بررسی رفتارهای میکرومکانیکی قیر-بخش اول

Share

بررسی رفتارهای میکرومکانیکی قیر-بخش اول

مقدمه و پیشگفتار

درک اساسی رفتارهای مکانیکی در قیر شامل جدایش فازی، میکرو اصطکاک، میکرو سایش و غیره، می‌تواند به مهندسین ساخت آسفالت در جهت شناخت عملکرد مکانیکی قیر در مقیاس بزرگ کمک کند. تحقیقات زیادی در زمینه قیر و ارزیابی عملکرد مکانیکی مخلوط قیری در مقیاس بزرگ و کوچک وجود دارد. Bazlamit و همکاران، تغییرات در اصطکاک مخلوط قیری را با استفاده از آزمون‌های آزمایشگاهی موردمطالعه قراردادند. Fischer و همکاران رابطه بین ترکیب‌بندی شیمیایی و عملکرد میکرومکانیکی قیر را با استفاده از میکروسکوپ نوری اسکن میدان نزدیک (SNOM) مورد ارزیابی قراردادند. Al-Rub و همکاران مدل بهبودی ریز آسیب‌ها را ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان عمر خستگی مخلوط قیری را به‌طور دقیق پیش‌بینی کرد. Kanafi و همکاران سیر تکاملی میکرو و ماکرو ساختارهای آسفالت جاده و ارتباط آن‌ها با اصطکاک را موردمطالعه قراردادند. نتایج آن‌ها نشان داد که رفتارهای میکرومکانیکی قیر و مخلوط قیری ممکن است بر عملکرد ماکرومکانیکی تأثیرگذار باشد.

در همین حال، دانشمندان فهمیدند که ترکیب‌بندی شیمیایی و ریزساختارهای قیر به‌طور قابل‌توجهی بر عملکرد میکرومکانیکی ازجمله رفتارهای میکرو اصطکاک تأثیر خواهد گذاشت. قیر مخلوط پیچیده‌ای از هیدروکربن‌ها است. با توجه به پیشرفت‌ها در فناوری میکروسکوپی، مجموعه از دستگاه‌ها آزمایشگاهی شامل میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) توسعه‌یافته و این امکان را به پژوهشگران می‌دهد که ریزساختارهای قیر را در مقیاس بسیار کوچک مورد تجزیه‌وتحلیل قرار دهند. AFM قادر به ارائه مشخصات توپوگرافی از سطح بوده و دریافت تصاویر واضح از ساختارهای سطحی قیر را در اندازه چند نانومتر امکان‌پذیر می‌کند.

Leober و همکاران ریزساختارهای قیر را به‌عنوان “ساختار زنبورعسل”با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ AFM مشاهده کرده و یافتند که ساختارهای سطحی قیر با استفاده از AFM قابل‌رؤیت است. Pauli و همکاران و Jager و همکاران همان ساختارهای زنبورعسلی را مشاهده کرده و همان‌طور که Leober تائید کرده بود اعلام کردند که این‌گونه ساختارها مربوط به آسفالتن ها است که زیر میکروسکوپ AFM مشاهده می‌شود.


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

بررسی رفتارهای میکرومکانیکی قیر-بخش دوم


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

بررسی رفتارهای میکرومکانیکی قیر

بررسی رفتارهای میکرومکانیکی قیر-بخش اول
5 (100%) 10 votes

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش چهارم

Share

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش چهارم

مدول برشی پیچیده (*G)

مدول برشی پیچیده با افزایش درجه حرارت بیش از محدوده‌ای که در شکل شماره 7 نشان داده‌شده، کاهش می‌یابد. در یک دمای مخصوص، مدول برشی پیچیده (*G) با افزایش مقدار باکلیت افزایش می‌یابد. بیش‌ترین میزان مدول برشی پیچیده در حضور 2 درصد باکلیت به دست می‌آید. پس‌ازآن، مقدار مدول برشی پیچیده کاهش می‌یابد. بالاتر بودن مقدار *G نشان‌دهنده سختی بالاتر است. این گویای آن است که آسفالت قیری در حضور باکلیت ممکن است سخت‌تر شود.

