تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش هفتم

Share

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش هفتم

مقاومت در برابر پیرشدگی

هنگامی‌که قیر دچار پیرشدگی می‌شود، سخت‌تر و شکننده‌تر شده و به‌تبع آن آسفالت جاده دچار آسیب‌های زودرس می‌شود. پیرشدگی قیر شامل دو مرحله است: پیرشدگی کوتاه‌مدت و پیرشدگی بلندمدت. پیرشدگی کوتاه‌مدت با حرارت دادن آسفالت در سطح آن و پیرشدگی بلندمدت به‌طورکلی توسط ترکیبی از اقدامات مانند اکسیداسیون حرارتی، بارش و فشار ترافیک در طول عمر آسفالت ایجاد می‌شود. پیرشدگی برخی از قیرهای اصلاح‌شده اغلب براثر تخریب پلیمر است. مقاومت عالی قیر اصلاح‌شده در برابر پیرشدگی ناشی از سازگاری و انحلال‌پذیری خوب آن است؛ بنابراین سازگاری و ثبات از خواص اصلی قیر اصلاح‌شده است. علاوه بر این، الگوی توزیع نانو لایه‌ها در قیر اصلاح‌شده باعث بهبود مقاومت در برابر پیرشدگی می‌شود. تأثیر افزودن OMMT به قیر اصلاح‌شده پلیمری و بررسی پیرشدگی آن توسط سعید صادق پور و همکاران موردتحقیق و پژوهش قرارگرفته است. نانو رس‌ها می‌توانند باعث جلوگیری از پیرشدگی قیر اصلاح‌شده پلیمری شوند. با استفاده از آن‌ها میزان نفوذپذیری پایین نگه‌داشته شده و افزایش بیش‌تر نقطه نرمی باعث افزایش مقاومت در برابر پیرشدگی بایندر می‌شود. تفاوت بین نقطه نرمی، قبل و بعد از پیرشدگی با افزودن OMMT کاهش‌یافته است. هم‌چنین، روند کاهشی میزان نفوذپذیری نیز افزایش‌یافته است. شکل شماره 4 نشان‌دهنده مدل انتشار اکسیژن در نانو کامپوزیت سه‌گان‌هاست. با افزایش مقدار OMMT در نسبت SBS/OMMT از 100/50 به 100/65 ذرات اشباع‌نشده در انتهای ظرف انباشته می‌شوند. درنتیجه تفاوت نقطه نرمی برای این نمونه منفی می‌شود. اکسیداسیون قیر همیشه محصول عملکرد بدتر قیر در دمای پایین است؛ بنابراین، بهبود خواص ضد پیرشدگی قیر اصلاح‌شده پلیمری با افزایش مقدار OMMT منجر به بروز عملکرد مناسب در دمای پایین و کاهش ترک‌خوردگی حرارتی میشود.

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر

شکل 4    مدل انتشار اکسیژن در نانو کامپوزیت سه‌گانه. (a) ترکیب قیر/SBS و (b) ترکیب کامپوزیت قیر/OMMT/SBS


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

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش هشتم


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

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری

 

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش هفتم
5 (100%) 2 votes

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش چهارم

Share

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش چهارم

قسمت اول

فرآیند آماده‌سازی بایندر قیر اصلاح‌شده با لاستیک و پلیمر نانو رس

مجتبی قاسمی، قیر اصلاح‌شده با کامپوزیت SBS/SiO2 را برحسب روش‌های گزارش‌شده پیشین آماده کرد. او فهمید که روش mother liquor melting برای پراکنش یکنواخت پلیمر اصلاح‌کننده و به دنبال آن پایداری ذخیره‌سازی سیستم قیر اصلاح‌شده مؤثرتر است. به‌هرحال، این فرآیند آماده‌سازی، نسبتاً پیچیده بوده و مشخص‌شده که حلال ممکن است دیگر خواص قیر را تحت تأثیر قرار دهد. درنتیجه، در این مقاله، فقط روش اصلاح قیر به‌صورت برشی پرسرعت که معمولاً در آزمایشگاه و کارهای میدانی استفاده می‌شود به‌طور خلاصه بیان‌شده است.

