شکست امولسیون قیری اصلاح شده پلیمری PMBE

همانطور كه در بخش پيش ، اظهار شد PMBEها و امولسيون هاي اصلاح نشده در برخي از خصوصيات بسيار به هم شبيه هستند ؛ بجز خصوصيات بايندر آن ها. اين امر در مورد خصوصيات شكست نيز اعمال مي شود كه در يك چهارچوب نظري مشابه براي هر دونوع امولسيون در نظر گرفته مي شود. به هرحال تفاوت ها در رئولوژي بايندر و مورفولوژي ويژه (لاتكس اصلاح كننده امولسيون) هنوز هم يافت مي شود.

براي درك و فهميدن شكست امولسيون قيري ، داشتن تعريف دقيق از آنچه كه شكست معني مي شود ، لازم است. آنچه براي تعريف شكست بيان مي شودنشان دهنده مجموعه ای است از تمام حوادث كه منجر به تحول امولسيون بايندر اوليه به بايندر نهايي مي شود. انعقاد به عنوان يك مرحله خاص در طول فرايند شكست معرفي مي شود كه در آن قطرات بايندر به قطرات بزرگتر تبديل مي شود كه درمورد جزئيات آن بعداً صحبت خواهيم كرد. اين تعاريف براي شكست و انعقاد در تطابق با تعاريف مورد قبول توسط اتحاديه بين المللي شيمي محض و كاربردي مي باشد.

قطرات اوليه بايندر داراي عمر محدود بوده و تمايل به انعقاد دارند. در اينجا ثبات باید به عنوان پايداري ترمودینامیکی تعبير و تفسير گردد نه به عنوان پايداري ذخيره سازي (Lesueur,Pohi-2004). امولسيون را هنگامي پايدار مي نامند كه قطرات ، هويت خود را به عنوان مخالف يك امولسيون ناپايدار در جايي كه قطرات تمايل به انعقاد براي تشكيل فرم نهايي بايندر دارند را حفظ كنند.از این رو،شکست امولسیون را می توان از نظر عقلانی به عنوان یک نتیجه از دو رویداد توصیف کرد(شکل 4-2):

1. ناپدید شدن دافعه الکترواستاتیک بین قطرات(انقباض ژله ای)

2. غلظت قیر بسیار بالا(تشکیل فیلم)

شكل شماره 4-2      مسیرهای شکست امولسیون قیری.انقباض ژله ای می تواند بر اثر واکنش بین ذرات فعال شده و یا با حضور عامل شکست (مانند آهک هیدراته و یا سیمان)این امر محقق شود

اولین مورد منتهی شدن به شکست بوسیله انقباض ژله ای با امولسیون های کاتیونی متداول تر است.گاهی اوقات عامل شکست به منظور ترویج بی ثباتی استفاده می شود.مانند آهک هیدراته و یا سیمان(Cross 1999 – Niazi , Jalili 2009).

توجه داشته باشید که شیر بسیار پایداری از آهک با 45 درصد کسرجامد در حال حاضر دردسترس بوده و به عنوان یک عامل شکست امولسیون در ریز رویه ها(Microsurfacing) و یا Tack coatها استفاده می شود.هنگامی که یک امولسیون طی انقباض ژله ای شکست،سینتیک تشکیل فیلم بایندر به وسیله سه پارامتر اداره می شود(Bonakdarو همکاران 2001):

• ویسکوزیته بایندر: یک بایندر نرم و یا یک بایندر نرم شده توسط عامل گدازنده بسیار سریع تر از نوع سخت آن منعقد می شود.دمای بالا به سود تشکیل فیلم است زیرا باعث کاهش ویسکوزیته قیر می شود.

• اندازه ذرات: وجود ذرات درشت باعث سینتیک آهسته تر انقباض است.

• کشش سطحی آب-بایندر: کشش و تنش بالاتر به معنای سینتیک سریع تر می باشد.

حضور سورفاکتانت بومی در برخی از قیرها،بسته به منشأ آن، به عنوان ارتباط دهنده سریعتر سینتیک شکست شناخته شده است. (Chaverot و همکاران 2008)

عامل دوم که در آن تبخیر ، یک نیروی محرکه برای شکست است نمونه ای از امولسیون های آنیونی است.با توجه به خطر موجود بر اثر عامل آب و هوایی که باعث تحریک در شکست امولسیون می شود تکنولوژی های معتبر بیشتر بر پایه شکست به وسیله انقباض ژله ای استوار شده اند. به هرحال شرایط مطلوب آب و هوایی ( به عنوان مثال گرم و خشک) معمولاً باعث شتاب در سینتیک شکست حتی برای طرح انقباض ژله ای است. به هر حال باید توجه داشته باشید که باید از تبخیر با سرعت زیاد اجتناب شود زیرا تبخیر آب می تواند باعث تشکیل یک پوسته ضد آب شود. (Lesueur و همکاان 2003). راه حل قابل ارائه در این حالت ممکن است در کاهش ضخامت فیلم امولسیون بوده ( فقط برای کاربردهایی مانند Chipseals) و یا صبر برای ایجاد شرایط خفیف تر دمایی (بطور مثال اجتناب از کار در ساعات گرم روز).

در تمامی موارد ، مورفولوژی فیلم بایندر نهایی وابسته به درجه حرارت می باشد. همانطور که در بخش قبلی توضیح داده شد روش خشک کردن سریع در آزمایشگاه می تواند باعث هدایت مورفولوژی شود این امر بخصوص درمورد امولسیون های اصلاح شده با لاتکس صدق می کند. (شکل 5-2)

هرگونه تلاش برای سرعت بخشیدن به فرایند شکست مصنوعی از طریق ایجاد شرایط خشک کردن بیش از حد وسریع ممکن است باعث از بین رفتن مورفولوژی امولسیون اصلاح شده با لاتکس گردد.این مورفولوژی خاص و منحصر بفرد امولسیون اصلاح شده با لاتکس است.

به عنوان نتیجه گیری،محتوای پلیمر کمتر از 2تا3درصد وزنی می تواند تفاوت های بزرگی در خصوصیات رئولوژیکی بایندر بهبود یافته وارد کند.برای داشتن فاز پلیمر پیوسته به بیش از 6 درصد وزنی PMB ساخته شده طی فرآیند گرم نیاز است.(Lesueur 2009).این امر به وضوح در کار Forbes و همکاران به اثبات رسیده است که در آن از مسیرهای مختلفی برای ساخت PMBE استفاده شده که از نظر مورفولوژی بایندر مورد مطالعه قرار گرفته اند.همان پلیمر یا به صورت یک لاتکس برای بدست آوردن                  

  Co-emulsification و یا  Post-addition  مورد استفاده قرار گرفته و یا با قیر برای داشتن امولسیون PMB مخلوط شده است(شکل 6-2).

با سه درصد وزنی همان قیر و پلیمر در تمام موارد،فاز غنی پلیمر پیوسته از امولسیون اصلاح شده با لاتکس بدون در نظر گرفتن مسیر انتخاب شده بدست می آید   (مانند Post  و یا Pre-addition).

شكل شماره 5-2      مسیر شکست امولسیون اصلاح شده با لاتکس.پس از شکست،قطعات کوچک لاتکس به وسیله ذرات بزرگتر محبوس می شوند(a).این امر در نهایت باعث ایجاد یک شبکه پلیمری پیوسته اطراف ذرات قیر می شود(b).اسکن نمایش داده شده از امولسیون اصلاح شده با لاتکس به وسیله میکروسکوپ الکترونی(c).در این مورد اخیر،نمونه تحت تاثیر O_sO₄ برای ساخت یک پلیمر غیر محلول قرار گرفته و قیر آن بوسیله MEK (متیل اتیل کتون)استخراج شده است.

