راهنمای جامع قیر-بخش هفتم-دمیدن هوا به داخل وکیوم باتوم

Share

راهنمای جامع قیر-بخش هفتم-دمیدن هوا به داخل وکیوم باتوم

اغلب با انتخاب درست خوراک نفت خام و به‌کارگیری شرایط استاندارد، می‌توان قیر با مشخصات خاص را به‌طور مستقیم تولید کرد. در صورت لزوم، خصوصیات فیزیکی وکیوم باتوم را می‌توان با استفاده از روش دمیدن هوا مورد اصلاح بیش‌تر قرارداد. این یک فرآیند اکسیداسیون است که شامل عبور هوا در سراسر وکیوم باتوم یا به‌صورت منقطع یا به‌صورت پیوسته تا زمان رسیدن دمای آن بین 240 تا 320 درجه سانتی‌گراد می‌باشد (شکل شماره 4-2).

تأثیر اصلی دمیدن تبدیل برخی مالتن ها با وزن مولکولی نسبتاً کم به آسفالتن ها با وزن مولکولی نسبتاً بیش‌تر است. نتیجه این فرآیند، کاهش نفوذپذیری قیر به همراه افزایش نسبتاً زیاد نقطه نرمی است که باعث بهبود حساسیت دمایی قیر دمیده شده می‌شود.

شکل 2-4    نمودار ساده‌ای از واحد دمیدن قیر

فرآیند دمیدن پیوسته

پس از پیش‌گرمایش، وکیوم باتوم تا سطحی از پیش تعیین‌شده به داخل ستون دمیدن تزریق می‌شود. هوا از طریق لوله‌های توزیع‌کننده‌ای که در قسمت انتهایی برج قرار دارند به درون وکیوم باتوم دمیده می‌شود. هوا فقط به‌عنوان یک واکنش‌دهنده عمل نمی‌کند بلکه منجر به اختلاط قیر و درنتیجه افزایش سرعت و سطح واکنش می‌شود.

محصول دمیده شده به‌منظور کاهش دما و رسیدن به دمای مطلوب (دمایی که در آن قیر می‌تواند از مخزن خارج شود) از درون مبدل‌های حرارتی عبور کرده و به‌منظور صرفه‌جویی در مصرف انرژی و اقتصادی‌تر شدن تولید، از این حرارت به‌دست‌آمده برای پیش‌گرمایش خوراک وکیوم باتوم استفاده می‌شود. پس‌ازاین مرحله قیر به درون تانکرهای ذخیره‌سازی پمپاژ می‌شود. نقطه نرمی و نفوذپذیری قیر دمیده شده تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند ویسکوزیته خوراک، درجه حرارت در برج، مدت‌زمان ماندن خوراک در برج، منشأ نفت خام استفاده‌شده برای تولید خوراک و نسبت هوای تزریق‌شده به قیر، بستگی دارد.

شکل شماره 2-5 نشان‌دهنده منحنی دمیدن برای یک خوراک قیر بوده و مشخص می‌کند که چگونه می‌توان از این فرآیند برای دستیابی به محدوده نفوذپذیری و نقطه نرمی مشخص‌شده در کادرها استفاده کرد. در فرآیند دمیدن، نقطه نرمی افزایش و نفوذپذیری کاهش می‌یابد. ولی در فرآیند تقطیر، حساسیت دمایی (و یا شاخص نفوذ) تا حد زیادی بدون تغییر باقی می‌ماند؛ بنابراین، تقطیر یک خط نسبتاً مستقیم و فرآیند دمیدن به‌صورت یک منحنی است و این نشان می‌دهد که در فرآیند دمیدن حساسیت دمایی مواد به‌طور فراوان ای کاهش می‌یابد (به‌طور مثال شاخص نفوذپذیری افزایش می‌یابد).

شکل 2-5    منحنی‌های دمیدن، نیمه دمیدن و تقطیر

برای مشاهده اولین مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:

راهنمای جامع قیر-بخش چهارم-الزامات ایمنی، سلامت و محیط‌زیست

Share

ایمنی

در مورد الزامات ایمنی، سلامت و محیط‌زیست می توان گفت که در زمان به‌کارگیری قیر به‌عنوان یک عنصر در یک محصول (جهت آب‌بندی، عایق‌کاری، ساخت محصول و غیره)، این‌یک ماده بی‌اثر بوده و هیچ‌گونه خطری برای سلامتی انسان ندارد. در طول ذخیره‌سازی، حمل‌ونقل و به‌کارگیری، قیر تا دماهای بسیار زیاد حرارت دیده و تبع آن در این شرایط برای کسانی که با آن کار می‌کنند خطرناک است.

البته این افراد می‌توانند با انجام اقدامات مناسب باعث کاهش خطرات ناشی از کار با قیر مذاب شوند. در هنگام کار با قیر مذاب، سوختگی یک خطر جدی است که باید با رعایت معیارهای ایمنی و استفاده از روش‌های مناسب از بروز سوانح جلوگیری کرد.

