توسعه استفاده از فوم قیر در آسفالت جاده‌ها- بخش اول
بهینه‌سازی فوم قیر
1 انواع فوم قیر
پارامترهای مهم در هنگام در نظر گرفتن پایداری فوم قیر برای استفاده در اتصال ذرات معدنی به یکدیگر شامل موارد زیر است:
-
نسبت انبساط که معیاری برای ویسکوزیته فوم بوده و چگونگی پراکنش بایندر را در مخلوط تبیین می‌کند. این معیار به‌صورت نسبت بیش‌ترین حجم فوم به حجم اصلی قیر محاسبه می‌شود.
-
نیمه‌عمر که معیاری برای پایداری فوم بوده و نرخ فروپاشی فوم را در طول اختلاط مشخص می‌کند. این معیار به‌صورت زمان فروپاشی (برحسب ثانیه) فوم به مقدار نیمی از بیش‌ترین حجم آن محاسبه می‌شود.
اگرچه کار تجربی با مخلوط فومی به شناسایی مقادیر مطلوب نسبت انبساط و نیمه‌عمر کمک می‌کند، ولی این دو متغیر به یکدیگر وابسته بوده و یافتن مقدار بهینه آن‌ها ساده نیست. این پارامترها متغیرهای وابسته‌ای بوده و به‌طور مثال، هردو آن‌ها تابع نرخ آب فوم می‌باشند (مشاهده شکل شماره 2).
شکل 2 مثالی از خصوصیات نسبی فوم به مقدار آب فوم اضافه‌شده
این شکل یک آنالیز حساسیت معمول است که در حال حاضر برای تعیین مقدار آبی که باید به انواع خاصی از قیر برای تولید فوم مطلوب اضافه شود، مورداستفاده قرار می‌گیرد. انتخاب نرخ مطلوب مصرف آب فوم از شکل شماره 2 امکان‌پذیر نبوده، زیرا این واقعیت که مشخصات فوم بهینه به نوع به‌کارگیری آن‌ها مانند تولید مخلوط سرد و یا مخلوط نیمه گرم بستگی دارد، در نظر گرفته نشده است.
شاخص فوم که معیار ترکیبی از نرخ انبساط (ER) و نیمه‌عمر (t1/2) است، نشان داده که برای شناسایی مشخصات بهینه مناسب است (Jenkins و همکاران). به‌جای استفاده صرف از این دو معیار که فروریختن فوم را مشخص می‌کنند (ER و t1/2)، می‌توان از شاخص فوم که از منحنی کل انبساط در برابر زمان محاسبه می‌شود استفاده کرد.
2 شاخص فوم
ناحیه تحت منحنی انفجاری برای فوم قیر به‌عنوان شاخص فوم تعریف می‌شود. این ناحیه به‌منظور بهینه‌سازی نرخ به‌کارگیری آب فوم اندازه‌گیری می‌شود. مقدار 4 برای نرخ انبساط برای حداقل مقدار مناسب ویسکوزیته مخلوط جهت فوم تبیین شده است. به‌منظور محاسبه برای زمان‌های مختلف به تخلیه به‌عنوان‌مثال، اسپری فوم تحت شرایط آزمایشگاهی که ممکن است برای تنظیمات مختلف به مقدار 2 تا 20 ثانیه، متفاوت باشد نیاز داریم. به‌این‌ترتیب، نرخ انبساط واقعی (ERa) ممکن است از نرخ انبساط اندازه‌گیری شده (ERm) به دست آید (مشاهده شکل شماره 3 و شکل شماره 4).
Foam Index=A1+A2
شکل 3 شاخص فوم محاسبه‌شده برای فروپاشی تقریبی در اولین نرخ به‌کارگیری آب فوم
شکل 4 شاخص فوم برای فروپاشی غیرمعمول فوم در اولین نرخ به‌کارگیری آب فوم
آنالیز حساسیت فوم برای تبیین شرایط مطلوب و بهینه تولید فوم موردنیاز است. نرخ به‌کارگیری آب فوم متنوع بوده و شاخص فوم نیز تعیین‌شده است. از این طریق، رابطه نشان داده‌شده در شکل شماره 5 به‌دست‌آمده است.
تغییر در مقدار شاخص فوم برای قیر دوز بندی شده با آب فومی (و یا Foamant) چشمگیر است. این نتیجه‌ای از افزایش متناسب شاخص فوم (FI) به افزایش نیمه‌عمر است. فرمول محاسبه FI برای فوم با فروپاشی تقریبی به‌صورت زیر است (فرمول شماره 2):
که در آن:
ERm= بیش‌ترین نرخ انبساط اندازه‌گیری شده (به‌سرعت پس از تخلیه، جایی که انبساط خالص فوم در نظر گرفته‌شده)
ERa= بیش‌ترین نرخ انبساط واقعی
C= ERm/ERa
t1/2= نیمه‌عمر (ثانیه)
ts= مدت‌زمان اسپری برای تخلیه تمام فوم (ثانیه)
شکل 5 بهینه‌سازی مشخصات فوم قیری با استفاده از شاخص فوم
طبق فرمول شماره 2 با افزایش در t1/2، شاخص نفوذ FI نیز به نسبت افزایش می‌یابد. انبساط برای کپسوله سازی مهم است اما پایداری برای مخلوط سرد اهمیت نسبی بیش‌تری دارد. شاخص نفوذ نباید به‌صورت جداگانه در نظر گرفته شود بلکه باید در رابطه با ERa و t1/2 باشد. مقادیر محدود این پارامترها برای انواع مختلف فوم در جدول شماره 1 ارائه‌شده است.
جدول 1 مقادیر محدود مشخصات فوم برای مخلوط‌های مختلف، بر پایه فروپاشی تقریبی فوم
برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:
برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:
