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:

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش هفتم

Share

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش هفتم

تغییرات در خواص رئولوژیکی پس از پیرشدگی آزمایشگاهی

1- پارامترهای ویسکوالاستیک پویا

طرح ایزوکرونال مدول پیچیده و زاویه فازی در 0/02 هرتز برای PMB-AS7 در شرایط پیر نشده، پیر شده RTFOT و PAV در شکل شماره 10 ارائه‌شده است. همراه با اصلاح SBS گروه‌های مختلف قیر پایه، تفاوت‌های متمایزی در ویژگی‌های رئولوژیکی دو گروه PMBS پس از پیرشدگی وجود دارد. اگرچه هر دو بایندر یک افزایش را در مدول پیچیده بین دمای 10 تا 55 درجه سانتی‌گراد، مانند آنچه برای قیر نفوذی مشاهده می‌شود از خود نشان دادند ولی رفتار این دو گروه PMB در درجه حرارت‌های بالاتر از 55 درجه سانتی‌گراد متفاوت است. برای PMB-AS7 به‌جای افزایش ما یک کاهش را در*پس از پیرشدگی مشاهده می‌کنیم که آن را می‌توان به تخریب کوپلیمر SBS بعد از پیرشدگی که منجر به نرم‌تر شدن PMB می‌شود نسبت داد. این پدیده برای PMB-BS7 آشکار نیست که در آن شبکه پلیمری بر رفتار رئولوژیکی PMB در همان درجه حرارت مشاهده‌شده برای PMB-AS7، تسلط ندارد.

تغییرات در زاویه فازی پس از پیرشدگی RTFOT و PAV مشابه قیر اصلاح‌نشده (کاهش در زاویه فازی) در دامنه حرارتی 10 تا 35 درجه سانتی‌گراد است. این دامنه حرارتی متناظر با شرایطی است که در آن قیر پایه غالب بوده و بنابراین این همبستگی و یکسانی با رفتار نشان داده‌شده برای قیر اصلاح‌نشده قابل پیش‌بینی بود. در دامنه حرارتی بزرگ‌تر از 40 درجه سانتی‌گراد که در آن شبکه پلیمر SBS غالب است، تغییرات پس از پیرشدگی RTFOT و PAV نسبت به آنچه در آزمایش با قیر اصلاح‌نشده به‌دست‌آمده بود، متفاوت است. بازهم رفتار رئولوژیکی گروه A PMBS از گروه B، به‌خصوص در دماهای بالاتر از 40 درجه سانتی‌گراد، متفاوت است. در این دمای سرویس بالا، یک افزایش در زاویه فازی پس از پیرشدگی RTFOT و PAV نشان‌دهنده پاسخ ویسکوز تر برای PMB-AS7 است. این افزایش در ویسکوزیته به نسبت پاسخ الاستیک پس از پیرشدگی (که در آن شبکه پلیمری تخریب‌شده است) برای PMB-BS7 آشکار نیست. اگرچه زاویه فازی به‌آرامی پس از RTFOT در دماهای بالاتر از 65 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد.

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن

شکل 10   طرح ایزوکرونال در 0/02 هرتز برای PMB-AS7 و PMB-BS7 پیر نشده و پیر شده به روش RTFOT و PAV

2- سیاه نمودار رئولوژیکی

تغییرات در ویژگی‌های رئولوژیکی PMB-AS7 و PMB-BS7 پس از پیرشدگی به‌صورت سیاه نمودار در شکل شماره 11 ارائه‌شده است. برای گروه A PMB، رفتار رئولوژیکی را می‌توان به دو ناحیه بالا و پایین مقدار مدول پیچیده104 Paتقسیم کرد. در مقادیر سختی بالا، متناظر با آزمون‌های دماپایین و فرکانس بالا، منحنی سیاه نمودار یک تغییر جهت به سمت زاویه فازی پایین را نشان می‌دهد و مشخص‌کننده سخت شدگی (پیرشدگی) PMB است. این پدیده شبیه به اثر سخت شدگی مشاهده‌شده برای قیر نفوذی است.