مخازن، لوله‌ها و تانکرهای حمل‌ونقل قیر مذاب باید به‌صورت خاصی طراحی‌شده و قبل از استفاده مورد تائید بازرسان مجرب قرار گیرند. مؤسسات صنعتی مانند یورو بیتومن و موسسه آسفالت، یکی از فعالان در زمینه بالا بردن ایمنی کار با قیر مذاب بوده و دستورالعمل راهنمای کاربر را تهیه‌کرده‌اند که باعث بهبود عملکرد و افزایش ایمنی کاربران شده‌اند.

قیر به‌عنوان یک ماده خطرناک طبقه‌بندی نمی‌شود. بااین‌حال، باید اطلاعات موجود در مورد ایمنی، سلامت و آسیب‌های زیست‌محیطی و اقدامات مناسب برای کاهش هر نوع خطر شناخته‌شده را بررسی و برگه اطلاعات ایمنی را تهیه کنیم. کشورهای مختلف با استانداردهای متفاوت وجود دارند که شکل و فرمت این استانداردها ممکن است متفاوت باشد. برگه‌های اطلاعات ایمنی مواد باید توسط هر تولیدکننده قیر برای مشتریان صادر شود.

ایمنی، سلامت و محیط‌زیست

سلامت

در سال 2013، آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان (IRAC) یک مقاله با عنوان قیر و انتشار آن و برخی هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای هتروسیکلیک N و S، منتشر کرد. این گزارش بیانگر یک ارزیابی علمی از مخاطرات مواجهات شغلی با قیر بر مبنای شواهد موجود است. اطلاعات بیش‌تر در مورد این گزارش در فصل 3 ارائه‌شده است اما جمع‌بندی کلی آن بدین گونه است:

  • مواجهه شغلی با قیر اکسیده و انتشار آن‌ها در طول پوشش و عایق‌کاری پشت‌بام احتمالاً برای انسان سرطان‌زا است (گروه 2A).
  • مواجهه شغلی با قیرهای سخت و انتشار آن‌ها در طول کار با آسفالت ماستیکی ممکن است برای انسان سرطان‌زا باشد (گروه 2B).
  • مواجهه شغلی با قیرهای Straight-run و انتشار آن‌ها در طول عملیات روسازی جاده‌ها ممکن است برای انسان سرطان‌زا باشد (گروه 2B).

این گزارش جزئیاتی از موارد بررسی‌شده در طول یک ارزیابی علمی را ارائه کرده است. به‌طور جامع شواهد موجود و استدلال‌های گذشته را شرح داده و ارزیابی نهایی را برای مواجهات شغلی با قیر و انتشار آن در طول عایق‌کاری پشت‌بام، اجرای عملیات آسفالت ماستیک و روسازی جاده‌ها را ارائه کرده است.

محیط‌زیست

مطالعات زیادی در مورد اثرات زیست‌محیطی و میزان کربن فرآورده‌های نفتی شامل قیر وجود دارد. اصلی‌ترین مرجع موجود در مورد چرخه عمر قیر توسط یورو بیتومن در سال 2012 منتشرشده است. این گزارش توسط کارشناسان بر اساس استانداردهای بین‌المللی مربوطه گردآوری‌شده است. همچنین این گزارش توسط کارشناسان مستقل نیز موردبررسی قرارگرفته و جزئیاتی در مورد مخاطرات زیست‌محیطی انتشار قیر ارائه کرده است. اطلاعات بیش‌تر در مورد الزامات ایمنی، سلامت و محیط‌زیست کار با قیر را می‌توان در فصل 3 مشاهده کرد.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


برای مشاهده اولین مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:

راهنمای جامع قیر-بخش اول تاریخچه قیر

Share

1-1  تاریخچه قیر

قیر در فرهنگ لغت انگلیسی آکسفورد به‌صورت مخلوط تار مانندی از هیدروکربن‌های به‌دست‌آمده از نفت خام به‌صورت طبیعی و یا طی فرایند تقطیر تعریف‌شده که در روسازی جاده‌ها و پشت‌بام‌ها کاربرد دارد.

باور عمومی تاریخچه قیر این است که قیر از زبان باستانی و مقدس هندوها در هند (سانسکریت) منشأ گرفته که در آن Jatu به معنای Pitch (قیر) و Jatu-krit به معنای تولید Pitch است. ازنظر برخی معادل لاتین آن در اصل Gwitu-men (وابسته به Pitch) و ازنظر برخی دیگر Pixtu-men نامیده شده که به‌مرورزمان به واژه Bitumen تبدیل و از زبان فرانسوی وارد زبان انگلیسی شده است.

