توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها- بخش سوم

Share

توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها- بخش سوم

مخلوط سرد با فوم قیر

تهیه مخلوط سرد از طریق ترکیب فوم قیر با سنگدانه های معدنی مرطوب در دمای محیط، فرآیندی است که به‌طور گسترده مورداستفاده قرارگرفته است. هنگامی‌که فوم قیر و سنگدانه ها ترکیب می‌شوند، فروپاشی حباب‌ها به‌سرعت آغازشده، قطرات ریز قیر ترک‌خورده و تااندازه‌ای سنگدانه ها را پوشش می‌دهند. رطوبت در داخل مخلوط شرایطی را فراهم می‌کند که قطرات قیر بتواند در داخل مخلوط پراکنده شوند. رطوبت، مخلوطی باکیفیت منحصربه‌فرد ارائه می‌کند که به‌طور مثال قابلیت به‌کارگیری و فشرده‌سازی در دمای محیط پس از اختلاط را دارد.

انواع موادی که برای تولید مخلوط فوم مورداستفاده قرار می‌گیرد شامل شن و ماسه و خرده‌سنگ است. مخلوط فوم تولیدشده می‌تواند برای لایه‌های بیس و ساب بیس آسفالت و روسازی مورداستفاده قرار گیرد. ضخامت لایه، محل قرارگیری لایه در ساختار آسفالت و سطح ترافیک از عوامل مؤثر در انتخاب مواد مخصوص برای ترکیب با فوم قیر است. برخی از ویژگی‌های مخلوط سرد شامل:

  • میزان مصرف انرژی کم به دلیل آن‌که در این مخلوط فقط قیر حرارت داده‌شده و ذرات و سنگدانه ها نیاز به گرم شدن ندارند.

  • مقاومت خوب در برابر تغییر شکل دائمی نسبت به مخلوط داغ معادل

  • حساسیت پایین‌تر به فرکانس بارگذاری و درجه حرارت نسبت به مخلوط آسفالت داغ (HMA)

  • استحکام کششی کم‌تر نسبت به مخلوط آسفالت داغ معادل

  • قابلیت ذخیره‌سازی برای چندین ماه

انتخاب مقدار بایندر برای مخلوط فوم همواره کم‌تر از مقدار آن برای مخلوط داغ معادل است. این در درجه اول ناشی از پوشش جزئی ذرات درشت به‌وسیله فوم قیر و ترک‌خوردگی بیش‌تر قطرات قیر برای ساختن ملات مخلوط است. معمولاً قیر با نفوذپذیری نرم‌تر از 80 برای استفاده به‌عنوان فوم استفاده می‌شود.

برخی الزامات عملی در ساخت و به‌کارگیری مخلوط فوم سرد شامل:

  • درجه حرارت ذرات و سنگدانه ها نباید به کم‌تر از 10 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد؛ زیرا این امر اثر معکوس بر استحکام کشش مخلوط دارد (مشاهده شکل شماره 6).

  • مقدار رطوبت سنگدانه ها قبل از اختلاط باید کم‌تر از مقدار مطلوب (تقریباً 60 الی 80 درصد) باشد.

  • استفاده از برخی از عوامل ضد سلب‌کننده در مخلوط فوم توصیه‌شده است.

  • سطح تراکم 97 تا 100 درصد چگالی AASHTO اصلاح‌شده می‌تواند به‌راحتی به دست آید، اما مقدار حفرات خالی معادل مخلوط آسفالت داغ (HMA) به علت حضور رطوبت در مخلوط در زمان فشرده‌سازی، قابل‌دستیابی نیست.

  • مخلوط سرد با فوم قیر ازلحاظ تغییر شکل و بازشدگی در ابتدای تشکیل و قبل از انجام پخت قابل‌توجه، آسیب‌پذیر است. به‌موجب پخت در طول فرآیند، آب از مخلوط در زمان بعد از فشرده‌سازی خارج‌شده که این امر به آب‌وهوا، عمق لایه، تخلخل، نفوذپذیری و عوامل دیگر بستگی دارد. این فرآیند معمولاً با افزایش استحکام مخلوط سرد همراه است. نرخ پخت مخلوط فوم به‌طور قابل‌توجهی سریع‌تر از مخلوط قیر امولسیونی است.

مخلوط سرد

شکل 6  تأثیر حرارت ذرات بر استحکام کششی و سختی مخلوط شن و فوم


برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها- بخش چهارم


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید: 

توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها

توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها- بخش سوم
5 (100%) 11 votes

توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها- بخش اول

Share

توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها- بخش اول

بهینه‌سازی فوم قیر

1   انواع فوم قیر

پارامترهای مهم در هنگام در نظر گرفتن پایداری فوم قیر برای استفاده در اتصال ذرات معدنی به یکدیگر شامل موارد زیر است:

  • نسبت انبساط که معیاری برای ویسکوزیته فوم بوده و چگونگی پراکنش بایندر را در مخلوط تبیین می‌کند. این معیار به‌صورت نسبت بیش‌ترین حجم فوم به حجم اصلی قیر محاسبه می‌شود.