شكل شماره 6-2      تاثیرات مسیر انتخاب شده بر مورفولوژی بایندر باقیمانده.پلیمر در تمامی موارد حضور دارد و به تعداد 3 درصد وزنی به قیر 180/220 اضافه شده است.در مورد اول(a) پلیمر به فرم لاتکس اضافه شده و یک                   Co-emulsified را با قیر تشکیل می دهد.این یک شبکه غنی پلیمر پیوسته را تشکیل می دهد.در مورد دوم (b) پلیمر برای تشکیل یک PMB ابتدا به قیر با یک فاز غنی آسفالتن پیوسته با اجزاء غنی پلیمر اضافه می شود.توجه داشته باشید که اندازه ذرات اجزاء غنی پلیمر کوچکتر از ذرات PMB اصلی می باشد.(Forbes و همکاران 2001)

برای مشاهده ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:

موارد استفاده از امولسیون قیری اصلاح‌شده پلیمری

تولید امولسیون قیری اصلاح شده پلیمری PMBE

تولید PMBE با توجه به امولسیون PMB کار بسیار ظریفی می باشد. نخست ، ویسکوزیته بالا از PMBها باعث می شود که روند انجام کار با درجه حرارت بالا انجام پذیرد. شرایط کاری عادی برای امولسیون های اصلاح نشده معمولاً در دمای نزدیک درجه حرارت قیر در 140 تا 150 سانتیگراد و یک فاز مایع با حرارت 50 درجه سانتیگراد است. (Salmon 2006).

با استفاده از این شرایط و با فاز معمول به نسبت 65درصد وزنی قیر ، امولسیون در دمای حدود 90 درجه سانتیگراد از آسیاب کلوئیدی خارج می شود. مشکل با بایندرهایی که نیازمند درجه حرارت بالا در طول فرآوری هستند یک مورد در تمامی PMBها است و در مورد قیر سخت ، مشکل این است که درجه حرارت باید افزایش یابد و درنتیجه خطر رسیدن به دمای 100 درجه سانتیگراد هنگام خروج از آسیاب کلوئیدی وجود دارد. به طور معمول سیستم های خنک کننده به کار گرفته می شوند. اما نزدیکی به نقطه جوش ،به ضرر امولسیون بوده و تولید نسبت بیشتری از قطرات بزرگ در امولسیون می کند. این امر به نوبه خود در ثبات ذخیره سازی اثر گذاشته و باعث ایجاد انسداد در طول فرایند پمپاژ می شود. جالب است توجه داشته باشید که این مشکل در PMB اصلاح شده با EVA کمتر دیده می شود،که گرانروی در درجه حرارت بالا معمولا کمتر از قیر مادر می باشد. از این رو EVA اصلاح کننده برای امولسیون PMB بسیار مطلوب می باشد. ثانیاً رئولوژی PMB متمایز از قیر دست نخورده است. سازگار دقیقی از گسست قطرات قیر و انعقاد در آسیاب کلوئیدی تاکنون به خوبی شناخته شده نیست. (Gingras-Durand 1994-Ajour 1977 و همکاران 2005)

تغییر شکل قطرات PMB سخت تر از تغییرذرات قیر نرمال می باشد. درحقیقت ، اجزای پلیمری غنی در داخل PMB فقط دارای خصوصیات الاستومری نیستند. (Lesueur و همکاران 1998)

بلکه در ابتدا در اندازه بزرگتر (معمولاً ذرات با میانگین قطر 10 تا 50 میکرون) از سایز قطرات نهایی (به طور معمول ذرات با قطر 5 میکرون) می باشند. بنا بر این مرحله شکست قطره ، سخت تر است. به عنوان یک نتیجه ، و در صورت عدم وجود هرگونه تغییر در شرایط عملیاتی آسیاب کلوئیدی ، امولسیون های PMBE معمولاً درشت تر از اندازه ذرات امولسیون قیری دست نخورده متناظر خود ، برای همان گرانروی و محتوای بایندر می باشند که این امر دوباره بر ثبات ذخیره سازی و افزایش خطر انسداد در پمپاژ موثر می باشد.

تغییرات کوچک که به سختی خصوصیات رئولوژیکی بایندر باقی مانده را تغییر می دهد ، می تواند فرآیند شکل گیری امولسیون را تحت تاثیر قرار دهد. شکل 2-2 تفاوت در توزیع ذرات برای امولسیون های ساخته شده با دو پلیمر که دارای خصوصیات رئولوژیکی یکسان برای PMB با اندازه گیری آزمون ها متداول را نشان می دهد. (ازجمله گرانروی در دمای امولسیون)

به هر حال پلیمر شماره 1 توزیع اندازه ذرات بهتری دارد، به راحتی از حفره های محدودکننده مقدار ذرات بزرگتر عبور می کند. (با اندازه گیری مقادیر مانده روی اَلَک 800 میکرون با استفاده از استاندارد EN 1429) در حالی که پلیمر شماره 2 امولسیون خارج از این مشخصات ارائه داده است. (باقیمانده بر روی الک 0/1 درصد)

تامین کننده های پلیمری معمولاً درجات پلیمری خاص را برای امولسیون های PMB توصیه می کنند که دارای کمترین اشکالات می باشند. در همه موارد امولسیون های تجاری PMB در سفارش ، فرمول بندی شده که باعث توزیع اندازه ذرات کافی و ثبات ذخیره سازی کافی می شود.اگرچه تکنولوژی امولسیون سازی جدید بر پایه تکنولوژی نسبت فاز داخلی بالا ، شامل ورقه های نازک برشی از امولسیون غلیظ ، ساخت و تولید امولسیون های PMB را راحت تر کرده است. (Lesueur و همکاران 2009)

هنگامیکه PMBEها به وسیله لاتکس اضافی تولید شد ، تمام مشکلات مشاهده شده در مورد امولسیون های PMB برطرف می شود. در مورد لاتکس Co-emulsification لاتکس عموماً پایدار بوده با اندازه ذرات ریز (نزدیک به 200 میکرون)  و در چنین مقدار کمی (معمولا 2 تا 3 درصد وزنی پلیمر باقی ماند بر اساس قیر) به سختی در طول مخلوط در آسیاب کلوئیدی تحت تأثیر قرار می گیرد. پس نتیجه میگیریم که حضور آن اثر قابل توجهی در تولید امولسیون نداشته و مزیت اصلی آن پراکندگی خوب از لاتکس در PMBE است.

درمورد لاتکس Post-addition لاتکس به طور منظم و مستقیم به قیر امولسیون در کارخانه و یا در مرحله قبل از استفاده،اضافه می شود. این راه حل ، قدیمی و آسان است. ولی پراکندگی لاتکس معمولا ناکارآمدتر بوده و باید از زمان ذخیره سازی طولانی برای جلوگیری از خامه ای شدن لاتکس جلوگیری شود و دستگاه های مخلوط کن جهت تولید محصول با همگنی قابل قبول در محل حضور داشته باشد.

شكل شماره 2-2    

برای مشاهده ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:

خصوصیات و ویژگی‌های امولسیون قیری اصلاح‌شده پلیمری PMBE

قیر اصلاح‌شده با پلیمر

مفهوم ساختن،مخلوط کردن و با آلیاژ کردن دو یا چند ماده برای شکل دادن یک محصول واحد با خصوصیات فیزیکی متفاوت نسبت به مواد تشکیل‌دهنده امر تازه‌ای  نیست.خصوصیات مکانیکی،الکتریکی،شیمیایی و دیگر مشخصات به‌وسیله رفتارهای فازی تبیین می‌شوند.به‌طور مثال از ترکیب فلز روی با مس یک فرم فازی واحد تشکیل می‌شود که آلیاژ برنج نامیده شده و دارای خصوصیات مکانیکی برتر نسبت به هر دو جزء تشکیل‌دهنده خود می‌باشد.مخلوط‌های پلیمری (Polyblends) مخلوط‌های فیزیکی از هومو و یا کوپلیمرها با ساختارهای متفاوت هستند.Bates در سال 1991 و Paul در سال 1980 مطالعاتی در مورد رفتار فازی پلیمر-پلیمر و قابلیت امتزاج پلیمر-پلیمر(قابلیت آمیختن و اختلاط بدون از دست دادن خواص خود)داشته‌اند.