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن

شکل 11   سیاه نمودار PMB-AS7 و PMB-BS7 پیر نشده و پیر شده به روش RTFOT و PAV

ناحیه دوم زیر مقدار مدول پیچیده104 Pa، یک تغییر جهت منحنی مخالف زاویه فازی بالاتر را نسبت به زاویه فازی پایین‌تر نشان داده که نشان‌دهنده تغییرات به سمت ویسکوزیته بیش‌تر پس از پیرشدگی است. این تغییر به سمت پاسخ ویسکوز تر پس از پیرشدگی را می‌توان به تخریب کوپلیمر SBS در طول پیرشدگی نسبت داد. اگر یک‌بار دیگر به تغییرات ویژگی‌های رئولوژیکی ارائه‌شده در شکل 11 توجه کنید، مشاهده می‌کنید که این تغییرات مانند آنچه برای گروه A PMB مشاهده‌شده، نیست. بااین‌حال، یک تغییر به سمت زاویه فازی بالاتر، مانند آنچه برای PMB-AS7 مشاهده‌شده در مقادیر*کم‌تر از 103 Pa وجود دارد.


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

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش هشتم


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

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش چهارم

Share

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش چهارم

نتایج و مباحث

خصوصیات بایندرهای معمولی

تأثیر پلیمر SBS اصلاح‌کننده بر روی خواص بایندر معمولی دو گروه PMB را می‌توان در جدول شماره 3 به‌صورت کاهش در نفوذپذیری و افزایش در نقطه نرمی در هنگام افزایش مقدار پلیمر مشاهده کرد. اگرچه کاهش در نفوذپذیری نسبت یکنواختی با افزایش مقدار پلیمر دارد، یک افزایش چشمگیر بزرگی در دمای نقطه نرمی در مقدار پلیمر 5 درصد و 7 درصد وجود دارد. علاوه بر افزایش در سختی، افزایش شاخص نفوذپذیری (PIs) قیر اصلاح‌شده با پلیمر SBS نشان‌دهنده کاهش چشمگیر در حساسیت دمایی با اصلاح پلیمری، مخصوصاً در مقدار پلیمرهای زیاد است.

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر

جدول 3    تغییرات در خصوصیات بایندر معمولی به دنبال اصلاح با SBS

ازلحاظ عملکرد دماپایین، اصلاح با SBS قیر پایه A منجر به بهبود اندک انعطاف‌پذیری در دمای پایین شده که با کاهش درجه حرارت فراس نشان داده می‌شود. به‌هرحال، یک‌روند مخالف را می‌توان برای قیر B اصلاح‌شده مشاهده کرد که در آن‌یک افزایش چشمگیر در درجه حرارت فراس با اصلاح پلیمری رؤیت می‌شود.

اگرچه رفتار SBS PMBs با توجه به قیر پایه آن‌ها متفاوت است، درجه حرارت واقعی نقطه شکست فراس برای هر دو مقدار پلیمر در هر دو جفت PMB تقریباً یکسان است. با توجه به شکل‌پذیری و بازیابی کشسان در دمای 10 درجه سانتی‌گراد مشخص شد که بار دیگر نتایج برای هر دو جفت SBS PMBs یکسان است. اگرچه انعطاف‌پذیری SBS PMBs گروه A تقریباً 25-10 درصد نسبت به گروه B بیش‌تر است. نتایج شکل‌پذیری و فراس نشان‌دهنده تأثیر قابل‌توجه قیر پایه، ماهیت پلیمر و سازگاری قیر-پلیمر بر خواص فیزیکی دماپایین و دما متوسط PMBs است. البته تفاوت اندکی در مقادیر خواص بایندر معمولی دو گروه PMB وجود دارد، اما این تفاوت را نمی‌توان به‌طور قابل‌توجهی در نظر گرفت.

