استفاده از آسفالت برای پوشش باند فرودگاه-بخش اول

Share

استفاده از آسفالت برای پوشش باند فرودگاه-بخش اول

مقدمه

بسیاری از فرودگاه‌ها و باندهای پروازی آن‌ها از روسازی‌های انعطاف‌پذیر با رویه آسفالت ساخته‌شده‌اند. عملکرد این رویه برای کارکرد ایمن فرودگاه بسیار اهمیت دارد. روش‌های طراحی آسفالت فرودگاه، در ابتدا توسط مهندسین ارتش ایالات‌متحده آمریکا در سال‌های 1940 تا 1950 میلادی تبیین شد. بسیاری از فرودگاه‌ها بر اساس همین روش طراحی آسفالت فرودگاهی ساخته‌شده است. اکثر لایه رویه آسفالت فرودگاه‌ها باضخامت 40 تا 60 میلی‌متر، اندازه بیشینه سنگدانه ها تا 14 میلی‌متر و متراکم شده با استفاده از روش مارشال ساخته‌شده‌اند. اساساً شیارهای برش خورده در سطوح باند به‌منظور افزایش مقاومت در برابر ترمز هواپیما ایجادشده است.

در سال‌های اخیر، هواپیماها  به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای سنگین‌تر شده و درنتیجه به رویه آسفالت ضخیم‌تری برای فرود احتیاج دارند. علاوه بر این، کیفیت قیر که یک عنصر ضروری برای عملکرد مناسب باند فرودگاه بوده کاهش‌یافته است. این‌ها نشان‌دهنده آن است که طراحی آسفالت طبق روش‌های سنتی قادر به تضمین کیفیت عملکرد رویه آسفالت یک فرودگاه مدرن نیست.

به‌منظور رسیدگی به این مسائل و به علت وجود یک تمایل برای جلوگیری از شیار شدگی در باند فرودگاه، برخی از مهندسین مخلوط آسفالت، مشخصات و روش ساخت‌وساز رویه آسفالت فرودگاه را مورد بازبینی قراردادند. مخلوط‌های آسفالت جایگزین مانند آسفالت ماستیک درشت‌دانه (SMA) و مخلوط آسفالت با دانه‌بندی باز (OGFC) توسط برخی از فرودگاه‌ها مورداستفاده قرارگرفته است. انتظار می‌رود که تغییر مسیر بیش‌تر از رویکرد سنتی برای ساخت رویه آسفالت فرودگاه به‌منظور غلبه بر چالش‌های موجود مفید باشد.

این مقاله در مورد فناوری‌های موجود و همچنین فرصت‌های پیش رو درزمینه ی مخلوط مورداستفاده برای ساخت رویه آسفالت فرودگاه‌ها بحث خواهد کرد. اگرچه انتقاداتی در مورد عملکرد رویه آسفالت وجود دارد ولی پیوند آن با آسفالت زیرین تابعی از نوع آسفالت زیرین و ویژگی‌های ساخت‌وساز است. لایه رویه به‌خودی‌خود تأثیر کمی بر روی دوام، استحکام و قدرت پیوند به‌دست‌آمده دارد. درنتیجه پیوند لایه رویه به آسفالت زیرین در این مقاله موردتوجه قرار نگرفته است. در این مقاله، نخست مقررات موردنظر موردبحث قرارگرفته و ویژگی‌های آسفالت مارشال سنتی مشخص‌شده است. بعدازآن هم تأثیرات تغییرات قیر ارائه‌شده است. سپس، مشکلات معمول بررسی‌شده و منجر به تعریف ملزومات عملکردی برای رویه آسفالت فرودگاه شده است. قبل از آن‌که در مورد مخلوط آسفالت جایگزین توضیحاتی ارائه شود، سهم مواد سازنده در عملکرد آسفالت موردبحث قرار خواهد گرفت. سرانجام، روش‌های آزمون موجود برای اندازه‌گیری خواص عملکردی ارائه‌شده و فرصت تجزیه‌وتحلیل برای عملکرد مبتنی بر ویژگی‌ها در نظر گرفته‌شده است.