  • نیمه‌عمر که معیاری برای پایداری فوم بوده و نرخ فروپاشی فوم را در طول اختلاط مشخص می‌کند. این معیار به‌صورت زمان فروپاشی (برحسب ثانیه) فوم به مقدار نیمی از بیش‌ترین حجم آن محاسبه می‌شود.

اگرچه کار تجربی با مخلوط فومی به شناسایی مقادیر مطلوب نسبت انبساط و نیمه‌عمر کمک می‌کند، ولی این دو متغیر به یکدیگر وابسته بوده و یافتن مقدار بهینه آن‌ها ساده نیست. این پارامترها متغیرهای وابسته‌ای بوده و به‌طور مثال، هردو آن‌ها تابع نرخ آب فوم می‌باشند (مشاهده شکل شماره 2).

فوم قیر

شکل 2   مثالی از خصوصیات نسبی فوم به مقدار آب فوم اضافه‌شده

این شکل یک آنالیز حساسیت معمول است که در حال حاضر برای تعیین مقدار آبی که باید به انواع خاصی از قیر برای تولید فوم مطلوب اضافه شود، مورداستفاده قرار می‌گیرد. انتخاب نرخ مطلوب مصرف آب فوم از شکل شماره 2 امکان‌پذیر نبوده، زیرا این واقعیت که مشخصات فوم بهینه به نوع به‌کارگیری آن‌ها مانند تولید مخلوط سرد و یا مخلوط نیمه گرم بستگی دارد، در نظر گرفته نشده است.

شاخص فوم که معیار ترکیبی از نرخ انبساط (ER) و نیمه‌عمر (t1/2) است، نشان داده که برای شناسایی مشخصات بهینه مناسب است (Jenkins و همکاران). به‌جای استفاده صرف از این دو معیار که فروریختن فوم را مشخص می‌کنند (ER و t1/2)، می‌توان از شاخص فوم که از منحنی کل انبساط در برابر زمان محاسبه می‌شود استفاده کرد.

2   شاخص فوم

ناحیه تحت منحنی انفجاری برای فوم قیر به‌عنوان شاخص فوم تعریف می‌شود. این ناحیه به‌منظور بهینه‌سازی نرخ به‌کارگیری آب فوم اندازه‌گیری می‌شود. مقدار 4 برای نرخ انبساط برای حداقل مقدار مناسب ویسکوزیته مخلوط جهت فوم تبیین شده است. به‌منظور محاسبه برای زمان‌های مختلف به تخلیه به‌عنوان‌مثال، اسپری فوم تحت شرایط آزمایشگاهی که ممکن است برای تنظیمات مختلف به مقدار 2 تا 20 ثانیه، متفاوت باشد نیاز داریم. به‌این‌ترتیب، نرخ انبساط واقعی (ERa) ممکن است از نرخ انبساط اندازه‌گیری شده (ERm) به دست آید (مشاهده شکل شماره 3 و شکل شماره 4).

Foam Index=A1+A2

فوم قیر

شکل 3   شاخص فوم محاسبه‌شده برای فروپاشی تقریبی در اولین نرخ به‌کارگیری آب فوم

فوم قیر

شکل 4   شاخص فوم برای فروپاشی غیرمعمول فوم در اولین نرخ به‌کارگیری آب فوم

آنالیز حساسیت فوم برای تبیین شرایط مطلوب و بهینه تولید فوم موردنیاز است. نرخ به‌کارگیری آب فوم متنوع بوده و شاخص فوم نیز تعیین‌شده است. از این طریق، رابطه نشان داده‌شده در شکل شماره 5 به‌دست‌آمده است.

تغییر در مقدار شاخص فوم برای قیر دوز بندی شده با آب فومی (و یا Foamant) چشمگیر است. این نتیجه‌ای از افزایش متناسب شاخص فوم (FI) به افزایش نیمه‌عمر است. فرمول محاسبه FI برای فوم با فروپاشی تقریبی به‌صورت زیر است (فرمول شماره 2):

فوم قیر

که در آن:

ERm= بیش‌ترین نرخ انبساط اندازه‌گیری شده (به‌سرعت پس از تخلیه، جایی که انبساط خالص فوم در نظر گرفته‌شده)

ERa= بیش‌ترین نرخ انبساط واقعی

C= ERm/ERa

t1/2= نیمه‌عمر (ثانیه)

ts= مدت‌زمان اسپری برای تخلیه تمام فوم (ثانیه)

فوم قیرشکل 5  بهینه‌سازی مشخصات فوم قیری با استفاده از شاخص فوم

طبق فرمول شماره 2 با افزایش در t1/2، شاخص نفوذ FI نیز به نسبت افزایش می‌یابد. انبساط برای کپسوله سازی مهم است اما پایداری برای مخلوط سرد اهمیت نسبی بیش‌تری دارد. شاخص نفوذ نباید به‌صورت جداگانه در نظر گرفته شود بلکه باید در رابطه با ERa و t1/2 باشد. مقادیر محدود این پارامترها برای انواع مختلف فوم در جدول شماره 1 ارائه‌شده است.