ویسکوزیته چرخشی دو گروه (PMB 100 تا 160 درجه سانتی‌گراد) در شکل شماره 2 نشان داده‌شده است. نتایج نشان‌دهنده افزایش قابل‌توجه در ویسکوزیته با اصلاح پلیمری برای هر دو گروه PMB است. علاوه بر این، ویسکوزیته چرخشی (η) در دمای 100 و 160 درجه سانتی‌گراد برای قیر پایه و SBS PMBs در جدول شماره 4 همراه با شاخص‌های اصلاح (η برای PMB تقسیم‌بر η برای قیر پایه) در این دو درجه حرارت ارائه‌شده است. شاخص اصلاح بین دو گروه نسبتاً شبیه بوده ولی به‌طورکلی در دمای بالاتر از 100 درجه سانتی‌گراد و در دمای 160 درجه سانتی‌گراد برای قیر B کمی بالاتر است. به‌هرحال به‌غیر از نیاز به اختلاط بیش‌تر و دمای تراکم بالاتر، نتایج تفاوت رئولوژیکی چشمگیری را بین قیر پایه و قیر اصلاح‌شده و یا بین هر دو گروه SBS PMBs را در دمای بالا نشان نداد.

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر

شکل 2    ویسکوزیته چرخشی SBS PMBs

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر

جدول 4    ویسکوزیته چرخشی به دنبال اصلاح با SBS


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

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش پنجم


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

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش اول

Share

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش اول

مقدمه

استفاده از پلیمر مصنوعی برای اصلاح عملکرد بایندرهای قیری مرسوم به اوایل دهه 1970 میلادی برمی‌گردد. در این‌گونه از بایندر ها متعاقباً حساسیت دمایی کاهش‌یافته، چسبندگی افزوده‌شده و خواص رئولوژیکی اصلاح شده است. در سطح جهانی، حدود 75 درصد از بایندرهای اصلاح‌شده را می‌توان در کلاس الاستومری، 15 درصد را در کلاس پلاستومری و باقیمانده آن‌که در حدود 10 درصد است را در کلاس لاستیک (Rubber) طبقه‌بندی کرد. در داخل گروه الاستومری کوپلیمرهای بلوکی استایرن پتانسیل بالایی را از خود در هنگام ترکیب با قیر نشان می‌دهند. مثال‌های دیگر از الاستومرهای استفاده‌شده در اصلاح قیر شامل لاستیک طبیعی، پلی بوتادین، پلی ایزوپرن، کوپلیمر ایزوبوتن ایزوپرن، پلی کلروپن و استایرن بوتادی ان رابر است.

کوپلیمرهای بلوکی استایرن معمولاً لاستیک ترموپلاستیک نامیده شده، دارای قابلیت ترکیب با هر دو خواص ترموپلاستیک و لاستیک است و می‌تواند توسط عمل پلیمریزاسیون پیوسته استایرن بوتادی ان استایرن (SBS) تولید شود. روش دیگر پلیمریزاسیون پیوسته استایرن و بلوک میانی مونومرهایی بوتادی ان به دنبال یک واکنش با عامل جفت کننده است. ساختار کوپلیمر استایرن بوتادی ان استایرن (SBS) شامل زنجیره‌های سه بلوکی SBS دارای مورفولوژی دوفازی حوزه بلوک پلی استایرن کروی با ماتریکسی از پلی بوتادی ان است.

کوپلیمرهای استایرن بوتادی ان استایرن (SBS)، استحکام و الاستیسیته خود را از پیوند فیزیکی مولکول‌ها در یک شبکه سه‌بعدی به دست می‌آورند. تأثیر این اتصالات عرضی کاهش سریع دمای اتصال شیشه‌ای پلی استایرن (تقریباً 100 درجه سانتی‌گراد) است.

هنگامی‌که SBS با قیر ترکیب می‌شود، فاز الاستومری کوپلیمر SBS مالتن های قیر را جذب کرده و تا 9 برابر حجم اولیه خود متورم می‌شوند. شبکه پلیمری پیوسته در سرتاسر قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) تشکیل‌شده و باعث بهبود چشمگیر خواص قیر می‌شود. ازآنجاکه لاستیک‌های ترموپلاستیک وزن مولکولی شبیه و یا بیش‌تر از آسفالتن دارند، اگر چنانچه مقدار کافی مالتن در دسترس نباشد احتمال جدایش فازی وجود دارد. جدایش فازی نشانه‌ای از ناسازگاری قیر پایه و پلیمر است. سازگاری ترکیب قیر-SBS می‌تواند از طریق افزودن روغن‌های آروماتیک بهبود یابد. با این حال، مقدار بالای آروماتیک در ترکیب باعث انحلال بلوک‌های پلی استایرن و از بین بردن فواید کوپلیمر SBS می‌شود.

