تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش اول

Share

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش اول

مقدمه

نانو مواد دارای ویژگی‌های مورفولوژیکی در مقیاس نانو بوده و دارای خواص ویژه‌ای در بعد نانو هستند. نانو مواد هم درزمینه دانشگاهی و هم در زمینه صنعت، علایق قابل‌توجهی را به خود جلب کرده‌اند که این علاقه‌مندی به علت ویژگی‌های مکانیکی منحصربه‌فرد، خاصیت حصار حرارتی، ویژگی‌های نوری، الکتریکی و مغناطیسی آن‌هاست. علم مواد و پژوهشگران حوزه تکنولوژی بر روی مواد از مقیاس ماکرو تا میکرو و یا نانو تمرکز کرده‌اند. قیر یک ماده سیاه تا تیره‌رنگ حاوی هیدروکربن‌ها با وزن مولکولی متفاوت و مشتقات غیرفلزی بوده که به حالت‌های مختلف مایع، شبه جامد و جامد یافت می‌شود. قیر معمولاً به‌عنوان یک ماده اتصال‌دهنده آلی برای ضد آب‌کردن، افزایش مقاومت در برابر رطوبت و خوردگی به کار می‌رود. ویژگی حساسیت دمایی و خواص فیزیکی آسفالت قیری در دماهای کاربری بالا و پایین می‌تواند بر عملکرد نهایی مخلوط تأثیرگذار باشد. برای بهبود عملکرد قیر و مخلوط آسفالت بتنی، افزودن اصلاح‌کننده‌هایی مانند پلیمر به آن‌ها، به یک روش موردقبول در سال‌های اخیر تبدیل‌شده است. در حقیقت، نانو کامپوزیت‌های پلیمری یکی از مهیج‌ترین موادی است که اخیراً کشف‌شده و خواص فیزیکی به هنگام اصلاح یک پلیمر با مقدار کم نانو رس در شرایطی که رس به‌درستی در سطح نانوسکوپی پراکنده‌شده باشد، به‌طور موفقیت‌آمیزی بهبود می‌یابد. نانو رس‌ها مواد معدنی طبیعی هستند. میزان خلوص رس بر خواص نانو کامپوزیت نهایی اثرگذار است. بسیاری از رس‌ها آلومینوسیلیکا بوده و دارای ساختار ورقه‌ای هستند. معمول‌ترین نوع رس، مونت موریلونیت است (شکل شماره 1). ضخامت لایه‌ها یا ورقه‌های مونت موریلونیت، 1 نانومتر است. درجه انبساط مونت موریلونیت توسط ظرفیت تبادل یون‌های آن (مانند کاتیون) تبیین شده که می‌تواند بسیار گسترده باشد. عدد مشخصه این نوع رس، ظرفیت تبادل کاتیون (CEC) است که نشان‌دهنده مقدار کاتـیون‌هـای بین سـطـحی اسـت. CEC مـونت موریلونیـت در محـدوده‌ای بیــن 100-80 (meq/100gr) قرار دارد. فشار انبساط مونت موریلونیت بسیار بالا است که منجر به لایه‌برداری و پراکندگی بلورها به‌صورت ذرات ریز می‌شود. هنگامی‌که +Ca2+، Mg2 و آمونیوم کاتیون‌های غالب باشند، پراکندگی به نسبت کم بوده و اندازه ذرات نسبتاً بزرگ است. پراکندگی صفحات رس از یکدیگر منجر به تشکیل نانو رس با ناحیه سطح‌فعال فوق‌العاده بزرگ می‌شود. این به گسترش شدید واکنش بین نانو رس و محیط اطراف (قیر یا مواد دیگر) کمک می‌کند.

نانو مواد

شکل 1    ساختار مومت موریلونیت

نانوتکنولوژی به‌تدریج در صنعت اصلاح آسفالت با انواع مختلف نانو مواد برای اصلاح قیر گنجانده‌شده است. شکل شماره 2 نشان‌دهنده سیر تکاملی مقیاس طول آسفالت از ماکرو به مزو، میکرو، نانو و کوانتوم است.