فوم قیر

جدول 1  مقادیر محدود مشخصات فوم برای مخلوط‌های مختلف، بر پایه فروپاشی تقریبی فوم


برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها- بخش دوم


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید: 

توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها

توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها- بخش اول
5 (100%) 11 votes

خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی-بخش چهارم

Share

خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی-بخش چهارم

همان‌طور که به‌وضوح در شکل شماره 8 نشان داده‌شده است، ویسکوزیته ترکیب مخلوط شماره 10 در مقایسه با وکیوم باتوم پایه و قیر 60/70 دست‌نخورده افزایش چشمگیری داشته است. همان‌طور که توسط یوسفی و همکاران گزارش‌شده است، ترکیبات روان کننده وکیوم باتوم می‌توانند توسط افزودن لاتکس و قیر طبیعی جذب‌شده و درنتیجه باعث افزایش ویسکوزیته شود. شکل شماره 9 نشان می‌دهد که مدول ذخیره‌سازی مخلوط شماره 10 افزایش قابل‌توجهی در مقایسه با دیگر ترکیبات دارد. همچنین شکل شماره 10 نشان‌دهنده افزایش مدول اتلاف مخلوط شماره 10 در دمای 30 درجه سانتی‌گراد است.

قیر اصلاحی

شکل 8   ویسکوزیته ترکیب نمونه‌ها در دمای 30 درجه سانتی‌گراد

جمع‌بندی مدول اتلاف و ذخیره‌سازی، مدول ترکیب مخلوط شماره 10 را می‌دهد که اندازه‌گیری مستقیمی از مجموع مقاومت آن در برابر تغییر شکل دائمی در دمای 30 درجه سانتی‌گراد است. طبق اصل Boltzman، افزایش فرکانس عملی مشابه با کاهش درجه حرارت دارد و بالعکس؛ بنابراین تأثیر افزایش فرکانس بر ویسکوزیته ترکیب و مدول ها شبیه به تأثیر کاهش درجه حرارت است که به‌نوبه خود مدول ترکیب را افزایش می‌دهد؛ بنابراین، تغییرات در مدول های مخلوط شماره 10(شکل شماره 9 و 10)، افزایش چشمگیری را در مقاومت مخلوط در برابر تغییر شکل دائمی (شیار شدگی) نشان می‌دهد. این نتایج موفقیت در استفاده از لاتکس بازیافتی و قیر طبیعی را تائید می‌کند.

قیر اصلاحی

شکل 9   مدول ذخیره‌سازی نمونه‌ها در دمای 30 درجه سانتی‌گراد

قیر اصلاحی

شکل 10   مدول اتلاف نمونه‌ها در دمای 30 درجه سانتی‌گراد

نتیجه‌گیری

قیر دست‌نخورده به‌دست‌آمده در پالایشگاه (به‌صورت مستقیم و یا با دمیدن هوا) قادر به مقاومت در برابر بارها و فشارهای مکانیکی دینامیکی نیست و درنتیجه باید مورد اصلاح قرار گیرد. ضایعات پلیمری پس از مصرف به‌عنوان یک معضل زیست‌محیطی مطرح بوده و بنابراین باید مورداستفاده مجدد قرار گیرند. هم‌چنین، منبع قیر طبیعی در چندین ناحیه از ایران وجود دارد که می‌تواند برای اصلاح قیر مورداستفاده قرار گیرد. پلی‌اتیلن‌های ضایعاتی بازیافت شده، لاتکس ضایعاتی، خرده تایرهای اصلاح‌کننده (CRM)، قیر طبیعی (NB) و وکیوم سلاپس سنگین (HVS) برای به دست آوردن قیر نفوذی از وکیوم باتوم استفاده‌شده است. بر مبنای نتایج حاصله، به این نتیجه رسیده‌اند که قیرهای نفوذی با گرید 40/50، 60/70 و 85/100 با نقطه نرمی و نقطه شکست فراس بهبودیافته، با استفاده از مواد فوق قابل‌تولید است. ترکیبی از 10 درصد قیر طبیعی و 5 درصد لاتکس بازیافتی، با وکیوم باتوم برای به دست آوردن قیر گرید 60/70 اصلاح‌شده با بهبود در رفتار رئولوژیک و به‌تبع آن کاهش احتمال شکست در دمای پایین و شیار شدگی در دمای بالا، مناسب است. مورفولوژی مخلوط‌ها نشان داد که قطعات CRM به‌خوبی و به میزان کافی در ماتریکس قیر پراکنده نشده و به حداقل رساندن مقدار خرده تایرهای لاستیکی در مخلوط‌ها می‌تواند باعث بهبود شکل‌پذیری شود.


