بررسی اثر نانوسیلیس بر مورفولوژی و خواص فیزیکی قیر و تغییرات رفتار رطوبتی و مکانیکی مخلوط آسفالتی

اگرچه وزن قیر در مخلوط‌های آسفالتی مقدار ناچیزی است، لیکن، اثر مهمی بر عملکرد مخلوط‌های آسفالتی دارد. در دهه‌های گذشته، جهت بهبود عملکرد مخلوط‌های آسفالتی از افزودنی‌های اصلاح‌کننده قیر استفاده شده است. یکی از این افزودنی‌ها در اصلاح رفتار قیرها، افزودنی نانوسیلیس ‌می‏باشد. هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر نانوسیلیس بر خصوصیات مکانیکی مخلوط‌های آسفالتی و قیر است. بدین منظور از مصالح سنگی شکسته با دانه‌بندی شماره 4 آیین‌نامه روسازی راه‌های ایران، قیر 60-70 خالص و نانوسیلیس با مقادیر 2، 4 و 6 درصد وزنی قیر استفاده گردید. برای ارزیابی خصوصیات مکانیکی مخلوط‌های آسفالتی، از آزمایش‌های استقامت و روانی مارشال و مدول برجهندگی و به منظور ارزیابی حساسیت رطوبتی مخلوط‌های آسفالتی، از آزمایش نسبت مقاومت مارشال استفاده شد. برای ارزیابی تاثیر نانوسیلیس بر مشخصات قیر از آزمایش‌های درجه نفوذ، نقطه نرمی و کشش‌پذیری (خاصیت انگمی) استفاده گردید. اصلاح قیر با نانوسیلیس موجب کاهش درجه نفوذ، افزایش نقطه نرمی و کاهش شکل‌پذیری (خاصیت انگمی) قیر شد. نتایج تاثیر آزمایش‌ها بر مخلوط‌های آسفالتی نشان داد که استفاده از نانوسیلیس برای اصلاح قیر موجب افزایش استقامت ‌مارشال و کاهش روانی ‌مارشال می‌شود؛ به‌طوری که افزودن 6 درصد نانوسیلیس به قیر باعث افزایش 41 درصدی استقامت نسبت به نمونه شاهد می‌شود. همچنین، افزودن نانوسیلیس باعث کاهش روانی مخلوط‌های آسفالتی می‌گردد. علاوه بر این، استفاده از نانوسیلیس، حساسیت رطوبتی مخلوط‌ها را به طور قابل‌ ملاحظه‌ای بهبود می‌دهد. افزودن 6 درصد نانوسیلیس به قیر باعث افزایش 95 درصدی مدول برجهندگی نسبت به نمونه‌های آسفالتی شاهد می‌شود.

investigating the effect of nanosilica on the morphology and physical properties of asphalt binder, the changes in moisture damage and mechanical performance of asphalt mixture

although bitumen makes up only a small portion of asphalt mixtures, it significantly impacts their performance. over the past few decades, bitumen modifier additives, such as nano-silica, have been utilized to enhance asphalt performance. this research aims to investigate the influence of nano-silica on the mechanical properties of asphalt and bitumen mixtures. the study utilized crushed stone materials with grading no. 4 of the iran road pavement code, 70-60 pure bitumen, and nano-silica in varying amounts (2%, 4%, and 6% by weight of bitumen). marshall and resilient modulus tests were employed to evaluate the mechanical properties of asphalt mixtures, while marshall's resistance ratio was used to assess moisture sensitivity. additionally, tests on penetration degree, softening point, and elasticity were conducted to evaluate the effect of nanosilica on bitumen properties. the findings revealed that modification of bitumen with nanosilica led to decreased penetration, increased softening point, and reduced plasticity. furthermore, the use of nano-silica improved marshall strength and reduced marshall's flow in asphalt mixtures, with a 6% addition of nano-silica increasing strength by 41% compared to the control sample. the addition of nano-silica also enhanced the moisture sensitivity of the mixtures and increased the resilient modulus by 95% compared to control asphalt samples.