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

استفاده از آسفالت برای پوشش باند فرودگاه-بخش دوم


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

استفاده از آسفالت برای پوشش باند فرودگاه

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش هفتم

Share

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش هفتم

استفاده از قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری PMBE

با توجه به این‌که PMBE امولسیون‌هایی با کارایی بالا هستند، معمولاً برای بایندر آسفالت جاده‌های دارای شرایط ترافیکی سنگین، مورداستفاده قرار می‌گیرند. متداول‌ترین کاربرد آن‌ها برای لایه‌های Chipseals و Microsurfacing است . Chipseals لایه تعمیراتی سطحی است که به‌صورت جداگانه مورداستفاده قرار می‌گیرد. طراحی این لایه به عوامل مختلفی مانند شدت ترافیک، آب‌وهوا، شرایط پشتیبانی و … بستگی دارد. استفاده از PMBE در Chipseals توسط Gransberg و James در سال 2005 میلادی و همچنین Johnston و King در سال 2008 میلادی به‌طور کامل موردبررسی قرار گرفت. امولسیون PMBE برای Chipseals معمولاً از مقدار بالای بایندر برخوردار است (بیش از 72 درصد)، سریع تنظیم بوده و می‌تواند دارای عامل گدازنده به مقدار بیش از 10 درصد وزنی بایندر باشد. به‌عنوان نتیجه‌گیری و بر اساس بیش از 20 سال تجربیات میدانی ثابت‌شده که اصلاح پلیمری، حساسیت دمایی را کاهش داده و باعث افزایش چسبندگی بین سطوح موجود و بهبود انعطاف‌پذیری می‌شود. پلیمرها به‌منظور به حداقل رساندن تراوش قیر به سطح و بهبود دوام Chipseals به‌کاررفته و برای جاده‌هایی با سطح ترافیک بالا توصیه‌شده‌اند. این مزایا با استفاده از آزمون روبش (ASTM D7000) در شکل شماره 7 ارائه‌شده است. این آزمون شامل استفاده از نوعی قلمو با حرکت سیاره‌ای بر روی سطح Chipseals آماده‌شده در آزمایشگاه و سپس اندازه‌گیری مقدار ذرات پس از سایش است.

PMBE ها اکنون برای Chipseals هایی که تحت‌فشار ترافیکی بالا هستند به کار گرفته می‌شود. به‌طور مثال PMBE ها برای جاده‌هایی که دارای سطح ترافیکی سنگین کلاس T1 (عبور بین 800 تا 2000 کامیون سنگین در روز) هستند، توصیه می‌شوند. Microsurfacing مخلوط سردی است که در محل با استفاده از تجهیزات خاص تولید می‌شود. PMBE ها در Microsurfacing دارای محتوی بایندر بین 60 تا 65 درصد وزنی است، کند تنظیم بوده و به‌ندرت دارای عامل گدازنده است. همان‌طور که در شکل شماره 8 مشاهده می‌کنید، استفاده از PMBE هل باعث بهبود مقاومت در برابر سایش و رطوبت در Microsurfacing می‌شود. بیش از 20 سال تجربه میدانی به‌کارگیری PMBE در Microsurfacing نشان‌دهنده کاهش معضلاتی مانند لکه‌گیری آسفالت و تراوش قیر به سطح است. به همین دلایل PMBE ها برای Microsurfacing که تحت‌فشار ترافیکی بالا هستند، مورداستفاده قرار می‌گیرند.

امولسیونی

شکل 7   میانگین ذرات حفظ‌شده در آزمون روبش(ASTM  D7000) برای Chip seal ساخته‌شده از هشت ذره مختلف با هر دو نوع امولسیون اصلاح‌نشده(CRS-2 در طبقه‌بندی ASTM) و امولسیون اصلاح‌شده با 3 درصد پلیمر(CRS-2L).Chip seal قبل از آزمون به مدت پنج ساعت در دمای 35 درجه سانتی‌گراد قرار داده‌شده

امولسیونی

شکل 8   از دست دادن ذرات و مصالح در آزمون سایش مرطوب پس از 6 روز خیس خوردن نمونه برای ریز رویه ساخته‌شده با هر دو نوع امولسیون اصلاح‌نشده و امولسیون اصلاح‌شده با 3 درصد پلیمر


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

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش هشتم


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

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش چهارم

Share

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش چهارم

تولید PMBE

تولید قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE)، مخصوصاً زمانی که بحث امولسیون کردن قیر اصلاح‌شده پلیمری مطرح است، بسیار حساس و ظریف است. نخست به غلظت بالای قیر اصلاح‌شده پلیمری برای انجام فرآیند در دمای بالا احتیاج داریم. شرایط کار عادی برای یک امولسیون اصلاح‌نشده به‌طورمعمول شامل درجه حرارت قیر حدود 140 تا 150 درجه سانتی‌گراد و دمای فاز آبی حدود 50 درجه سانتی‌گراد است. در این شرایط و با نسبت فاز معمول 65 درصد وزنی قیر، امولسیون از آسیاب کلوئیدی با درجه حرارت 90 درجه سانتی‌گراد خارج می‌شود. این درجه حرارت بالا در مورد اغلب بایندر ها وجود دارد اما در مورد قیر سخت مشکل مضاعف این است که باید درجه حرارت آن را افزایش دهیم و به‌تبع آن خطر رسیدن به دمای 100 درجه سانتی‌گراد هنگام خروج از آسیاب کلوئیدی وجود دارد. سیستم خنک‌کننده معمولاً مورداستفاده قرار می‌گیرد اما نزدیکی به نقطه اشتعال برای امولسیون مضر بوده، زیرا باعث تولید ذرات درشت‌تر در امولسیون می‌شود. این به‌نوبه خود پایداری ذخیره‌سازی را تحت تأثیر قرار داده و موجب بروز معضلات انسداد در زمان پمپاژ می‌شود. این مشکل در بایندر های اصلاح‌شده با EVA کمتر دیده می‌شود.

ثانیاً رئولوژی قیر اصلاح‌شده پلیمری متمایز از قیر دست‌نخورده است. تاکنون سازوکار دقیقی از شکست قطرات قیر و انعقاد آن در آسیاب کلوئیدی شناخته‌نشده است. قطرات قیر اصلاح‌شده پلیمری نسبت به قیر معمولی سخت‌تر تغییر شکل پیدا می‌کنند. درواقع، اجزاء غنی از پلیمر درون قیر اصلاح‌شده پلیمری تنها دارای خصوصیات پلاستومری نبوده (Lesueur و همکاران 1998) بلکه در ابتدا دارای اندازه بزرگ‌تری (ذرات با میانگین قطر 10 تا 50 میکرون) نسبت به ذرات نهایی (با میانگین قطر 5 میکرون) هستند؛ بنابراین مرحله شکست قطرات سخت‌تر است. به‌عنوان نتیجه‌گیری و در صورت عدم هرگونه تغییر در شرایط کاری آسیاب کلوئیدی، قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE) به‌طورکلی درشت‌تر از قیر امولسیونی دست‌نخورده متناظر با آن با همان مقدار بایندر و گرانروی مشابه است. این امر بر میزان پایداری ذخیره‌سازی و افزایش خطر انسداد در طول فرآیند پمپاژ تأثیرگذار است.

تغییرات کوچک که به‌سختی خواص بایندر باقیمانده را تحت تأثیر قرار می‌دهند می‌تواند بر فرآیند تشکیل امولسیون تأثیرگذار باشند. شکل شماره 2 نشان‌دهنده تفاوت در توزیع اندازه ذرات برای امولسیون‌های ساخته‌شده با دو نوع پلیمر است. پلیمر شماره 1 توزیع اندازه ذرات بهتری داشته که از حفره‌های محدودکننده اندازه ذرات عبور می‌کند، درحالی‌که پلیمر شماره 2 امولسیونی خارج از این مشخصات را ارائه می‌کند.

PMBE

شکل 2  تأثیر نوع پلیمر بر روی توزیع اندازه ذرات امولسیون با فرمول امولسیون مشابه (به‌جز نوع پلیمر) و شرایط عملیاتی یکسان

پلیمر 1 امولسیونی می‌دهد که درصد ذرات باقیمانده آن بر روی الک 800 میکرون به میزان 0/1 درصد بوده درحالی‌که پلیمر 2 امولسیونی می‌دهد که میزان ذرات باقیمانده آن 3 درصد است.

در تمامی موارد، امولسیون تجاری قیر اصلاح‌شده پلیمری برای دستیابی به این اثرات فرموله شده و درنتیجه دارای توزیع اندازه ذرات کافی و ثبات ذخیره‌سازی مناسب هستند. اگرچه فناوری جدی امولسیون سازی مبتنی بر تکنولوژی نسبت بالای فاز داخلی، ساخت امولسیون از قیر اصلاح‌شده پلیمری را راحت‌تر کرده است.

هنگامی‌که قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری به‌وسیله افزودن لاتکس تولید می‌شود، تمامی معضلات مشاهده‌شده برای امولسیون‌های PMB برطرف می‌شود. در مورد لاتکس co-emulsification لاتکس عمدتاً پایدار بوده و با اندازه ذرات نسبتاً کوچک و نزدیک به 200 میکرون داشته و چنین مقدار کمی به‌سختی در طول اختلاط در آسیاب کلوئیدی تحت تأثیر قرار می‌گیرند. درنتیجه حضور آن‌ها اثر قابل‌توجهی بر روند تولید امولسیون ندارد.

در مورد لاتکس post-addition، لاتکس به‌طور دائم و منظم در کارخانه و یا در مرحله قبل از استفاده به قیر امولسیونی اضافه می‌شود. این یک روش قدیمی و راحت است. در این روش برای جلوگیری از خامه شدن لاتکس، باید از زمان ذخیره‌سازی طولانی اجتناب کرد. همچنین به‌منظور دستیابی به یک محلول همگن، باید دستگاه‌های مخلوط‌کن در محل کار وجود داشته باشند.


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

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش پنجم


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

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش اول

Share

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش اول

مقدمه

تاکنون قیر امولسیونی پرمصرف‌ترین بایندری است که در فناوری آسفالت سرد، استفاده به‌صورت لایه پوششی در بسیاری از کاربری‌ها، Micro Surfacing، Chip seals و … به کار گرفته‌شده است (Salomon 2006، SFERB 2006). به‌طورکلی تکنولوژی سرد به‌عنوان یک فناوری ساخت‌وساز دوستدار محیط‌زیست (EFCT) شناخته می‌شود؛ زیرا این فناوری به کاهش مصرف انرژی به لطف دمای کاربری کم‌تر و استفاده از سنگدانه های مرطوب، کاهش تولید دود و انتشار آن به داخل اتمسفر و بنابراین کاهش مخاطرات زیست‌محیطی کمک می‌کند. به‌صورت کمی توسط اتحادیه بین‌المللی قیر امولسیونی (IBEF) اعلام‌شده که تولید هر تن مخلوط آسفالت داغ اصلاح‌نشده معمولی (HMA) باعث انتشار 21 کیلوگرم دی‌اکسید کربن در جو و مصرف انرژی به میزان MJ/t 277 می‌شود (Lebouteiller 2008). این در حالی است که به‌موازات آن، تولید هر تن مخلوط آسفالت سرد (CMA) تنها باعث انتشار 3 کیلـوگرم دی‌اکسید کربـن و مصـرف انـرژی به میـزان MJ/t 27 می‌شود (Lebouteiller 2008).

بااین‌حال، هنوز هم در چشم مصرف‌کننده نهایی، تکنولوژی سرد به‌صورت یک روش بسیار فنی به نظر رسیده و درنتیجه گمان می‌کند که این فناوری از خطر فنی بالایی برخوردار است. به‌عنوان نتیجه‌گیری می‌توان گفت که این فناوری به‌طور اساسی در یک محدوده و مقیاس کوچک و اغلب در جاده‌های ثانویه به کار گرفته می‌شود. به‌طور مثال، مخلوط امولسیون-گرانول به‌طورکلی در فرانسه به علت مقاومت خستگی عالی که دارد برای تقویت و بازسازی به کار گرفته می‌شود (Lesueur 2002).

این وضعیت تا حدودی در مورد Micro Surfacing که نوع خیلی خاصی از مخلوط سرد مورداستفاده تحت شرایط سخت ترافیکی است روشن‌تر است. یکی از راه‌ها برای بهبود استفاده از تکنولوژی سرد در آسفالت جاده‌هایی که تحت شرایط ترافیکی سنگین قرار خواهند گرفت، به‌کارگیری بایندری با عملکرد بالا مانند قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE) است. در حقیقت، Micro Surfacing بکار گرفته‌شده در بزرگراه‌ها اغلب بر پایه قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE) است. به‌طور مشابه، Chip seals که تحت‌فشار بار ترافیک قرار دارد نیز مبتنی بر قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE) است.

با توجه به این پیش‌زمینه و در نبود آمار جهانی دقیق و مستند، برآورد خام تولید جهانی قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE) به‌صورت زیر است:

طبق اعلام اتحادیه بین‌المللی قیر امولسیونی، طی سال 2005 میلادی در حدود 8 میلیون تن قیر امولسیونی در کل کشورها مورداستفاده قرار گرفت که این بدان معناست که حدود 6 درصد از بایندر مصرف‌شده به این شکل بوده است (Lebouteiller 2008). ازآنجاکه حدود 10 درصد از بایندر قیری به‌صورت قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) بوده، می‌توانیم تقریباً تخمین بزنیم که در حدود 800000 تن قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE) در جهان طی سال 2005 میلادی تولیدشده است.

این مقاله اطلاعات کنونی ما را از قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE) مورد بازبینی قرار داده و با روش تولید و معرفی خواص بنیادی آن آغاز می‌شود. در ادامه سعی بر شناخت تفاوت‌ها بین امولسیون اصلاح‌شده و اصلاح‌نشده به‌منظور روشن کردن عوامل کلیدی کنترل کننده این فناوری خواهیم داشت. سپس، شکست قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE) که از جنبه‌های اساسی به‌کارگیری این نوع امولسیون است موردبحث قرار خواهد گرفت.


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

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش دوم


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

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری

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

Share

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

خواص رئولوژی به‌عنوان تابعی از نقطه نرمی

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

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

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

خواص رئولوژی

شکل 23   ارتباط بین مدول برشی پیچیده و نقطه نرمی

خواص رئولوژی

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

خواص رئولوژی

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

خواص رئولوژی

شکل 26   ارتباط بین زاویه فازی و نقطه نرمی


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

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


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

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

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

Share

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

تجزیه‌وتحلیل نتایج و مباحث

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

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

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

خرده تایر

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

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

خرده تایر

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

خرده تایر

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

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

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

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

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

خرده تایر

شکل 6   رفتار انتقالی زاویه فازی برای یک ماده ویسکوالاستیک

خرده تایر

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

خرده تایر

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

خرده تایر

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

خرده تایر

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


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

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


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

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

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

Share

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

مقدمه

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

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

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

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


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

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


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

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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش هفتم

Share

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش هفتم

تأثیرات افزودن پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) بر روی مقدار Stripping (شکست پیوند قیر/سنگدانه)

آزمون مقدار Stripping بر روی قیر ساده و قیر ترکیب‌شده با درصدهای مؤثرتر پلی‌اتیلن ترفتالات (8، 10 و 12 درصد) انجام‌گرفته است. مشاهده‌شده که افزودن 12 درصد پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) ضایعاتی منجر به کاهش درصد Stripping پس از گذشت 48 ساعت می‌شود. کاهش در مقدار Stripping قیر اصلاح‌شده با 12 درصد پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) به میزان 100 درصد بوده و نشان‌دهنده آن است که مخلوط مقاومت بهتری را در برابر هوازدگی دارد. ازاین‌رو، مخلوط بتن قیری اصلاح‌شده با پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) ضایعاتی را می‌توان در نواحی دارای بارندگی شدید که در آن آسفالت‌های قیری به‌طورکلی با مشکل مواجه هستند بکار گرفت.

نتایج پژوهش حاضر با نتایج به‌دست‌آمده توسط Vidula و همکاران (2012) مقایسه شده است. مشخص شد که نتایج به‌دست‌آمده در این پژوهش با 12 درصد پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) شبیه به نتایج گزارش‌شده توسط Vidula و همکاران با 10 درصد پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) است. علاوه بر این مشاهده‌شده که ویسکوزیته، نقطه نرمی، Flash Point و مقدار Stripping به‌دست‌آمده از پژوهش حاضر نسبت به مقادیر گزارش‌شده در کار تحقیقاتی ذکرشده بهتر است. درنتیجه این تحقیق ثابت کرد که به‌کارگیری 2 درصد بیش‌تر ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) نسبت به کارهای تحقیقاتی پیشین بدون به خطر انداختن کیفیت مخلوط قیر-PET، مؤثرتر است.

  آنالیز ریزساختارهای قیر ساده و قیر اصلاح‌شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)

آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای مطالعه مورفولوژی برخی از نمونه‌های انتخاب‌شده انجام گرفت. مشاهدات میکروسکوپی قیر نشان‌دهنده حضور شکستگی‌ها بر روی سطوح بود. این امر به دلیل آن است که قیر فاقد انعطاف‌پذیری کافی بوده و نتیجه آن پوشش نامناسب سنگدانه ها است که از دلایل اصلی تخریب آسفالت است.

آنچه از مشاهده نمونه قیر مخلوط شده با 10 درصد پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) در زیر میکروسکوپ الکترونی مشخص شد این بود که پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) به‌طور همسان با قیر مخلوط شده و تشکیل یک مخلوط همگن می‌دهد.

مشاهده نمونه قیر مخلوط شده با 12 درصد پلی‌اتیلن ترفتالات  در زیر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که خصوصیات سطحی مخلوط با افزودن 12 درصد پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) بهبودیافته اما تغییر عمده‌ای مشاهده نشد.

مشاهدات میکروگرافی نمونه قیر ترکیب‌شده با 14 درصد پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) نشان‌دهنده حضور قطعات کروی، نیمه گرد و ناهموار به‌صورت فراوان بود که ممکن است ناشی از افزودن 14 درصد پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) به قیر بوده که حضور مقدار بیش‌ازحد پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) باعث تجمع آن می‌شود. آنالیز SEM مطابق با نتایج آزمون‌های قبلی مخصوصاً هنگام افزودن بیش از 12 درصد پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) به قیر است.


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش هشتم


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش چهارم

Share

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش چهارم

انجام آزمایش

آزمون‌های زیر بر روی نمونه عادی و نمونه قیر اصلاح‌شده با پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) انجام‌گرفته و در مورد نتایج به‌دست‌آمده از آن‌ها در بخش‌های بعدی بحث خواهد شد.

 تست نفوذپذیری

این آزمون سختی قیر را به‌وسیله اندازه‌گیری عمق (برحسب میلی‌متر) از طریق بارگذاری یک سوزن که به‌صورت عمودی به مدت 5 ثانیه در نمونه قیر موردنظر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد نفوذ می‌کند، انجام می‌پذیرد. این آزمون منطبق با روش IS: 1203-1978 انجام گرفت.

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده

شکل 2   دستگاه تست نفوذپذیری

تست شکل‌پذیری

آزمون شکل‌پذیری یک تست تجربی است که استحکام چسبندگی قیر و خاصیت کشسانی آن را اندازه‌گیری می‌کند. این آزمون طبق روش IS: 1208-1978 انجام گرفت.

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده

شکل 3   دستگاه تست شکل‌پذیری

تست نقطه نرمی

نقطه نرمی یک آزمون تجربی است و نشان‌دهنده دمایی است که در آن قیر تحت شرایط گرمایشی و بارگذاری استاندارد شباهت بیش‌تری به حالت مایع و شباهت کم‌تری به حالت‌جامد دارد. این آزمون طبق روش ارائه‌شده در IS: 1205-1978 انجام گرفت.

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده

شکل 4   دستگاه تست نقطه نرمی

تست ویسکوزیته یا گرانروی

ویسکوزیته یک شاخص نسبتاً خوبی از قابلیت قیر برای پوشش کامل سنگدانه ها ست. به‌عبارتی‌دیگر برای داشتن بهترین پوشش، قیر می‌بایست دارای مقدار ویسکوزیته مطلوب باشد. قیر بسیار ویسکوز می‌تواند منجر به پوشش غیر همسان و ناکافی سنگدانه ها شود. قیر با ویسکوزیته خیلی کم هم می‌تواند باعث ایجاد یک پوشش ناکافی شده و در این‌گونه از موارد قیر تمایل به تراوش به سطح را دارد؛ بنابراین، ویسکوزیته در دمای 135 درجه سانتی‌گراد یک بازتاب واقعی از کیفیت پیوندی است که به‌احتمال‌زیاد با سنگدانه ها تشکیل یک مجموعه مناسب را می‌دهد. این آزمون طبق روش ارائه‌شده در IS: 1206-1978 توسط یک ویسکومتر قیر با روزنه 10 میلی‌متر انجام گرفت.

