیر مصالح خرده آسفالتی در کاهش خصوصیات مکانیکی بارزتر است. با افزایش مقدار سرباره فولاد و مصالح خرده آسفالتی، علی رغم کاهش در میزان بار حداکثر، میزان چقرمگی و قابلیت جذب انرژی نمونه ها افزایش می یابد. از طرفی، با افزایش سرباره فولاد، مقاومت سایشی مخلوط بتن غلتکی افزایش می یابد. همچنین، بر اساس نتایج این تحقیق، با جایگزینی تا 50% مصالح سنگی طبیعی با سرباره فولاد یا ترکیب سرباره فولاد و مصالح خرده آسفالتی، حداقل معیارهای قابل قبول مطابق استانداردهای مربوطه حاصل شد. نمونه حاوی 25% سرباره فولاد و 25% مصالح خرده آسفالتی جایگزین مصالح سنگی طبیعی، مقاومت های فشاری، کششی و خمشی را نسبت به نمونه شاهد، به ترتیب تا 24%، 34% و 21% کاهش و چقرمگی را تا 13% افزایش داد. بدین ترتیب، مصالح ضایعاتی استفاده شده در این پژوهش، به دلیل نتایج رضایت بخش، اثرات زیست محیطی مثبت و صرفه اقتصادی، قابلیت استفاده در بتن غلتکی را دارا هستند.

Assessing the Effect of Steel Slag and Reclaimed Asphalt Pavement on Mechanical Properties and Pollution of Roller Compacted Concrete Pavement

In recent years, due to the higher cost of pavement construction and environmental considerations, various waste and recycled materials have been used in concrete and Roller Compacted Concrete (RCC) mixtures. This study investigates the effect of partial and full replacement of natural aggregates with steel slag as a byproduct of the steel industry and Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) as a waste of the road pavement construction industry, on the mechanical and environmental properties of RCC pavements. For this purpose, compressive strength, indirect tensile strength and threepoint bending tests were conducted on 7 and 28day samples. Threepoint bending test was used to obtain flexural strength, toughness, and energy absorbency. Also Cantabro abrasion test and Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) were conducted on 28day samples. The results showed that the compressive strength, tensile strength and flexural strength of RCC pavement reduced by replacing natural aggregates with steel slag and RAP. In the meantime, the effect of RAP on reducing mechanical properties of roller concrete is more pronounced. Increasing the content of steel slag and RAP increases the toughness, as well as the energy absorbency capacity of the specimens despite the decrease in the maximum load. On the other hand, the abrasion resistance of the roller concrete mixture increases, with increasing steel slag. Also, according to the results of this study, the mixtures containing up to 50% steel slag or combined steel slag and RAP, met the regulatory requirements. By incorporating 25% steel slag and 25% RAP as substitutes for natural aggregates, compressive, tensile and flexural strengths decreased and toughness increased up to 24%, 34%, 21% and 13%, respectively. Thus, the waste materials used in this study, are usable in RCC because of their satisfactory results and economicenvironmental advantages.