مدول برشی

شکل  7  تأثیر باکلیت بر روی مدول برشی پیچیده

زاویه فازی (δ)

شکل شماره 8 نشان می‌دهد که با افزایش درجه حرارت، زاویه فازی نیز تمایل به افزایش دارد. هم‌چنین مشاهده‌شده که با افزایش مقدار اصلاح‌کننده، به‌طورکلی زاویه فازی در محدوده دمایی کاهش می‌یابد. زاویه فازی متفاوت از کم‌ترین تا بیش‌ترین درجه حرارت نشان‌دهنده گذار از رفتار الاستیک به رفتار ویسکوز است. اثر ترکیبی زاویه فازی و مدول پیچیده ممکن است اثر واقعی را بر عملکرد آسفالت اعمال کند.

مدول برشی

شکل  8  تأثیر باکلیت بر روی زاویه فازی

مقاومت در برابر شیار شدگی (G*/Sinδ)

بخش الاستیک مدول برشی پیچیده برای غلبه بر معضلات شیار شدگی باید بزرگ باشد. کم‌ترین مقدار اجزاء الاستیک مدول برشی پیچیده برای وقوع شکست کوتاه‌مدت مشخص‌شده است. نتایج به‌دست‌آمده در این پژوهش حد تعیین‌شده را بزرگ‌تر یا معادل Kpa)2/2) برآورد کرد. شکل شماره 9 نشان‌دهنده تفاوت پارامتر مقاومت در برابر شیار شدگی با افزایش مقدار باکلیت در درجه حرارت‌های مختلف است. پارامتر مقاومت در برابر شیار شدگی در ابتدا افزایش‌یافته و سپس کاهش می‌یابد. مقدار بهینه پارامتر مقاومت در برابر شیار شدگی در مقدار باکلیت به میزان 2 درصد به دست می‌آید. یک تغییر شدید در مقاومت در برابر شیار شدگی هنگام افزایش درجه حرارت از 46 درجه به 52 درجه سانتی‌گراد و پس‌ازآن کاهش آهسته با افزایش دما وجود دارد؛ بنابراین، قیر با بالاترین مقدار پارامتر مقاومت در برابر شیار شدگی در دمای 46 درجه سانتی‌گراد ممکن است نسبت به قیر با همان میزان باکلیت و دمای بیش‌تر، عملکرد بهتری داشته باشد.

مدول برشی

شکل  9  تأثیر باکلیت بر روی مقاومت در برابر شیار شدگی


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش پنجم


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش چهارم
5 (100%) 8 votes

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش اول

Share

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش اول

مقدمه

زباله‌های الکترونیکی شامل تمام ضایعات از وسایل الکتریکی تا الکترونیکی است که به پایان دوره طول عمر خود رسیده و یا دیگر برای کاربرد اصلی موردنظر مناسب نیستند و راهی بازیافت، بازیابی و یا دفن می‌شوند. این ضایعات شامل رایانه و تجهیزات جانبی آن مانند مانیتور، پرینتر، صفحه‌کلید، واحد پردازش مرکزی (CPU)، ماشین‌های تایپ و تلفن همراه می‌شود. تنوع زباله‌های الکترونیکی متنوع بوده و تحت طبقه‌بندی خطرناک و غیر خطرناک قرار می‌گیرند. به‌طورکلی، این‌گونه زباله‌ها دربرگیرنده فلزات آهنی و غیر آهنی، پلاستیک، شیشه و … هستند. بازیافت می‌تواند اجزایی را که قابلیت استفاده مجدد را دارند را به شکل باکلیت بازیابی کند. در سطح جهانی، سالانه حدود 20 الی 50 میلیون تن زباله الکترونیکی دفع می‌شود. تا سال میلادی 2020، زباله‌های الکترونیکی کامپیوترهای قدیمی در چین و هند نسبت به سال 2007 به ترتیب 400 درصد و 500 درصد رشد خواهد داشت. علاوه بر این، زباله‌های الکترونیکی حاصل از تلفن‌های همراه دور انداخته‌شده نیز به ترتیب در چین و هند 7 برابر و 18 برابر سطح آن در سال 2007 میلادی خواهد بود.

