راهنمای جامع قیر، بخش چهل و سوم- آزمون نفوذپذیری

Share

راهنمای جامع قیر، بخش چهل و سوم- آزمون نفوذپذیری

درجه نفوذپذیری و یا مقدار اکسیداسیون قیر توسط تست نفوذپذیری (به‌طور مثال منطبق با استاندارد ASTM D5 و یا استاندارد EN 1426) اندازه‌گیری می‌شود. در این آزمون، سوزنی با ابعاد و استاندارد مشخص تحت یک مقدار بار و زمان معین و درجه حرارتی خاص به درون قیر نفوذ می‌کند. دستگاه آزمون نفوذپذیری در شکل شماره 6-1 نشان داده‌شده است.

شکل 6-1    دستگاه تست نفوذپذیری

مقدار نفوذپذیری به‌صورت میزان نفوذ عمقی سوزن استاندارد درون نمونه قیر تحت شرایط دمایی، مقدار بارگذاری و دوره زمانی استاندارد برحسب دسی میلی‌متر بیان می‌شود. معمولاً مقدار بار قرارگرفته بر روی سوزن 100 گرم، دوره نفوذ 5 ثانیه و دمای آزمون 25 درجه سانتی‌گراد است. برای هر نمونه، پس از اطمینان از ثابت بودن درجه حرارت، تعداد سه مرتبه آزمون را انجام می‌دهیم. میانگین به‌دست‌آمده از نتایج این سه آزمون به‌صورت نزدیک‌ترین عدد صحیح ثبت و به‌عنوان مقدار نفوذپذیری نمونه اعلام می‌شود. این مقدار نفوذپذیری در صورتی تائید می‌شود که اختلاف بین این سه اندازه‌گیری از حد مشخصی فراتر نرود.

مقدار کم‌تر نفوذپذیری بیانگر سخت‌تر بودن قیر است. متقابلاً مقدار بالای نفوذپذیری نشان‌دهنده نرم‌تر بودن نمونه قیر است. این تست مبنایی برای طبقه‌بندی قیرها بر اساس مقدار نفوذپذیری استاندار می‌باشد.

ضروری است که روش انجام آزمون به‌دقت تحت نظر داشته باشیم؛ زیرا حتی یک خطای جزئی می‌تواند منجر به تفاوت‌های چشمگیر در نتایج آزمون شود. خطاهای معمول شامل:

  • نمونه‌برداری اشتباه و یا ضعیف
  • نگهداری نامناسب دستگاه و سوزن مربوطه
  • دمای نامناسب و عدم رعایت زمان استاندارد

دقت در کنترل درجه حرارت باید بین مثبت و منفی 1/0 سانتی‌گراد باشد. سوزن دستگاه باید به‌طور مرتب از جهت صاف بودن، تمیز بودن و عدم انحنا موردبررسی قرار گیرد. استفاده از دستگاه اتوماتیک تعیین مدت‌زمان نفوذ سوزن برای افزایش دقت توصیه‌شده و باید به‌طور مرتب موردبررسی قرارگرفته تا از صحت عملکرد آن اطمینان داشته باشیم. مقادیر نفوذ کم‌تر از 2 دسی میلی‌متر و بیش‌تر از 500 دسی میلی‌متر را نمی‌توان با این تجهیزات به‌دقت تعیین کرد. برای تعیین میزان نفوذپذیری قیرهای نرم‌تر به سوزن‌های بلندتر و کاپ نمونه عمیق‌تر احتیاج داریم.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


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

راهنمای جامع قیر، بخش سی و هفتم، آزمایشات مربوط به مخلوط

Share

راهنمای جامع قیر، بخش سی و هفتم، آزمایشات مربوط به مخلوط

سخت شدگی ناشی از اکسیداسیون و تبخیر قشر نازک قیر در تماس با سنگدانه ها توسط دو آزمون مخلوط ارزیابی می‌شوند:

آزمون ذخیره‌سازی مخلوط داغ (Van Gooswilligen و همکاران، 1999) و آزمون تغییر نقطه نرمی قیر در طول فرآیند تولید آسفالت. آزمون ذخیره‌سازی مخلوط داغ شرایط پیرشدگی را در طول اختلاط و ذخیره‌سازی شبیه‌سازی می‌کند. مخلوط موردنظر در آزمایشگاه تولیدشده و مقدار مشخصی از آن را به مدت 16 ساعت در دمای 160 درجه سانتی‌گراد در یک قالب بسته‌شده ذخیره‌سازی می‌کنند. به‌این‌ترتیب حجم هوای موجود در نمونه مشخص‌شده که این‌یک مقدار ثابت است. قیر از مواد مخلوط شده و ذخیره‌شده بازیابی شده و نفوذپذیری و نقطه نرمی آن تعیین می‌شود. پیرشدگی قیر در طول اختلاط و ذخیره‌سازی به‌صورت تفاوت بین نقطه نرمی نمونه بعد از ذخیره‌سازی و نقطه نرمی اولیه آن محاسبه می‌شود.

در مقیاس آزمایشگاهی، این تغییرات بسیار شدید بوده و تفاوت نقطه نرمی در آن بسیار بیش‌تر از آن است که در حجم بالای ذخیره‌سازی مشاهده می‌شود. با این اوصاف، این آزمایش با تمایل سخت شدن مخلوط در دمای بالا و تماس طولانی‌مدت با هوا ارتباط مستقیم دارد.

پیرشدگی ساختاری

فرضیه‌ای وجود دارد که ساختار قیر ممکن است پس از گذشت زمان طولانی از عمر سرویس خود به‌طور آهسته دچار تغییراتی شده و منجر به تغییر حالت آن از نوع Gel به نوع Sol شود. این تأثیر گاهی نیز به نام سخت شدگی فیزیکی معرفی می‌شود؛ و دانشمندان معتقدند که نتیجه فرآیند آهسته تعادل ترمودینامیکی است. آسفالتن ها به‌طور پی‌درپی تشکیل می‌شوند. بااین‌حال نتایج اثبات نکرد که سخت شدگی فیزیکی تنها دلیل این فرآیند باشد و در این مورد پیرشدگی اکسیداتیو یکی از عوامل مشکوک می‌باشد.

پیرشدگی تراوشی

اگر غلظت قیر متوازن نباشد، ممکن است هنگام تماس با سنگدانه های متخلخل، تراوش روغنی رخ‌داده و اجزاء با ویسکوزیته کم‌تر به سطح سنگدانه ها می‌رسند. برای مثال چنین حالتی می‌تواند هنگام اختلاط قیرهای اکسیداسیونی درجه بالا با اجزاء سبک مانند روغن‌های شار به‌منظور تولید قیر با ویسکوزیته موردنظر رخ دهد. این فرآیند تراوشی باعث سخت شدن قشری از قیر که بر روی سنگدانه ها باقی‌مانده می‌شود. تراوش در درجه اول تابع مقدار اجزاء دارای وزن مولکولی کم نسبت به مقدار و نوع آسفالتن است.

محققان شرکت شل آزمون تراوش قطره را برای اندازه‌گیری مقدار تمایل تراوش یک قیر ابداع و توسعه داده‌اند. در این آزمون، قطرات قیر بر روی فرورفتگی‌های صفحات مرمری سفید قرار داده می‌شوند. سپس این صفحات در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت چهار روز تحت هاله‌ای از نیتروژن قرار می‌گیرند. در طول این مدت، حلقه‌های روغن اطراف قطرات قیر تشکیل‌شده که می‌توان آن‌ها را با استفاده از میکروسکوپ و نور ماوراءبنفش اندازه‌گیری کرد. عرض این حلقه‌ها می‌تواند از یک میلی‌متر برای قیر متوازن تا چندید میلی‌متر برای قیرهای نامتوازن متفاوت باشد.