اگرچه تحقیقات قابل‌توجهی در این زمینه انجام‌گرفته است، اما به علت ماهیت پیچیده و سیستم واکنش قیر-پلیمر، این شناخت هنوز هم کامل و جامع نشده است. این مقاله ارزیابی آزمایشگاهی از ویژگی‌های رئولوژیکی تعدادی از قیرهای پایه پیر نشده و پیر شده آزمایشگاهی و هم‌چنین قیر اصلاح‌شده پلیمری با استایرن بوتادی ان استایرن (SBS) را باهدف اولیه تعیین تفاوت‌ها در رفتار رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با پلیمر استایرن بوتادی ان استایرن (PMBs) تهیه‌شده از دو نوع قیر با ترکیب‌بندی متفاوت را ارائه می‌کند. در این پژوهش قیر اصلاح‌شده با SBS توسط اختلاط آزمایشگاهی دو نوع قیر پایه با کوپلیمر استایرن بوتادی ان استایرن خطی در سه مقدار متفاوت از پلیمر آماده شد. تأثیر منشأ قیر، مقدار پلیمر، سازگاری سیستم قیر-پلیمر و پیرشدگی در خواص رئولوژیکی (ویسکوالاستیک) PMBs با استفاده از آزمون‌های متداول بررسی رفتار رئولوژیکی بایندر و هم‌چنین آنالیز مکانیکی دینامیکی تعیین شد.


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

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش دوم


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

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش هفتم

Share

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش هفتم

تأثیر حجم ترافیک بر مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت

دوره تکرار 1000 میلی‌ثانیه و 3000 میلی‌ثانیه به ترتیب برای شبیه‌سازی حجم زیاد و حجم کم ترافیک مورداستفاده قرار گرفت. همان‌طور که در شکل شماره 6a مشاهده می‌کنید، در دمای آزمون 5 درجه سانتی‌گراد، مخلوط آسفالت اصلاح‌نشده و مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA تحت شرایط ترافیک کم دارای مدول ارتجاعی بالاتری نسبت به مخلوط آسفالت تحت شرایط ترافیکی زیاد است. در مقابل، در دیگر دمای آزمون، مقدار مدول ارتجاعی برای هر دو مخلوط تحت شرایط ترافیکی سبک در مقایسه با مخلوط تحت شرایط ترافیکی سنگین، کم‌تر است؛ بنابراین، بیش‌تر شدن زمان افزایشی از 40 میلی‌ثانیه تا 80 میلی‌ثانیه منجر به کاهش در مدول ارتجاعی می‌شود.

مدول ارتجاعی هر دو مخلوط آسفالت با کاهش دوره تکرار از 3000 میلی‌ثانیه به 1000 میلی‌ثانیه در دمای 5 درجه سانتی‌گراد به میزان 8/6 درصد کاهش می‌یابد. بااین‌حال، در دیگر دمای آزمون، مدول ارتجاعی هر دو مخلوط در هنگام کاهش دوره تکرار از 3000 میلی‌ثانیه به 1000 میلی‌ثانیه در دمای میانگین 25 درجه سانتی‌گراد و دمای بیشینه 40 درجه سانتی‌گراد به میزان 17 الی 18 درصد افزایش می‌یابد. یافته مشابهی توسط Tayfur و همکاران گزارش‌شده است. علاوه بر این، تأثیر فرکانس بارگذاری بر مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌نشده و مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA در شکل شماره 7 ارائه‌شده است.

مدول ارتجاعی مخلوط

شکل 6    مدول ارتجاعی مخلوط‌های آسفالت در دماهای مختلف

ضرایب ثابت رابطه خطی فرکانس مدول ارتجاعی در جدول شماره 6 ارائه‌شده است. همان‌طور که مشاهده می‌کنید، در دمای 5 درجه سانتی‌گراد، ضریب ثابت (a) یک مقدار منفی بوده که نشان می‌دهد افزایش در فرکانس بارگذاری منجر به کاهش در مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌نشده و مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA می‌شود.