با توجه به هزینه بالا و پراکنش نانو مواد در قیر، مقادیر نانو مواد کامپوزیت باید کم در نظر گرفته شود. علاوه بر این، ویسکوزیته قیر بسیار بالا بوده و ترکیبات آن پیچیده است که این امر منجر به افزایش مشکلات پراکنش نانو ذرات و انتشار آن‌ها در ماتریکس می‌شود. کاهش ویسکوزیته در فرآیند آماده‌سازی قیر اصلاح‌شده برای افزایش درجه حرارت به‌منظور تسهیل در انتشار نانو ذرات، ضروری است. ازآنجاکه آسفالت در طول فرآیند آماده‌سازی کامپوزیت به سهولت توسط اکسیژن دچار پیرشدگی می‌شود، درجه حرارت اختلاط و زمان برش نباید بیش‌ازحد بالا باشد؛ بنابراین متعادل‌سازی پراکنش یکنواخت نانو ذرات در قیر و کاهش پیرشدگی آن تا حدی امکان‌پذیر است. این‌یک موضوع قابل‌توجه و کلیدی برای تحقیقات در آینده است. علاوه بر این، اندازه ذرات پلیمر در آسفالت، تحت تأثیر سرعت و زمان برش قرار دارد.

نخستین روش مخلوط کردن به‌صورت توالی دنباله‌دار است که در آن نخست قیر با Cloisite 20A مخلوط شده و سپس پلیمر به مخلوط افزوده می‌شود. روش دوم اختلاط به‌صورت توالی معکوس بوده که در آن پلیمر با Cloisite 20A مخلوط شده و درنتیجه تشکیل یک نانو کامپوزیت پلیمری را می‌دهد، پس‌ازآن نانو کامپوزیت به قیر پایه افزوده می‌شود. در روش دوم از مخلوط‌کن با ظرفیت 50 میلی‌لیتر، پیش گرم شده تا دمای 190 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود. سرعت آن به مدت 2/5 دقیقه در 30 دور در دقیقه ثابت نگه‌داشته شده و سپس به‌تدریج تا 60 دور در دقیقه اضافه می‌شود. رس ارگانیک به ماتریکس پلیمر مذاب قبل از افزایش دور موتور اضافه می‌شود. زمان کلی اختلاط در حدود 13 دقیقه است.


