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Engineered nanocomposites in asphalt binders
Nanotechnology Reviews ( IF 6.1 ) Pub Date : 2022-01-01 , DOI: 10.1515/ntrev-2022-0062 Goshtasp Cheraghian 1 , Michael P. Wistuba 1 , Sajad Kiani 2, 3 , Ali Behnood 4 , Masoud Afrand 5 , Andrew R. Barron 2, 6, 7, 8
Nanotechnology Reviews ( IF 6.1 ) Pub Date : 2022-01-01 , DOI: 10.1515/ntrev-2022-0062 Goshtasp Cheraghian 1 , Michael P. Wistuba 1 , Sajad Kiani 2, 3 , Ali Behnood 4 , Masoud Afrand 5 , Andrew R. Barron 2, 6, 7, 8
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Abstract Recently, nanotechnology has been effectively used in the field of road pavement. Oxidation and aging of asphalt cause deterioration of road pavements and increase asphalt-related emissions. We propose an anti-aging strategy to interrupt the asphalt deterioration by using engineered clay/fumed silica nanocomposites. In this research, the morphological, chemical, thermal, mechanical, and rheological properties of nano-modified asphalt binders are meticulously analyzed in various conditions. The experiment results proved that this composite efficiently disrupts the chemical oxidation and decomposition in the mixture and reduces the aging rate. Remarkably, asphalt binder rheology experiments revealed that the addition of 0.2–0.3 wt% of nano-reinforced materials maximized their rheological resistance after short- and long-term aging. Moreover, nanoparticles improve the moisture resistance efficiency and in turn overcome the critical issue of moisture in low production temperature within the framework of warm mix asphalt technology. This cost-effective, facile, and scalable approach in warm mix asphalt mixtures can contribute to increased sustainability and lifespan of pavements and a reduction in greenhouse gas emissions.
中文翻译:
沥青粘合剂中的工程纳米复合材料
摘要 近年来,纳米技术在道路路面领域得到了有效的应用。沥青的氧化和老化会导致路面恶化并增加与沥青相关的排放。我们提出了一种抗老化策略,通过使用工程粘土/气相二氧化硅纳米复合材料来中断沥青劣化。在这项研究中,对纳米改性沥青粘合剂在各种条件下的形态、化学、热、机械和流变性能进行了细致的分析。实验结果证明,该复合材料有效地破坏了混合物中的化学氧化和分解,降低了老化速率。值得注意的是,沥青粘合剂流变实验表明,添加 0.2-0. 3 wt% 的纳米增强材料在短期和长期老化后最大限度地提高了它们的流变阻力。此外,纳米颗粒提高了防潮效率,进而克服了温拌沥青技术框架内低生产温度下水分的关键问题。这种在温拌沥青混合物中具有成本效益、简便且可扩展的方法有助于提高路面的可持续性和使用寿命,并减少温室气体排放。
更新日期:2022-01-01
中文翻译:
沥青粘合剂中的工程纳米复合材料
摘要 近年来,纳米技术在道路路面领域得到了有效的应用。沥青的氧化和老化会导致路面恶化并增加与沥青相关的排放。我们提出了一种抗老化策略,通过使用工程粘土/气相二氧化硅纳米复合材料来中断沥青劣化。在这项研究中,对纳米改性沥青粘合剂在各种条件下的形态、化学、热、机械和流变性能进行了细致的分析。实验结果证明,该复合材料有效地破坏了混合物中的化学氧化和分解,降低了老化速率。值得注意的是,沥青粘合剂流变实验表明,添加 0.2-0. 3 wt% 的纳米增强材料在短期和长期老化后最大限度地提高了它们的流变阻力。此外,纳米颗粒提高了防潮效率,进而克服了温拌沥青技术框架内低生产温度下水分的关键问题。这种在温拌沥青混合物中具有成本效益、简便且可扩展的方法有助于提高路面的可持续性和使用寿命,并减少温室气体排放。