Hidrofobik ve hidrofilik nanoalümina ile modifiye edilmiş asfalt karışımlarının dayanıklılığı ve düşük sıcaklık performansı

Abstract

Asfalt Betonunun (AC) yaşlanma ve nem hasarı gibi iklim koşullarına karşı direnci, asfalt betonunun dayanıklılığı olarak tanımlanabilir. Asfalt betonunun dayanıklılık gereksinimini karşılamak için asfalt, deformasyonlara direnecek en yüksek kaplama sıcaklığında yeterince sert olmalıdır. Ayrıca, en düşük kaplama sıcaklığında (yerel iklime bağlı olarak yaklaşık -20°C'ye kadar) çatlamaya dayanacak kadar esnek ve yeterince güçlü olmalıdır. Asfalt araştırmacıları arasında, değiştiricilerin asfalt bağlayıcıların performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu ve kaplama bağlayıcılarının hizmet ömrünü uzatabileceği konusunda bir fikir birliği vardır. Son yıllarda asfalt betonu ve diğer bitümlü malzemelerde nano değiştiricilerin kullanımı birçok araştırmacı tarafından araştırılmaktadır. Araştırmalar, Nanomalzemelerin asfalt betonunun mekanik performansını iyileştirebileceğini gösteriyor. Bununla birlikte, nanomalzemelerin asfalt karışımlarının yaşlanma davranışı ve dayanıklılığı üzerindeki etkisini araştıran az sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmada, asfalt bağlayıcının ve dolayısıyla asfalt betonunun reolojik ve fiziksel özelliklerini değiştirmek için nanoalümina seçilmiştir. Bu araştırmada iki tip nanoalümina kullanılmıştır: vi Hidrofobik ve hidrofilik nanoalümina ile modifiye edilmiş asfalt karışımlarının reolojisi, yaşlanma davranışı ve dayanıklılığı üzerindeki yüzey hidrofilikliğinin/hidrofobikliğinin etkisi daha önce hiç gösterilmemiştir. 50/70 ve SBS ile modifiye edilmiş asfalt bağlayıcıların modifikasyonu için iki nanoalümina içeriği (2 ve %5) kullanılmıştır. Kalıcı Marshall stabilite testi (karışımların uzun süre yaşlanmasından sonra), nem hasarı ve düşük sıcaklık arızası, farklı türlerde nanoalüminanın farklı karışımlar üzerindeki etkisini araştırmak için asfalt beton numunelerine uygulanacak testlerdir. Sonuçlar, nanoalümina katkı maddelerinin asfalt karışımlarının dayanıklılığını, kararlılığını ve nem direncini artırabileceğini göstermektedir; ancak bu etkiler, asfalt türü, yaşlanma koşulları ve belirli nanoalümina türü gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir. Bu sonuçlar, yol altyapısındaki kritik zorlukları ele alarak asfalt kaplamalarının uzun vadeli performansını iyileştirmeye yönelik değerli bir rehberlik sağlar.

The resistance of Asphalt Concrete (AC) to climatic conditions such as aging and moisture damage can be defined as the durability of asphalt concrete. To meet the durability requirement of asphalt concrete, the asphalt must be hard enough at the highest pavement temperature to resist deformations. It should also be flexible enough and strong enough to resist cracking at the lowest coating temperature (down to about -20°C depending on local climate). There is a consensus among asphalt researchers that modifiers significantly impact the performance of asphalt binders and can extend the service life of pavement binders. In recent years, the use of nano modifiers in asphalt concrete and other bituminous materials has been investigated by many researchers. Research shows that nanomaterials can improve the mechanical performance of asphalt concrete. However, there are few studies investigating the effect of nanomaterials on the aging behavior and durability of asphalt mixtures. In this study, nanoalumina was chosen to change the rheological and physical properties of the asphalt binder and thus the asphalt concrete. This research used two types of nanoalumina: hydrophobic (HPb) and hydrophilic (HPi). The influence of surface iv hydrophilicity/hydrophobicity on the rheology, aging behavior, and durability of nanoalumina modified asphalt mixtures has never been demonstrated. Two nanoalumina content (2 and 5%) was used for the modification of 50-70 and SBS-modified asphalt binders. Marshall stability testing (after prolonged aging of the mixtures), moisture damage, and low-temperature failure are tests to be applied to asphalt concrete samples to investigate the effect of different types of nanoalumina on different mixtures. The results indicate that incorporating nanoalumina additives can enhance the durability, stability, and moisture resistance of asphalt mixtures, with varying effects depending on factors such as asphalt type, aging conditions, and specific nanoalumina type. These findings provide valuable guidance for improving the long-term performance of asphalt pavements, addressing critical challenges in road infrastructure.