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید: 

خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی

خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی-بخش چهارم
5 (100%) 15 votes

خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی-بخش اول

Share

خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی-بخش اول

مقدمه

وکیوم باتوم (VB) سنگین‌ترین بخش نفت خام بوده که در قسمت پایینی ستون تقطیر در خلأ پالایشگاه‌های نفت باقیمانده و ماده اصلی برای تولید قیر است. بسته به منبع نفت خام و فرآیند پالایش، ترکیب‌بندی وکیوم باتوم گسترده متنوعی داشته و این ترکیب‌بندی اثر مهمی بر خصوصیات مکانیکی و ریزساختارهای قیر دارد. شایع‌ترین روش جداسازی، تقسیم‌بندی ترکیب‌بندی قیر به چهار گروه اصلی شامل اشباع‌ها، آروماتیک‌ها، رزین‌ها (که بخش مالتن را تشکیل می‌دهند) و آسفالتن ها است. این چهار گروه را به ترتیب و به‌اختصار SARAs می‌نامند. هریک از اجزاء SARAs یک مخلوط پیچیده بوده که آروماتیسیته، محتوای هتر اتم و وزن مولکولی آن‌ها به ترتیب زیر افزایش می‌یابد:

S<A<R<As

در برخی از پالایشگاه‌ها که نفت خام سنگین مورداستفاده قرارگرفته و فشار و درجه حرارت در ستون تقطیر در خلأ کنترل می‌شود، قیر می‌تواند به‌طور مستقیم و به‌صورت قیر نفوذی مناسب برای آسفالت به دست آید. نفوذپذیری وکیوم باتوم تولیدشده در پالایشگاه‌های ایران در دمای 25 درجه سانتی‌گراد بیش از 300dmm  بوده و η آن بیش از 600Cs  است که آن را برای کاربرد در آسفالت نامناسب می‌سازد (به‌جز پالایشگاه شیراز که به‌طور مستقیم قیر گرید 60/70 را تولید می‌کند). دمیدن هوای گرم به وکیوم باتوم یک فرآیند گسترده برای به دست آوردن قیر نفوذی است.

متأسفانه به علت افزایش بار ترافیک، قیر بکر و دست‌نخورده تولیدشده در پالایشگاه‌ها (به‌صورت مستقیم و یا با دمیدن هوا) توانایی مقاومت در برابر فشار مکانیکی دینامیک ترافیک را ندارد. درنتیجه منجر به ایجاد تغییر شکل دائمی (شیار شدگی) تحت بارگذاری طولانی‌مدت در دماهای بالا، خستگی و ترک‌خوردگی تحت بارگذاری طولانی‌مدت در دماهای حد واسط و پایین ناشی از تنش گرمایی، پیرشدگی و … در آسفالت می‌شود.

به دلیل این ضعف‌های ذاتی قیر، مطالعات زیادی در جهت اصلاح قیر به‌وسیله افزودنی‌های مختلف انجام‌گرفته است. درنتیجه صنعت اصلاح قیر و بهبود خصوصیات آن گسترش‌یافته است. اکثر این پژوهش‌ها بر روی اصلاح پلیمری تمرکز کرده‌اند؛ زیرا افزودن پلیمرها به قیر بهبود در درجه عملکرد (افزایش نقطه نرمی، کاهش نفوذپذیری و نقطه شکست فراس) را نشان می‌داد. آسفالت‌های ساخته‌شده با استفاده از این قیرهای اصلاح‌شده پلیمری مقاومت بیش‌تری در برابر شیار شدگی و شکست حرارتی، کاهش آسیب خستگی و حساسیت دمایی کم‌تر را از خود نشان می‌دهد.

در بسیاری از این مطالعات از پلیمرهای دست‌نخورده و مصرف نشده مانند پلی‌اتیلن (PE)، اتیلن ونیل استات (EVA)، استایرن بوتادین استایرن (SBS) و استایرن بوتادین رابر (SBR) استفاده‌شده است. استفاده از این پلیمرهای بکر منجر به افزایش هزینه‌های تولید می‌شود. در همین حال، پلیمرهای ضایعاتی فراوانی از فرآیندهای صنعت پتروشیمی و کالای ضایعاتی مصرف‌شده مانند تایرهای مستعمل، قطعات پلی‌اتیلن ساخته‌شده، دستکش‌های لاتکس مصرف‌شده و غیره وجود دارد که از عوامل ایجادکننده معضلات زیست‌محیطی است. این‌گونه مواد ارزان، قیمت بوده و برای اصلاح قیر مناسب می‌باشند.