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

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش پنجم


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

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش چهارم
5 (100%) 8 votes

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش اول

Share

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش اول

مقدمه

نانو مواد دارای ویژگی‌های مورفولوژیکی در مقیاس نانو بوده و دارای خواص ویژه‌ای در بعد نانو هستند. نانو مواد هم درزمینه دانشگاهی و هم در زمینه صنعت، علایق قابل‌توجهی را به خود جلب کرده‌اند که این علاقه‌مندی به علت ویژگی‌های مکانیکی منحصربه‌فرد، خاصیت حصار حرارتی، ویژگی‌های نوری، الکتریکی و مغناطیسی آن‌هاست. علم مواد و پژوهشگران حوزه تکنولوژی بر روی مواد از مقیاس ماکرو تا میکرو و یا نانو تمرکز کرده‌اند. قیر یک ماده سیاه تا تیره‌رنگ حاوی هیدروکربن‌ها با وزن مولکولی متفاوت و مشتقات غیرفلزی بوده که به حالت‌های مختلف مایع، شبه جامد و جامد یافت می‌شود. قیر معمولاً به‌عنوان یک ماده اتصال‌دهنده آلی برای ضد آب‌کردن، افزایش مقاومت در برابر رطوبت و خوردگی به کار می‌رود. ویژگی حساسیت دمایی و خواص فیزیکی آسفالت قیری در دماهای کاربری بالا و پایین می‌تواند بر عملکرد نهایی مخلوط تأثیرگذار باشد. برای بهبود عملکرد قیر و مخلوط آسفالت بتنی، افزودن اصلاح‌کننده‌هایی مانند پلیمر به آن‌ها، به یک روش موردقبول در سال‌های اخیر تبدیل‌شده است. در حقیقت، نانو کامپوزیت‌های پلیمری یکی از مهیج‌ترین موادی است که اخیراً کشف‌شده و خواص فیزیکی به هنگام اصلاح یک پلیمر با مقدار کم نانو رس در شرایطی که رس به‌درستی در سطح نانوسکوپی پراکنده‌شده باشد، به‌طور موفقیت‌آمیزی بهبود می‌یابد. نانو رس‌ها مواد معدنی طبیعی هستند. میزان خلوص رس بر خواص نانو کامپوزیت نهایی اثرگذار است. بسیاری از رس‌ها آلومینوسیلیکا بوده و دارای ساختار ورقه‌ای هستند. معمول‌ترین نوع رس، مونت موریلونیت است (شکل شماره 1). ضخامت لایه‌ها یا ورقه‌های مونت موریلونیت، 1 نانومتر است. درجه انبساط مونت موریلونیت توسط ظرفیت تبادل یون‌های آن (مانند کاتیون) تبیین شده که می‌تواند بسیار گسترده باشد. عدد مشخصه این نوع رس، ظرفیت تبادل کاتیون (CEC) است که نشان‌دهنده مقدار کاتـیون‌هـای بین سـطـحی اسـت. CEC مـونت موریلونیـت در محـدوده‌ای بیــن 100-80 (meq/100gr) قرار دارد. فشار انبساط مونت موریلونیت بسیار بالا است که منجر به لایه‌برداری و پراکندگی بلورها به‌صورت ذرات ریز می‌شود. هنگامی‌که +Ca2+، Mg2 و آمونیوم کاتیون‌های غالب باشند، پراکندگی به نسبت کم بوده و اندازه ذرات نسبتاً بزرگ است. پراکندگی صفحات رس از یکدیگر منجر به تشکیل نانو رس با ناحیه سطح‌فعال فوق‌العاده بزرگ می‌شود. این به گسترش شدید واکنش بین نانو رس و محیط اطراف (قیر یا مواد دیگر) کمک می‌کند.

نانو مواد

شکل 1    ساختار مومت موریلونیت

نانوتکنولوژی به‌تدریج در صنعت اصلاح آسفالت با انواع مختلف نانو مواد برای اصلاح قیر گنجانده‌شده است. شکل شماره 2 نشان‌دهنده سیر تکاملی مقیاس طول آسفالت از ماکرو به مزو، میکرو، نانو و کوانتوم است.

نانو مواد

شکل 2    سیر تکاملی مقیاس طول در آسفالت

میکرو ساختارها تعیین‌کننده خواص ماکرو هستند؛ بنابراین قیر نانو اصلاح‌شده، بهبود قابل‌توجهی در برخی از خواص اساسی ارائه داده و درنتیجه برتر از دیگر روش‌های اصلاح قیر است. در آگوست 2006، یک کارگروه علمی تحت عنوان نانو اصلاح مواد سیمانی در ایالات‌متحده آمریکا برگزار شد که در آن بر استفاده از نانوتکنولوژی برای بهبود عملکرد بتن قیری تمرکز و تأکید شده بود. یکی از نتیجه‌گیری‌های اصلی این کارگروه این بود که دانش نانو و نانوتکنولوژی می‌تواند منجر به بهبود فناوری ساخت بتن قیری شود. در این کارگروه زمینه دانش آسفالت نانو مواد ایجاد شد. در این مقاله، روش‌های مختلف آماده‌سازی قیر اصلاح‌شده با نانو رس موردبررسی قرارگرفته و تأثیرات نانو مواد بر خواص قیر پایه و هم‌چنین سازوکار آن به‌طور خلاصه بیان می‌شود.


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

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش دوم


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

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش اول
5 (100%) 9 votes