نانو مواد

شکل 2    سیر تکاملی مقیاس طول در آسفالت

میکرو ساختارها تعیین‌کننده خواص ماکرو هستند؛ بنابراین قیر نانو اصلاح‌شده، بهبود قابل‌توجهی در برخی از خواص اساسی ارائه داده و درنتیجه برتر از دیگر روش‌های اصلاح قیر است. در آگوست 2006، یک کارگروه علمی تحت عنوان نانو اصلاح مواد سیمانی در ایالات‌متحده آمریکا برگزار شد که در آن بر استفاده از نانوتکنولوژی برای بهبود عملکرد بتن قیری تمرکز و تأکید شده بود. یکی از نتیجه‌گیری‌های اصلی این کارگروه این بود که دانش نانو و نانوتکنولوژی می‌تواند منجر به بهبود فناوری ساخت بتن قیری شود. در این کارگروه زمینه دانش آسفالت نانو مواد ایجاد شد. در این مقاله، روش‌های مختلف آماده‌سازی قیر اصلاح‌شده با نانو رس موردبررسی قرارگرفته و تأثیرات نانو مواد بر خواص قیر پایه و هم‌چنین سازوکار آن به‌طور خلاصه بیان می‌شود.


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

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش دوم


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

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری

تأثیرات نانو مواد بر روی خواص قیر معمولی و قیر اصلاح‌شده پلیمری-بخش اول
5 (100%) 9 votes

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

مطالعه خواص رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با خرده تایر و ارتباط آن با حساسیت دمایی-بخش اول
5 (100%) 7 votes

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 هفتم
5 (100%) 20 votes

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 چهارم
5 (100%) 1 vote

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش چهارم

Share

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش چهارم

مدول برشی پیچیده (*G)

مدول برشی پیچیده با افزایش درجه حرارت بیش از محدوده‌ای که در شکل شماره 7 نشان داده‌شده، کاهش می‌یابد. در یک دمای مخصوص، مدول برشی پیچیده (*G) با افزایش مقدار باکلیت افزایش می‌یابد. بیش‌ترین میزان مدول برشی پیچیده در حضور 2 درصد باکلیت به دست می‌آید. پس‌ازآن، مقدار مدول برشی پیچیده کاهش می‌یابد. بالاتر بودن مقدار *G نشان‌دهنده سختی بالاتر است. این گویای آن است که آسفالت قیری در حضور باکلیت ممکن است سخت‌تر شود.

مدول برشی

شکل  7  تأثیر باکلیت بر روی مدول برشی پیچیده

زاویه فازی (δ)

شکل شماره 8 نشان می‌دهد که با افزایش درجه حرارت، زاویه فازی نیز تمایل به افزایش دارد. هم‌چنین مشاهده‌شده که با افزایش مقدار اصلاح‌کننده، به‌طورکلی زاویه فازی در محدوده دمایی کاهش می‌یابد. زاویه فازی متفاوت از کم‌ترین تا بیش‌ترین درجه حرارت نشان‌دهنده گذار از رفتار الاستیک به رفتار ویسکوز است. اثر ترکیبی زاویه فازی و مدول پیچیده ممکن است اثر واقعی را بر عملکرد آسفالت اعمال کند.

مدول برشی

شکل  8  تأثیر باکلیت بر روی زاویه فازی

مقاومت در برابر شیار شدگی (G*/Sinδ)

بخش الاستیک مدول برشی پیچیده برای غلبه بر معضلات شیار شدگی باید بزرگ باشد. کم‌ترین مقدار اجزاء الاستیک مدول برشی پیچیده برای وقوع شکست کوتاه‌مدت مشخص‌شده است. نتایج به‌دست‌آمده در این پژوهش حد تعیین‌شده را بزرگ‌تر یا معادل Kpa)2/2) برآورد کرد. شکل شماره 9 نشان‌دهنده تفاوت پارامتر مقاومت در برابر شیار شدگی با افزایش مقدار باکلیت در درجه حرارت‌های مختلف است. پارامتر مقاومت در برابر شیار شدگی در ابتدا افزایش‌یافته و سپس کاهش می‌یابد. مقدار بهینه پارامتر مقاومت در برابر شیار شدگی در مقدار باکلیت به میزان 2 درصد به دست می‌آید. یک تغییر شدید در مقاومت در برابر شیار شدگی هنگام افزایش درجه حرارت از 46 درجه به 52 درجه سانتی‌گراد و پس‌ازآن کاهش آهسته با افزایش دما وجود دارد؛ بنابراین، قیر با بالاترین مقدار پارامتر مقاومت در برابر شیار شدگی در دمای 46 درجه سانتی‌گراد ممکن است نسبت به قیر با همان میزان باکلیت و دمای بیش‌تر، عملکرد بهتری داشته باشد.

مدول برشی

شکل  9  تأثیر باکلیت بر روی مقاومت در برابر شیار شدگی


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش پنجم


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش چهارم
5 (100%) 8 votes

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش اول

Share

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش اول

مقدمه

زباله‌های الکترونیکی شامل تمام ضایعات از وسایل الکتریکی تا الکترونیکی است که به پایان دوره طول عمر خود رسیده و یا دیگر برای کاربرد اصلی موردنظر مناسب نیستند و راهی بازیافت، بازیابی و یا دفن می‌شوند. این ضایعات شامل رایانه و تجهیزات جانبی آن مانند مانیتور، پرینتر، صفحه‌کلید، واحد پردازش مرکزی (CPU)، ماشین‌های تایپ و تلفن همراه می‌شود. تنوع زباله‌های الکترونیکی متنوع بوده و تحت طبقه‌بندی خطرناک و غیر خطرناک قرار می‌گیرند. به‌طورکلی، این‌گونه زباله‌ها دربرگیرنده فلزات آهنی و غیر آهنی، پلاستیک، شیشه و … هستند. بازیافت می‌تواند اجزایی را که قابلیت استفاده مجدد را دارند را به شکل باکلیت بازیابی کند. در سطح جهانی، سالانه حدود 20 الی 50 میلیون تن زباله الکترونیکی دفع می‌شود. تا سال میلادی 2020، زباله‌های الکترونیکی کامپیوترهای قدیمی در چین و هند نسبت به سال 2007 به ترتیب 400 درصد و 500 درصد رشد خواهد داشت. علاوه بر این، زباله‌های الکترونیکی حاصل از تلفن‌های همراه دور انداخته‌شده نیز به ترتیب در چین و هند 7 برابر و 18 برابر سطح آن در سال 2007 میلادی خواهد بود.

زباله‌های الکترونیکی پلاستیکی به‌عنوان زباله‌های خانگی تولیدشده و به مقدار بسیار زیاد یافت می‌شوند. این‌ها به‌طورکلی پلاستیک‌های گرماسختی هستند که نمی‌توانند برای ساخت فرآورده‌های جدید دوباره ذوب شوند. این‌گونه زباله‌ها اساساً یا دفن می‌شوند و یا در دستگاه‌های زباله‌سوز سوزانده می‌شوند که هردو این روش‌ها منجر به بروز معضلات زیست‌محیطی می‌شود. به‌هرحال، برخی از این مشکلات را می‌توان به‌وسیله استفاده از این زباله‌های الکترونیکی در ساخت جاده‌ها کاهش داد.

بیش‌تر بزرگراه‌ها دارای آسفالت انعطاف‌پذیر بوده و لایه بالای آن‌ها از بایندر قیری و سنگدانه تشکیل‌شده است. به‌طورمعمول، آسفالت قیری در دماهای بالا نرم‌تر شده و تحت بار ترافیکی مکرر دچار شیار شدگی می‌شوند. از سوی دیگر در دماهای پایین نیز دچار ترک‌خوردگی می‌شوند. درنتیجه این پدیده‌ها، آسفالت دچار شکست زودرس شده و هرساله مقدار زیادی پول صرف تعمیر و نگهداری از آن‌ها می‌شود.