هرساله نزدیک به 200000 تن تایر و 5000 تن دستکش لاتکس در ایران مورداستفاده قرارگرفته و برنامه ملی برای بازیافت و یا استفاده مجدد از آن‌ها وجود ندارد. همچنین استفاده دوباره از این مواد ثانویه به‌جای مواد اولیه و بکر به کاهش دفن زباله‌ها، کاهش نیاز به استخراج، حفظ محیط‌زیست و به حداقل رساندن مصرف منابع اصلی کمک می‌کند. اثرات خرده تایرهای اصلاح‌کننده (CRM) در چندین پژوهش موردبررسی قرارگرفته است. افزودن خرده تایرهای بازیافتی در مخلوط آسفالت با استفاده از روش خشک می‌تواند خصوصیات مهندسی مخلوط آسفالت را بهبود بخشیده و تأثیر چشمگیری در عملکرد مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی در دماهای بالا و شکستگی در درجه حرارت‌های پایین داشته باشد.

قیر طبیعی یک ماده طبیعتاً سیاه‌رنگ است. تبخیر ترکیبات آلی فرار و مقدار زیاد آسفالتن موجود در آن، این ماده را سخت و شکننده کرده و می‌توان از آن به‌عنوان یک سخت‌کننده برای افزایش نقطه نرمی قیر نفتی استفاده کرد. منابع قابل‌دسترس قیر طبیعی در چندین ناحیه از ایران مانند کرمانشاه، بهبهان، مغان و … وجود دارد. از این منابع طبیعی به‌عنوان سوخت در کوره‌ها استفاده‌شده و یا صادر می‌گردد.

از قیر طبیعی می‌توان به‌عنوان یک افزودنی مطلوب برای قیر استفاده کرد. پلیمرهای مختلفی برای بهبود شکل‌پذیری قیر اصلاح‌شده استفاده می‌شود. لاتکس استایرن بوتادین رابر (SBR) به‌صورت یک پلیمر بکر و دست‌نخورده به‌طور موفقیت‌آمیزی برای اصلاح قیر مورداستفاده قرارگرفته است. لاتکس یک لاستیک طبیعی است که در اصل از درختان وحشی در جنگل‌های برزیل به‌دست‌آمده که در مواد الاستیک مختلف مانند دستکش لاتکس و تایر کاربرد دارد.

بنابراین، دستکش‌های لاتکس ممکن است یک ماده بازیافتی مفید به‌منظور افزایش شکل‌پذیری قیر اصلاح‌شده باشد. ازاین‌رو، هدف پژوهش ما بررسی امکان به دست آوردن قیر اصلاح‌شده نفوذی به‌طور مستقیم از وکیوم باتوم با استفاده از افزودن پلیمرهای بازیافتی و قیر طبیعی است. در این مقاله برخی از خصوصیات مکانیکی قیر اصلاح‌شده حاصله نیز ارائه‌شده است. به‌منظور تبیین این مشخصات، نقطه نرمی، نفوذپذیری، شکل‌پذیری و نقطه شکست فراس ترکیبات موردبررسی قرارگرفته است. هم‌چنین، مورفولوژی قیر اصلاح‌شده حاصله که نمادی از حالت پراکندگی اصلاح‌کننده در ماتریکس قیری بوده و یک عامل مؤثر بر کارایی و خواص مهندسی قیر اصلاح‌شده است، موردمطالعه قرارگرفته است.

طبق اطلاعات عمومی ما، در مطالعات انجام‌گرفته پیشین، اغلب از خود قیر برای اصلاح استفاده‌شده است و محققین اندکی بر روی وکیوم باتوم متمرکزشده‌اند. در این پژوهش، برای اولین بار از ضایعات پلیمرهای مصرف‌شده و قیر طبیعی برای به دست آوردن قیر نفوذی اصلاح‌شده به‌طور مستقیم از وکیوم باتوم (VB) استفاده‌شده است.


برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی-بخش دوم


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید: 

خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی

خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی-بخش اول
5 (100%) 11 votes

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش هفتم

Share

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش هفتم

نتایج آزمون ردیابی چرخ

 مقاومت در برابر شیار شدگی مخلوط با افزودن تا مقدار 20 درصد سرباره مس بهبود چشمگیری می‌یابد. بااین‌حال، با جایگزینی بیش از 20 درصد ذرات با سرباره مس، مقاومت در برابر شیار شدگی مخلوط کاهش قابل‌ملاحظه‌ای خواهد داشت. دو عامل مؤثر بر شیار شدگی در مخلوط آسفالت، درهم تنیدگی ذرات و ثبات قیر می‌باشد. کاهش مقاومت مخلوط حاوی بیش از 20 درصد سرباره مس در برابر تغییر شکل دائمی به علت کاهش درهم تنیدگی بین ذرات براثر وقوع پدیده تفکیک ذرات درشت است. با جایگزینی ذرات سرباره مس برحسب حجم می‌توان از بروز این پدیده اجتناب کرد. مقدار بیش‌ازحد قیر در مخلوط حاوی سرباره مس می‌تواند عامل تشدیدکننده تفکیک ذرات درشت بوده و باعث کاهش مقاومت در برابر شیار شدگی می‌شود.