همگنی و یکدستی در مخلوط به حرارت و آنتروپی اختلاط بستگی دارد.وضعیت امتزاج در مخلوط به‌وسیله انرژی آزاد اختلاط اداره می‌شود. (?G_mix)

فرمول 1-1                            

?H_mix،آنتالپی اختلاط است، ?S_mix تغییرات آنتروپی در اختلاط و T درجه حرارت مطلق است.

شرط لازم برای امتزاج این است که 0>G_mix و   باشد.که ϕ کسر مولی از یک جزء می‌باشد.

در فرمول 1-1 آنتروپی ترکیبی اختلاط بستگی به تعداد مولکول‌ها در واحد حجم طبق فرمول زیر اداره می‌شود:

فرمول 1-2                            

که با افزایش وزن مولکولی کاهش می‌یابد.مفهوم آن این است که هنگامی‌که اجزاء مخلوط پلیمرها هستند(به‌عنوان‌مثال مولکول‌های بزرگ)تغییرات آنتروپی در واحد حجم بسیار کوچک خواهد بود و درجه حرارت اختلاط( ?H_mix)  به‌تنهایی یکدستی و همگنی مخلوطرا تعیین می‌کند.درجه حرارت اختلاط تا حد زیادی ناشی از انرژی‌های پیوند(به‌طور مثال پیوندهای هیدروژنی)بین زنجیره‌های پلیمری مجاور هم می‌باشد.به‌طورکلی پلیمرها تمایل امتزاج با یکدیگر را ندارند،به‌استثنای مخلوط‌های پلی استایرن و اکسید پلی فنیلن.

اضافه کردن عوامل سازگار کننده پلیمرها ویا کنترل فاز مورفولوژی در طول فرآوری می‌تواند به امتزاج کمک کند.

قیر یکی از مواد ترموپلاستیک کم‌هزینه و مهم است که کاربردهای بسیاری در ساخت‌وساز و مهندسی مواد دارد.به‌هرحال قیر ازلحاظ خصوصیات مکانیکی ضعیف بوده زیرا در دماهای کم سخت و شکننده است و در محیط‌های گرم،نرم و روان می‌شود.یکی از روش‌های بهبود عملکرد قیر ترکیب آن با پلیمرهای مصنوعی است.تعداد زیادی از پلیمرها برای اصلاح قیر مورداستفاده قرارگرفته‌اند که شامل پلی‌اتیلن‌ها،پلی الیفین ها،هوموپلیمرها وکوپلیمرهای استایرن،آینومرها،اتیلن وینیل استات ها و کوپلیمرهای اکلیریک،لاستیک(رابر)،مخلوط‌های پلیمری و خیلی مواد دیگر می‌باشد.اخیراً علاقه شدیدی برای استفاده از پلاستیک بازیافتی و یا ضایعات پلاستیکی ازجمله تایرهای لاستیکی برای اصلاح قیر به وجود آمده است.

پلی‌اتیلن به‌عنوان یک اصلاح‌کننده جذاب برای قیر که در صنعت جاده‌سازی و عایق‌کاری پشت‌بام کاربرد دارد اثبات‌شده است.این امر دارای چندین دلیل می‌باشد ولی مهم‌ترین آن کم‌هزینه‌تر بودن این ماده نسبت به سایر اصلاح‌کننده‌هاست.به‌هرحال افزایش قیمت پلیمرهای بکر محققین را واداشت که در مورداستفاده از پلیمرهای بازیافتی و یا ضایعات پلیمر با قیر مطالعاتی را انجام دهند. Tappeiner و Male مدت‌ها پیش در سال 1993 فهمیدند که اضافه کردن پلیمرها بازیافتی با چگالی کم (LDPE) به قیر بسیار مفیدتر و دارای مزیت‌های بیشتری است تا اضافه کردن (LDPE) های بکر به آن.

مزایای دیگر آن شامل استحکام کششی بیش‌تر،افزایش خاصیت ضربه‌گیری،افزایش مقاومت در برابر خستگی و کاهش درجه حرارت شکنندگی است.علاوه بر این متوجه شدند که،اضافه کردن بیش از 20 درصد وزنی سایر پلیمرها به همراه LDPE های بازیافتی به قیر هیچ اثر سوء بر روی خصوصیات قیر اصلاح‌شده ندارد.

پراکندگی پلی‌اتیلن‌ها در قیر به‌آسانی در دمای 140 تا180 درجه سانتی گراد و تحت شرایط برش بالا(High shear) انجام می‌پذیرد.ذرات پلی‌اتیلن مذاب به‌تدریج جذب ترکیبات آلیفاتیک قیر شده و تا حدی حل می‌شوند که تشکیل یک فرم کشسان و الاستیک با ویسکوزیته بالا دهند.همچنین باعث افزایش نقطه نرمی شده،به‌خصوص در بارگذاری‌های بالاتر از پلی‌اتیلن.

Jew و همکاران نشان دادند که پراکندگی پلی‌اتیلن‌های اصلاح‌کننده را می‌توان تثبیت کرد و عملکردش را توسط شرایط اختلاط و حضور عوامل پراکنده‌کننده مانند کو پلیمرهای مسدودکننده(به‌طور مثال استایرن-بوتادین-استایرن) تحت تأثیر قرارداد.حضور یک کوپلیمر مسدودکننده برای کمک بیش‌تر در استحکام،کشیدگی و سختی است ولی باعث کاهش اندک مودول هم می‌شود.یکی از ضررهای PE های اصلاح‌کننده قیر این است که ذرات پلی استایرن تمایل به حرکت به سمت لایه سطحی قیر مایع رادارند.اخیراً Polacco و همکاران گزارش دادند که خصوصیات مکانیکی و رئولوژیکی طیف وسیعی از پلی‌اتیلن‌های عامل دار و غیرعامل دار و اختلافات فراوان ای را در برهم‌کنش‌های پلیمر-قیر مشاهده کرده‌اند.

استفاده از ترموپلاستیک های الاستومر برای اصلاح قیر به‌سرعت در حال رشد است.این مواد رفتار پلیمرهای خطی را در طول عملیات پرحرارت به‌عنوان رابرهای ولکانیزه در دمای محیط رادارند.انواع کلی رابرهایی که برای اصلاح خواص قیر مورداستفاده قرار می‌گیرند شامل استایرن-بوتادین رابر(SBR)،پلیمرهای شبکه‌ای،ترموپلاستیک رابرها مانند استایرن-بوتادین-استایرن(SBS) و استایرن-ایزوپرن-استایرن(SIS) و اولیفینیک رابرها ست.Bahl و همکاران به این نتیجه ریدند که هنگامی یک الاستومر ترموپلاستیک از کو پلیمرهای نوع مسدودکننده استایرن به قیر داغ اضافه کنیم،بلافاصله بعدازآن نفوذ به ذرات پلیمر آغازشده و دامنه استایرن رابرها متورم می‌شود.تحت تأثیر برش ،پلیمرهای متورم شده شروع به حرکت و پراکندگی در قیر می‌کنند(شکل 5-1).

Bull و همکاران فرض را بر این گذاشتند که پلی استایرن مسدودکننده SBS،به دامنه‌های کوچک‌تری متراکم شده که به‌صورت اتصالات عرضی فیزیکی برای پلی بوتادین مسدودکننده حد واسط به‌منظور تشکیل یک شبکه الاستومری تبدیل می‌شوند.Bull و Vonk فاز مورفولوژی مخلوط SBS –قیر را موردبررسی قرار داده و نشان دادند که چگونه ترکیبات قیر در دو فاز با الاستومرهای SBS آمیخته‌شده و تحت تأثیر خواص ترکیبی و خصوصیات هر فاز قرار می‌گیرد.