باکلیت یک نوع پلاستیک گرماسخت است. پلیمرهای ترموپلاستیک، پلاستیک‌های ترموست، لاستیک و کوپلیمرهای بلوکی معمولاً برای اصلاح قیر و باهدف بهبود عملکرد بایندر مورداستفاده قرار می‌گیرند. همچنین گزارش‌شده که آزمون پایداری مارشال، آزمون ویسکوزیته، آزمون‌های رئولوژیکی و غیره، یک روند روبه رشد را با افزایش مقدار باکلیت و پس‌ازآن یک سیر نزولی را نشان داده است. Ahmed و همکاران نتیجه‌گیری کردند که براثر استفاده از باکلیت، مقاومت در برابر شیار شدگی برای مخلوط آسفالت داغ (HMA) کلاس A و کلاس B به ترتیب 29 درصد و 38 درصد افزایش می‌یابد.

Cubuk و همکاران تأثیر فنول فرمالدئید رزین را بر روی خواص رئولوژیکی قیر بررسی کردند. مقادیر مختلفی از فنول فرمالدئید با قیر گرید 60/70 مخلوط شده و تغییرات در ویسکوزیته قیر به‌عنوان تابعی از درجه حرارت و غلظت افزودنی تبیین شده است. تأثیرات افزودنی فنول فرمالدئید توسط روش‌های آزمون متعارف و Superpave موردبررسی قرارگرفته است. چسبندگی و پایداری مخلوط قیر-سنگدانه تهیه‌شده از قیر خالص و قیر اصلاح‌شده با استفاده از آزمون مارشال و آزمون پوسته‌پوسته شدن Nicholson با یکدیگر مقایسه شد. مشخص شد که کاهش قابل‌توجهی در شکل‌گیری شیار شدگی، تراوش قیر، پوسته‌پوسته شدن و ترک‌خوردگی در قیر ممکن است از طریق افزودن فنول فرمالدئید به آن به دست آید.

هدف از این پژوهش، انجام برنامه آزمون مقایسه‌ای بر روی بایندر و مخلوط‌های قیری حاوی قیر خالص و قیر اصلاح‌شده با باکلیت و بررسی تأثیرات خصوصیات قیر بر روی عملکرد آسفالت است.


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش دوم


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده توسط باکلیت-بخش اول
5 (100%) 3 votes

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش هفتم

Share

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش هفتم

نتایج آزمون‌های مرسوم قیر

به‌طورکلی، شاخص نفوذ (PI) پایین‌تر، دلالت بر بالاتر بودن حساسیت دمایی دارد. طبق شکل شماره 5، مقدار شاخص نفوذ به‌وسیله اصلاح قیر افزایش می‌یابد. قیرهای اصلاح‌شده با خرده تایر (CR) و استایرن بوتادین استایرن (SBS)، بهترین نتایج را در آزمایش فعلی از خود نشان دادند. تفاوت در نتایج قیر اصلاح‌شده با استایرن بوتادین استایرن (SBS) و قیر اصلاح‌شده با خرده تایر (CR) ناچیز است. نتایج ثابت کرد که جایگزینی پلیمر توسط پودر شیشه بازیافتی (RGP) باعث افزایش حساسیت دمایی نشده و علاوه بر این، برای قیر اصلاح‌شده با استایرن بوتادین رابر (SBR)، افزودن پودر شیشه بازیافتی (RGP) باعث کاهش حساسیت دمایی بایندر می‌شود. ازاین‌رو، حساسیت دمایی قیر پلیمری اصلاح‌شده با افزودن پودر شیشه بازیافتی (RGP) به مخلوط کاهش می‌یابد.