نتیجه‌گیری و توصیه ها

این پژوهش خصوصیات مخلوط آسفالت گرم (WMA) حاوی سرباره مس به‌عنوان ذرات ریز را موردبررسی قرار داد. ذرات سنگ‌آهک ریز تا 40 درصد وزنی (از مجموع وزن کل ذرات) توسط سرباره مس جایگزین شد و خصوصیات 5 نوع مخلوط مختلف حاوی درصدهای مختلف سرباره مس (0 درصد، 10 درصد، 20 درصد، 30 درصد و 40 درصد) موردبررسی و ارزیابی قرار گرفت. این مطالعه بر پایه نتایج به‌دست‌آمده از آزمون‌ها، نتیجه‌گیری زیر را ارائه می‌کند:

  • بر طبق نتایج آزمون مارشال، جایگزینی سنگدانه های آهکی تا حدود 20 درصد وزنی از مجموع وزن کل ذرات توسط سرباره مس منجر به بهبود پایداری مارشال و سهمیه مارشال می‌شود. جریان مارشال نیز با افزایش مقدار سرباره مس در مخلوط کاهش می‌یابد.

  • به دلیل قطعات ریز و زاویه‌دار ذرات سرباره مس، مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی مخلوط حاوی تا حدود 20 درصد سرباره مس، افزایش‌یافته و پس‌ازآن سقوط قابل‌توجهی دارد. ازاین‌رو استفاده تا حدود 20 درصد وزنی سرباره مس در مخلوط آسفالت‌های ساخته‌شده برای مناطق با آب‌وهوای گرم توصیه می‌شود.

 

  • جایگزینی بیش از 20 درصد سرباره مس منجر به کاهش درهم تنیدگی بین ذرات می‌شود. بااین‌حال، با جایگزینی ذرات مس برحسب حجم می‌توان از بروز این مشکل جلوگیری کرد؛ بنابراین به‌شدت توصیه می‌شود که در تحقیقات آتی جایگزینی ذرات سرباره مس برحسب حجم کل ذرات مدنظر قرار گیرد.


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش هفتم
5 (100%) 5 votes

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش چهارم

Share

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش چهارم

 آماده‌سازی نمونه‌ها برای آزمون مارشال، تست جریان و نرخ ردیابی چرخ

جهت آماده سازی نمونه ها برای آزمون مارشال 75 عدد نمونه حاوی 0 درصد، 10 درصد، 20 درصد، 30 درصد و 40 درصد سرباره مس  تهیه شد. برای هر پنج نوع مخلوط قیر به مقدار 4 درصد،4/5 درصد، 5 درصد، 5/5 درصد، 6 درصد و 6/5 درصد به‌منظور مشخص کردن مقدار بهینه قیر اضافه شد. برای هر درصد از قیر، نمونه‌های مارشال ساخته‌شده و طبق استاندارد ASTM D1559 مورد آزمایش قرار گرفت. سنگدانه ها به مدت 24 ساعت و تا دمای 135 درجه سانتی‌گراد حرارت داده‌شد. سپس قیر مذاب حاوی ساسوبیت به آن‌ها اضافه‌شده و به مدت 5 دقیقه باهم مخلوط شدند. برای فشرده‌سازی نمونه‌های مارشال، دستگاه متراکم کننده مارشال به‌صورت 75 چرخه برای هر طرف از نمونه‌ها در تطابق با استاندارد ASTM D1559 مورداستفاده قرارگرفته است.

پس از مشخص شدن مقدار بهینه قیر برای هر مخلوط، تعداد 30 نمونه توسط دستگاه فشرده‌ساز Superpave Gyratory به‌منظور انجام آزمون‌های خزش و ردیابی چرخ تهیه شد. دستگاه فشرده‌ساز Superpave Gyratory از یک قالب طراحی‌شده خاص استفاده می‌کند که با زاویه 1/25 درجه چرخش دارد. هنگامی‌که قالب شروع به چرخش در 30 دور در دقیقه می‌کند، بار استاتیک 600 کیلو پاسکال بر روی نمونه‌ها قرار می‌گیرد. دستگاه فشرده‌ساز Superpave Gyratory برای فشرده‌سازی مخلوط تا زمانی که حجم فضاهای خالی در حدود 4 درصد شود تنظیم‌شده است. دمای اختلاط 135 درجه سانتی‌گراد و مقدار بهینه قیر هر مخلوط برای آماده‌سازی نمونه متناظر نیز استفاده شد. تمامی نمونه‌ها توسط چکش مارشال متراکم شدند. مجموع وزن سنگ‌دانه‌ها در نمونه‌ها 1200 گرم، دمای اختلاط آزمایشگاهی 135 درجه سانتی‌گراد و دمای فشرده‌سازی 110 درجه سانتی‌گراد بود. 