آن‌ها با بررسی بسیاری از عوامل به این نتیجه رسیدند که:

• ترکیب‌بندی قیر عامل مؤثر در خصوصیات مخلوط می‌باشد.

• خصوصیات مخلوط تا حد زیادی توسط فازهای تشکیل‌دهنده مدیریت می‌شود.

• مخلوط دو الاستومر با قیر درصورتی‌که وزن مولکولی آن‌ها شبیه هم باشد ممکن است تشکیل یک شبکه واحد دهند.

• قیر آروماتیسته بالا و دارای وزن مولکولی پایین،مخلوطی با نقطه نرمی پایین تشکیل می‌دهد.

شکل شماره 5-1    مراحل مخلوط شدن SBS در قیر-Bull و Vonk 1988

Rozeveld و همکاران مطالعاتی را در مورد شبکه مورفولوژی تعدادی از رابرها مبتنی بر استایرن و مخلوط‌های الاستومر قیر را انجام دادند.این مؤلفان یک شبکه از فیبرهای متشکل از آسفالتن ها / میسل های رزین با وزن مولکولی بالا را ارائه کردند.میکروسکوپ‌های اتمی و میکروسکوپ‌های کانفوکال لیزری اطلاعات مفیدی در مورد ریزساختارهای قیر و پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر ارائه دادند.(Jager و همکاران2004-Loeber و همکاران1996-Forbas و همکاران2001)

Heimerikx اثبات کرد که مورفولوژی SBS و ترکیبات قیر یک اثر قابل‌توجهی بر خصوصیات قیرهای اصلاح‌شده دارند.قیرهای اصلاح‌شده با SBS،کاربردهای بسیار زیادی پیداکرده‌اند.به‌طور عمده در صنعت جاده‌سازی و عایق‌کاری پشت‌بام‌ها؛با یک ترکیب معمولی شامل 3 تا 15 درصد وزنی SBS.

Valkering و Vonk نشان دادند که اصلاح قیر به‌وسیله کو پلیمرهای SBS خطی،  منجر به تغییرات قابل‌توجهی در خصوصیات رئولوژیکی قیر می‌شود(حتی در درصدهای وزنی کم‌تر از 3 درصد).این تغییرات مفید به توسعه فاز غنی از پلیمر نسبت داده می‌شود.

خصوصیات رئولوژیک و ویسکوالاستیک طیف وسیعی از پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر موردمطالعه قرارگرفته‌اند که فقط شامل SBS ها نمی‌شوند.به‌طور مثال شامل EVA،PP،PEو مخلوط‌های PE می‌باشد.عملکرد  SBSاصلاح‌کننده قیر هنگامی‌که در جاده‌سازی و عایق‌کاری پشت‌بام‌ها به‌کاربرده می‌شود یک موضوع اصلی و مهم برای تحقیق می‌باشد.به‌طور مثال Vonk و همکاران مقاومت در برابر پیری را در قیرهای اصلاح‌شده با SBS که به‌عنوان بایندر در جاده‌ها به‌کاربرده شده است را موردمطالعه قراردادند.بهبود خصوصیات(مانند بهبود انعطاف‌پذیری در دماهای پایین،مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی و مقاومت در برابر فرسایش)به‌وسیله SBSهای اصلاح‌کننده به دست می‌آید.به‌هرحال گرمایش بیش‌ازحد SBSهای اصلاح‌کننده قیر ممکن است منجر به ایجاد حالت ژله‌ای شود.به همین خاطر S(EB)Sهای اصلاح‌کننده قیر ممکن است برای مکان‌هایی که شرایط گرمایی شدید غالب است مفیدتر باشد.{ S(EB)S =استایرن-اتیلن+بوتایلن-استایرن}

مخلوط پلیمرها ازجمله SBSها با قیر ازلحاظ ترمودینامیکی ناپایدار می‌باشد و جدایش فازی در دماهای بالا اتفاق می‌افتد  که درنتیجه موجب کاهش خواص قیر می‌شود. تلاش‌های زیادی برای تمرکز بر روی بهبود پایداری حرارتی این مخلوط‌ها انجام‌گرفته است. یکی از این تلاش‌ها که بر پایه شکل‌گیری تعاملات یونی قابل‌برگشت بین قیر و SBS می‌باشد،توسط Engle و همکاران در سال 1991 انجام‌گرفته است.

قیر و SBS به‌وسیله پیوند در گروه‌های کربوکسیلیک اسید مخلوط اصلاح شیمیایی شده و سرانجام گروه‌های اسیدی به‌وسیله روی استات دی هیدارت خنثی می‌شود. هیچ‌گونه فاز جدایش ماکروسکپی در مخلوط حاصله در زیر میکروسکوپ نوری مشاهده نشد. امروزه بیشتر مطالعات بر روی استفاده از پلیمرهای واکنشی برای اصلاح خصوصیات مورفولوژی و رئولوژیکی و تثبیت پایداری قیر متمرکزشده است.

حاصل قیرهای اصلاح‌شده افزایش مقاومت شیار شدگی و ثبات قیر است. Morisson و همکاران  ترکیبات مختلفی از پلی‌اتیلن‌های کلردار را با قیر موردبررسی قرار داده و سعی در بهبود سازگاری بین دو جزء تشکیل‌دهنده به‌وسیله اضافه کردن مقادیر کوچک کاتالیست های Friedel-Craft و آلومینیوم‌تری کلراید بی‌آب کردند. کاتالیست برای وادار کردن انجام واکنش بین پلیمر و فاز قیری اضافه می‌شود.

بهبود سازگاری بین پلی‌اتیلن کلردار و قیر مشاهده‌شده که باعث افزایش قابل‌توجه خصوصیات در دمای بالا و دمای پایین می‌شود. هر دو پلیمر ترموپلاستیک و ترموسیتینگ (قابل سفت شدن در برابر حرارت) مورداستفاده قرارگرفته و بهبود قابل‌توجهی در خصوصیات مشاهده‌شده است ، مخصوصاً در افزایش نقطه نرمی و بهبود سفتی ، بهبود حالت پذیری در دماهای پایین و تر شوندگی.

خصوصیات مخلوط قیر – پلیمر ممکن است به‌وسیله اصلاح سازی شیمیایی هر یک از پلیمرها (کلرزنی – سولفوناسیون) و یا قیر توسط پیوند پلیمر بر روی قیر بهبود یابد. نتیجه اصلی این‌گونه اصلاحات ، افزایش سازگاری بین پلیمر و قیر می‌باشد. هنگامی‌که مواد گرماسخت (Thermoset) با قیر مخلوط شوند،خصوصیات مکانیکی پیشرفته و ازدیاد طول در نقطه شکست به دست می‌آید.

اپوکسیدها و رزین‌های پلی اورتان هنگامی‌که با قیر مخلوط می‌شوند ، استفاده‌های گسترده‌ای پیدا می‌کنند  مخصوصاً در رنگ‌های ضد خوردگی. اخیراً تلاش‌هایی در جهت اصلاح قیر خودبه‌خود و یا اصلاح مخلوط قیر-پلیمر توسط سیلیکات‌های ورقه‌ای         (نانو رس‌ها) انجام‌گرفته است. مخلوط سه‌تایی از پلیمر ، نانو رس و قیر می‌تواند به‌وسیله تکنیک فرآوری پلیمری متداول آماده شود. Sureshkumar و همکاران نشان دادند که نانو رس‌ها می‌توانند در عمل ، به‌عنوان یک سازگار کننده برای مخلوط قیر-EVA عمل کرده و باعث تغییر رفتار رئولوژیکی سیستم شود. افزودن نانو رس‌ها باعث بهبود بیشتر خاصیت پایداری در مخلوط قیر – SBS می‌شود.