سخت شدگی ناشی از اکسیداسیون در زمان سرویس می‌تواند قابل‌توجه بوده که نه‌تنها به میزان تمایل به تراوش قیر بلکه به میزان تخلخل سنگدانه ها نیز بستگی دارد. اگر سنگدانه ها دارای تخلخل کمی باشند (صرف‌نظر از تمایل به تراوش قیر)، مقدار تراوش جذب‌شده ناچیز است. هم‌چنین اگر تمایل به تراوش یک قیر پایین باشد، مقدار تراوش جذب‌شده (صرف‌نظر از مقدار تخلخل سنگدانه ها) ناچیز است. قیر با تمایل به تراوش بالا و یا سنگدانه های بسیار متخلخل منجر به افزایش تراوش و به‌تبع آن تسریع در سخت شدگی  و تشکیل ترک بر روی آسفالت می‌شود.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


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

راهنمای جامع قیر

راهنمای جامع قیر، بخش سی و چهارم-انسجام

Share

راهنمای جامع قیر، بخش سی و چهارم-انسجام

انسجام

قدرت انسجام یک قیر توسط نیروی انعطاف‌پذیر در دمای پایین (BSI, 2008) و یا با استفاده از آزمون کشش (BSI, 2010b) تعیین می‌شود. در آزمون شکل‌پذیری (شکل شماره 5-3)، نمونه‌های دمبل شکل قیر در حمام آب غوطه‌ور شده و با سرعت مناسب 50 میلی‌متر در دقیقه تا زمان وقوع گسستگی کشیده می‌شوند. فاصله‌ای که نمونه قبل از شکست کشیده می‌شود را به‌عنوان مقدار شکل‌پذیری گزارش می‌کنند. دمای آزمون بر اساس نفوذپذیری قیر تحت آزمایش تنظیم می‌شود (به‌طور مثال مقدار 10 درجه سانتی‌گراد برای قیر 80/100، 13 درجه سانتی‌گراد برای قیر 60/70 و 17 درجه سانتی‌گراد برای قیر 40/50).

با ثبت مقادیر فشار در شکستگی و انرژی لازم برای کشش نمونه در طول کل آزمون، تمایز بسیار بهتری از کشش و به‌تبع آن رفتار انسجامی انواع قیر را می‌توان به دست آورد.


شکل 5-3    (a) آزمون شکل‌پذیری (b) بازیابی کشسان قیر 50/70 (بالایی) و Sell carphalte 45/80-50 (پایینی)

برای مثال، انرژی ثبت‌شده برای قیر اصلاح‌شده به‌طورکلی فقط یک فشار حداکثری را در تنش پایین نشان داده که مشخصه سفتی قیر است. بعدازآن، نیروی لازم برای کشش نمونه بیشتر به سمت مقادیر نزدیک به صفر افت می‌کند. به‌عبارتی‌دیگر، قیر اصلاح‌شده پلیمری در این آزمون توسط دو بیشینه که اولی مقدار سختی ترکیب قیر و دومی که در تنش‌های بالا رخ‌داده (معمولاً 400-200 میلی‌متر) و به تأثیر شبکه پلیمر در ترکیب اشاره می‌کند، مشخص می‌شود. شکل شماره 5-4 مثال‌هایی از منحنی‌های به‌دست‌آمده در این آزمون را نشان می‌دهد.


شکل 5-4    (a) منحنی مشخصه انرژی به‌دست‌آمده برای قیر اصلاح‌نشده 30/45 (اندازه‌گیری شده در 25 درجه سانتی‌گراد)، (b) منحنی مشخصه انرژی به‌دست‌آمده برای قیر اصلاح‌شده پلیمری 65-25/55 (اندازه‌گیری شده در 10 درجه سانتی‌گراد)

برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


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

راهنمای جامع قیر، بخش هجدهم- پاک کردن قیر از روی سوختگی

Share

راهنمای جامع قیر، بخش هجدهم- پاک کردن قیر از روی سوختگی

برای پاک کردن قیر از روی سوختگی روش‌های مختلفی توصیه می‌شود:

از کندن لایه قیر از روی پوست اجتناب کرده و با گاز استریل حاوی وازلین و یا کرم آنتی‌بیوتیک بر پایه پارافین مانند Flammaxine آن را پوشش دهید. چنین اقدام درمانی باعث نرم‌تر شدن قیر شده و این امکان را می‌دهد که پس از چند روز از روی پوست برداشته شود.