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر

شکل 5  شاخص نفوذ برای قیر پایه و قیر اصلاح‌شده

نتایج آزمون مارشال

نتایج آزمون پایداری مارشال انجام‌گرفته بر روی نمونه‌ها با مقدار ثابت 6/1 درصد و تفاوت در مقدار اصلاح‌کننده‌ها در شکل شماره 6 ارائه‌شده است. به‌طورکلی می‌توان از نتایج آزمون استنباط کرد که نسبت مارشال (MQ) برای تمام مخلوط‌های اصلاح‌شده بیش‌تر از مخلوط شاهد بوده و مقدار حداکثر آن بیش از دو برابر نسبت به مخلوط شاهد اندازه‌گیری شده است. هم‌چنین قیر اصلاح‌شده با خرده تایر (CR)، بهترین نتیجه را در این آزمایش نشان داد. در این آزمون هیچ اثر منفی قابل‌توجهی بعد از افزودن پودر شیشه بازیافتی (RGP) مشاهده نشد. برای مخلوط آسفالت، مقدار بیشینه نسبت مارشال (MQ) به‌وسیله 5 درصد خرده تایر (CR) و 5 درصد پودر شیشه بازیافتی (RGP) به دست آمد. ازاین‌رو می‌توان نتیجه‌گیری کرد که بهبود در خواص مارشال مخلوط آسفالت با استفاده از RGP اصلاح‌کننده به وجود می‌آید.

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر

شکل 6  نسبت مارشال برای قیر پایه و قیر اصلاح‌شده

نتایج آزمون استحکام کششی غیرمستقیم (ITS)

شکل شماره 7 نتایج آزمون استحکام کششی غیرمستقیم (ITS) را برای نمونه‌ها با درصدهای مختلف اصلاح‌کننده را به تصویر کشیده است. نتایج نشان می‌دهد که قیر اصلاح‌شده با خرده تایر (CR) مقاومت بیش‌تری در برابر تنش‌های غیرمستقیم دارد. برای مخلوط آسفالت مقدار بیشینه استحکام کششی با 5 درصد خرده تایر (CR) و 5 درصد پودر شیشه بازیافتی (RGP) به دست می‌آید. در این آزمایش استحکام کششی اغلب نمونه‌های اصلاح‌شده بیش‌تر از نمونه شاهد بود. به‌هرحال، مقاومت کششی نمونه‌های حاوی CR-RGP حدود 25 درصد بیش‌تر از نمونه‌های حاوی CR و حدود 50 درصد بیش‌تر از نمونه‌های اصلاح‌نشده است؛ بنابراین تأثیرات مثبتی در افزودن پودر شیشه بازیافتی (RGP) مشاهده شد.

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر

شکل 7  مقاومت کششی غیرمستقیم مخلوط اصلاح‌شده و اصلاح‌نشده

شکل شماره 8 نشان‌دهنده نتایج آزمون TSR برای مخلوط آسفالت است. نتایج حاصله نشان داد که قیر اصلاح‌شده با خرده تایر (CR) دارای TSR بیش‌تر و حساسیت به رطوبت کمتری در مقایسه با دیگر اصلاح‌شده ها است. مقدار ماکزیمم TSR برای نمونه‌های حاوی 5 درصد CR و 5 درصد RGP مشاهده‌شده است. هم‌چنین، هیچ اثر منفی پس از افزودن RGP یافت نشد. مقاومت تمام مخلوط‌ها بالاتر از حداقل مقدار موردنیاز است.

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر

شکل 8  مقایسه نرخ استحکام کششی برای مخلوط‌های اصلاح‌شده و اصلاح‌نشده


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

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش هشتم


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

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش هفتم
5 (100%) 9 votes

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش چهارم

Share

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش چهارم

 آزمون رئومتر برشی پویا (DSR)

