مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش هفتم

Share

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش هفتم

خواص رئولوژی به‌عنوان تابعی از نقطه نرمی

برای بررسی رابطه بین خواص رئولوژی و نقطه نرمی، پارامترهای DSR (مدول برشی پیچیده *G، مدول ذخیره‌سازی ’G، مدول اتلاف ”G و زاویه فازی δ) همان‌طور که به ترتیب در اشکال شماره 23 تا 26 نشان داده‌شده، تبیین شده است.

همان‌طور که در اشکال شماره 23 تا 25 ارائه‌شده، نتایج نشان‌دهنده افزایش در مدول برشی پیچیده، مدول ذخیره‌سازی و مدول اتلاف هم‌زمان با افزایش نقطه نرمی است. نتایج وجود یک رابطه خطی بین مدول برشی پیچیده *G، مدول ذخیره‌سازی ’G، مدول اتلاف ”G با نقطه نرمی را با ضریب همبستگی بالا به اثبات رساند (R2 بیش‌تر از 0/92)؛ بنابراین افزایش در مدول برشی پیچیده *G، مدول ذخیره‌سازی ’G و مدول اتلاف ”G با افزایش در نقطه نرمی همراه است. همچنین مشاهده‌شده که مقدار بالای خرده تایر اصلاح‌کننده (CRM) با مقدار بالای مدول برشی پیچیده *G، مدول ذخیره‌سازی ’G، مدول اتلاف ”G و نقطه نرمی همراه است؛ بنابراین بایندر اصلاح‌شده نرم‌تر بوده و حساسیت کم‌تری در برابر تغییر شکل دائمی و شیار شدگی دارد.

همان‌طور که در شکل شماره 26 مشاهده می‌کنید، نتایج نشان‌دهنده کاهش در زاویه فازی (δ) در هنگام افزایش نقطه نرمی است. کاهش در زاویه فازی مشخص کرد که بایندر اصلاح‌شده الاستیک تر بوده و ویسکوزیته کم‌تری دارد که این تغییرات منجر به بهبود مقاومت در برابر تغییر شکل جریانی در دماهای بالا می‌شود. نتایج هم‌چنین نشان‌دهنده وجود یک رابطه قابل‌توجه بین زاویه فازی و نقطه نرمی با ضریب همبستگی بالا است (R2=0/95).

خواص رئولوژی

شکل 23   ارتباط بین مدول برشی پیچیده و نقطه نرمی

خواص رئولوژی

شکل 24   ارتباط بین مدول ذخیره‌سازی (بخش الاستیک) و نقطه نرمی

خواص رئولوژی

شکل 25   ارتباط بین مدول اتلاف (بخش ویسکوز) و نقطه نرمی

خواص رئولوژی

شکل 26   ارتباط بین زاویه فازی و نقطه نرمی


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

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش هشتم


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

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش هفتم
5 (100%) 21 votes

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش چهارم

Share

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش چهارم

تجزیه‌وتحلیل نتایج و مباحث

 آنالیز نتایج مدول برشی پیچیده (*G) در دمای 76 درجه سانتی‌گراد

شکل شماره 2 و 3 نشان‌دهنده افزایش در مدول برشی پیچیده هم‌زمان با افزایش مقدار لاستیک در نمونه‌های قیری است. نتایج نشان داد که تفاوت چشمگیری در مدول برشی پیچیده در درجه حرارت‌های مختلف اختلاط وجود دارد. دمای اختلاط بالای بایندر قیر لاستیکی منجر به بروز نتایج بهتر مدول برشی پیچیده (*G) برای نمونه‌های حاوی 4 تا 20 درصد خرده لاستیک در حدود 4/5 الی 44 درصد در زمان 30 دقیقه از شروع اختلاط در دمای 180 درجه سانتی‌گراد می‌شود.