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده

شکل 5   دستگاه تست گرانروی

تست نقطه اشتعال

مواد قیری بر اساس درجه خود در دمای بسیار بالا گازهای فرار را از خود ساطع می‌کنند. این بخارات فرار منجر به ایجاد اشتعال می‌شود. این شرایط بسیار خطرناک بوده و ازاین‌رو چک کردن این درجه حرارت برای هر درجه از قیر امری ضروری است. مهندسین آسفالت برای حفظ ایمنی در طول انجام فرآیند اختلاط و به‌کارگیری، دمای قیر را در درجه حرارت مجاز محدود می‌کنند. این تست طبق روش IS: 1209-1978 انجام گرفت.

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده

شکل 6   دستگاه تست نقطه اشتعال

تست مقدار Stripping (شکست پیوند قیر-سنگدانه)

به‌منظور مطالعه مناسب بودن سنگدانه ها برای ساخت جاده‌ها با روکش آسفالتی، ویژگی جایگزینی بایندر در سنگدانه ها توسط آب را باید موردبررسی قرارداد. برای تبیین مقدار Stripping آزمون غوطه‌وری استاتیک طبق روش IS: 6241-1998 انجام گرفت.

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده

شکل 7   دستگاه تست Stripping


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش پنجم


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش اول

Share

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش اول

مقدمه

به علت افزایش جمعیت شهرنشینی، فعالیت‌های عمرانی و تغییرات در سبک زندگی، رشد بزرگی در تولید ضایعات پلاستیکی به وجود آمده که به‌نوبه خود باعث شده که مدیریت پسماندهای جامد به یکی از اصلی‌ترین معضلات زیست‌محیطی در سراسر جهان تبدیل شود. این پلاستیک‌ها به شیوه کنترل نشده‌ای انباشته می‌شود. یکی از دلایل این انباشت کنترل نشده کاهش سریع و چشمگیر سایت‌های موجود برای دفن زباله است که این امر باعث بروز مشکلات اساسی زیست‌محیطی شده است (Pimpan و همکاران، 2003). برآورد شده که پلاستیک (که یک ماده غیر زیست‌تخریب‌پذیر است) می‌تواند در زمین برای مدت 4500 سال بدون  تجزیه شدن باقی بماند. مشکلات سلامتی حاصل ازاین‌گونه زباله‌ها شامل مسائل باروری در انسان و حیوان، ناهنجاری‌های ژنتیکی و غیره است. تأثیرات این ضایعات بر روی پوشش گیاهی محلی نیز به اثبات رسیده است. علاوه بر این، تهدید جمعیت پرندگان و حیوانات آبی از دیگر تأثیرات مخرب این‌گونه از زباله‌هاست (Gawande و همکاران، 2012). بازیافت زباله‌های پلاستیکی و تولید محصولات جانبی برای استفاده به‌عنوان مواد ساخت‌وساز، بخش مهمی از فعالیت‌های موجود به‌منظور دستیابی به جامعه‌ای با محیط‌زیست پاک است.

آسفالت انعطاف‌پذیر دربرگیرنده بیش از 90 درصد از شبکه‌های جاده‌ای در اکثر نقاط جهان است. افزایش حجم ترافیک، اضافه‌بار وارده بر هر محور و افزایش فشار تایرها باعث بروز بسیاری از مسائل و مشکلات شده که عملکرد روسازی‌های انعطاف‌پذیر را تحت تأثیر قرار می‌دهد. آمار عملکردهای مختلف موردمطالعه قرارگرفته نشان می‌دهد که عمر مفید پوشش‌های قیری تولیدشده با بایندرهای سنتی اصلاح‌نشده از مقدار میانگین 6 تا 8 سال به حدود 3 تا 5 سال کاهش‌یافته است. به‌خوبی مشخص‌شده که تحت‌فشار ترافیک‌های غالباً سنگین و شرایط آب و هوایی نامساعد، آسفالت‌های ساخته‌شده با بایندر قیری سنتی به‌طورکلی دوام مورد انتظار را ندارند. به‌عبارتی‌دیگر، قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) به‌عنوان بایندری با عملکرد بالا شناخته‌شده که به مهندسین برای طراحی و ساخت رویه قیری بادوام کمک شایانی می‌کند. در اکثر کشورها ثابت‌شده که این‌گونه از بایندر ها، عملکرد میدانی بهتری داشته و با توجه به در نظر گرفتن هزینه‌های تعمیر و نگهداری آسفالت به این نتیجه می‌رسیم که ازلحاظ اقتصادی نیز مقرون‌به‌صرفه هستند.


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش دوم


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)