نتایج و مباحث بهینه سازی حساسیت دمایی قیر توسط تایرهای لاستیکی ضایعاتی با استفاده از روش Taguchi

Share

نتایج و مباحث بهینه سازی حساسیت دمایی قیر توسط تایرهای لاستیکی ضایعاتی با استفاده از روش Taguchi

تأثیرات عوامل بر روی S/N

شکل شماره 1 نشان‌دهنده اثر دمای اختلاط، زمان اختلاط، مقدار خرده تایرهای لاستیک و سرعت اختلاط بر روی شاخص نفوذ PI است. همان‌طور که مشاهده می‌شود مقدار بیشینه PI در دمای اختلاط 150 درجه سانتی گراد به دست می‌آید. درنتیجه افزایش زمان اختلاط و مقدار خرده تایرهای لاستیکی، PI نیز افزوده می‌شود. شاخص نفوذ PI با سرعت اختلاط رابطه معکوس داشته و با افزایش سرعت اختلاط، PI کاهش می‌یابد. همان‌طور که در شکل شماره 1 دیده نی شود، شرایط بهینه اختلاط در دمای اختلاط 150 درجه سانتی گراد، مدت‌زمان اختلاط 120 دقیقه، مقدار خرده تایر لاستیکی به میزان 10 درصد وزنی قیر و سرعت اختلاط 250 دور در دقیقه به دست می‌آید.

نتایج و مباحث بهینه سازی حساسیت دمایی قیر توسط تایرهای لاستیکی ضایعاتی با استفاده از روش Taguchi

شکل 1   میانگین اثر عوامل

ارزیابی آماری نتایج آزمون

ANOVA یک آنالیز آماری مهم و ابزار تشخیص است که به ما برای کاهش خطای واریانس کمک می‌کند. ستون تحت %P ایده‌ای را در مورد درجه مشارکت عوامل بر روی پاسخ‌های اندازه‌گیری شده می‌دهد. اگر %P بالا بود، سهم عوامل در پاسخ‌های خاص بیش‌تر است. بدین ترتیب، درصورتی‌که %P کم بود، سهم عوامل در پاسخ‌های خاص کم‌تر است. (Srinivasan و همکاران 2003).

نتایج ANOVA قبل از ادغام همان‌طور که در جدول شماره 5 نشان داده‌شده بیان می‌کند که ،مقدار خرده تایرهای لاستیکی و سرعت اختلاط نقش قابل‌ملاحظه‌ای بر روی PI بازی می‌کند. به‌هرحال به دلیل آنکه اثر زمان و سرعت اختلاط قابل‌اغماض است آن‌ها را در جدول شماره 6 ادغام کردیم. سهم پارامترها بر PI  بیشینه در جدول شماره 6 ارائه‌شده است. مقادیر پارامترهای ارائه‌شده در جدول شماره 7 شرایط بهینه‌ای است که در آن PI بیشینه به دست می‌آید. مقادیر عددی نقاط ماکزیمم در هر نمودار، بهترین مقدار از پارامتر مخصوص است. مقدار ماکزیمم برای هر پارامتر در جدول شماره 7 ارائه‌شده است. علاوه بر این درصورتی‌که نقشه آزمون ارائه‌شده در جدول شماره 4 به‌خوبی مطالعه شود، مشاهده می‌شود که آزمایش مربوط به شرایط بهینه (A:1 B:3 C:3 D:1) در طول کار آزمایشگاهی انجام نمی‌پذیرد. در این آزمون تست تائید، موردنیاز بوده و مرحله مهمی درروش تاگوچی است؛ بنابراین باید در نظر داشت که مقدار 11/2 S/N که در جدول شماره 7 ارائه‌شده یک نتیجه پیش‌بینی‌شده با استفاده از فرمول 2 است. برای تست نتیجه پیش‌بینی‌شده، آزمایش تائیدیه به تعداد دو بار در شرایط کاری بهینه انجام‌گرفته است. از میانگین نتایج آزمون تائیدیه، مقدار S/N به میزان 11/4 به‌دست‌آمده است. همان‌طور که دیده می‌شود نتیجه آزمون تائیدیه به‌دست‌آمده بسیار نزدیک به PI پیش‌بینی‌شده است.

                       نتایج و مباحث بهینه سازی حساسیت دمایی قیر توسط تایرهای لاستیکی ضایعاتی با استفاده از روش Taguchi

بنابراین می‌توان گفت که اثرات تعاملی عوامل بر روی PI بایندر بسیار ناچیز بوده و همچنین ثابت‌شده که روش تاگوچی را می‌توان با موفقیت در آزمون  PI با تعداد بسیار محدود آزمایش و در مدت‌زمان کوتاه به کار گرفت.

نتایج و مباحث بهینه سازی حساسیت دمایی قیر توسط تایرهای لاستیکی ضایعاتی با استفاده از روش Taguchi

جدول 5   نتایج ANOVA قبل از ادغام

نتایج و مباحث بهینه سازی حساسیت دمایی قیر توسط تایرهای لاستیکی ضایعاتی با استفاده از روش Taguchi

جدول 6   نتایج ANOVA بعد از ادغام

نتایج و مباحث بهینه سازی حساسیت دمایی قیر توسط تایرهای لاستیکی ضایعاتی با استفاده از روش Taguchi

جدول 7   آمار عملکرد در شرایط بهینه

نتیجه‌گیری

نتایج زیر را می‌توان از این مطالعه استنباط کرد:

  • طبق جدول ANOVA، مهم‌ترین پارامتر مؤثر بر روی حساسیت دمایی، مقدار خرده تایرهای لاستیکی استفاده‌شده است.

  • شرایط بهینه که باعث به حداکثر رسیدن شاخص نفوذ PI می‌شود شامل: دمای اختلاط 150 درجه سانتی گراد، مدت‌زمان اختلاط 120 دقیقه، خرده تایرهای لاستیکی به میزان 10 درصد از وزن کل قیر و سرعت اختلاط 250 دور در دقیقه است.

  • در شرایط بهینه در حدود 85 درصد بهبود در حساسیت دمایی بایندر حاصل می‌شود.

  • مشاهده‌شده که نتایج آزمون تائیدیه در مواردی با نتایج پیش‌بینی‌شده توسط روش تاگوچی مشابهت دارد. این امر دلیلی بر مؤثر بودن روش تاگوچی است و نشان می‌دهد که استفاده از آن مقرون‌به‌صرفه است.

  • روش تاگوچی را می‌توان در مطالعات تجربی مشابه به‌عنوان جایگزین روش‌های طراحی آزمایش مرسوم و گران‌قیمت به کار گرفت.

بهینه‌سازی حساسیت دمایی قیر اصلاح‌شده توسط تایرهای لاستیکی ضایعاتی با استفاده از روش TAGUCHI-بخش دوم

Share

بهینه‌سازی حساسیت دمایی قیر اصلاح‌شده توسط تایرهای لاستیکی ضایعاتی با استفاده از روش TAGUCHI-بخش دوم

مقدمه

به‌طور رضایت بخشی میل به استفاده از مواد قیری در آسفالت بزرگراه‌ها و باند فرودگاه‌ها وجود دارد. به‌هرحال در سال‌های اخیر، افزایش سطح ترافیک، ساخت و حضور کشنده‌های بزرگ‌تر و سنگین‌تر باعث افزایش فشار تایرها بر روی آسفالت شده است. به این دلایل نیاز به بهبود خواص مواد قیری موجود، احساس شده است. اصلاح‌کننده‌های قیر راه‌حلی برای غلبه بر کمبودهای ذاتی قیر و درنتیجه بهبود عملکرد مخلوط قیر ارائه می‌کنند (Brule و همکاران 1988، Brown و همکاران 1990،Isacsson & Lu 1995).

بهترین و شناخته‌شده‌ترین شکل اصلاح‌کننده‌ها، پلیمرهای اصلاح‌کننده است که به‌طور سنتی برای بهبود حساسیت دمایی قیر با عملکرد افزایش سفتی قیر در دمای سرویس بالا و کاهش سفتی آن در دمای سرویس پایین استفاده می‌شود (Brule و همکاران 1991، Collins و همکاران 1991،  King و همکاران 1993)

تایرها یکی از پلیمرهای مورداستفاده در مخلوط آسفالت گرم (HMA) است. مقدار زیادی از تایرهای لاستیکی مستعمل در HMA مورداستفاده قرار می‌گیرد. در سال‌های اخیر، استفاده از تایرهای لاستیکی ضایعاتی در مخلوط‌های قیری به دلیل دسترسی زیاد به تایرهای لاستیکی استفاده‌شده و رهایی از مشکلات زیست‌محیطی حاصل از آن‌ها، افزایش‌یافته است. علاوه بر این کاربری‌ها، مطالعات زیادی بر روی مخـلوط‌های قیــری اصـلاح‌شـده با تایرهــای لاسـتیـکـی انجــام‌گرفـته اســت (Soon-Jae و هــمـکاران 2008، Cheuk & Wing 2007، Celik & Atis 2007).

به‌طورکلی دو فرآیند به نام‌های فرآیند خشک و فرآیند مرطوب در اصلاح قیر به‌وسیله خرده تایرهای لاستیکی وجود دارد. درروش خشک، خرده تایرها با مخلوط قیری به‌عنوان جایگزین برخی از ذرات و دانه‌های معدنی در مخلوط ترکیب‌شده و درروش مرطوب، خرده تایرها جهت اصلاح خواص فیزیکی و شیمیایی قیر اضافه می‌شوند. هنگامی‌که خرده تایرهای لاستیکی با استفاده از روش مرطوب به قیر اضافه می‌شود، حساسیت دمایی قیر بهبود می‌یابد. درروش مرطوب، مقدار تایرهای لاستیکی، دمای اختلاط، زمان و سرعت اختلاط از عوامل مؤثر در تعیین حساسیت دمایی بایندر حاصله هستند (Freddy و همکاران 1991، Pfeiffer 1950).

Pfeiffer و Van Doormaal در سال 1936 میلادی بیان کردند که حساسیت دمایی توسط شاخص نفوذ PI تعیین می‌شود. PI توسط نقطه نرمی (آزمون گلوله و حلقه) و نفوذپذیری در 77 درجه فارنهایت و با فرض اینکه نفوذپذیری قیر در این نقطه نرمی 800 باشد، تبیین می‌گردد. مقادیر PI محدوده‌ای از حدود 3- برای قیرها با حساسیت دمایی بالا و تا حدود 7+ برای قیرهای دمیده با حساسیت دمایی پایین دارد. فواید استفاده از تایرهای لاستیکی مستعمل در قیر شامل کاهش تعداد تایرهای ضایعاتی، افزایش انعطاف‌پذیری آسفالت هنگام قرارگیری تحت بارهای سنگین که منجر به کاهش مشکل ترک‌خوردگی و بهبود دوام آسفالت می‌شود و افزایش مقاومت آسفالت در برابر شکست حرارتی در آب‌وهوای سرد و شیار شدگی در آب‌وهوای گرم است.

هضم ذرات تایر در قیر مذاب بر عملکرد مخلوط قیر مؤثر است. دمای اختلاط، زمان اختلاط و مقدار تایر لاستیکی، تأثیر فراوانی بر خواص هضم تایر در قیر مذاب دارد. هدف از مطالعه اخیر یافتن شرایط بهینه برای به دست آوردن حساسیت دمایی بیشینه در قیر اصلاح‌شده با تایر لاستیکی است. مطالعات آزمایشگاهی طوری طراحی‌شده بود که شرایط کاری مطلوب که از عوامل مؤثر بر حساسیت دمایی است، با استفاده از روش تاگوچی به دست آید. یکی از فواید روش تاگوچی نسبت به روش‌های معمول طراحی آزمایش، علاوه بر نگه‌داشتن هزینه‌های آزمایش در سطح پایین، کاهش تنوع در اطراف هدف می‌باشد. از دیگر فواید آن این است که شرایط کاری بهینه تبیین شده در کار آزمایشگاهی را می‌توان اغلب در محیط تولید واقعی اعمال کرد (Bilen و همکاران 2001).

برای مطالعه ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:

مواد و روش های مورد استفاده در بهینه‌سازی حساسیت دمایی قیر اصلاح‌شده توسط تایرهای لاستیکی ضایعاتی با استفاده از روش TAGUCHI