رفتار رئولوژیکی و خصوصیات ویسکوالاستیک قیر و پلیمرهای اصلاح‌کننده بسیار مهم می‌باشد. رئولوژی تعدادی از پلیمرهای اصلاح‌کننده سیستم قیر تاکنون با جزئیات موردبررسی قرارگرفته است مخصوصاً Polacco و همکاران، رابطه بین پلیمرهای معمار و رفتار ویسکوالاستیک های غیرخطی آسفالت‌های اصلاح‌شده را توصیف کردند. و سودمند بودن رئولوژی را در تعیین شکل‌گیری ساختارهای شبکه‌ای اثبات کردند.

برای مشاهده ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:

مقدمه‌ای بر قیر اصلاح‌شده پلیمری

ذخایر ماسه های قیری ایالات کنتاکی و کالیفرنیا،رومانی و آذربایجان

14-انباشت  Davis-Dismal CreekوKyrock  ایالت کنتاکی

انباشت آسفالتی Davis-Dismal Creek وKyrock  در بخش  Edmonson ایالت کنتاکی آمریکا واقع‌شده (شکل شماره17). قیر در ماسه‌سنگ پنسیلوانین سازند Pottsville وجود دارد.در انباشت Davis-Dismal Creek ماسه‌سنگ‌ها دارای لایه‌بندی نازک و شیلی است. درصورتی‌که در ذخیره Kyrock کنگلومراها در ماسه‌سنگ قاعده قرارگرفته است.بیش‌ترین مقدار آسفالت در ماسه‌سنگ‌های Bee springs وجود دارد.رخساره‌ها غیر دریایی است. لایه‌های ذغال سنگی،ماسه‌سنگ‌های Bee springs را از ماسه‌سنگ‌های کنگلومرایی قاعده جدا می‌کند.شیب بین 3 الی 4 درجه است. توالی‌ها به‌وسیله دگرشیبی می سی‌سی پین-پنسیلوانین پوشش داده می‌شوند.

شکل شماره 17     نقشه زمین‌شناسی ایالت کنتاکی،نشان‌دهنده محل انباشت‌های اصلی آسفالت

15-انباشت  Derna،رومانی

ذخیره Derna در قسمت شرق،شمال شرقی منطقه Oradia بین رودخانه‌های Sabes koros و Berrettyo قرارگرفته است(شکل شماره18). ماسه قیری لیگنیتی در پلیوسن بالایی سازند Pannonian به وجود آمده است. رخساره‌های سنگ مخزن،غیردریایی بوده و نشان‌دهنده رسوب‌گذاری در طول یک دوره پسرفت است. دگرشیبی در انباشت‌های ائوسن و میوسن مشاهده می‌شود.شکل شماره 18     نقشه زمین‌شناسی و محل انباشت آسفالتی Derna

16-انباشت  Cheildag،منطقه Kobystan آذربایجان

این انباشت در میوسن میانی منطقه Cheildag در 15 مایلی غرب و جنوب غرب شهر باکو آذربایجان قرارگرفته است. ماسه‌ها در طبقه جنوبی تاقدیس Cheildag رخنمون دارند.

17-انباشت  Santa Cruz،کالیفرنیا

این انباشت در 56 مایلی جنوب سانفرانسیسکو در ماسه‌سنگ‌های میوسن سازندهای Monteray و Vaqueros قرارگرفته است. این انباشت کمی قدیمی‌تر از انباشت Edna و Sisquoc می‌باشد. ازلحاظ سنگ‌شناسی شامل ماسه‌سنگ‌های ناپیوسته غالباً ریگ‌دار با ذرات متوسط به همراه کوارتزهای زاویه‌دار تا گرد است. دایک های ماسه‌سنگی شیل های Monteray را قطع می‌کنند.سنگ‌ها ولایه ها دارای شیب بین 3 الی 7 درجه به سمت جنوب بوده و بر روی دیوریت های کوارتز دار کرتاسه قرارگرفته‌اند(شکل شماره19).

شکل شماره 19     مقطع عرضی انباشت ماسه‌های قیری Santa Cruz،کالیفرنیا

ذخایر ماسه قیری کانادا،ونزوئلا و ایالت متحده آمریکا

2- ذخایر جزیره Melville،کانادا

جزیره Melville در ساحل شمالی خلیج ماری در 1450 مایلی شمال ادمونتون قرار دارد(شکل شماره5).ماسه سنگ های تریاس از سازند Bjorne این منطقه آغشته به آسفالت طبیعی می باشد.

انباشت های ناحیه آتاباسکا دارای رخساره دلتایی و کراس بدینگ یکسان هستند.این رخساره برروی یک دگرشیبی با سن تریاس همراه با رسوبات به شدت چین خورده پنسیلوانین-پرمین قرار گرفته است،که بیشترین رخنمون آن در قسمت جنوبی در حاشیه حوضه Svedrup قرار دارد(شکل شماره6).

این انباشت های ژوراسیک برروی Disconformity سازند Bjorne قرار گرفته اند.این انباشت که در سال 1962 کشف شد در فواصل زمانی در طول یک رخنمون 60 مایلی دیده شده است.

این ماسه های غنی تمایل دارند که همراه با نواحی پرتنش و یا نزدیک محل های گسلی تشکیل شوند.اگر ماسه های این تشکیلات به صورت جانبی پیوسته بوده(این موضوع هنوز اثبات نشده است)و دارای اشباع شدگی از قیر(به طور میانگین در حدود 50 درصد میزان اشباع شدگی ماسه های قیری آتاباسکا)به سمت شمال سازند Bjorne برای حدود یک مایل را داشته باشد،این انباشت در رده سوم بزرگترین انباشت های ماسه قیری زمین قرار خواهد گرفت.

شکل شماره 5     نقشه زمین شناسی ماسه های قیری جزیره Melville کانادا

شکل شماره 6     مقطع عرضی شمالی جنوبی نشان دهنده مشخصات زمین شناسی ماسه قیری جزیرهMelville کانادا

3- ذخایر کمربند قیری Oficina-Temblador ،شرق ونزوئلا

کمربند قیری  Oficina-Temblador درناحیه شرق ونزوئلا در امتداد شمالی رودخانه Orinoco قرار گرفته است(شکل شماره7).با این که این منطقه از لحاظ زمین شناسی به خوبی بررسی و مطالعه نشده است ولی تصور می شود که این انباشت ماسه های قیری بزرگ تر از انباشت MCMurray-Wabiskaw باشد.این انباشت در لایه های الیگوسن سازند Oficina قرار گرفته است.این ماسه ها درمناطق شمالی که نفت بیش تری دارند دارای خصوصیات رنگ خاکستری روشن،دانه بندی ریز تا درشت به همراه لیگنیت،سیلت وشیل های نشان دهنده رخساره های دلتایی است.

از لحاظ ساختاری،سازند Oficina با سازند کرتاسه Temblador همپوشانی می کند و در سمت جنوب،بخشی از ناحیه ماسه های قیری برروی سپر Guiana واقع شده است و شیب این منطقه نیز در حدود 2 الی 4 درجه به سمت شمال است.

شکل شماره 7     نقشه مکان ماسه قیری Oficina-Temblador ،شرق ونزوئلا

4- ذخیره Bemolanga،ماداگاسکار

انباشت Bemolanga در ناحیه Morafenobe در شرق ماداگاسکار واقع شده است.این انباشت از نظر میزان ذخیره،سومین انباشت شناخته شده ماسه های قیری زمین می باشد که در بخش بالایی قسمت زیرین گروه Isalo واقع شده است(زمان زمین شناسی تریاس)(شکل شماره8).

