بررسی آزمایشگاهی تاثیر استفاده از نانو کامپوزیت SBR بر خرابی رطوبتی مخلوط‌های آسفالتی با استفاده از تئوری انرژی آزاد سطحی

یکی از خرابی‏های متداول در مخلوط‏های آسفالتی، ناشی از تاثیر مخرب رطوبت بر پیوستگی قیر و چسبندگی قیر-سنگدانه می‏باشد که خرابی رطوبتی نام دارد. به منظور بهبود مقاومت مخلوطهای آسفالتی در برابر این خرابی از افزودنی‌های ضد عریان-شدگی به منظور افزایش چسبندگی قیر-سنگدانه و پیوستگی قیر استفاده میشود. در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از روش‌های ترمودینامیک و مکانیکی تاثیر استفاده از نانو کامپوزیت استایرن بوتادین لاستیک (SBR) به عنوان اصلاح‌کننده قیر بر حساسیت رطوبتی مخلوط‌های آسفالتی بررسی شود. برای شبیه‏سازی شرایط محیطی، نمونه‏های آسفالتی تحت 1، 3 و 5 سیکل یخ-ذوب قرار گرفته‏اند. نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان می‌دهد که استفاده از نانو کامپوزیت SBR باعث شده است تا مقاومت مخلوط‌های آسفالتی در برابر خرابی رطوبتی به ویژه در نمونه‌های ساخته‌شده با سنگدانه‌های گرانیتی بهبود یابد. همچنین، نتایج روش انرژی آزاد سطحی نشان می‌دهد که اصلاح قیر با نانو کامپوزیت SBR باعث افزایش در مولفه بازی و کاهش در مولفه اسیدی قیر پایه می‌شود. این رخداد باعث بهبود چسبندگی بین قیر و سنگدانه‏های اسیدی که مستعد خرابی رطوبتی هستند، می‏شود. همچنین، استفاده از نانو کامپوزیت SBR باعث افزایش انرژی آزاد پیوستگی شده که سبب افزایش مقاومت غشای قیر در برابر گسیختگی از نوع پیوستگی می‌شود. به علاوه، محاسبات بر اساس مفاهیم ترمودینامیک نشان می‌دهد که اصلاح قیر سبب شده است تا میزان انرژی جداشدگی در رخداد عریان‌شدگی کاهش یابد که این رخداد از دید ترمودینامیک بیانگر کاهش تمایل سیستم به عریانشدگی است.