زباله‌های الکترونیکی پلاستیکی به‌عنوان زباله‌های خانگی تولیدشده و به مقدار بسیار زیاد یافت می‌شوند. این‌ها به‌طورکلی پلاستیک‌های گرماسختی هستند که نمی‌توانند برای ساخت فرآورده‌های جدید دوباره ذوب شوند. این‌گونه زباله‌ها اساساً یا دفن می‌شوند و یا در دستگاه‌های زباله‌سوز سوزانده می‌شوند که هردو این روش‌ها منجر به بروز معضلات زیست‌محیطی می‌شود. به‌هرحال، برخی از این مشکلات را می‌توان به‌وسیله استفاده از این زباله‌های الکترونیکی در ساخت جاده‌ها کاهش داد.

بیش‌تر بزرگراه‌ها دارای آسفالت انعطاف‌پذیر بوده و لایه بالای آن‌ها از بایندر قیری و سنگدانه تشکیل‌شده است. به‌طورمعمول، آسفالت قیری در دماهای بالا نرم‌تر شده و تحت بار ترافیکی مکرر دچار شیار شدگی می‌شوند. از سوی دیگر در دماهای پایین نیز دچار ترک‌خوردگی می‌شوند. درنتیجه این پدیده‌ها، آسفالت دچار شکست زودرس شده و هرساله مقدار زیادی پول صرف تعمیر و نگهداری از آن‌ها می‌شود.

باکلیت یک نوع پلاستیک گرماسخت است. پلیمرهای ترموپلاستیک، پلاستیک‌های ترموست، لاستیک و کوپلیمرهای بلوکی معمولاً برای اصلاح قیر و باهدف بهبود عملکرد بایندر مورداستفاده قرار می‌گیرند. همچنین گزارش‌شده که آزمون پایداری مارشال، آزمون ویسکوزیته، آزمون‌های رئولوژیکی و غیره، یک روند روبه رشد را با افزایش مقدار باکلیت و پس‌ازآن یک سیر نزولی را نشان داده است. Ahmed و همکاران نتیجه‌گیری کردند که براثر استفاده از باکلیت، مقاومت در برابر شیار شدگی برای مخلوط آسفالت داغ (HMA) کلاس A و کلاس B به ترتیب 29 درصد و 38 درصد افزایش می‌یابد.

Cubuk و همکاران تأثیر فنول فرمالدئید رزین را بر روی خواص رئولوژیکی قیر بررسی کردند. مقادیر مختلفی از فنول فرمالدئید با قیر گرید 60/70 مخلوط شده و تغییرات در ویسکوزیته قیر به‌عنوان تابعی از درجه حرارت و غلظت افزودنی تبیین شده است. تأثیرات افزودنی فنول فرمالدئید توسط روش‌های آزمون متعارف و Superpave موردبررسی قرارگرفته است. چسبندگی و پایداری مخلوط قیر-سنگدانه تهیه‌شده از قیر خالص و قیر اصلاح‌شده با استفاده از آزمون مارشال و آزمون پوسته‌پوسته شدن Nicholson با یکدیگر مقایسه شد. مشخص شد که کاهش قابل‌توجهی در شکل‌گیری شیار شدگی، تراوش قیر، پوسته‌پوسته شدن و ترک‌خوردگی در قیر ممکن است از طریق افزودن فنول فرمالدئید به آن به دست آید.

هدف از این پژوهش، انجام برنامه آزمون مقایسه‌ای بر روی بایندر و مخلوط‌های قیری حاوی قیر خالص و قیر اصلاح‌شده با باکلیت و بررسی تأثیرات خصوصیات قیر بر روی عملکرد آسفالت است.


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش دوم


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش اول
5 (100%) 3 votes

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش هفتم

Share

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش هفتم

نتایج آزمون‌های مرسوم قیر

به‌طورکلی، شاخص نفوذ (PI) پایین‌تر، دلالت بر بالاتر بودن حساسیت دمایی دارد. طبق شکل شماره 5، مقدار شاخص نفوذ به‌وسیله اصلاح قیر افزایش می‌یابد. قیرهای اصلاح‌شده با خرده تایر (CR) و استایرن بوتادین استایرن (SBS)، بهترین نتایج را در آزمایش فعلی از خود نشان دادند. تفاوت در نتایج قیر اصلاح‌شده با استایرن بوتادین استایرن (SBS) و قیر اصلاح‌شده با خرده تایر (CR) ناچیز است. نتایج ثابت کرد که جایگزینی پلیمر توسط پودر شیشه بازیافتی (RGP) باعث افزایش حساسیت دمایی نشده و علاوه بر این، برای قیر اصلاح‌شده با استایرن بوتادین رابر (SBR)، افزودن پودر شیشه بازیافتی (RGP) باعث کاهش حساسیت دمایی بایندر می‌شود. ازاین‌رو، حساسیت دمایی قیر پلیمری اصلاح‌شده با افزودن پودر شیشه بازیافتی (RGP) به مخلوط کاهش می‌یابد.

