مواد و روش‌های آزمون مورداستفاده در اصلاح قیر به‌وسیله نانو سیلیکا

Share

مواد و روش‌های آزمون مورداستفاده در اصلاح قیر به‌وسیله نانو سیلیکا

این بخش به توصیف مواد مختلف مورداستفاده در این آزمون پرداخته و همچنین منابع هریک از مواد و روش‌های آماده‌سازی آن‌ها را شرح می‌دهد.

آماده‌سازی مواد و نمونه‌ها

قیر پایه مورداستفاده در این مطالعه از نوع قیر نفوذی AC 60/70 است. سپس این بایندر آسفالت با 2 درصد، 4 درصد و 6 درصد وزنی نانو سیلیکا ترکیب‌شده است. اختلاط به‌وسیله یک مخلوط‌کن برش بالا در 4000 دور در دقیقه و به مدت 2 ساعت انجام پذیرفت. جهت تهیه این مخلوط می‌توان ظرف آلومینیومی را با 260-250 گرم از آسفالت پر کرد و سپس آن را درون بخاری حرارتی قرارداد. هنگامی‌که دمای آسفالت به 180 درجه سانتی گراد رسید، مقدار مشخصی از نانو سیلیکا به آن افزوده‌شده و به مدت 2 ساعت دیگر ترکیب می‌شود. با استفاده از این روش یک نمونه درست نخورده و سه نمونه آسفالت اصلاح‌شده با نانو سیلیکا (NSMA) به دست می‌آید. برای سهولت در اشاره به هریک از نمونه‌ها، آن‌ها را با استفاده از کلمات مخفف NEAT(دست‌نخورده)، NSMA 2%(نمونه تهیه‌شده با 2 درصد وزنی نانو سیلیکا)، NSMA 4% (نمونه تهیه‌شده با 4 درصد وزنی نانو سیلیکا) و NSMA 6% (نمونه تهیه‌شده با 6 درصد وزنی نانو سیلیکا) نام‌گذاری می‌شود. برای اطمینان از آن‌که قطعات و ذرات نانو سیلیکا به‌صورت یکنواخت درون ماتریکس آسفالت پراکنده‌شده باشند از تصویربرداری SEM استفاده‌شده است. تصویربرداری SEM (اسکن میکروسکوپ الکترونی) آسفالت به‌طورکلی برای فهمیدن تغییرات ریزساختارهای نمونه اصلاح‌شده و برای ارزیابی ساختارهای ماتریکس ،مانند پراکندگی فیزیکی ذرات نانو سیلیکا استفاده می‌شود (کاووسی و باغبانی 2014). آنچه به‌وضوح در شکل شماره 1 دیده می‌شود ذرات نانو سیلیکایی است که به‌خوبی در ماتریکس آسفالت پراکنده‌شده‌اند.

 تصویربرداری SEM ریزساختارهای نانو سیلیکا، NEAT و آسفالت اصلاح‌شده با نانو سیلیکا در بزرگنمایی 18000. A (NSMA 2%) ،B(NSMA 4%) و C(NSMA 6%)

شکل 1    تصویربرداری SEM ریزساختارهای نانو سیلیکا، NEAT و آسفالت اصلاح‌شده با نانو سیلیکا در بزرگنمایی 18000. (A (NSMA 2% و(B(NSMA 4%  و (C(NSMA 6%

روند پیرشدگی

تمام نمونه‌های بایندر آسفالت توسط آزمون RTFOT به‌منظور شبیه‌سازی اختلاط داغ در طول فرآیند تولید در کارخانه، تحت پیرشدگی قرار گرفتند. این پیرشدگی جهت ارزیابی تأثیر نانو رس بر حساسیت حرارتی قیر طی 3 مرحله انجام‌گرفته است که شامل:

بدون اعمال پیرشدگی:

ارزیابی مشخصات رفتاری قیر و نانو رس پس از اختلاط به مدت 20 دقیقه

اعمال پیرشدگی کوتاه‌مدت:

ارزیابی مشخصات رفتاری نمونه‌ای که پس از ترکیب شدن درون سینی پخش‌شده و به مدت 2 ساعت در دمای 165 درجه سانتی گراد قرارگرفته است.

اعمال پیرشدگی بلندمدت:

ارزیابی مشخصات رفتاری نمونه‌ای که پس از اختلاط به مدت 12 ساعت در دمای 90 درجه سانتی گراد  قرارگرفته است.

پس از آماده‌سازی نمونه‌ها قیر و نانو سیلیکا، آزمایش‌های درجه نفوذ، نقطه نرمی و خاصیت انگمی بر روی آن‌ها انجام و نتایج در شکل‌های شماره 2 تا 4 نشان داده‌شده است. افزودن نانو سیلیکا به قیر باعث کاهش درجه نفوذ و خاصیت انگمی و افزایش نقطه نرمی قیر می‌شود. نتایج به‌وضوح نشان‌دهنده آن است که با افزایش نانو سیلیکا حساسیت حرارتی قیر کاهش می‌یابد.

شکل 2    تغییرات شاخص پایداری نفوذ متناسب با نوع و مقدار نانو رس

شکل 3    تغییرات شاخص افزایش نقطه نرمی متناسب با نوع و مقدار نانو رس

شکل 4    تغییرات شاخص شکل‌پذیری متناسب با نوع و مقدار نانو رس

خصوصیات رئولوژیکی پویا

در این مطالعه برای اندازه‌گیری مدول و ویسکوزیته ترکیب از دستگاه رئومتر برشی پویا استفاده‌شده است. آزمون خزش برشی مکرر با یک دوره بارگذاری و بازیابی برای هر نمونه انجام‌گرفته است. آزمون خزش تحت دو نوع تنش برشی ثابت 100 و 3200 Pa برای 10 دوره با یک‌بار زمان بارگذاری و 9 بار زمان بازیابی در 50 درجه سانتی گراد انجام‌گرفته است.

طیف‌سنجی تبدیل فروسرخ فوریر (FTIR)

طیف‌سنج مادون‌قرمز را می‌توان در تبیین ساختارهای ارگانیک با شناسایی پیوندهای بین‌اتمی در ترکیبات شیمیایی به کار گرفته شود. پیوندهای شیمیایی در محیط‌های مختلف درشدت ها و فرکانس‌های مختلف جذب خواهند شد. فرکانسی که در آن جذب اشعه مادون‌قرمز به‌عنوان یک پیک نشان داده می‌شود، می‌تواند به‌طور مستقیم در ارتباط با پیوند در ساختار شیمیایی مواد باشد. هر پیوند بین‌اتمی می‌تواند طی حرکات مختلف ارتعاش یابد (کشش و یا خم شدن). جذب کششی معمولاً پیک‌های بزرگ‌تری را ایجاد می‌کند.

برای مشاهده ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:

مباحث و نتایج پیرامون اصلاح خصوصیات قیر با نانو سیلیکا

دیدگاهتان را بنویسید