ماسه های زرد رنگ،قرمز و سفید با کراس بدینگ رسوبات قاره ای از سیستم Karroo که بخش عمده آن شن و سنگ ریزه بوده و شن های متخلخل به صورت محلی توسط رس های Bemolanga پوشش داده شده اند.نزدیک ترین دگرشیبی شناخته شده در توالی Bemolanga در قاعده انباشت Aptian ظاهر می شود که برروی سنگ آهک Bathonian قرار گرفته است.دایک های کرتاسه یا جدیدتر از آن،ماسه های قیری را با کک های محلی ناشی از آسفالت قطع می کنند.

شکل شماره 8     نقشه زمین شناسی ماسه های قیری Bemolanga،ماداگاسکار

شکل شماره 9     مقطع عرضی زمین شناسی ماسه های قیری Bemolanga،ماداگاسکار

برای مشاهده ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:

ذخایر ماسه های قیری ایالات متحده آمریکا و آلبانی

خواص ژئوشیمیایی آسفالت طبیعی

کاهش شدید در سری آلکان ها از ویژگی‌های آسفالت طبیعی است و این امر یکی از شواهد قابل‌اطمینان در مورد تجزیه بیولوژیکی است.این فرضیه به‌وسیله الگوی گاز-کروماتوگرافی بخش اشباع هیدروکربن اثبات‌شده است که چند نمونه از آن در شکل شماره 1 نشان داده‌شده است. از دیگر ویژگی‌های مشترک این است که آسفالت‌ها طیف وسیعی از خصوصیات شیمیایی و ترکیبات ناخالص را دربرمی گیرند.بدین ترتیب،دامنه محتوی اشباع‌شده از 0/5 تا 34 درصد و دامنه آرومتیک/ نسبت اشباع از 36 تا 0/5 درصد می‌باشد که در جدول شماره 2 ارائه‌شده است.

با رسم این پارامترها بر روی محور X-Y (شکل شماره1)یک ابزار بصری برای مقایسه بین نمونه‌ها فراهم می‌شود.هر نقطه تقریبی از منحنی هذلولی به‌صورت تصادفی به نمایندگی از نفت خام یا نمونه آسفالت را به سمت افقی حرکت دهیم به‌عنوان یک نتیجه تجزیه باکتریایی و به سمت بعد عمودی با تغییرات آلتراسیون حرارتی است.

آسفالت‌ها به‌طور گسترده‌ای دارای مقدار متفاوت گوگرد می‌باشند.ولی این تفاوت در مقدار گوگرد لزوماً نشان‌دهنده مقدار آلتراسیون کم‌تر یا بیش‌تر نیست زیرا ممکن است منعکس‌کننده مقدار گوگرد موجود در نفت خام اولیه باشد.

خصوصیات مورد توقع از آسفالت ممکن است مربوط به سطح بلوغ نفت خام در مراحل آغازین تجزیه بیولوژیکی باشد.برای پلیمرهای دارای شبکه سه‌بعدی مانند کروژن ها،این رابطه به‌صورت نسبتی که C_r/C_t نامیده می‌شود بیان‌شده است.این‌گونه به نظر می‌رسد که یک توصیف مشابهی در مورد نفت خام،آسفالت طبیعی و Rock extract از طریق نسبت C_r/C_t  اجزاء با وزن مولکولی بالا(مانند آسفالتن ها)به‌دست‌آمده باشد. این مقدار متغیر از 0/10 الی 0/85 درصد به‌وسیله تعداد بزرگی از اندازه‌گیری‌های انجام‌شده بر روی نفت و موارد مربوط از پنج قاره مستند شده است.ازآنجاکه مقدار ثبت‌شده برای آسفالت طبیعی (جدول شماره2) در محـدوده 0/40 تا 0/65 درصد است،این آسفالت‌ها احتمالاً از نفت خام نابالغ تا نیمه بالغ نشأت گرفته‌اند.                                       

  جدول شماره 2 خواص شیمیایی آسفالت طبیعی

---

برای مشاهده ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:    

                                                                      

ذخایر اصلی ماسه های قیری زمین

طراحی بیس و بایندر ماکادام پوششی (آسفالت بتنی)

استاندارد BS4987-1:2003 به‌خودی‌خود شامل روش طراحی نمی‌شود. اساساً ضروری است که اصول طراحی طبق مفاد ³ SHW  (مشخصات کارهای بزرگراهی) رعایت شود.

اصول(SHW)  در جلد 1 کتاب⁴ MCHW «کتابچه راهنمای اصول قرارداد کارهای بزرگراهی) موجود است. به‌هرحال SHW به  کاربران توصیه می‌کند که به جلد 2 کتابچه راهنمای خصوصیات کارهای بزرگراهی مراجعه کنند. ⁵ (NG)

اغلب بندهای SHW دارای یک معادل در NG است. به‌طور مثال CLNG929 شامل راهنمایی‌هایی در مطالب CL929 کتاب MCHW است. ازاین‌رو استفاده از اصول SHW در پروژه‌های جاده‌سازی انگلستان ضروری است.

شبکه بزرگراهی انگلستان نشان‌دهنده حدود 4 درصد از راه‌های اصلی این کشور است. مسئولیت نگهداری از 96 درصد بازمانده راه‌ها بر عهده شوراهای راهداری این مناطق است. اکثر قریب به‌اتفاق این شوراها برای پروژه های ساخت بزرگراه‌های جدید و یا تعمیر و نگهداری آن‌ها از اصول MCHW استفاده می‌کنند. بدین ترتیب محتوای SHW که دربرگیرنده CL929 است به‌طور گسترده‌ای در انگلستان کاربرد دارد. CL929 اصولی است تحت عنوان طراحی ، ارزیابی تراکم و انطباق بین بیس و بایندر ماکادام پوششی.

با این وجود CL929 دربرگیرنده یک روش طراحی اصولی نیست.

به نظر می‌رسد که فضای خالی قرار داده‌شده در مخلوط ، چیزی در حدود 1 الی 8-7 درصد باشد. دلیل این ادعا این است که تجارب پیشین نشان داده که اگر آسفالت بیش از حد متراکم شود ، قیر موجود ، در عمل به‌عنوان یک روان کننده ، باعث جدا شدن بین ذرات درشت‌دانه در آسفالت گرم می‌گردد که نتیجه این عمل ، باعث تغییر شکل قبل از موعد مقرر مخلوط می‌شود. با توجه به دلایل فوق فضاهای خالی موجود در مخلوط برای اطمینان از مقاومت آسفالت در برابر تغییر شکل ، محدود می‌شود.

سند 929 پیمانکاران را برای انتخاب ذرات دانه‌بندی و محتوای بایندر هدف مناسب هریک از مخلوط‌های موردنظر ، جهت استفاده در پروژه‌ها ملزم می‌کند. این مقادیر هدف ، در جداول استاندارد

BS4987-1:2003 قرار داده‌شده است. اما آستانه تحمل اعمال‌شده به مقادیر هدف ، ممکن است باعث ایجاد خصوصیات کنترلی شود که به یک‌طرف از محدودیت استاندارد نهفته است.طراحی مقادیر هدف ، برای مخلوط ، توسط تولیدکنندگان آسفالت ، گسترش‌یافته است. کار کردن با پیمانکاران لایه گذاری که تجهیزات و کارخانه تولیدی موردنظر را برای اطمینان از این‌که مخلوط می‌تواند به حد کافی برای ایجاد ضخامت موردنظر فشرده شود در نزدیکی محل پروژه داشته باشند. گسترش طراحی‌ها با توجه به نیازهای متضاد ، متوازن شده است. افزایش مقدار قیر ، باعث فشردگی حفره‌ها شده اما اغلب باعث کاهش فضاهای خالی و استحکام مخلوط فشرده‌شده می‌شود.

استفاده از مقدار قیر کمتر باعث افزایش استحکام مخلوط شده اما باعث می‌شود که مخلوط بیشتر در معرض تفکیک بین اجزا قرار گیرد. همچنین استفاده بیش از حد از ذرات دانه‌بندی شده درشت منجر به ایجاد تفکیک بین اجزا می‌شود. اغلب تولیدکنندگان با یک فرم ثابت و مشابه ، مخلوط را تولید می‌کنند که در آن از کمترین مقدار ذرات درشت‌دانه استفاده می‌شود. اگر مقدار فضاهای خالی شناخته‌شده کاهش یابد ، افزایش ذرات سایز متوسط ممکن است باعث ایجاد فضاهای خالی در بین ذرات

درشت‌دانه تر شود که به‌نوبه خود باعث بهبود دانه‌بندی ذرات شده و قیر می‌تواند در این مرحله اضافه شود. برای برخی از مخلوط‌ها اضافه کردن یک مقدار متناسب شن و یا مواد مشابه برای اصلاح دانه‌بندی ذرات ممکن است باعث افزایش کارایی و بهبود کنترل محتوای قیر شود. اگر نیاز باشد که پرکننده‌ها (ذرات عبور کرده از الک با قطر 0/063میلی‌متر) اضافه شود؛ تیپ ، دانه‌بندی و وزن مخصوص پرکننده‌های انتخاب‌شده باعث تغییر در نفوذپذیری مخلوط می گردد.

مراحل طراحی ، این قالب  را برای تولیدکنندگان فراهم می‌کند تا بهترین استفاده را از منابع در دسترس داشته باشند. به‌هرحال در طراحی اولیه مخلوط ، این نکته اهمیت دارد که ویژگی و دانه‌بندی ذرات و هر پرکننده‌ای که اضافه می‌شود در طول عملیات ثابت بماند. مقدار فشردگی بیس و بایندر ، با اندازه‌گیری فضاهای خالی موجود از مغزه‌های گرفته‌شده درمحل پروژه به‌وسیله آزمایش تعیین درصد تراکم ⁶ (PRD) پروژه انجام می‌پذیرد.

ابزار اندازه‌گیری تراکم هسته ای ، چگالی را به‌وسیله روشی که پس پراکنده(Backscatter Method) نامیده می‌شود محاسبه می‌کنند. فوتون ها منبع هسته ، توسط مواد تحت آزمایش پراکنده می‌شوند. اندازه‌گیری الکترونیکی غیرهسته‌ای چگالی ، در سال‌های اخیر  توسط کشورهای آلمان ، امریکا و انگلستان معرفی شده است.

پروژه پس از تأیید آزمایش مخلوط اجرا می‌شود. هدف این آزمایش ، اثبات تناسب طراحی آسفالت ، مؤثر بودن تکنیک‌های بارگزاری و فشرده‌سازی آسفالت است. منطقه مورد نیاز برای آزمایش آسفالت توسط پیمانکاران احداث شده و روش‌های انجام عملیات را ارائه می‌دهد. اندازه طولی آن بین 30 الی 60 متر و عرض و ارتفاع آن طبق قرارداد مشخص می‌گردد. میانگین حجم فضای خالی درجا و حجم فضای خالی محبوس به‌وسیله روش‌های مخصوص در CL929 اندازه‌گیری می‌شود.

متراکم کردن مخلوط و روش‌های مورداستفاده برای آن درصورتی‌که معیارهای زیر را داشته باشد مورد تأیید می‌باشد.

• مقدار حجم فضای خالی درجا از نمونه مغزه گیری شده تحت آزمایش PRD در قسمت بایندر و یا لایه بالایی بیس بدون بایندر مقدار 7≥ درصد و در قسمت ها و لایه‌های دیگر بیس باید کمتر یا برابر 8 درصد باشد.

• میانگین حجم فضای خالی درجا از هر جفت نمونه مغزه گیری شده ، قسمت‌های مختلف محل پروژه تحت آزمایش PRD در قسمت بایندر و یا لایه‌های فوقانی بیس بدون بایندر کمتر و یا مساوی 8درصد و در لایه‌های دیگر بیس کمتر یا برابر 9 درصد باشد.

• میانگین حجم فضای خالی در چگالی محبوس نمونه مغزه گیری شده تحت آزمایش PRD باید بیشتر مساوی 1 درصد باشد.

• مقدار کمینه حجم بایندر در هر منطقه باید طبق مندرجات جدول شماره 9 باشد.

• مقدار فشردگی آسفالت باید طبق محدوده‌های ارائه‌شده در جدول مخصوص استاندارد BS4987-1:2003 باشد.

• تراز بندی های افقی و نظم لایه‌های سطحی باید طبق مشخصاتCL702 باشد.

جدول شماره 9 تناسب بین دانه‌بندی ذرات و حجم بایندر

داشتن مواد پیشنهادشده ، ماشین‌آلات فشرده‌سازی و روش‌های مربوطه تأییدشده ، آزمایش شبیه‌سازی‌شده فشار اعمالی بر مواد که به‌صورت دائمی در محل پروژه توسط مغزه گیری و روش‌های اندازه‌گیری چگالی هسته‌ای انجام می‌شود از اصول ساخت جاده‌ها محسوب می‌گردد.  به‌منظور جلوگیری از سردرگمی ، تعاریف موجود در استاندارد ، باید در هنگام طراحی آسفالت در نظر گرفته شود.

جدول شماره 10 اطلاعات و روش‌های مربوط را ارائه می‌دهد. در هنگام دادن سفارش ساخت ، جزئیات بیش‌تری موردنیاز است که این اطلاعات در استاندارد لندن BS594-1:2003,BSI موجود است.

جدول شماره 10 واژگان برای اشاره به مخلوط متراکم طراحی‌شده در گروه 1 و گروه 2

(3

.SHW: (specification for highway works. HIGHWAYS AGENCY et al

manual of contract document for highway works, Vol 1, Cl929 , specification for highway works, 2002. The stationery office , London

(4

HIGH WAYS AGENCY et al. manual of contract document for highway works, Vols 0-6 , various dates. The stationery office , London

(5

HIGH WAYS AGENCY et al . manual of contract documents for highway works, Notes for guidance  on the specification for highway works, Vol 2 , Cl NG929,2002. The stationery office , London

6) نمونه‌برداری و بررسی مخلوط قیر برای جاده‌ها و دیگر مناطق سنگفرشی ، روش آزمایش برای تعیین چگالی و تراکم.

لندن BS598-104:1989,BSI

برای مشاهده ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:

طراحی مخلوط رویه سطح

دستورالعمل مشخصات برای تولید بیس و بایندر آسفالت گرم کوب

آسفالت گرم کوب یک مخلوط دانه‌بندی شده است که استفاده از آن برای آسفالت پیاده‌روها در دهه آخر قرن بیستم به‌طور چشمگیری کاهش یافت. استحکام این مخلوط به مشخصات هاون (مخلوطی از سنگ‌دانه‌های ریز ، قیر و پرکننده‌ها) بستگی دارد.

استاندارد BS594-1:2003 دربرگیرنده ترکیبات یک طیف از مخلوط‌ها برای بیس آسفالت گرم کوب ، بایندر ، تنظیمات مربوطه و مشخصات رویه سطح می‌باشد.

در این رابطه ، جزئیات ترکیبی دستورالعمل بیس و بایندر آسفالت گرم کوب در جدول شماره 4 منتشرشده است. (این اطلاعات برای اعمال تنظیمات جهت افزایش سطح لایه‌ها و یا هموار کردن بی‌نظمی‌های رویه سطح به‌کاربرده می‌شود)

در طول سال‌ها طیف وسیعی از مخلوط‌ها تکامل یافت. تلاش برای محدود کردن تعداد و معرفی روش‌هایی مطابق با اصول معقول و درنتیجه ترکیب برخی از آسفالت‌ها به‌عنوان یک مخلوط مناسب معرفی شد و کاربران توسط استانداردها برای به کار بردن آن‌ها تشویق شدند.

