بررسی رفتار شکست و گسترش ترک مخلوط های آسفالتی اصلاح شده با پلی‌‌فسفریک اسید (ppa) بر اساس آزمایش خمش دیسک نیم استوانه (scb)

یکی از روش های رایج جهت بهبود عملکرد قیر و متعاقب آن مخلوط‌های آسفالتی، استفاده از افزودنی های پلیمری و معدنی می باشد. پلی‌فسفریک اسید یکی از افزودنی های اصلاح کننده ویژگی های قیر است که کاربرد آن طی دو دهه اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است. به منظور بررسی تاثیر این ماده بر رفتار شکست و گسترش ترک مخلوط‌های آسفالتی، نمونه‌های مخلوط آسفالتی با قیرهای اصلاح شده با سه درصد مختلف (0.5، 1.0 و 1.5 درصد) پلی‌فسفریک اسید تهیه و در پنج دما (10، صفر، 10، 25 و 40 درجه ‌سلسیوس) تحت آزمایش خمش دیسک نیم استوانه قرار گرفتند. مهمترین خروجی این آزمایش، نمودار نیرو تغییر‌مکان بود که به کمک آن بیشینه نیروی قابل تحمل، شکل‌پذیری، انرژی شکست و چقرمگی برای نمونه ها به دست آمد. در هنگام آزمایش، به صورت همزمان و به وسیله عکس‌برداری، میزان بازشدگی دهانه ترک اندازه‌گیری شد. در انتها، به‌منظور مقایسه مخلوط‌های آسفالتی، حاصل تقسیم انرژی شکست بر بازشدگی دهانه ترک بررسی شد. به این صورت که در دمای ثابت هرچه میزان این پارامتر بزرگ‌تر باشد، نشان دهنده عملکرد بهتر مخلوط آسفالتی در برابر بارگذاری می‌باشد: انرژی جذب شده بیشتر با بازشدگی دهانه کمتر. نتایج نشان داد که افزودن پلی‌فسفریک اسید در دمای کم برای بهبود رفتار شکست مخلوط آسفالتی سودمند نمی‎‌باشد. اما با افزایش دما، تاثیر این افزودنی بر بهبود عملکرد مخلوط آسفالتی بهتر بود. میزان بهینه استفاده از افزودنی پلی‌فسفریک اسید در دماهای میانی و زیاد، 0.5 تا 1.0 درصد برآورد گردیده است.

Investigation of Fracture and Crack Propagation Characteristics of Asphalt Mixtures Modified with Polyphosphoric Acid Based on Semi-Circular Bending (SCB) Test

One of the most common methods to enhance performance of asphalt binder and mixtures is using polymeric and mineral additives. The polyphosphoric acid (PPA) is one of additives used to modify asphalt binder’s characteristics during last two decades. In this research, to investigate the effect of this additive on fracture and crack propagation characteristics of asphalt mixtures, asphalt mixture specimens were fabricated by implementing with asphalt binder modified with three different dosages of PPA: 0.5, 1 and 1.5% by weight of asphalt binder. The semicircular bending (SCB) test was performed on these specimens at five different test temperatures including 10, 0, 10, 25 and 40 degree of centigrade. The major output of this test was forcedisplacement curve. The Maximum force, fragility, fracture energy and toughness were determined for all specimens based on forcedisplacement curve. Also, notch mouth opening displacement was measured by using pictures captured during the SCB test. To compare asphalt mixture behavior, an index was presented in this research as fracture energy divided by noth mouth opening displacement. At a constant temperature, the greater index shows better performance of asphalt mixture. The results have shown that adding PPA at low temperatures is not useful but at moderate temperatures it can increase fracture properties of asphalt mixture. The optimum content of PPA at the moderate temperatures is determined between 0.5 to 1%.