از سوی دیگر، روغن‌زیتون را می‌توان به مدت چند ساعت بر روی لایه قیر قرارداد تا این لایه نرم‌تر شود. پس‌ازآن قیر را می‌توان به‌آرامی توسط یک گاز استریل از روی محل سوختگی پاک کرد. از روغن نارگیل، کره، روغن بچه و روغن کانولا نیز می‌توانید برای پاک کردن قیر استفاده کنید.

توجه داشته باشید که استفاده از مواد شیمیایی برای از بین بردن لکه قیر موجب جذب این مواد توسط پوست شده و برای سلامتی خطرناک می‌باشد. هرگز از موادی همچون الکل، استون، اتر، گازوئیل، نفت و آلدئیدها برای پاک کردن قیر از روی پوست استفاده نکنید. پانسمان باید هر چهار ساعت تعویض گردد. پس از 24 ساعت، هر مقدار قیر باقیمانده را می‌توان پاک کرد، سوختگی را ضدعفونی و تحت درمان قرارداد.

سوختگی به همراه اثر تورنیکه

هنگامی‌که قیر به طول کامل یک اندام را محاصره می‌کند، پس از سرد شدن و سخت شدن، این قیر باعث ایجاد اثر تورنیکه و به‌تبع آن تورم اندام سوخته شده می‌شود. در صورت بروز این اتفاق، قیر باید هرچه سریع‌تر نرم شده و یا برای جلوگیری از انسداد شریان‌های خونی با استفاده از یخ سرد و سپس تکه‌تکه شود.

سوختگی چشم

در این‌گونه موارد نباید هیچ‌گونه تلاشی برای برداشتن قیر از روی چشم توسط پرسنل غیرمجاز صورت گیرد. مصدوم را باید به‌سرعت به بیمارستان رساند تا برای تشخیص و درمان مناسب تحت نظر یک‌ چشم پزشک قرار گیرد.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


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

راهنمای جامع قیر-بخش دهم-دمای پمپاژ و ذخیره‌سازی قیر

Share

راهنمای جامع قیر-بخش دهم-دمای پمپاژ و ذخیره‌سازی قیر

قیر باید همیشه در پایین‌ترین دمای ممکن پمپاژ و ذخیره‌سازی شود. دستورالعمل‌های دمای کار ایمن با قیر توسط انستیتو انرژی ارائه‌شده است (انستیتو انرژی، 2005). این درجه حرارت‌ها بر مبنای اندازه‌گیری ویسکوزیته محاسبه‌شده و بر اساس تجارب عملی ارائه‌شده‌اند. برای کاربری‌های متداول (به‌طور مثال اختلاط و انتقال قیر مایع)، دمای 50-10 درجه سانتی‌گراد بالاتر از حداقل دمای موردنیاز برای پمپاژ، توصیه می‌شود اما بیشینه دمای انتقال ایمن نباید از 230 درجه سانتی‌گراد فراتر رود.

به‌منظور جلوگیری از سخت شدن قیر، باید مدت‌زمانی که قیر در مخازن ذخیره‌سازی و همچنین در سیستم چرخشی با درجه حرارت بالا قرار می‌گیرد را تا حد ممکن کاهش داد. اگر مجبور به ذخیره‌سازی قیر برای یک دوره طولانی (مثلاً بیش از یک هفته) بدون افزودن قیر تازه باشیم، درجه حرارت مخزن باید به 20 تا 25 درجه بالاتر از نقطه نرمی قیر کاهش‌یافته و در صورت امکان سیستم چرخشی متوقف شود.

هنگام گرم کردن متناوب و طولانی‌مدت قیر در مخزن باید مراقب گرم شدن بیش‌ازحد قیر در محل لوله‌های گرمایشی و کویل ها بود. این موضوع معمولاً زمانی که از شعله مستقیم در لوله‌ها استفاده می‌کنیم اهمیت داشته زیرا ممکن است دمای سطحی آن‌ها به بیش از 300 درجه سانتی‌گراد برسد. در چنین تأسیساتی، می‌بایست مقدار حرارت بکار رفته شده محدودشده و درجه حرارت فقط به میزان لازم برای بالا بردن دمای قیر تا اندکی بیش از نقطه نرمی آن باشد.