اشارات متعددی به قیر در کتاب مقدس وجود دارد. در کتاب پیدایش (نخستین بخش از کتاب انجیل)، به این موضوع اشاره‌شده که کشتی نوح با استفاده از نی و Pitch ساخته‌شده و موسی نیز درون سبدی که با حصیر ساخته و توسط Pitch عایق شده بود گذاشته و در رودخانه نیل رهاشده است.

خواندن توصیف ساخت برج‌های بابل نیز جذاب و متفاوت است. نسخه مجاز کتاب مقدس می‌گوید که این برج‌ها دارای خشت‌های سنگی بوده و سازندگان آن‌ها از گل برای ملات استفاده می‌کردند. نسخه جدید بین‌المللی بیان می‌کند که در ساخت این برج‌ها به‌جای سنگ از آجر و به‌جای گل از قیر (Tar) استفاده‌شده است. ترجمه موفات در سال 1935 می‌گوید که آن‌ها در ساخت برج‌های بابل از آجر و آسفالت (قیر) استفاده کرده‌اند.

کاربردهای باستانی قیر طبیعی و یا Pitch در مکان‌های مسکونی قدیمی که در اطراف آن‌ها این ماده طبیعی به سهولت در دسترس بوده کشف‌شده است. به نظر می‌رسد که درجاهای دیگر استفاده کم‌تری از این ماده شده است. در بسیاری از کشورها، هیچ‌کدام از کاربردهای کنونی قیر وجود ندارد.

بااین‌حال به نظر می‌رسد که شناخت گسترده‌ای از منابع بزرگ قیر طبیعی مانند دریاچه آسفالت (Lake asphalt) در ترینیداد وجود دارد. در اواسط قرن نوزدهم، تلاش‌هایی در جهت استفاده از آسفالت سنگی از منابع اروپایی برای روسازی جاده‌ها انجام گرفت و ازاینجا بود که رشد آهسته استفاده از محصولات طبیعی برای رسیدن به این هدف آغاز و به دنبال آن شاهد ظهور تار زغال‌سنگ (Coal Tar) و سپس قیر تصفیه‌شده تولیدی از نفت خام هستیم.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


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

استفاده از پلیمر SBS برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش دهم

Share

استفاده از پلیمر SBS برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش دهم

نتیجه گیری

خصوصیات رئولوژیکی قیرهای جاده‌سازی با استفاده از اصلاح پلیمری توسط استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) بهبودیافته و خصوصیات عمومی و پارامترهای رئولوژیکی اساسی آن‌ها ارتقاء می‌یابد. به‌طور تجربی می‌توان این نظریه را ارائه کرد که سازوکار همراه با اصلاح توسط پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) شامل تورم پلیمر از طریق جذب اجزاء سبک قیر پایه و ایجاد شبکه لاستیک-الاستیک درون بایندر اصلاح‌شده است.

ماهیت شبکه و تأثیر آن بر اصلاح پلیمری تابعی از ماهیت قیر پایه، نوع و مقدار پلیمر و سازگاری بین قیر و پلیمر است. علاوه بر این، خصوصیات مرسوم بایندر مانند نقطه نرمی، شاخص نفوذ و درجه حرارت فراس به‌طورکلی قادر به‌اندازه گیری خصوصیات رئولوژیکی منحصربه‌فرد گروه‌های مختلف قیر اصلاح‌شده پلیمری PMB نیستند، درنتیجه آنالیز مکانیکی پویا برای تبیین پارامترهای رئولوژیکی مدول ترکیب و زاویه فازی مورداستفاده قرار می‌گیرد.

پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) موجب افزایش مدول ترکیب هر دو نوع قیر پایه، مخصوصاً در دمای بالا و فرکانس پایین می‌شود. میزان اصلاح پلیمری بسته به ماهیت قیر پایه و به‌تبع آن سازگاری سیستم قیر-پلیمر، متفاوت می‌باشد.

به‌طورکلی قیرهای پارافینیک درجه بالاتری از اصلاح پلیمری را در مقایسه با قیرهای نفتنیک از خود نشان داده که این تفاوت‌ها در مقادیر زیاد پلیمر، درجه حرارت بالا و فرکانس پایین مشهودتر است. تحت این شرایط است که ویسکوزیته پایین‌تر قیر پایه به ماهیت پلیمری شبکه SBS اجازه تسلط بر تبیین خصوصیات رئولوژیکی بایندر اصلاح‌شده را می‌دهد.

شبیه‌سازی آزمایشگاهی پیرشدگی کوتاه‌مدت و بلندمدت SBS PMBs نیز وجود تفاوت‌هایی در ویژگی‌های رئولوژیکی بایندر اصلاح‌شده را پس از پیرشدگی در مقایسه با آنچه برای قیرهای معمولی تجربه کرده بودیم را نشان داد. بایندر اصلاح‌شده با مقادیر زیاد پلیمر نیز یک تغییر جهت به سمت رفتار ویسکوز تر را پس از پیرشدگی نشان داد.


