Evaluation of hot mix asphalt and binder performance modified with high content of nano silica fume

• Published in: JES. Journal of engineering sciences 2021-04, Vol.49 (4), p.378-399
• Main Authors: Abu al-Majd, Ali Y., Abd Allah, al-Sayyid M., Musa, Ghadah Salah Abd al-Rahman, Uthman, Mahmud Unayb, Khidr, Safwan
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: الخواص الميكانيكية; المواد النانوية; غبار السيليكا; مخاليط مستحلب الأسفلت
• ISSN: 1687-0530; 2356-8550
• DOI: 10.21608/jesaun.2021.70733.1046

This research aims to evaluate the mechanical properties of hot asphalt mixtures prepared using modified asphalt binders with various contents of Nano-silica fume (NSF). the modification to virgin bitumen is done by shear mixing with NSF at low contents (2, 4, 6, and 8%) and high contents (20, 30, 40, and 50%) with bitumen weight. the homogeneity of the modified asphalts was assessed using scanning electron microscopy. the rotational viscosity, softening point, and penetration tests were used to evaluate the rheological-physical properties of the modified asphalt binders. the stiffness, moisture damage, rutting, and fatigue of the hot mixes prepared with NSF-modified binders were evaluated using marshall, indirect tensile strength, and double punching tests. the results showed a significant improvement in the rheological-physical properties of the modified binders with high content compared to low content of NSF. therefore, the modified binders with 30%, 40%, and 50% of NSF were selected to prepare NSF-modified mixtures. the results showed that asphalt mixtures incorporating 30, 40, and 50% NSF-modified binders were more resistant to moisture damage, rutting, and fatigue cracking compared to the control mixture. the novelty in this research is to produce a modified asphalt mixture with two-thirds a quantity of bitumen while achieving a high performance compared to the control mixture. مع زيادة الوعي البيئي أصبح إعادة استخدام النفايات الصناعية هو الحل الأمثل لتجنب أضرار التخلص غير السليم من تلك النفايات. السيليكا فيوم هي عباره عن بودر غاية في النعومة، وهي عباره عن مادة ثانوية وجدت داخل أفران تصنيع السبائك الحديدية. تزامنا مع تلك الحقيقة، أصبح الحصول على إضافة متوفرة بكميات كبيره وغير مكلفه ضرورة ملحه لتحسين خواص البيتومين والحفاظ على كمياته غير المتجددة. ولذلك فإن الهدف من هذا البحث هو تقييم الخواص الميكانيكية للخلطات الإسفلتية الساخنة المحضرة باستخدام الرابط الأسفلتي المعدل بالنانو سيليكا فيوم. تم خلط البيتومن البكر الناتج من مصفاة الإسكندرية مع السيليكا فيوم بتركيزات منخفضه (2 و4 و6 و8%) وتركيزات عالية (20 و30 و40 و50%) كنسبه من وزن البيتومين. تم تقييم تجانس الأسفلت المعدل باستخدام الفحص المجهري الإلكترونيSEM) ). تم إجراء اختبار الاختراق واختبار التطرية (SP) واختبار اللزوجة الدورانية (RV) لتقييم الخواص الروهولجية rheological)) والفيزيائية للإسفلت المعدل. تم استخدام كلا من اختبار مارشال والشد الغير مباشر والاختراق الثنائي لتقييم الصلابة وحساسيه الرطوبة (moisture damage) والتخدد (rutting) والكلال (fatigue) للخلطات الإسفلتية الساخنة التقليدية والمعدلة بالنان