این افزایش احتمالاً به دلیل مقدار آسفالتن در قیر اصلی بوده که باعث افزایش جریان ویسکوز نمونه قیر اصلاح‌شده در طول فرآیند واکنش می‌شود. هم‌چنین مقدار خرده تایر تأثیر قوی بر روی مدول برشی پیچیده از طریق افزایش سختی بایندر قیری اصلاح‌شده با خرده تایر دارد. تفاوت‌ها در مدول برشی پیچیده به علت زمان‌های اختلاط متنوع، تغییرات چشمگیری را برای نمونه‌های قیر ساده و قیر لاستیکی در درجه حرارت 160 درجه سانتی‌گراد و 180 درجه سانتی‌گراد (همان‌طور که در اشکال شماره 4 و 5 ارائه‌شده) نشان نمی‌دهد. 

خرده تایر

شکل 2   نتایج مدول برشی پیچیده در مقابل دمای اختلاط در دقیقه 30 خرده تایر

شکل 3   نتایج مدول برشی پیچیده در مقابل دمای اختلاط در دقیقه 60

خرده تایر

شکل 4   نتایج مدول برشی پیچیده در مقابل زمان اختلاط در دمای 160 درجه سانتی‌گراد

خرده تایر

شکل 5   نتایج مدول برشی پیچیده در مقابل زمان اختلاط در دمای 180 درجه سانتی‌گراد

آنالیز نتایج زاویه فازی (δ) در دمای 76 درجه سانتی‌گراد

زاویه فازی بیانگر انتقال رفتار بایندر قیری از حالت ویسکوز به حالت‌جامد الاستیک است. مقدار بالای زاویه فازی با بایندری که ویسکوزی‌تر است مطابقت دارد. زاویه فازی یک انتقال بین تنش اعمالی و کرنش حاصله است. زاویه فازی می‌تواند برای فهم خواص ویسکوالاستیک مواد مورداستفاده قرار گیرد. در واکنش کاملاً الاستیک، زاویه فازی صفر خواهد بود، درحالی‌که واکنش کاملاً ویسکوز توسط زاویه فازی 90 درجه مشخص می‌شود. شکل شماره 6 رفتار انتقالی زاویه فازی را برای یک ماده ویسکوالاستیک نشان می‌دهد.

شکل شماره 7 و 8 تأثیر درجه حرارت اختلاط و مقدار خرده تایر را بروی زاویه فازی در دمای 76 درجه سانتی‌گراد نشان می‌دهد. درجه حرارت اختلاط، خواص بایندر لاستیکی را به لحاظ زاویه فازی تحت تأثیر قرار می‌دهد. هم‌چنین افزایش در مقدار خرده تایر نیز منجر به کاهش زاویه فازی بایندر لاستیکی می‌شود.

شکل شماره 9 و 10 نشان‌دهنده تأثیر زمان اختلاط بر روی زاویه فازی در دمای 76 درجه سانتی‌گراد است. واضح است که زمان اختلاط تأثیری بر خواص بایندر لاستیکی به لحاظ زاویه فازی ندارد؛ بنابراین، کاهش اولیه در زاویه فازی را می‌توان به تأثیر مقدار خرده تایر نسبت داد. افزایش مقدار لاستیک منجر به افزایش واکنش کربن سیاه با لاستیک می‌شود. مشاهده‌شده که زمان اختلاط 30 دقیقه ممکن است برای تکمیل واکنش بین خرده تایر و بایندر قیری کافی نباشد.