برای مشاهده اولین مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:

استفاده از پلیمر SBS برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش هفتم

Share

استفاده از پلیمر SBS برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش هفتم

منحنی مستر رئولوژیکی و نمودارهای سیاه

وابستگی فرکانس مدول ترکیب و زاویه فازی برای قیر اصلاح‌شده با پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) در اشکال شماره 6 و 7 همراه با منحنی مستر رئولوژیکی در دمای مرجع 25 درجه سانتی‌گراد با استفاده از اصل انطباق زمان-دما (TTSP) و عوامل تغییر تبیین شده برای منحنی مستر * G ارزیابی‌شده است.

منحنی مستر مدول ترکیب در شکل شماره 6 تفاوت چشمگیری را بین دو گروه قیر اصلاح‌شده پلیمری را نشان می‌دهد. برای قیر پایه A اصلاح‌شده با پلیمر SBS یک افزایش چشمگیر در * G در فرکانس‌های پایین که در آن شبکه پلیمر SBS غالب است (برای مقدار پلیمر 5 درصد و 7 درصد) مشاهده می‌شود. البته قیر پایه B اصلاح‌شده با پلیمر SBS نیز یک افزایش مشابه در مدول ترکیب را با افزایش مقدار پلیمر نشان می دهد.


شکل 6   منحنی مستر مدول ترکیب در 25 درجه سانتی‌گراد برای SBS PMBs

شکل 7   منحنی مستر زاویه فازی در 25 درجه سانتی‌گراد برای SBS PMBs

منحنی مستر زاویه فازی برای SBS PMBs (شکل شماره 6) نشان‌دهنده یک کاهش در زاویه فازی به دنبال اصلاح بود. منحنی زاویه فازی نشان‌گر حضور شبکه الاستیک پلیمر در بایندر اصلاح‌شده است. در مورد SBS PMBs، این شبکه پلیمری توسط پیوند عرضی فیزیکی بلوک‌های پلی استایرن تشکیل می‌شود. تفاوت چشمگیر بین دو گروه قیر در فرکانس پایین که در آن ماهیت شبکه پلیمری به خصوصیات قیر پایه و سازگاری سیستم پلیمر-قیر بستگی دارد، مشاهده می‌شود.

درحالی‌که شبکه برای قیر گروه A PMBs منجر به کاهش ادامه‌دار زاویه فازی (افزایش پاسخ الاستیک) در فرکانس‌های پایین می‌شود، اما خلاف این موضوع برای قیر گروه B PMBs رخ‌داده که در آن افزایش زاویه فازی (کاهش پاسخ الاستیک) مشاهده می‌شود. تفاوت در مقادیر زاویه فازی در مقابل فرکانس را می‌توان به تفاوت‌ها در فعل‌وانفعالات مولکولی (مانند پراکنش، تورم و سازگاری) بین دو گروه قیر پایه و پلیمر SBS ارتباط داد.

تأثیر اصلاح با استفاده از SBS را بر پارامترهای رئولوژیکی (مدول ترکیب و زاویه فازی) به شکل نمودار سیاه (مدول ترکیب در مقابل زاویه فازی) در شکل شماره 8 ارائه‌شده است. اصلاح پلیمری بالاتر قیر گروه A PMBs در مقایسه با قیر گروه B PMBs را می‌توان به‌وضوح در این شکل مشاهده کرد. این مقایسه در مقادیر پلیمر بالا چشمگیرتر است.

مورفولوژِی و بنابراین ویژگی‌های رئولوژیکی PMBs تابع واکنش متقابل پلیمر و قیر بوده و درنتیجه تحت تأثیر ترکیب‌بندی قیر، ماهیت و مقدار پلیمر است. در مقادیر پایین پلیمر (3 درصد) رفتار بایندر اصلاح‌شده نزدیک به رفتار قیر پایه است. برای عملکرد بهتر در دمای متناظر و فرکانس پایین، پلیمر SBS نیاز به تشکیل شبکه پایدار رابر-الاستیک در هنگام اختلال و پراکنش در قیر دارد.


شکل 8   نمودار سیاه قیر اصلاح‌شده با SBS

براش مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


برای مشاهده اولین مطلب برروی لینک زیر کیک کنید:

استفاده از پلیمر SBS برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش چهارم

Share

استفاده از پلیمر SBS برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش چهارم

روش آزمون

1 آزمون‌های متداول بایندر

قیر پایه و قیر اصلاح‌شده با استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS PMBs) تحت آزمون‌های متداول بایندر ازجمله، نفوذپذیری، نقطه نرمی، نقطه شکست فراس، شکل‌پذیری (10 درجه سانتی‌گراد، ASTM D113)، بازیابی الاستیک و ویسکوزیته چرخشی قرار گرفت. آزمون بازیابی الاستیک بر روی قیر اصلاح‌شده با پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن به‌منظور اندازه‌گیری قابلیت ارتجاعی بایندر (توانایی بایندر درکشش و برگشت‌پذیری به‌طور الاستیک بعد از 1 ساعت) انجام گرفت. علاوه بر این، مقادیر نفوذپذیری و نقطه نرمی به‌دست‌آمده نیز برای محاسبه حساسیت دمایی بایندر ازلحاظ شاخص نفوذپذیری (PI) آن مورداستفاده قرار گرفت.