 

برنامه انجام آزمون‌ها

آزمون مارشال

آزمون پایداری مارشال در مهندسی بزرگراه‌ها برای طراحی مخلوط و ارزیابی آن مورداستفاده قرار می‌گیرد. اگرچه روش مارشال اساساً یک روش تجربی است، اما برای مقایسه مخلوط‌ها تحت شرایط خاص مفید است (Ahmed و همکاران 2006، Baldo و 2012Pasetto). آزمون پایداری مارشال و تست جریان بر روی نمونه‌ها با مقدار قیر مختلف انجام گرفت و مقدار بهینه قیر طبق استاندارد ASTM D1559 مشخص شد. سه نمونه از هر مخلوط در وان آب 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 الی 40 دقیقه قرار داده شد. پس از غوطه‌وری نمونه‌ها برای مدت‌زمان موردنیاز، نمونه‌ها به‌سرعت تحت نرخ بارگذاری 51 میلی‌متر در دقیقه و تا زمان وقوع شکـست قرار داده شدند. وزن مخصوص و مقدار فضای خالی نمونه‌ها مطابق با استاندارد ASTM D2726 اندازه‌گیری شد. 


برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش پنجم


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید: 

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش چهارم
5 (100%) 11 votes

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش اول

Share

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش اول

 مقدمه

در چند دهه گذشته، مسائل و معضلات زیست‌محیطی زیادی ناشی از مقدار زیاد مواد ضایعاتی تولیدشده توسط بخش‌های صنعتی به وجود آمده است. بسیاری از کمپانی‌ها مواد ضایعاتی را تولید کرده و علاوه بر تولید محصولات اصلی خود، محصولات جانبی مانند اسیدها، قلیایی ها، روغن‌ها، ضایعات فلزی، سرباره، خاکستر بادی، لاستیک ضایعاتی، خرده‌سنگ، پودرها و غیره را تولید می‌کنند (Fadhil و همکاران 2013). بنابراین هدف اصلی سازمان‌های حفاظت از محیط‌زیست و دولت‌ها یافتن راهی ایمن برای دفع این محصولات جانبی است (Al-Jabri و همکاران 2006).

به‌عبارتی‌دیگر، مقدار موادی که برای ساخت جاده‌ها و ساختمان‌ها در دسترس است، محدود بوده و پیمانکاران باید هزینه‌های حمل‌ونقل را برای مواد موردنیاز از معادن تا محل پروژه را پرداخت کنند. ازاین‌رو، مواد ضایعاتی صنعتی می‌توانند به‌عنوان یک منبع ثانویه برای تأمین نیازهای ساخت‌وساز، بازسازی و تعمیر آسفالت جاده‌ها مورداستفاده قرار گیرند (عامری، حسامی و گلی 2013).

استفاده مجدد از مواد ضایعاتی در ساخت جاده نه‌فقط باعث ذخیره انرژی و منابع طبیعی شده، بلکه باعث کاهش مخاطرات زیست‌محیطی و درنتیجه حفظ محیط‌زیست می‌شود (Chandra و همکاران 2002، Pasetto و Baldo 2012). بخش بزرگی از مواد ضایعاتی مانند ضایعات شیشه، سرباره فولاد، تایرها و پلاستیک‌ها قابلیت استفاده شدن در پروژه‌های ساخت‌وساز جاده و ساختمان را دارند (Huang، Bird و Heidrich 2007).

علاوه بر مواد تشکیل‌دهنده (قیر و سنگدانه)، منابع گرما برای فرآوری آسفالت موردنیاز بوده که هزینه‌های اقتصادی و اثرات نامطلوب محیطی را در بردارد (Chiu و همکاران 2008). خشک‌کردن و گرم کردن ذرات منجر به هدر رفتن مقدار زیادی انرژی و انتشار آلاینده‌های گازی می شود. بنابراین دانشمندان تعدادی فناوری جدید ساخت مواد آسفالت را برای کاهش درجه حرارت اختلاط و فشرده‌سازی (مانند مخلوط آسفالت سرد و مخلوط آسفالت گرم) را ابداع کرده و توسعه دادند. این فناوری‌ها به مقدار کم‌تری انرژی و گرمایش برای تولید مخلوط آسفالت نیاز داشته و اثرات نامطلوبی بر خصوصیات آسفالت ندارند (عامری و همکاران 2013).

علاوه بر مواد ذکرشده در بالا، مخلوط آسفالت گرم فواید دیگری مانند بهبود کارایی، ارائه فواصل طولانی‌تر، افزایش حجم آسفالت بازیافت شده در مناطق شهری را دارد. در حالت ایدئال، عملکرد مخلوط آسفالت گرم (WMA) ازلحاظ ساختاری و عملکردی حداقل باید همانند مخلوط آسفالت داغ (HMA) باشد. به‌عبارتی‌دیگر، به‌منظور تأمین پوشش و کارایی مورد انتظار، فناوری مخلوط آسفالت گرم (WMA) نیاز به کاهش ویسکوزیته بایندر آسفالت از طریق اضافه کردن افزودنی‌های آلی و یا معدنی، امولسیون شیمیایی و یا فوم سازی با استفاده از آب را دارد.