خرده تایر

شکل 6   رفتار انتقالی زاویه فازی برای یک ماده ویسکوالاستیک

خرده تایر

شکل 7   زاویه فازی در مقابل درجه حرارت اختلاط در دقیقه 30

خرده تایر

شکل 8   زاویه فازی در مقابل درجه حرارت اختلاط در دقیقه 60

خرده تایر

شکل 9   زاویه فازی در مقابل زمان اختلاط در دمای 160 درجه سانتی‌گراد

خرده تایر

شکل 10   زاویه فازی در مقابل زمان اختلاط در دمای 180 درجه سانتی‌گراد


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

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش پنجم


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

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش چهارم
5 (100%) 16 votes

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش اول

Share

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش اول

مقدمه

یکی از معضلات اساسی در آلودگی‌های زیست‌محیطی افزایش مقدار تایرهای ضایعاتی و مشکلات ناشی  از انباشت آن‌ها در محیط‌زیست است. به‌عنوان تلاشی در جهت کاهش بزرگی این مشکل، استفاده از خرده تایرهای اصلاح‌کننده (CRM) به‌دست‌آمده از تایرهای ضایعاتی از جذابیت کافی در اصلاح آسفالت برخوردار هستند. به‌طورکلی خصوصیات عملکردی و رئولوژیکی بایندر قیر لاستیکی تحت تأثیر شرایط ترکیب و مقدار خرده تایر قرار دارد. قیر یک ماده نیمه جامد تیره‌رنگ است که از تقطیر جوی و تقطیر در خلاء نفت خام در طول فرآیند پالایش به دست می‌آید. به علت دارا بودن چسبندگی ویسکوالاستیک گرمانرم و همچنین قدرت پیوند خوب و خاصیت ضدآبی از این ماده برای ساخت آسفالت جاده‌ها و بزرگراه‌ها استفاده می‌شود.

مطالعات نشان داده که خصوصیات رئولوژیکی بایندر به‌شدت به رفتار کلوئیدی قیر وابسته است. علاوه بر این طی مطالعات قبلی گزارش‌شده که افزایش در هریک از مواد تشکیل‌دهنده قیر موجب تغییرات در ساختار و رفتار رئولوژیکی قیر می‌شود. بنابراین، قیر با نسبت بالای آسفالتن / رزین ایجاد یک ساختار شبکه‌ای با سختی و الاستیسیته بیش‌تر (زاویه فازی پایین و مدول برشی پیچیده بالا) می‌کند. برخلاف آن قیر با نسبت بالای رزین / آسفالتن منجر به بروز رفتار ویسکوز بالا در قیر می‌شود.

رئولوژی مطالعه تغییر شکل و جریان مواد است. یک شاخه علمی است که به بررسی تمام جنبه‌های تغییر شکل موادی که تحت تأثیر تنش خارجی قرار دارند مربوط می‌شود. قیر دارای یک رفتار منحصربه‌فرد است که به میزان بار اعمالی و نرخ بارگذاری بستگی دارد. علاوه بر این درجه حرارت نیز عاملی است که می‌تواند با نرخ بارگذاری همبستگی داشته باشد. در دمای بالا و یا نرخ پایین بارگذاری، قیر به ماده‌ای ویسکوز تبدیل می‌شود. در دمای پایین و یا نرخ بارگذاری بالا قیر به ماده‌ای با الاستیسیته بالا تبدیل می‌شود. به‌هرحال در دمای حد واسط، قیر دارای دو ویژگی متفاوت است (به‌طور مثال یک جامد الاستیک و یا یک ماده ویسکوز). مطالعه رئولوژی قیر یک پدیده مهم برای مشخص کردن رفتار دینامیکی مکانیکی بایندر است. تحقیقات پیشین نشان داده که سازوکار اصلی واکنش قیر-لاستیک شامل متورم شدن ذرات لاستیک به دلیل نفوذ روغن‌های سبک به درون آن و سخت‌تر شدن بایندر باقیمانده است.

طبق مطالعات انجام‌گرفته، قیر با مقدار بالای خرده تایر (CR) دارای ویسکوزیته بالایی در دمای 135 درجه سانتی‌گراد است که این امر می‌تواند باعث بهبود خواص شیار شدگی شود. همچنین مشاهده‌شده که افزایش میزان خرده تایر باعث تولید قیر لاستیکی با ویسکوزیته بالا و انعطاف‌پذیری پایین می‌شود. به‌هرحال برای مقدار مطلوب خرده تایر، اندازه خرده تایر و مقدار بایندر آسفالت را باید از قبل تعیین کرد. اعتقاد بر این است که واکنش فیزیکی-شیمیایی بین قیر و ذرات خرده تایر رخ‌داده و منجر به تغییر اندازه مؤثر و خواص فیزیکی قطعات تایر شده که درنتیجه بر عملکرد آسفالت تأثیرگذار است. مقدار بالای خرده تایر نیز منجر به بهبود خواص فیزیکی و رئولوژیکی بایندر قیری اصلاح‌شده از طریق افزایش مقاومت در برابر شیار شدگی و بازیابی کشسان آن می‌شود.


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

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش دوم


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

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش اول
5 (100%) 7 votes