2 آنالیز مکانیکی پویا

آنالیز مکانیکی پویا (DMA) بر روی قیر پایه و SBS PMBs با استفاده از یک رئومتر تنش کنترل‌شده انجام گرفت. روش آزمون و آماده‌سازی نمونه‌هایی که توسط DSR مورداستفاده قرار گرفت قبلاً توضیح داده‌شده است. آزمون DSR ارائه‌شده در این مقاله تحت شرایط بارگذاری فشار کنترل‌شده با استفاده از فرکانس روبشی بین 0/01 تا 15 هرتز و در دمای بین 10 تا 75 درجه سانتی‌گراد انجام گرفت. دامنه کرنش برای تمام آزمون‌ها در داخل پاسخ ویسکوالاستیک خطی بایندر محدودشده است.

پارامترهای ویسکوالاستیک اصلی به‌دست‌آمده از DSR شامل مدول برشی پیچیده ( * G) و زاویه فازی (δ) بود. مدول برشی پیچیده به‌صورت نسبت فشار (برشی) بیشینه به کرنش بیشینه تعریف و یک مقیاسی از مقاومت کل در برابر تغییر شکل را هنگامی‌که قیر در معرض بارگذاری برشی قرار می‌گیرد را ارائه می‌کند. مدول برشی ترکیبی است ازمدول ذخیره‌سازی G و مدول اتلاف G′′                                                    

این دو مؤلفه از طریق زاویه فازی به یکدیگر مرتبط هستند که یک تغییر فاز بین تنش برشی اعمالی و پاسخ کرنش برشی در طول آزمون است. زاویه فازی مقیاسی است از تعادل ویسکوالاستیک رفتار مواد و به‌صورت ′′δ=G/G تعریف می‌شود. اگر میزان زاویه فازی معادل 90 درجه باشد آن‌وقت رفتار مواد قیری به‌صورت کاملاً ویسکوز در نظر گرفته می‌شود. درصورتی‌که زاویه فازی معادل 0 درجه باشد با رفتار کاملاً الاستیک مطابقت دارد. بین این دو درجه، رفتار مواد می‌تواند به‌صورت ویسکوالاستیک با ترکیبی از رفتارهای ویسکوز و الاستیک در نظر گرفته شود.

3 روش پیرشدگی

پیرشدگی آزمایشگاهی کوتاه‌مدت و بلندمدت قیر پایه و قیر اصلاح‌شده با استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS PMBs) به ترتیب با استفاده از آزمون RTFOT و PAV انجام گرفت. روش استاندارد پیرشدگی 163 درجه سانتی‌گراد و 75 دقیقه برای RTFOT و روش استاندارد 100 درجه سانتی‌گراد، 2/1 MPa و 20 ساعت برای PAV مورداستفاده قرار گرفت و پس‌ازآن بایندر پیر شده به‌منظور اندازه‌گیری تغییرات خواص رئولوژیکی تحت آنالیز مکانیکی پویا قرار گرفت.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


برای مشاهده اولین مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:

استفاده از استایرن بوتا دی ان استایرن برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش اول

Share

استفاده از استایرن بوتا دی ان استایرن برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش اول

مقدمه

قیر یک مایع ترموپلاستیک، ویسکوالاستیک بوده که در دمای پایین و یا در دوره بارگذاری سریع (زمان بارگذاری کوتاه، فرکانس بارگذاری بالا) دارای خواص یک مایع الاستیک شیشه مانند و در دماهای بالا و در طول بارگذاری آهسته (زمان بارگذاری طولانی، فرکانس بارگذاری کم) دارای خواص مایه ویسکوز است. به‌عنوان یک ماده ویسکوالاستیک، قیر هر دو جزء پاسخ الاستیک و ویسکوز را به نمایش می‌گذارد. علاوه بر آن‌که قیر مسئول رفتار ویسکوالاستیک تمام فرآورده‌های حاصل از خود است، این ماده نقش بسزایی در عملکرد جاده‌ها مانند مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی و شکستگی ایفا می‌کند.

استفاده از قیر اصلاح‌شده در ساخت آسفالت جاده‌ها در دهه گذشته توسط مسئولین دولتی و پیمانکاران به‌منظور بهبود طول عمر جاده‌ها در مقابل افزایش ترافیک، رشد بسیار سریعی داشته است. در حال حاضر، پلیمرهایی که اغلب برای اصلاح قیر بکار برده می‌شوند الاستومرهای استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) بوده که همراه با دیگر پلیمرها مانند، استایرن بوتادی ان رابر، اتیلن ونیل استات و پلی اتیلن بهبود خواص قیر بکار می‌روند. استفاده از پلیمرهای مصنوعی برای بهبود و اصلاح عملکرد بایندرهای قیری مرسوم به اوایل سال 1970 میلادی برمی‌گردد. در آن سال‌ها با اصلاح انجام‌شده حساسیت دمایی بایندر کاهش و چسبندگی آن افزایش می‌یافت. در سطح کلی، توزیع انواع مختلف بایندر اصلاح‌شده را می‌توان به‌صورت زیر تقسیم‌بندی کرد:

75 درصد الاستومری

15 درصد پلاستومری

10 درصد خرده تایر بازیافتی و اصلاح‌کننده‌های متفرقه مانند سولفور.

در داخل گروه الاستومری، کوپلیمرهای بلوکی استایرن، پتانسیل بالاتری را در هنگام ترکیب با قیر از خود نشان می‌دهند. دیگر مثال‌های الاستومرهای استفاده‌شده در اصلاح قیر شامل لاستیک طبیعی، پلی بوتادی ان، پلی ایزوپرن، کوپلیمر ایزو بوتن ایزوپرن، پلی کلرو پرن و استایرن بوتادی ان رابر می‌باشد.

کوپلیمرهای سه بلوکی استایرن را به علت توانایی آن‌ها در ترکیب با مواد دارای خواص الاستیک و مواد با خواص ترموپلاستیک، به‌اصطلاح ترموپلاستیک رابر نامیده می‌شوند. این نوع کوپلیمر را می‌توان از فرآیند پلیمریزاسیون متوالی استایرن بوتا دی ان استایرن تولید کرد. روش دیگر پلیمریزاسیون متوالی استایرن در بلوک میانی مونومرهای بوتادی ان به دنبال یک واکنش با عامل جفت کننده است.

ساختار کوپلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) از زنجیره سه بلوکی استایرن بوتا دی ان استایرن، دارای مورفولوژی دوفازی حوزه‌های بلوک پلی استایرن کروی همراه با ماتریکس پلی بوتادی ان تشکیل‌شده است.

کوپلیمر های استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) قدرت کشش و استحکام خود را از پیوند متقابل مولکول‌ها در شبکه سه‌بعدی دارند. بلوک‌های انتهایی پلی استایرن استحکام را به پلیمر داده، درحالی‌که بلوک‌های ماتریکس لاستیکی پلی بوتادی ان خاصیت ارتجاعی فوق‌العاده‌ای به آن می‌دهد. تأثیر این پیوند متقابل کاهش سریع دمای انتقال شیشه‌ای پلی استایرن (در حدود 100 درجه سانتی‌گراد) است.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


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

ارزیابی عملکرد فوم قیر اصلاح‌شده با سورفکتانت- بخش چهارم

Share

ارزیابی عملکرد فوم قیر اصلاح‌شده با سورفکتانت- بخش چهارم

بحث و نتیجه‌گیری

تأثیرات مقدار ماده فعال سطحی بر خواص قیر پایه

شکل شماره 1 (a-d) نشان‌دهنده تأثیرات مقدار سورفکتانت بر تغییرات پارامترهای دو نوع قیر 35/50 و 50/70 منتخب است. مقادیر شاخص نفوذپذیری محاسبه‌شده در شکل شماره 1 (d) نشان داده‌شده است. جدول شماره 1 نتایج آزمون‌های مهم (واریانس یک‌طرفه ANOVA) را در زمینه تأثیر مقدار سورفکتانت بر توزیع پارامترهای مورد آزمایش را ارائه کرده است.

سورفکتانت
جدول 1   تأثیر مقدار سورفکتانت بر خصوصیات قیر 35/50 و 50/70

نتایج ارائه‌شده در شکل شماره 1 (a-d) و همچنین جدول شماره 1 نشان می‌دهد که تأثیر سورفکتانت مورداستفاده در مقادیر مشخص‌شده برای هر دو نوع قیر 35/50 و 50/70، مشابه است. مقادیر P به‌دست‌آمده برای آماره F (جدول شماره 1) بالاتر از سطح اهمیت مفروض (0/05=𝛼) بوده که نشان می‌دهد فاکتور مقدار سورفکتانت ازلحاظ آماری تأثیر چندانی بر برخی از پارامترهای قیر 35/50 و 50/70 ندارد. به‌هرحال، تجزیه‌وتحلیل این روابط منجر به این نتیجه‌گیری شد که برای هر دو نوع قیر، افزایش در مقدار ماده فعال سطحی (در محدوده 0/2 تا 0/6 درصد) نفوذپذیری را به‌طور متوسط 3 (0/1 میلی‌متر) افزایش داده، درحالی‌که نقطه نرمی را به میزان 2 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌دهد. نتایج به‌دست‌آمده برای دمای نقطه شکست نشان‌دهنده آن است که افزودن ماده فعال سطحی مقدار دمای نقطه شکست را از 9/5- تا 11/5- درجه سانتی‌گراد برای قیر 35/50 و از 14- تا 16/5- درجه سانتی‌گراد برای قیر 50/70 کاهش داده و درنتیجه باعث بهبود مقاومت آن‌ها در دماهای منفی می‌شود. پارامتر نهایی آزمایش‌شده برای طبقه‌بندی کردن قیر ازنظر حساسیت دمایی، شاخص نفوذپذیری بود. مقادیر شاخص نفوذپذیری با افزایش مقدار سورفکتانت اضافه‌شده به قیر 35/50 و 50/70 در محدوده 0 تا 1- کاهش می‌یابد. شاخص نفوذپذیری قیر استفاده‌شده در صنعت جاده‌سازی در محدوده 0/2+ تا 0/2- قرار داشته، اما مقدار شاخص نفوذپذیری توصیه‌شده در محدوده 0/1+ تا 0/1- قرار دارد. مقادیر شاخص نفوذ به‌دست‌آمده در این آزمایش برای قیر 35/50 و 50/70 به ترتیب 0/9- و 0/8- برای بیشترین مقدار سورفکتانت (0/6 درصد) بود.    

سورفکتانت
شکل 1   تأثیر مقدار سورفکتانت بر تغییرات پارامترهای قیر 50/35 و 70/50
  a(PG),    b(TR&B),    c(Tfrass),    d(PI)

برای مشاهده ادامه مطلب برروی اینک زیر کلیک کنید:

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

ارزیابی عملکرد فوم قیر اصلاح‌شده با سورفکتانت- بخش اول

Share

ارزیابی عملکرد فوم قیر اصلاح‌شده با سورفکتانت- بخش اول

مقدمه

صنعت در اروپا و سراسر جهان دچار تغییراتی اساسی در جهت بهبود پایداری جوامع مدرن و کاهش تأثیرات نامطلوب بر محیط‌زیست شده است. تلش های خوبی در جهت تسریع در این روند از طریق تصویب قوانینی در مجامع بین‌المللی به‌منظور کاهش تغییرات آب و هوایی صورت گرفته و باعث افزایش سطح آگاهی فعالین صنعت جاده‌سازی و به دنبال آن کاهش مضرات زیست‌محیطی این صنعت شده است. فناوری‌های جدید باهدف استفاده بیشینه از مواد زائد و کاهش مصرف انرژی در فرآیند تولید و به‌طورکلی در جهت افزایش سازگاری صنعت با محیط‌زیست، ابداع‌شده است. به‌طورمعمول، دمای تولید موردنیاز در ساخت آسفالت جاده بسیار بالا بوده و درنتیجه استفاده از تکنولوژی‌های روز به‌منظور کاهش این دما باعث صرفه‌جویی زیاد در مصرف انرژی و به‌تبع آن کاهش مضرات زیست‌محیطی این صنعت می‌شود.

ایده استفاده از دمای پایین برای تولید مخلوط قیری چیز جدیدی نیست. بیشترین تلاش‌های اولیه این ایده در سال 1956 میلادی توسط پروفسور Ladis Csanyi در دانشگاه ایالت آیووا آمریکا صورت پذیرفته است. فوم قیری تولیدشده توسط ایشان در بایندر مورداستفاده قرار گرفت. از آن زمان به بعدازاین نوع فوم در کشورهای مختلف شامل ایالات‌متحده آمریکا، استرالیا و اروپا، عمدتاً به‌منظور تولید مخلوط آسفالت سرد در رو سازهای کم‌حجم و بخش زیرین ساختار آسفالت مورداستفاده قرار گرفت. روش‌های دیگر تولید مخلوط قیر با دمای پایین‌بر مبنای استفاده از افزودنی‌های شیمیایی به بایندر قیر به‌منظور تغییر خصوصیات آن‌ها در مراحل تولید و یا سرویس استوار است. این افزودنی‌ها شامل ماده فعال سطحی، امولسیفایرها، زئولیت ها و واکس‌ها است. آلمانی‌ها در 20 سال گذشته به‌طور موفقیت‌آمیزی از واکس‌ها در جهت کاهش دمای اختلاط، بهبود کارایی و فشرده‌سازی مخلوط قیری استفاده کرده‌اند. بیش از 15 سال است که فرآیند کاهش دمای تولید (در طول تولید، حمل‌ونقل، پخش آن بر روی سطح و غلتک کاری) به یک اولویت تبدیل‌شده است. با توجه به حرکت به سمت ترویج استفاده از این تکنولوژی، عملکرد مخلوط آسفالت گرم نیز باید به‌طور کامل موردمطالعه قرار گیرد. این مقاله نتایج آزمایش خواص فوم قیر35/50 و 50/70 اصلاح‌شده با افزودن ماده فعال سطحی را ارائه می‌کند. این نوع بایندر ها به‌طورمعمول برای آسفالت جاده‌هایی که تحت‌فشار ترافیکی متوسط هستند مورداستفاده قرار می‌گیرد. عملکرد مناسب فوم برای دوام روسازی ساخته‌شده با مخلوط آسفالت گرم فومی از اهمیت بالایی برخوردار است. شیوه و تکنیک فوم سازی قیر اثر مستقیمی بر پیوستگی بایندر_سنگدانه و خواص مکانیکی مخلوط حاصل دارد. عوامل اثرگذار بر طول عمر آسفالت شامل پوشش دهی مناسب ذرات سنگدانه توسط قیر بوده که باعث تضمین سطح مناسب چسبندگی بین این مؤلفه است.