بهترین راه برای ارزیابی خواص رئولوژیکی قیر معمولاً توسط روش‌های مکانیکی-دینامیکی مبتنی بر آزمون‌های نوسانی انجام می‌پذیرد. این تست‌ها را می‌توان با استفاده از DSR انجام داد. در این پژوهش، تست DSR بر روی قیر اصلاح‌نشده و اصلاح‌شده حاوی CR-RGP، SBS-RGP و SBS-RGP انجام گرفت. نتایج اصلی آزمون DSR شامل مدول برشی مجموع (*G) و زاویه فازی (δ) است. مدول برشی مجموع (*G) به‌صورت نسبت حداکثر تنش به حداکثر کرنش تعریف‌شده و به‌طورکلی نشان‌دهنده مقاومت آسفالت در برابر تغیر شکل تحت بار برشی است. این آزمایش تحت شرایط تنش کنترل‌شده در فرکانس 10 رادیان بر ثانیه (1/59 Hz) و در دمای 64 درجه سانتی‌گراد مطابق با استاندارد ASTM D7175 انجام گرفت. بر مبنای این استاندارد، برای آزمون‌های دمابالا (82-46 درجه سانتی‌گراد)، ضخامت نمونه باید به میزان 1 میلی‌متر و قطر آن 25 میلی‌متر باشد.

  آزمون‌های متعارف

این آزمون‌ها شامل آزمون نفوذپذیری و آزمون نقطه نرمی است که برای قیر پایه و قیر اصلاح‌شده انجام می‌گیرد. میانگین نتایج برای سه نمونه مشابه با میزان اصلاح‌کننده یکسان محاسبه شد. حساسیت دمایی نمونه قیر اصلاح‌شده که به‌صورت تغییر پارامتر ثبات به‌عنوان تابعی از درجه حرارت است، توسط شاخص نفوذ (PI) و هم‌چنین درجه نفوذپذیری و آزمون نقطه نرمی ارزیابی می‌شود.

 خواص مارشال

در این پژوهش طراحی مخلوط آسفالت ماتریکس سنگی (SMA) مطابق با برنامه تحقیقاتی بزرگراه‌های اصلی (NCHRP) به شماره 425 انجام‌گرفته است. مواد موجودی که خصوصیات قابل قبولی دارند (مانند قیر پایه با نفوذپذیری 60/70) برای تهیه مخلوط مرجع مورداستفاده قرار گرفت. نمونه مارشال در آزمایشگاه آسفالت با استفاده از چکش مارشال به تعداد 50 ضربه برای هر طرف تهیه شد. مقدار بهینه قیر برای مخلوط SMA برای به دست آوردن 4 درصد فضای خالی در نظر گرفته شد. در این آزمون مقدار بهینه قیر برای آماده‌سازی نمونه شاهد و تمام مخلوط‌های SMA اصلاح‌شده و اصلاح‌نشده برابر با 6/1 درصد بود. به‌منظور از بین بردن تأثیر مقدار قیر بر آنالیز و تجزیه‌وتحلیل نتایج آزمایش، تعداد سه نمونه از هر مخلوط با استفاده از مقدار قیر یکسان ساخته شد و میانگین نتایج مورداستفاده قرار گرفت.

نسبت مارشال (MQ) که به‌صورت نسبت پایداری برحسب کیلو نیوتن به مقدار جریان برحسب میلی‌متر محاسبه می‌شود، نشان‌دهنده یک تقریبی از نسبت بارگذاری به تغییر شکل تحت شرایط ویژه آزمون است. این نسبت ممکن است به‌عنوان معیاری برای سنجش مقدار مقاومت مواد در برابر تغییر شکل دائمی در زمان سرویس مورداستفاده قرار گیرد (Zooro و 2000Suparma).


