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.
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.
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