این درجه حرارت باعث نرم‌تر شدن قیر شده و پس‌ازآن در مواقع لزوم برحسب کاربری قیر می‌توان از گرمایش بیش‌تر برای بالا بردن درجه حرارت آن استفاده کرد. این روش مفیدی است زیرا قیر یک سیال ویسکوز بوده و در آن جریان‌های همرفتی باعث از دست رفتن گرما در سرتاسر آن شده و گرم کردن بیش‌ازحد موضعی مشکل کم‌تری ایجاد می‌کند. گردش قیر درون مخزن باید هنگامی‌که قیر به سیالیت مناسب رسید آغاز شود و درنتیجه احتمال گرم شدن بیش‌ازحد موضعی کاهش می‌یابد. اگر سیستم‌های روغن داغ، بخار داغ و یا هیترهای برقی به روش اصولی طراحی‌شده باشند، گرمایش مجدد قیر با استفاده از آن‌ها مشکلات فوق را به وجود نخواهد آورد.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:

راهنمای جامع قیر، بخش یازدهم- بررسی رویکرد ایمنی، بهداشتی و زیست‌محیطی


برای مشاهده اولین مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:

راهنمای جامع قیر

استفاده از پلیمر SBS برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش دهم

Share

استفاده از پلیمر SBS برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش دهم

نتیجه گیری

خصوصیات رئولوژیکی قیرهای جاده‌سازی با استفاده از اصلاح پلیمری توسط استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) بهبودیافته و خصوصیات عمومی و پارامترهای رئولوژیکی اساسی آن‌ها ارتقاء می‌یابد. به‌طور تجربی می‌توان این نظریه را ارائه کرد که سازوکار همراه با اصلاح توسط پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) شامل تورم پلیمر از طریق جذب اجزاء سبک قیر پایه و ایجاد شبکه لاستیک-الاستیک درون بایندر اصلاح‌شده است.

ماهیت شبکه و تأثیر آن بر اصلاح پلیمری تابعی از ماهیت قیر پایه، نوع و مقدار پلیمر و سازگاری بین قیر و پلیمر است. علاوه بر این، خصوصیات مرسوم بایندر مانند نقطه نرمی، شاخص نفوذ و درجه حرارت فراس به‌طورکلی قادر به‌اندازه گیری خصوصیات رئولوژیکی منحصربه‌فرد گروه‌های مختلف قیر اصلاح‌شده پلیمری PMB نیستند، درنتیجه آنالیز مکانیکی پویا برای تبیین پارامترهای رئولوژیکی مدول ترکیب و زاویه فازی مورداستفاده قرار می‌گیرد.

پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) موجب افزایش مدول ترکیب هر دو نوع قیر پایه، مخصوصاً در دمای بالا و فرکانس پایین می‌شود. میزان اصلاح پلیمری بسته به ماهیت قیر پایه و به‌تبع آن سازگاری سیستم قیر-پلیمر، متفاوت می‌باشد.

به‌طورکلی قیرهای پارافینیک درجه بالاتری از اصلاح پلیمری را در مقایسه با قیرهای نفتنیک از خود نشان داده که این تفاوت‌ها در مقادیر زیاد پلیمر، درجه حرارت بالا و فرکانس پایین مشهودتر است. تحت این شرایط است که ویسکوزیته پایین‌تر قیر پایه به ماهیت پلیمری شبکه SBS اجازه تسلط بر تبیین خصوصیات رئولوژیکی بایندر اصلاح‌شده را می‌دهد.

شبیه‌سازی آزمایشگاهی پیرشدگی کوتاه‌مدت و بلندمدت SBS PMBs نیز وجود تفاوت‌هایی در ویژگی‌های رئولوژیکی بایندر اصلاح‌شده را پس از پیرشدگی در مقایسه با آنچه برای قیرهای معمولی تجربه کرده بودیم را نشان داد. بایندر اصلاح‌شده با مقادیر زیاد پلیمر نیز یک تغییر جهت به سمت رفتار ویسکوز تر را پس از پیرشدگی نشان داد.