بااین‌حال، در دیگر دمای آزمون، ضریب ثابت (a) یک مقدار ثابت بوده و نشان‌دهنده آن است که مدول ارتجاعی هر دو نوع مخلوط اصلاح‌نشده و اصلاح‌شده BRA با افزایش در فرکانس بارگذاری افزوده می‌شود. طبق تحقیقات فخری و غنی زاده، ضریب ثابت (a) نشان‌دهنده تغییر در نسبت مدول متناظر با تغییر در فرکانس بارگذاری است. نتایج نشان داد که مقدار کمینه ضریب (a) در دمای 5 درجه سانتی‌گراد بوده که با افزایش دما، افزوده می‌شود. مقدار بیشینه این ضرایب در 25 درجه سانتی‌گراد و 40 درجه سانتی‌گراد به ترتیب برای مخلوط آسفالت اصلاح‌نشده و مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA، ثبت‌شده است. مشاهدات مشابهی توسط فخری و غنی زاده گزارش‌شده است. در دمای آزمون یکسان، مقادیر ضریب ثابت (a) برای مخلوط آسفالت اصلاح‌نشده و مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA، بیش‌تر است. این تائید می‌کند که مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA، بیش‌تر شده است. این تائید می‌کند که مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA حساسیت کم‌تری به تغییرات در فرکانس نسبت به مخلوط اصلاح‌نشده دارد. علاوه بر این، ضریب ثابت (b) برای هر دو مخلوط اصلاح‌نشده و مخلوط اصلاح‌شده BRA با افزایش در درجه حرارت کاهش‌یافته که نشان می‌دهد مقادیر مدول ارتجاعی برای هر دو مخلوط آسفالت در هنگام افزایش درجه حرارت، کاهش می‌یابد.

مدول ارتجاعی مخلوط

شکل 7    تأثیر فرکانس بارگذاری بر مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت

مدول ارتجاعی مخلوط

جدول 6    ضرایب رابطه خطی فرکانس-مدول ارتجاعی


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

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش هشتم


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

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA

 

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش چهارم

Share

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش چهارم

طراحی مخلوط و آماده‌سازی نمونه‌ها

بر مبنای خصوصیات 504، مخلوط آسفالت با درجه‌بندی متراکم برای انطباق با روش استاندارد طراحی مارشال به‌منظور مشخص کردن مقدار بایندر مطلوب مخلوط آسفالت اصلاح‌نشده موردبررسی قرار گرفت. نمونه‌ها در ابعادی به قطر 101/6 میلی‌متر و ارتفاع 70-57 میلی‌متر که با اعمال 75 ضربه فشرده شده‌اند، در سه نسخه تهیه گردید. مقدار بایندر مطلوب (OBC) در حدود 5/4 درصد و 4/6 درصد وزنی از وزن کل مخلوط به ترتیب برای DG 10 و DG 14 در نظر گرفته شد. به‌طور مشابه برای مخلوط آسفالت اصلاح‌نشده‌ای که برای تهیه مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA استفاده می‌شود نیز همین مقدار بایندر برای مقایسه عملکرد آن‌ها در نظر گرفته شد. جدول شماره 3 نشان‌دهنده نسبت بایندر آسفالت بیس و اصلاح‌کننده بایندر BRA در مخلوط اصلاح‌نشده و مخلوط اصلاح‌شده BRA است. همچنین نسبت دانه‌های BRA ترکیب‌شده در مخلوط نیز نشان داده‌شده است.

علاوه بر این، نمونه‌های مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA نیز تهیه گردید. این نمونه‌ها به‌صورت استوانه‌ای در ابعادی به قطر 100 میلی‌متر و ارتفاع 70-35 میلی‌متر مطابق با استاندارد AS 2891.13.1-1995 تهیه گردید. تراکم و فشرده‌سازی آن‌ها با استفاده از یک فشرده‌ساز مطابق با AS 2891.2.2-1995 انجام گرفت. درمجموع 22 نمونه برای مرحله اول و 3 نمونه نیز برای مرحله دوم مورد آزمایش قرار گرفت.

