آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش اول

مقدمه

مدول ارتجاعی یک داده اصلی در روش تحقیق در مورد طراحی روسازی‌های انعطاف‌پذیر در موضوع پیش‌بینی و درک رفتار مخلوط آسفالت است. Zoorab و Superma توضیح داده‌اند که مدول ارتجاعی معیاری برای سنجش توانایی مخلوط آسفالت در پخش کردن فشار وارده و کنترل سطح ترافیک است. اکنون به‌خوبی مشخص‌شده است که ترافیک یک کرنش کششی بر لایه‌های زیرین مخلوط آسفالت که در معرض شکست خستگی قرار دارند همراه با کرنش فشرده‌سازی در بستر که می‌تواند منجر به تغییر شکل دائمی شود، ایجاد می‌کند. همان‌طور که پور طهماسب و همکاران بیان کرده‌اند، آزمون مدول ارتجاعی می‌تواند برای نمایش شرایط یک مخلوط آسفالت در معرض فشار ترافیک، مورداستفاده قرارگرفته و توانایی مقایسه رفتار مخلوط آسفالت را تحت شرایط و تنش‌های مختلف ارائه کند.

در سال‌های اخیر، رویکرد مکانیکی بر مبنای نظریه الاستیک در فلسفه طراحی مخلوط آسفالت باهدف تغییر روش‌های تجربی، مورداستفاده قرارگرفته است. در این نظریه، مدول ارتجاعی به‌عنوان مدول الاستیک، به‌عنوان یک داده برای شناخت خصوصیات الاستیک مواد روسازی، ضروری است. طبق مطالعات انجام‌گرفته، به دست آوردن مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت با استفاده از آزمون ITSM یک‌راه برای مطالعه پتانسیل خواص الاستیک مخلوط آسفالت در قالب اندازه‌گیری تنش-کرنش است.

طبق مطالعات شفابخش، فخاری و غنی زاده، تغییر شکل مخلوط آسفالت تحت هر چرخه بارگذاری قابل بازیابی بوده و مواد هنگامی الاستیک در نظر گرفته‌شده که بارگذاری مکرر برای مدت‌زمان طولانی در مقایسه با استحکام مواد، کوچک باشد. شفابخش و تناکی زاده همچنین بیان کردند که مدول ارتجاعی توسط عواملی همچون درجه حرارت آزمون، زمان بارگذاری و تناوب آن، دوره استراحت و شکل موج پالس بارگذاری تحت تأثیر قرار می‌گیرد. بااین‌حال، درجه حرارت آزمون تأثیر بسزایی بر مدول ارتجاعی دارد. در دمای معمولی مانند 5 درجه سانتی‌گراد و سرعت ترافیک با افزایش زمان 100 میلی‌ثانیه، بایندر آسفالت به شیوه تقریباً الاستیک رفتار می‌کند. به‌عنوان نتیجه‌گیری می‌توان بیان کرد که مدول ارتجاعی معیاری از مقاومت مخلوط آسفالت در برابر خم شدن و توانایی گسترده کردن فشار است. طبق مطالعات Tayfur و همکاران، بایندر آسفالت و نسبت حجمی مخلوط بر مدول سختی تأثیرگذار است.

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

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA-بخش دوم

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

آزمایش مدول ارتجاعی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده BRA

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

مقاومت در برابر پیرشدگی

هنگامی‌که قیر دچار پیرشدگی می‌شود، سخت‌تر و شکننده‌تر شده و به‌تبع آن آسفالت جاده دچار آسیب‌های زودرس می‌شود. پیرشدگی قیر شامل دو مرحله است: پیرشدگی کوتاه‌مدت و پیرشدگی بلندمدت. پیرشدگی کوتاه‌مدت با حرارت دادن آسفالت در سطح آن و پیرشدگی بلندمدت به‌طورکلی توسط ترکیبی از اقدامات مانند اکسیداسیون حرارتی، بارش و فشار ترافیک در طول عمر آسفالت ایجاد می‌شود. پیرشدگی برخی از قیرهای اصلاح‌شده اغلب براثر تخریب پلیمر است. مقاومت عالی قیر اصلاح‌شده در برابر پیرشدگی ناشی از سازگاری و انحلال‌پذیری خوب آن است؛ بنابراین سازگاری و ثبات از خواص اصلی قیر اصلاح‌شده است. علاوه بر این، الگوی توزیع نانو لایه‌ها در قیر اصلاح‌شده باعث بهبود مقاومت در برابر پیرشدگی می‌شود. تأثیر افزودن OMMT به قیر اصلاح‌شده پلیمری و بررسی پیرشدگی آن توسط سعید صادق پور و همکاران موردتحقیق و پژوهش قرارگرفته است. نانو رس‌ها می‌توانند باعث جلوگیری از پیرشدگی قیر اصلاح‌شده پلیمری شوند. با استفاده از آن‌ها میزان نفوذپذیری پایین نگه‌داشته شده و افزایش بیش‌تر نقطه نرمی باعث افزایش مقاومت در برابر پیرشدگی بایندر می‌شود. تفاوت بین نقطه نرمی، قبل و بعد از پیرشدگی با افزودن OMMT کاهش‌یافته است. هم‌چنین، روند کاهشی میزان نفوذپذیری نیز افزایش‌یافته است. شکل شماره 4 نشان‌دهنده مدل انتشار اکسیژن در نانو کامپوزیت سه‌گان‌هاست. با افزایش مقدار OMMT در نسبت SBS/OMMT از 100/50 به 100/65 ذرات اشباع‌نشده در انتهای ظرف انباشته می‌شوند. درنتیجه تفاوت نقطه نرمی برای این نمونه منفی می‌شود. اکسیداسیون قیر همیشه محصول عملکرد بدتر قیر در دمای پایین است؛ بنابراین، بهبود خواص ضد پیرشدگی قیر اصلاح‌شده پلیمری با افزایش مقدار OMMT منجر به بروز عملکرد مناسب در دمای پایین و کاهش ترک‌خوردگی حرارتی میشود.

شکل 4    مدل انتشار اکسیژن در نانو کامپوزیت سه‌گانه. (a) ترکیب قیر/SBS و (b) ترکیب کامپوزیت قیر/OMMT/SBS

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 هشتم

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 چهارم

قسمت اول

فرآیند آماده‌سازی بایندر قیر اصلاح‌شده با لاستیک و پلیمر نانو رس

مجتبی قاسمی، قیر اصلاح‌شده با کامپوزیت SBS/SiO₂ را برحسب روش‌های گزارش‌شده پیشین آماده کرد. او فهمید که روش mother liquor melting برای پراکنش یکنواخت پلیمر اصلاح‌کننده و به دنبال آن پایداری ذخیره‌سازی سیستم قیر اصلاح‌شده مؤثرتر است. به‌هرحال، این فرآیند آماده‌سازی، نسبتاً پیچیده بوده و مشخص‌شده که حلال ممکن است دیگر خواص قیر را تحت تأثیر قرار دهد. درنتیجه، در این مقاله، فقط روش اصلاح قیر به‌صورت برشی پرسرعت که معمولاً در آزمایشگاه و کارهای میدانی استفاده می‌شود به‌طور خلاصه بیان‌شده است.

با توجه به هزینه بالا و پراکنش نانو مواد در قیر، مقادیر نانو مواد کامپوزیت باید کم در نظر گرفته شود. علاوه بر این، ویسکوزیته قیر بسیار بالا بوده و ترکیبات آن پیچیده است که این امر منجر به افزایش مشکلات پراکنش نانو ذرات و انتشار آن‌ها در ماتریکس می‌شود. کاهش ویسکوزیته در فرآیند آماده‌سازی قیر اصلاح‌شده برای افزایش درجه حرارت به‌منظور تسهیل در انتشار نانو ذرات، ضروری است. ازآنجاکه آسفالت در طول فرآیند آماده‌سازی کامپوزیت به سهولت توسط اکسیژن دچار پیرشدگی می‌شود، درجه حرارت اختلاط و زمان برش نباید بیش‌ازحد بالا باشد؛ بنابراین متعادل‌سازی پراکنش یکنواخت نانو ذرات در قیر و کاهش پیرشدگی آن تا حدی امکان‌پذیر است. این‌یک موضوع قابل‌توجه و کلیدی برای تحقیقات در آینده است. علاوه بر این، اندازه ذرات پلیمر در آسفالت، تحت تأثیر سرعت و زمان برش قرار دارد.

نخستین روش مخلوط کردن به‌صورت توالی دنباله‌دار است که در آن نخست قیر با Cloisite 20A مخلوط شده و سپس پلیمر به مخلوط افزوده می‌شود. روش دوم اختلاط به‌صورت توالی معکوس بوده که در آن پلیمر با Cloisite 20A مخلوط شده و درنتیجه تشکیل یک نانو کامپوزیت پلیمری را می‌دهد، پس‌ازآن نانو کامپوزیت به قیر پایه افزوده می‌شود. در روش دوم از مخلوط‌کن با ظرفیت 50 میلی‌لیتر، پیش گرم شده تا دمای 190 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود. سرعت آن به مدت 2/5 دقیقه در 30 دور در دقیقه ثابت نگه‌داشته شده و سپس به‌تدریج تا 60 دور در دقیقه اضافه می‌شود. رس ارگانیک به ماتریکس پلیمر مذاب قبل از افزایش دور موتور اضافه می‌شود. زمان کلی اختلاط در حدود 13 دقیقه است.

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 پنجم

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

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

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).

شکل 23   ارتباط بین مدول برشی پیچیده و نقطه نرمی

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

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

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

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. 

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

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

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

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.

شکل 6   رفتار انتقالی زاویه فازی برای یک ماده ویسکوالاستیک

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

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

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

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

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