برای مشاهده اولین مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:

استفاده از استایرن بوتا دی ان استایرن برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش اول

Share

استفاده از استایرن بوتا دی ان استایرن برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش اول

مقدمه

قیر یک مایع ترموپلاستیک، ویسکوالاستیک بوده که در دمای پایین و یا در دوره بارگذاری سریع (زمان بارگذاری کوتاه، فرکانس بارگذاری بالا) دارای خواص یک مایع الاستیک شیشه مانند و در دماهای بالا و در طول بارگذاری آهسته (زمان بارگذاری طولانی، فرکانس بارگذاری کم) دارای خواص مایه ویسکوز است. به‌عنوان یک ماده ویسکوالاستیک، قیر هر دو جزء پاسخ الاستیک و ویسکوز را به نمایش می‌گذارد. علاوه بر آن‌که قیر مسئول رفتار ویسکوالاستیک تمام فرآورده‌های حاصل از خود است، این ماده نقش بسزایی در عملکرد جاده‌ها مانند مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی و شکستگی ایفا می‌کند.

استفاده از قیر اصلاح‌شده در ساخت آسفالت جاده‌ها در دهه گذشته توسط مسئولین دولتی و پیمانکاران به‌منظور بهبود طول عمر جاده‌ها در مقابل افزایش ترافیک، رشد بسیار سریعی داشته است. در حال حاضر، پلیمرهایی که اغلب برای اصلاح قیر بکار برده می‌شوند الاستومرهای استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) بوده که همراه با دیگر پلیمرها مانند، استایرن بوتادی ان رابر، اتیلن ونیل استات و پلی اتیلن بهبود خواص قیر بکار می‌روند. استفاده از پلیمرهای مصنوعی برای بهبود و اصلاح عملکرد بایندرهای قیری مرسوم به اوایل سال 1970 میلادی برمی‌گردد. در آن سال‌ها با اصلاح انجام‌شده حساسیت دمایی بایندر کاهش و چسبندگی آن افزایش می‌یافت. در سطح کلی، توزیع انواع مختلف بایندر اصلاح‌شده را می‌توان به‌صورت زیر تقسیم‌بندی کرد:

75 درصد الاستومری

15 درصد پلاستومری

10 درصد خرده تایر بازیافتی و اصلاح‌کننده‌های متفرقه مانند سولفور.

در داخل گروه الاستومری، کوپلیمرهای بلوکی استایرن، پتانسیل بالاتری را در هنگام ترکیب با قیر از خود نشان می‌دهند. دیگر مثال‌های الاستومرهای استفاده‌شده در اصلاح قیر شامل لاستیک طبیعی، پلی بوتادی ان، پلی ایزوپرن، کوپلیمر ایزو بوتن ایزوپرن، پلی کلرو پرن و استایرن بوتادی ان رابر می‌باشد.

کوپلیمرهای سه بلوکی استایرن را به علت توانایی آن‌ها در ترکیب با مواد دارای خواص الاستیک و مواد با خواص ترموپلاستیک، به‌اصطلاح ترموپلاستیک رابر نامیده می‌شوند. این نوع کوپلیمر را می‌توان از فرآیند پلیمریزاسیون متوالی استایرن بوتا دی ان استایرن تولید کرد. روش دیگر پلیمریزاسیون متوالی استایرن در بلوک میانی مونومرهای بوتادی ان به دنبال یک واکنش با عامل جفت کننده است.

ساختار کوپلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) از زنجیره سه بلوکی استایرن بوتا دی ان استایرن، دارای مورفولوژی دوفازی حوزه‌های بلوک پلی استایرن کروی همراه با ماتریکس پلی بوتادی ان تشکیل‌شده است.

کوپلیمر های استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) قدرت کشش و استحکام خود را از پیوند متقابل مولکول‌ها در شبکه سه‌بعدی دارند. بلوک‌های انتهایی پلی استایرن استحکام را به پلیمر داده، درحالی‌که بلوک‌های ماتریکس لاستیکی پلی بوتادی ان خاصیت ارتجاعی فوق‌العاده‌ای به آن می‌دهد. تأثیر این پیوند متقابل کاهش سریع دمای انتقال شیشه‌ای پلی استایرن (در حدود 100 درجه سانتی‌گراد) است.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


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

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

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)