————————————————————————————————————

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

ارزیابی عملکرد فوم قیر اصلاح‌شده با سورفکتانت  

————————————————————————————————————

برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:

تأثیر PH و چگالی قیر بر پایداری امولسیون قیری- بخش اول

Share

روش آزمایش

قیر مورداستفاده در این پژوهش در شرکت نفت پاسارگاد تولیدشده بود (جدول شماره 1). امولسیفایرهای کاتیـونی از لیگـنین آمین و آلکیـل آمـین ساخته‌شده که از شـرکت Inter Chemical Srl ایتالیا تهیه‌شده است.

تأثیر PH و چگالی قیر بر پایداری امولسیون قیری
جدول 1  خصوصیات قیر

آماده‌سازی امولسیون

قیر امولسیونی با استفاده از یک واحد آزمایشگاهی آماده‌سازی امولسیون با مقادیر متفاوت امولسیفایر در PH مختلف (1، 1/3، 1/7، 2) و حلال به مقدار مختلف (0، 0/5، 1، 1/5 و 2 درصد) تهیه شد. در یک فرایند معمول مقدار مشخصی از امولسیفایر به یک پیمانه آزمایشگاهی حاوی 2 لیتر آب‌معدنی 45 درجه سانتی‌گراد قرارگرفته بر روی یک صفحه حرارتی و دارای همزن برقی اضافه می‌شود. PH موردنظر با افزودن 37 درصد محلول هیدروکلریک اسید تنظیم می‌شود. از سوی دیگر، قیر در یک ظرف جداگانه تا دمای 140 درجه سانتی‌گراد حرارت داده‌شده و مقدار موردنظر از حلال بااحتیاط به آن اضافه می‌شود. این دو فاز تحت همزن برشی بالا به‌منظور تولید امولسیون با یکدیگر مخلوط می‌شوند.

مشخصات امولسیون

1   ته‌نشینی

500 میلی‌لیتر قیر امولسیونی در یک استوانه شیشه‌ای در دمای اتاق به مدت 5 روز قرار داده شد. سپس با استفاده از پیپت تقریباً 55 میلی‌لیتر نمونه از قسمت بالا و پایین امولسیون برداشته‌شده و 50 گرم از امولسیون‌ها در دو پیمانه ریخته شد. این پیمانه‌ها به مدت 3 ساعت درون گرم‌کن در دمای 163 درجه سانتی‌گراد قرار داده شد. سپس آن‌ها را از گرم‌کن خارج کرده و اجازه دادیم تا در دمای اتاق خنک شوند. پس‌ازآن پیمانه‌های هم‌دما شده با دمای اتاق را توزین کرده و درصد باقیمانده آن را به دست آوردیم. ثبات ذخیره‌سازی امولسیون به‌صورت تفاوت بین درصد باقیمانده از بالا و پایین آن تعریف می‌شود.

2 ویسکوزیته انگلر

این روش آزمایشگاهی، ویسکوزیته مخصوص امولسیون را مطابق با استاندارد ASTM D1665 تعیین می‌کند. ویسکوزیته انگلر به‌وسیله اندازه‌گیری زمان موردنیاز برای جاری شدن حجم مشخصی از یک مایع (قیر امولسیونی) برای جاری شدن از یک لوله در دمای ثابت محاسبه می‌شود.

3  آزمون غربال

در این روش آزمایشگاهی به‌طورمعمول مقدار 1 کیلوگرم از قیر امولسیونی را بر روی غربال 850 میکرومتر ریخته و به‌آرامی با آب شستشو داده و پس‌ازآن وزن مواد جامد باقیمانده بر روی الک محاسبه و درجه آن طبق استاندارد ASTM D244 تعیین می‌شود.

4  اختلاط سیمانی

این روش آزمایشگاهی برای تبیین قابلیت یک امولسیون قیر کند تنظیم برای اختلاط با مواد بسیار ریز با سطح بالا بدون شکست امولسیون طبق استاندارد ASTM D244 استفاده می‌شود.

————————————————————————————————————

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

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