این فرآیندها اجازه تولید مخلوط سنگدانه-قیر را در درجه حرارتی مابین 17 الی 55 درجه سانتی گراد کم‌تر از درجه حرارت تولید مخلوط آسفالت داغ سنتی (HMA) را می‌دهد (حسامی و همکاران 2013). بدین منظور، تعداد زیادی افزودنی‌های بایندر مانند ساسوبیت و زئولیت مصنوعی به‌منظور جبران گرمایش کم‌تر به مخلوط آسفالت اضافه‌شده است. ساسوبیت یکی از بهترین افزودنی‌ها برای تولید مخلوط آسفالت گرم (WMA) بوده که نه‌تنها ویسکوزیته قیر را کاهش می‌دهد، بلکه مقدار نقطه نرمی، مدول ترکیب و عامل ضد شیار شدگی را افزایش و مقدار نفوذپذیری و زاویه فازی را هنگامی‌که دما بالاتر از 110 درجه سانتی‌گراد است، کاهش می‌دهد (Yi-qiu و همکاران 2012).


برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش دوم


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید: 

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس

بررسی عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالت گرم حاوی سرباره مس-بخش اول
5 (100%) 7 votes

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش پانزدهم

Share

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش پانزدهم

بازیافت قیر اصلاح‌شده پلیمری

قابلیت بازیافت قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB)

قیر یکی از مواد ترموپلاستیک کم‌هزینه و مهم است که کاربردهای بسیاری در ساخت‌وساز و مهندسی مواد دارد. به‌هرحال قیر ازلحاظ خصوصیات مکانیکی ضعیف بوده زیرا در دماهای کم سخت و شکننده است و در محیط‌های گرم، نرم و روان می‌شود. یکی از روش‌های بهبود عملکرد قیر ترکیب آن با پلیمرهای مصنوعی و تهیه قیر اصلاح شده پلیمری است. تعداد زیادی از پلیمرها برای اصلاح قیر مورداستفاده قرارگرفته‌اند که شامل پلی‌اتیلن‌ها، پلی الیفین ها، هوموپلیمرها و کوپلیمرهای استایرن، آینومرها، اتیلن وینیل استات ها و کوپلیمرهای اکلیریک، لاستیک(رابر)، مخلوط‌های پلیمری و خیلی مواد دیگر می‌باشد. اخیراً علاقه شدیدی برای استفاده از پلاستیک بازیافتی و یا ضایعات پلاستیکی ازجمله تایرهای لاستیکی برای اصلاح قیر به وجود آمده است.

بیش از سی سال از زمانی که استفاده گسترده از قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) از اواخر سال 1980 میلادی آغاز شد، می‌گذرد. بسیاری از آسفالت‌های ساخته‌شده با قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) در آن سال‌ها به پایان عمر سرویس خود رسیده و نیاز به جمع‌آوری آن‌ها وجود دارد. توسعه بازیافت قیر اصلاح‌شده پلیمری بعد از پایان طول عمرشان یکی از اصول مهم در این زمینه است که با اصل پایداری و تداوم استفاده از قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) مطابقت دارد.

دانشمندان در زمینه قابلیت بازیافت قیر اصلاح‌شده پلیمری تحقیقاتی را انجام داده‌اند. مخصوصاً در مورد قیر اصلاح‌شده با پلیمر استایرن بوتادین استایرن (SBS) که به‌طور گسترده جهت اصلاح قیر مورداستفاده قرارگرفته است. اگرچه در برخی از این پژوهش‌ها به این نتیجه رسیده‌اند که ازلحاظ فنی بازیافت قیر اصلاح‌شده پلیمری مسن به‌وسیله افزودن قیر دست‌نخورده امکان‌پذیر است، ولی در حال حاضر تکنیک‌های بازیافت موجود به‌طور گسترده موردپذیرش قرار نگرفته است.

علاوه بر این، سازوکار پیرشدگی قیر اصلاح‌شده پلیمری و جوان‌سازی آن در حال حاضر به‌خوبی شناخته‌نشده است؛ بنابراین، در آینده تحقیقات بیش‌تری باید در این راستا متمرکز شوند. در مورد توسعه انواع جدید پلیمرهای اصلاح‌کننده، باید مفهوم طراحی پایدار را معرفی کرد. بسیاری از مسائل جاری در مورد نتیجه بازیافت از این واقعیت که خاصیت قابلیت بازیافت در هنگام طراحی اغلب محصولات شرکت نداشته، نشأت می‌گیرد. اگر یک اصلاح‌کننده در ابتدا باقابلیت داشتن بازیافت طراحی شود، منجر به تولید محصولی با ارزیابی بهتر از چرخه طول عمر شده و محبوبیت آن را گسترش می‌دهد.


برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش شانزدهم


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید: 

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش پانزدهم
5 (100%) 17 votes