مخلوط آسفالتجدول 3    تست مواد مورداستفاده در مخلوط آسفالت

آزمون مدول ارتجاعی کششی غیرمستقیم

آزمـون ITSM بـرای تبیــین مـدول ارتجـاعـی مخـلوط آسفـالت بر مبــنای اســتانـدارد AS 2891.13.1-1995 با استفاده از یک آزمون گر جهانی (UTM 25) تحت شرایط آزمایش ارائه‌شده در جدول شماره 4 انجام گرفت. پالس بارگیری به‌طور عمودی بر قطر عمودی نمونه استوانه‌ای اعمال و نتایج تغییر شکل افقی بااتصال دو مبدل متغیر خطی (LVDT) در انتهای قطر افقی اندازه‌گیری شد. شکل شماره 2 تصویری از چگونگی انجام آزمون ITSM را ارائه کرده است.

مخلوط آسفالت

جدول 4    شرایط آزمون برای مرحله اول و دوم آزمون ITSM

مخلوط آسفالت

شکل 2    چگونگی انجام آزمون ITSM


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

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش پنجم


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

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش اول

Share

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش اول

مقدمه

مدول ارتجاعی یک داده اصلی در روش تحقیق در مورد طراحی روسازی‌های انعطاف‌پذیر در موضوع پیش‌بینی و درک رفتار مخلوط آسفالت است. Zoorab و Superma توضیح داده‌اند که مدول ارتجاعی معیاری برای سنجش توانایی مخلوط آسفالت در پخش کردن فشار وارده و کنترل سطح ترافیک است. اکنون به‌خوبی مشخص‌شده است که ترافیک یک کرنش کششی بر لایه‌های زیرین مخلوط آسفالت که در معرض شکست خستگی قرار دارند همراه با کرنش فشرده‌سازی در بستر که می‌تواند منجر به تغییر شکل دائمی شود، ایجاد می‌کند. همان‌طور که پور طهماسب و همکاران بیان کرده‌اند، آزمون مدول ارتجاعی می‌تواند برای نمایش شرایط یک مخلوط آسفالت در معرض فشار ترافیک، مورداستفاده قرارگرفته و توانایی مقایسه رفتار مخلوط آسفالت را تحت شرایط و تنش‌های مختلف ارائه کند.

در سال‌های اخیر، رویکرد مکانیکی بر مبنای نظریه الاستیک در فلسفه طراحی مخلوط آسفالت باهدف تغییر روش‌های تجربی، مورداستفاده قرارگرفته است. در این نظریه، مدول ارتجاعی به‌عنوان مدول الاستیک، به‌عنوان یک داده برای شناخت خصوصیات الاستیک مواد روسازی، ضروری است. طبق مطالعات انجام‌گرفته، به دست آوردن مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت با استفاده از آزمون ITSM یک‌راه برای مطالعه پتانسیل خواص الاستیک مخلوط آسفالت در قالب اندازه‌گیری تنش-کرنش است.

طبق مطالعات شفابخش، فخاری و غنی زاده، تغییر شکل مخلوط آسفالت تحت هر چرخه بارگذاری قابل بازیابی بوده و مواد هنگامی الاستیک در نظر گرفته‌شده که بارگذاری مکرر برای مدت‌زمان طولانی در مقایسه با استحکام مواد، کوچک باشد. شفابخش و تناکی زاده همچنین بیان کردند که مدول ارتجاعی توسط عواملی همچون درجه حرارت آزمون، زمان بارگذاری و تناوب آن، دوره استراحت و شکل موج پالس بارگذاری تحت تأثیر قرار می‌گیرد. بااین‌حال، درجه حرارت آزمون تأثیر بسزایی بر مدول ارتجاعی دارد. در دمای معمولی مانند 5 درجه سانتی‌گراد و سرعت ترافیک با افزایش زمان 100 میلی‌ثانیه، بایندر آسفالت به شیوه تقریباً الاستیک رفتار می‌کند. به‌عنوان نتیجه‌گیری می‌توان بیان کرد که مدول ارتجاعی معیاری از مقاومت مخلوط آسفالت در برابر خم شدن و توانایی گسترده کردن فشار است. طبق مطالعات Tayfur و همکاران، بایندر آسفالت و نسبت حجمی مخلوط بر مدول سختی تأثیرگذار است.


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

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش دوم


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

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA