Abstract
In Iraq, for few recent years , the increasing number of vehicles and trucks with their heavy traffic loading and with the effects of other exterior factors such air temperatures effects and moisture , accumulation of these factors on the roads surfaces with an insufficient maintenance have caused distresses or deteriorations on pavement . Polymer-modified asphalt mixtures have been used for many years to reduce the amount and severity of distress and extend the service life of hot mix asphalt (HMA) pavements. The polymers have acceptable effects on asphalt mixes in low and high temperature due to increasing the resistance to fatigue cracking , rutting (permanent deformation) and thermal cracking .
The major objective of this research is to evaluate the effect of the density of polyethylene (PE) polymer, that one of physical properties of this locally polymer on the properties of the Hot Mix Asphalt (HMA). One asphalt cement grade (40-50) from Al-Daurah refinery, two different types of locally available polymers (Low-Density Polyethylene LDPE and High-Density Polyethylene HDPE) have been used with three percentages for each type. These percent's are (2, 5 and 7)% by weight of asphalt cement. HDPE mixing at 180 C º and LDPE at 175 C º for 90 minutes by wet process with asphalt binder. The properties of asphalt mixtures that investigated in the experimental test are Marshall volumetric properties (Marshall stability , Marshall flow) and rutting depth at (40 Cº & 50 Cº) by wheel track test to evaluate (the permanent deformations). It can be concluded that the density of PE have significant effect on the asphalt mixtures at the optimum percent of PE (2%) , where the increasing density increasing in Marshall Stability about (above 100%) and reducing in rutting depth about (67%) , after compared with control mixtures .The increasing percent of HDPE & LDPE causing reducing in the asphalt mixture properties . And concluded that HDPE modified mixtures provide better resistance against permanent deformations , because of their higher stability and stiffness, relatively lower flow. Therefore the using of HDPE to modified asphalt mixtures give better properties to asphalt mixtures from modified mixtures by LDPE .
The effect of temperatures on the rutting depth and on the number of wheel loading passes is clearly apparent . The samples failed at 50 Cº testing temperature faster that at 40 Cº testing temperature in which the wheel passes are decreasing to half also the rutting depth is increasing by (100%) .
The major objective of this research is to evaluate the effect of the density of polyethylene (PE) polymer, that one of physical properties of this locally polymer on the properties of the Hot Mix Asphalt (HMA). One asphalt cement grade (40-50) from Al-Daurah refinery, two different types of locally available polymers (Low-Density Polyethylene LDPE and High-Density Polyethylene HDPE) have been used with three percentages for each type. These percent's are (2, 5 and 7)% by weight of asphalt cement. HDPE mixing at 180 C º and LDPE at 175 C º for 90 minutes by wet process with asphalt binder. The properties of asphalt mixtures that investigated in the experimental test are Marshall volumetric properties (Marshall stability , Marshall flow) and rutting depth at (40 Cº & 50 Cº) by wheel track test to evaluate (the permanent deformations). It can be concluded that the density of PE have significant effect on the asphalt mixtures at the optimum percent of PE (2%) , where the increasing density increasing in Marshall Stability about (above 100%) and reducing in rutting depth about (67%) , after compared with control mixtures .The increasing percent of HDPE & LDPE causing reducing in the asphalt mixture properties . And concluded that HDPE modified mixtures provide better resistance against permanent deformations , because of their higher stability and stiffness, relatively lower flow. Therefore the using of HDPE to modified asphalt mixtures give better properties to asphalt mixtures from modified mixtures by LDPE .
The effect of temperatures on the rutting depth and on the number of wheel loading passes is clearly apparent . The samples failed at 50 Cº testing temperature faster that at 40 Cº testing temperature in which the wheel passes are decreasing to half also the rutting depth is increasing by (100%) .
Keywords
aggregate
Asphalt
hot mix asphalt
pavement
performance
Permanent deformation
Polyethylene
polymer
polymer density
stability .
Temperatures
Abstract
في العراق ، للسنوات القليلة السابقة ، تزايد عدد المركبات والشاحنات وحمولتها المرورية العالية وبتأثير العوامل الخارجية الأخرى مثل درجات حرارة الجو وتأثير الرطوبة ، تراكم هذه العوامل على اسطح الطرق مع الصيانة الغير كافية تسببت في حصول تشوهات وعيوب في طبقات التبليط . وقد استعملت الخلطات الاسفلتية المعدلة بالبوليمر لعديد من السنوات لتقليل كمية وشدة العيب او التشوه ولتمديد العمر الخدمي لطبقات التبليط بالخرسانة الاسفلتية الحارة(HMA). حيث ان البوليمرات يكون لها آثار مقبولة على خلطات الأسفلت في درجة الحرارة المنخفضة والعالية ، من خلال زيادة المقاومة لتشقق الكلل , التخدد (التشوهات الدائمة) والتشقق الحراري .