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

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش پنجم


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

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش چهارم
5 (100%) 11 votes

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش اول

Share

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش اول

مقدمه

مواد قیری پالایش‌شده برای چندین دهه است که به‌طور موفقیت‌آمیزی در بسیاری از بزرگراه‌ها و باند فرودگاه‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند. در سال‌های اخیر، افزایش تعداد بارهای ترافیکی و وزن کشنده‌های سنگین و افزایش فشار تایر خودروها باعث افزایش خسارات وارده بر آسفالت و روسازی‌ها شده است. درنتیجه، به موادی با خواص بهتر برای کاهش مشکلات آسفالت نیاز داریم. اصلاح پلیمری توانایی غلبه بر ضعف‌های قیر و بهبود عملکرد مخلوط آسفالت را دارد. افزودنی‌های اصلاح‌کننده مختلف وجود دارند که در حال حاضر در زمینه اصلاح قیر کاربرد دارند. این اصلاح‌کننده‌ها شامل خرده تایرها (CR)، استایرن بوتادین استایرن (SBS) و استایرن بوتادین رابر (SBR) هستند (Ahmadzade،Tigdemir و 2007Kalyoncuoglu). خرده تایرها (CR) که از تایرهای ضایعاتی به دست می‌آیند برای چهار دهه است که به‌طور گسترده در ساخت‌وسازهای صنعتی و به‌خصوص در صنعت آسفالت به‌کاربرده می‌شوند (Xiao و 2009Amirkhanian). به‌طور مثال خرده تایرها (CR) می‌تواند به‌عنوان اصلاح‌کننده قیر برای کاهش هزینه‌های ساخت و هم‌چنین کاهش مصرف انرژی مورداستفاده قرار گیرد. هم‌چنین این روش باعث کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی به علت بازیافت و استفاده از لاستیک‌های ضایعاتی می‌شود. علاوه بر این، ترکیب خرده تایر (CR) و قیر می‌تواند باعث افزایش عملکرد و خواص مهندسی مخلوط آسفالت شود (Chiu و 2007Lu). به دلیل تمامی موارد ذکرشده در بالا، امروزه اصلاح قیر با استفاده از خرده تایر (CR)، یک روش معمول در ساخت‌وسازهای صنعتی است. به‌هرحال، استفاده از ترکیب کردن خرده تایر و دیگر مواد بازیافتی با قیر برای افزایش کارایی قیر اصلاح‌شده و مخلوط آسفالت در نظر گرفته می‌شود.

استایرن بوتادین استایرن (SBS) یک گروه از الاستومرها ست که خواص الاستیک قیر را بهبود داده و احتمالاً بهترین پلیمر موجود برای اصلاح قیر است. اگرچه با استفاده از آن انعطاف‌پذیری قیر در دمایی پایین افزایش می‌یابد، اما برخی از محققین به کاهش مقاومت قیر در برابر نفوذ در دماهای بالا، هنگام استفاده از این پلیمر اشاره‌کرده‌اند (Gorkem و 2009Sengoz). علاوه بر آن به نظر می‌رسد که مخلوط آسفالت اصلاح‌شده با استفاده از پلیمر بیش‌ترین پتانسیل را برای کاربرد موفقیت‌آمیز در طراحی آسفالت‌های انعطاف‌پذیر دارد. این مزایا باعث افزایش طول عمر مفید و کاهش ضخامت لایه‌های آسفالت و به‌تبع آن کاهش هزینه‌های ساخت و نگهداری آسفالت می‌شود (Al-Hadidy و 2009Tan).


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

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش دوم


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

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP

خواص مهندسی مخلوط‌های SMA حاوی پلیمر و RGP-بخش اول
Rate this post

کیفیت قیر و فناوری تولید آن درگذشته و حال-بخش یازدهم

Share

کیفیت قیر و فناوری تولید آن درگذشته و حال-بخش یازدهم

مواد پلیمری اصلاح‌کننده

در متون علمی پیشنهادهای زیادی مبنی بر استفاده از مقدار کم ترکیبات غیرنفتی برای بهبود مشخصات قیر وجود دارد. مواد افزایش‌دهنده چسبندگی قیر به سطوح جامد مانند سنگدانه ها، توجه بسیاری از محققین و صنعتگران را به خود جلب کرده است. این افزودنی‌ها در جهت بهبود خواص رئولوژیکی و مخصوصاً ارتقاء ویژگی‌های دماپایین قیر نیز کاربرد دارند. در ادامه این مطلب چند ماده برای تنظیم ویژگی‌های کلوئیدی در جهت کاهش ناسازگاری‌های قیر پیشنهادشده است. 