جدول شماره 4 اطلاعاتی از درجات دانه‌بندی و محتوای بایندر ارائه می‌دهد اما به موضوع درجه‌بندی بایندر اشاره نمی‌کند.

راهنمایی در انتخاب و استفاده از گریدهای مختلف بایندر در ضمیمه«A» استاندارد ارائه‌شده است.

نوع بایندری که برای بیس ها استفاده می‌شود عبارتند از :

• قیر درجه 40/60 برای بیشتر کاربردها
• قیر درجه 70/100 برای مکان‌هایی که سطح ترافیک پایین برای آن پیش‌بینی‌شده است.

در مورد بایندر توصیه می‌شود که :

• به‌طور معمول قیر درجه 40/60 برای اکثر کاربردها رضایت‌بخش است.
• قیر درجه 30/45 برای ارائه مقاومت بیشتر در برابر تغییر شکل در مناطق پرترافیک جنوب انگلستان استفاده می‌شود.
• قیر درجه 70/100 ممکن است برای جاده‌های با سطح ترافیک پایین اسکاتلند و شمال ایرلند مناسب باشد

جدول شماره 4 ترکیبات بیس و بایندر و قواعد ساخت مخلوط                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         برای مشاهده ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:               

دستورالعمل مشخصات ساخت رویه سطح ماکادام پوششی

دستورالعمل مشخصات برای تولید ماکادام پوشش داده‌

ماکادام پوشش داده‌شده به‌ویژه در ایالت متحده امریکا با عنوان آسفالت بتنی معرفی می‌شود. فرمول معمولی تهیه آسفالت شامل مخلوط دانه‌بندی شده است که استحکام آن به میزان درهم بافتگی ذرات دانه‌های تشکیل‌دهنده بستگی دارد. استاندارد BS4987-1:2003 دربرگیرنده یک سری از دستورالعمل‌های تهیه مخلوط برای انواع ماکادام‌های پوشش داده‌شده (آسفالت بتنی) است که شامل:

گروه اول: بیس   

 گروه دوم: بایندر   

 گروه سوم: رویه و سطح  

  گروه چهارم: آسفالت متخلخل

دستورالعمل مشخصات برای رویه آسفالت متخلخل به‌ندرت در انگلستان استفاده می‌شود.           

  استاندارد به چند بخش مجزا یا عنوان: گروه 1 ، گروه 2 و… تقسیم می‌شود. مخلوط‌ها غالباً بر اساس اندازه دانه‌های تشکیل‌دهنده توصیف می‌شوند. سایز دانه‌های بیس معمولاً حدود 0/32 میلی‌متر ، بایندر 0/2 میلی‌متر و رویه سطح حدود 0/14 میلی‌متر می‌باشد.

با معرفی استاندارد اروپا ، عبارت دسته‌جات درجه‌بندی به‌جای عبارت اندازه اسمی مورد استفاده قرار    گرفت. مخلوط‌های عمومی که دربردارنده این استاندارد است شامل ماکادام پوشش داده‌شده متراکم، ماکادام سنگین و بیس‌های مدول بالا است.

جدول1 دانه‌بندی دستورالعمل مخلوط متراکم با سایز 0/32 میلی‌متر

جدول 2 مقدار و نوع قیر به‌کاررفته برای دستورالعمل مخلوط متراکم با سایز 0/32 میلی‌متر

استاندارد(HMB) استانداردی است که در حال حاضر برای توصیف قیر مورد استفاده در مخلوط‌ها به‌کار برده می‌شود. به‌عنوان مثال:

DBM50 – ماکادام متراکم پوشش داده‌شده با قیر گرید 40/60

HMB35 – بیس مدول بالا ساخته‌شده با قیر گرید 30/45

جدول 3 واژگان به‌کاربرده شده برای توصیف دستورالعمل مخلوط متراکم گروه 1 و گروه 2

استاندارد BS4987-1:2003 دربرگیرنده دستورالعمل مخلوط‌های شماره 40 میلی‌متر برای آسفالت‌های بیس و بایندر است. این مورد به دلیل تمایل مواد برای جدا شدن در طول انتقال و لایه گذاری می‌باشد.

بدین ترتیب بزرگ‌ترین اندازه سنگ‌های بیس و بایندر مخلوط‌های متراکم 31/5 میلی‌متر است که به‌عنوان 32 میلی‌متر شناخته‌شده می‌باشد.

برای مثال ، جدول شماره 1 شامل خصوصیات دانه‌بندی ذرات و جدول شماره2 نوع و مقدار قیر به‌کاربرده شده برای ماکادام پوشش داده‌شده متراکم سایز 0/32 میلی‌متر است.

در هنگام دریافت سفارش ، گرفتن بعضی از اطلاعات برای اجتناب از اشتباهات ممکن ، ضروری می‌باشد.

این امر توسط استاندارد BS4987-1:2003 بازتاب داده‌شده و جدولی که نشان‌دهنده واژگان به‌کاربرده شده برای دستورالعمل بیس و بایندر است ؛ جدول شماره3 می‌باشد. بنابراین مثال‌هایی برای توصیف دستورالعمل مخلوط ، بیس 0/32 میلی‌متری HDM50 و همچنین بایندر 0/20 میلی‌متری DBM125 خواهد بود. هنگام دادن سفارش برای تعیین مشخصات کامل ، به اطلاعات بیشتری نیاز داریم که این جزئیات در استاندارد: لندن D,BS4987-1:2003 BSI توصیف شده است.

برای مشاهده ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:

دستورالعمل مشخصات برای تولید بیس و بایندر آسفالت گرم کوب

انتخاب آسفالت در آزادراه‌های اصلی

همان‌طور که قبلا به آن اشاره شده کاربردهای زیادی هست که آسفالت در آن استفاده می‌شود. به‌هرحال، عمده این مخلوط‌ها در کارهای ساخت و نگهداری بزرگراه‌ها استفاده می‌شود. گزینه‌ها برای لایه‌های بیس و بایندر که در جاده‌های استراتژیک قابل‌قبول هستند شامل سواره‌روها است و سپس قابل‌قبول بودن برای لایه رویه در نظر گرفته می‌شود. همان‌طور که در بالا بیان شد، اسناد مشخصات و راهنمای طراحی مشابهی برای بزرگراه‌های غیر اصلی استفاده‌شده است. اهمیت این گزینه‌ها واضح است.

جدول 2 موادی را نشان می‌دهد که در بریتانیا برای استفاده در دوره بایندر و بیس در روکش جاده‌های انعطاف‌پذیر در جاده‌های استراتژیک قابل‌قبول است. اعداد به نفوذ قیر استفاده‌شده در مخلوط اشاره دارد.

جدول 2: گزینه‌های انعطاف‌پذیر برای بیس­ها و لایه بایندر در جاده‌های اصلی

با توجه به لایه رویه، گزینه‌ها برای جاده‌های استراتژیک در بریتانیا در HD36 تنظیم می‌شود. برای هر کشور در بریتانیا جداول جداگانه‌ای وجود دارد. آنچه در انگلستان موردقبول است در جدول 3 نشان داده‌شده است. جاده‌های با سرعت‌بالا یعنی جاده‌هایی که 85 درصد سرعت بیش از 90 کیلومتر در ساعت است. طراحی R نیاز به طراحی دارد که چک کند مواد پیشنهادشده برای رویه سطح برای آژانس بزرگراه یا مشتری مناسب است.

جدول 3: گزینه‌ها برای لایه سطح در جاده‌های اصلی در انگلستان

در شکل 4 و شکل 5 رویه آسفالت گرم کوب چیپ شده و رویه آسفالت متخلخل نشان داده‌شده است.
شکل 4: رویه آسفالت گرم کوب چیپ شده (Chipped)، سکه نشان داده‌شده یک یورو به قطر 23 میلی‌متر است

شکل 5: لایه رویه آسفالت متخلخل، سکه نشان داده‌شده یک یورو به قطر 23 میلی‌متر است