ان الهدف الرئيسي من هذا البحث هو تقييم تأثير الكثافة لبوليمر البولي ايثلين (PE), والتي هي احد الخصائص الفيزيائية لهذا البوليمر المحلي على خصائص خلطات الخرسانة الاسفلتية الحارة (HMA) . تم استخدام نوع واحد من الإسفلت ذو اختراق (40- 50) من مصفى الدورة ، استخدام نوعين مختلفين من البوليمرات المتوفرة محليا" وهي (البولي إيثلين واطئ الكثافة LDPE والبولي إيثلين عالي الكثافة HDPE) حيث تم استخدام ثلاث نسب لكل بوليمر وهذه النسب هي (2 , 5 , 7) % كنسب وزنية من وزن الاسفلت .البولي ايثلين عالي الكثافة HDPE يخلط عند درجة حرارة 180 درجة سيليزية والبولي إيثلين المنخفض الكثافة LDPE عند 175 درجة سيليزية وبزمن خلط 90 دقيقة مع الإسفلت الرابط وباستخدام الطريقة الرطبة. ان خصائص الخلطات الإسفلتية التي تقييم من خلال الفحص المختبري هي خصائص فحص مارشال (ثباتيه مارشال ، وتدفق مارشال) وعمق التخدد عند درجة حرارة الاختبار (40 & 50) درجة سيليزية من فحص عجلة المسار لتقييم (المقاومة للتشوهات الدائمة). ويمكن الاستنتاج ان كثافة بوليمر البولي اثلين (PE) يكون لها تأثير ملحوظ وكبير على خصائص الخلطات الإسفلتية وعند نسبة خلط مثلى تبلغ (2%)، حيث ان زيادة الكثافة تسبب زيادة في قوة ثباتيه مارشال بنسبة (تفوق 100%) وتخفض في عمق التخدد بنسبة حوالي (67%) ، مقارنة بالخلطات الاسفلتية الاعتيادية الغير المطورة بالبوليمرات . إن زيادة نسبة تركيز بوليمر ( HDPE& LDPE) تسبب تقليل في خصائص الخلطات الاسفلتية. ونستنتج بانه الخلطات الاسفلتية المعدلة باستخدام بولي ايثلين عالي الكثافة HDPE توفر افضل مقاومة ضد التشوهات الدائمة ، بسبب امتلاكها ثباتيه عالية وصلابة ، وقيمة اقل في تدفق مارشال. وبالتالي فإن استخدام HDPE في تعديل الخلطات الإسفلتية تعطي خصائص أفضل من الخلطات الاسفلتية المعدلة باستخدام LDPE .
ان تأثير درجات الحرارة على عمق التخدد في الطبقات الاسفلتية وعلى عدد دورات مرور عجلة التحميل يظهر بوضوح, حيث ان النماذج الاسفلتية تفشل عند درجة حرار اختبار50 درجة سيليزية اسرع منها عند درجة حرار اختبار40 درجة سيليزية والتي عندها تقل عدد دورات عجلة التحميل للنصف وكذلك يزداد التشوه الدائم (عمق التخدد) بمقدار(100%) .
ان الهدف الرئيسي من هذا البحث هو تقييم تأثير الكثافة لبوليمر البولي ايثلين (PE), والتي هي احد الخصائص الفيزيائية لهذا البوليمر المحلي على خصائص خلطات الخرسانة الاسفلتية الحارة (HMA) . تم استخدام نوع واحد من الإسفلت ذو اختراق (40- 50) من مصفى الدورة ، استخدام نوعين مختلفين من البوليمرات المتوفرة محليا" وهي (البولي إيثلين واطئ الكثافة LDPE والبولي إيثلين عالي الكثافة HDPE) حيث تم استخدام ثلاث نسب لكل بوليمر وهذه النسب هي (2 , 5 , 7) % كنسب وزنية من وزن الاسفلت .البولي ايثلين عالي الكثافة HDPE يخلط عند درجة حرارة 180 درجة سيليزية والبولي إيثلين المنخفض الكثافة LDPE عند 175 درجة سيليزية وبزمن خلط 90 دقيقة مع الإسفلت الرابط وباستخدام الطريقة الرطبة. ان خصائص الخلطات الإسفلتية التي تقييم من خلال الفحص المختبري هي خصائص فحص مارشال (ثباتيه مارشال ، وتدفق مارشال) وعمق التخدد عند درجة حرارة الاختبار (40 & 50) درجة سيليزية من فحص عجلة المسار لتقييم (المقاومة للتشوهات الدائمة). ويمكن الاستنتاج ان كثافة بوليمر البولي اثلين (PE) يكون لها تأثير ملحوظ وكبير على خصائص الخلطات الإسفلتية وعند نسبة خلط مثلى تبلغ (2%)، حيث ان زيادة الكثافة تسبب زيادة في قوة ثباتيه مارشال بنسبة (تفوق 100%) وتخفض في عمق التخدد بنسبة حوالي (67%) ، مقارنة بالخلطات الاسفلتية الاعتيادية الغير المطورة بالبوليمرات . إن زيادة نسبة تركيز بوليمر ( HDPE& LDPE) تسبب تقليل في خصائص الخلطات الاسفلتية. ونستنتج بانه الخلطات الاسفلتية المعدلة باستخدام بولي ايثلين عالي الكثافة HDPE توفر افضل مقاومة ضد التشوهات الدائمة ، بسبب امتلاكها ثباتيه عالية وصلابة ، وقيمة اقل في تدفق مارشال. وبالتالي فإن استخدام HDPE في تعديل الخلطات الإسفلتية تعطي خصائص أفضل من الخلطات الاسفلتية المعدلة باستخدام LDPE .
ان تأثير درجات الحرارة على عمق التخدد في الطبقات الاسفلتية وعلى عدد دورات مرور عجلة التحميل يظهر بوضوح, حيث ان النماذج الاسفلتية تفشل عند درجة حرار اختبار50 درجة سيليزية اسرع منها عند درجة حرار اختبار40 درجة سيليزية والتي عندها تقل عدد دورات عجلة التحميل للنصف وكذلك يزداد التشوه الدائم (عمق التخدد) بمقدار(100%) .
Keywords
اسفلت
تبليط، بوليمر، ركام، بولي إيثلين، كثافة البوليمر، الأداء، الخلطة الاسفلتية الحارة، درجات الحرارة، تشوه دائم
ثباتية.