 Lewis و Welborn استفاده از انواع مختلف پودر لاستیک (طبیعی و مصنوعی) را در قیرهای مختلف موردبررسی قراردادند. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که مشخصات ترکیب به نوع و کیفیت لاستیک استفاده‌شده، ماهیت قیر و روش استفاده‌شده برای فرآوری ترکیب بستگی دارد. مشخص‌شده که افزودن لاستیک باعث افزایش ویسکوزیته و کاهش حساسیت دمایی و تمایل به جریان شدگی قیر می‌شود. Gregg و Alcoke تأثیر لاستیک را در جاده‌های ساخته‌شده با این نوع قیر بررسی کردند. آزمون انعطاف پذیری-خستگی برای ارزیابی مزایای هریک از ترکیبات مختلف استفاده‌شده است. تأثیر افزودن لاستیک بر روی شکنندگی و ویسکوزیته مواد قیری توسط Mason و همکاران موردبررسی و مطالعه قرارگرفته است. ترکیبات در دمای 17/8- درجه سانتی‌گراد تحت‌فشار کششی اعمالی قرارگرفته و تنش و کرنش در تمام مراحل آزمون اندازه‌گیری شده است. ویژگی تغییر شکل قیرها، ترکیبات و مخلوط‌ها با ماسه در یک ویسکومتر سیلندری اندازه‌گیری شده است.

توجه به بهبود خصوصیات قیر از طریق ترکیب با مقدار کمی پلیمر و به‌ویژه خرده لاستیک‌ها، به موضوعی جذاب تبدیل‌شده که توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. در سال‌های اخیر کارهای بسیار بزرگی در زمینه قیر و پلیمرهای لاستیکی انجام‌گرفته است. هدف اصلی دستیابی به بایندر قیری با سطح عملکرد ارتقاءیافته است. این هدف فراتر از تولید مطابق مراحل فرآوری مرسوم مانند تقطیر در خلأ و دمیدن هوا است. Bahl و همکاران خواص قیرهای اصلاح‌شده با پلیمرهای ارگانیک را موردمطالعه قراردادند. آن‌ها نتیجه گرفتند که افزودن پلیمرهای ارگانیک خاص به قیر در غلظت‌های کم باعث بهبود عملکرد، ارتقاء طول عمر سرویس و افزایش مقاومت آن در برابر شرایط آب و هوایی می‌شود. 

Naugautuck Chemical، بخشی از کمپانی لاستیک ایالات‌متحده است که ترکیبی از لاستیک و قیر را تحت نام Surfa-Sealz تولید کرده است. آن‌ها بر روی خصوصیات رئولوژیکی این ترکیب تحقیقات گسترده‌ای انجام دادند. آن‌ها از ارزیابی‌های میدانی خود نتیجه‌گیری کردند که این مخلوط از لغزش، شیار شدگی و پوسته‌پوسته شدن جلوگیری کرده و باعث افزایش مقاومت در برابر لغزش کشویی (Skidding) می‌شود. حضور پلیمر در قیر هم‌چنین باعث افزایش الاستیسیته آسفالت، کاهش حساسیت دمایی و کاهش نرخ سن سخت شدن آسفالت می‌شود. روغن‌های آروماتیک، رزین‌ها و پیتچ ها به‌عنوان افزودنی برای بهبود خواص فیزیکی و رئولوژیکی قیرها توصیه‌شده است. معمولاً چند درصد از این مواد برای ایجاد یک تغییر مفید در خصوصیات کلوئیدی قیر لازم است. 


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

کیفیت قیر و فناوری تولید آن درگذشته و حال-بخش دوازدهم


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

کیفیت قیر و فناوری تولید آن درگذشته و حال

کیفیت قیر و فناوری تولید آن درگذشته و حال-بخش یازدهم
5 (100%) 12 votes