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر

شکل 5  شاخص نفوذ برای قیر پایه و قیر اصلاح‌شده

نتایج آزمون مارشال

نتایج آزمون پایداری مارشال انجام‌گرفته بر روی نمونه‌ها با مقدار ثابت 6/1 درصد و تفاوت در مقدار اصلاح‌کننده‌ها در شکل شماره 6 ارائه‌شده است. به‌طورکلی می‌توان از نتایج آزمون استنباط کرد که نسبت مارشال (MQ) برای تمام مخلوط‌های اصلاح‌شده بیش‌تر از مخلوط شاهد بوده و مقدار حداکثر آن بیش از دو برابر نسبت به مخلوط شاهد اندازه‌گیری شده است. هم‌چنین قیر اصلاح‌شده با خرده تایر (CR)، بهترین نتیجه را در این آزمایش نشان داد. در این آزمون هیچ اثر منفی قابل‌توجهی بعد از افزودن پودر شیشه بازیافتی (RGP) مشاهده نشد. برای مخلوط آسفالت، مقدار بیشینه نسبت مارشال (MQ) به‌وسیله 5 درصد خرده تایر (CR) و 5 درصد پودر شیشه بازیافتی (RGP) به دست آمد. ازاین‌رو می‌توان نتیجه‌گیری کرد که بهبود در خواص مارشال مخلوط آسفالت با استفاده از RGP اصلاح‌کننده به وجود می‌آید.

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر

شکل 6  نسبت مارشال برای قیر پایه و قیر اصلاح‌شده

نتایج آزمون استحکام کششی غیرمستقیم (ITS)

شکل شماره 7 نتایج آزمون استحکام کششی غیرمستقیم (ITS) را برای نمونه‌ها با درصدهای مختلف اصلاح‌کننده را به تصویر کشیده است. نتایج نشان می‌دهد که قیر اصلاح‌شده با خرده تایر (CR) مقاومت بیش‌تری در برابر تنش‌های غیرمستقیم دارد. برای مخلوط آسفالت مقدار بیشینه استحکام کششی با 5 درصد خرده تایر (CR) و 5 درصد پودر شیشه بازیافتی (RGP) به دست می‌آید. در این آزمایش استحکام کششی اغلب نمونه‌های اصلاح‌شده بیش‌تر از نمونه شاهد بود. به‌هرحال، مقاومت کششی نمونه‌های حاوی CR-RGP حدود 25 درصد بیش‌تر از نمونه‌های حاوی CR و حدود 50 درصد بیش‌تر از نمونه‌های اصلاح‌نشده است؛ بنابراین تأثیرات مثبتی در افزودن پودر شیشه بازیافتی (RGP) مشاهده شد.

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر

شکل 7  مقاومت کششی غیرمستقیم مخلوط اصلاح‌شده و اصلاح‌نشده

شکل شماره 8 نشان‌دهنده نتایج آزمون TSR برای مخلوط آسفالت است. نتایج حاصله نشان داد که قیر اصلاح‌شده با خرده تایر (CR) دارای TSR بیش‌تر و حساسیت به رطوبت کمتری در مقایسه با دیگر اصلاح‌شده ها است. مقدار ماکزیمم TSR برای نمونه‌های حاوی 5 درصد CR و 5 درصد RGP مشاهده‌شده است. هم‌چنین، هیچ اثر منفی پس از افزودن RGP یافت نشد. مقاومت تمام مخلوط‌ها بالاتر از حداقل مقدار موردنیاز است.

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر

شکل 8  مقایسه نرخ استحکام کششی برای مخلوط‌های اصلاح‌شده و اصلاح‌نشده


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

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش هشتم


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

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش هفتم
5 (100%) 9 votes