مواد و روش آزمون در ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده با نانو سیلیکا و ساسوبیت

Share

مواد و روش آزمون در ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده با نانو سیلیکا و ساسوبیت

 

مواد

1-   نانو سیلیکا

نانو سیلیکا با مشخصات ارائه‌شده در جدول شماره 1 و 2 برای این مطالعه مورداستفاده قرارگرفته است. همان‌طور که در جدول شماره 2 مشاهده می‌کنید، مساحت سطح نانو سیلیکا برای تأثیرگذاری بر خواص بایندر بسیار بزرگ و مطلوب است.

مواد و روش آزمون در ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده با نانو سیلیکا و ساسوبیت

جدول 1   آنالیز نانو سیلیکا

مواد و روش آزمون در ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده با نانو سیلیکا و ساسوبیت

جدول 2   خواص نانو ذرات اکسید سیلیکون

2-   قیر و Sasobit

رایج‌ترین قیر موجود با گرید 60/70 تولیدشده در پالایشگاه‌های ایران به‌عنوان قیر پایه در این مطالعه مورداستفاده قرار گرفت. مشخصات و ویژگی‌های قیر پایه در جدول شماره 3 ارائه‌شده است.

ساسوبیت یک موم مصنوعی است که از هیدروکربن‌ها با زنجیره بلند تشکیل‌شده است. این ماده توسط پلیمریزاسیون طی فرآیند Fisher-Tropsch به دست می‌آید. ساسوبیت مورداستفاده در این پژوهش از شرکت Sasol wax آفریقای جنوبی تهیه‌شده است.

مواد و روش آزمون در ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده با نانو سیلیکا و ساسوبیت

جدول 3   ویژگی‌های قیر استفاده‌شده در این پژوهش

روش آزمون

در این پژوهش، از روش ذوب داغ برای اختلاط قیر پایه با اصلاح‌کننده‌ها، ساسوبیت و نانو سیلیکا استفاده‌شده است. در روش ذوب داغ، اصلاح‌کننده‌های قیر که شامل ساسوبیت و نانو سیلیکا هستند به ترتیب در درجه حرارت معادل 160 درجه سانتی گراد و 180 درجه سانتی گراد به قیر دست‌نخورده اضافه می‌شوند. میزان ساسوبیت مورداستفاده برای تمام نمونه‌ها به مقدار 2 درصد وزنی بود، درحالی‌که مقدار نانو سیلیکا استفاده‌شده از 2 تا 6 درصد وزنی (از مقدار کل وزن بایندر) متفاوت بود. از دستگاه همگن‌ساز Silverson با نرخ برشی 3000 دور در دقیقه و زمان اختلاط حدود 30 دقیقه برای آماده‌سازی قیر اصلاح‌شده استفاده گردید. خصوصیات فیزیکی بایندر اصلاح‌شده در جدول شماره 4 ارائه‌شده است.

مواد و روش آزمون در ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده با نانو سیلیکا و ساسوبیت

جدول 4   خصوصیات فیزیکی قیر اصلاح‌شده

در جدول شماره 5، مدل ترکیب استاندارد مخلوط آسفالت گرم استفاده‌شده برای آماده‌سازی آسفالت ارائه‌شده است.

ویژگی‌های ذرات و دانه‌های بکار رفته نیز در جدول شماره 6 به تصویر کشیده شده است. از ذرات گرم شده با دمای 135 درجه سانتی گراد برای تولید آسفالت حاوی نانو سیلیکا اصلاح‌کننده قیر استفاده‌شده است.

مواد و روش آزمون در ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده با نانو سیلیکا و ساسوبیت

جدول 5   مدل اختلاط مخلوط آسفالت (عبور کرده از غربال برحسب درصد)

مواد و روش آزمون در ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده با نانو سیلیکا و ساسوبیت

جدول 6   خواص ذرات و دانه های بکار رفته

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

نتایج و مباحث ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده با نانو سیلیکا و ساسوبیت-بخش اول


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

ارزیابی عملکرد قیر اصلاح‌شده با نانو سیلیکا

مباحث و نتایج پیرامون اصلاح خصوصیات قیر با نانو سیلیکا

Share

مباحث و نتایج پیرامون اصلاح خصوصیات قیر با نانو سیلیکا

خزش برشی

نتایج آزمون خزش برای دمای 50 درجه سانتی گراد در شکل شماره 10 نشان داده‌شده است. در هر چرخه بارگذاری، زمان بارگذاری و بازیابی به ترتیب معادل 1 ثانیه و 9 ثانیه بوده و این چرخه برای 20 نوبت تکرار شده است (10 چرخه با بارگذاری 100pa و 10 چرخه با بارگذاری 3200pa). کرنش الاستیک آنی آسفالت در طول مراحل بارگذاری گسترش‌یافته و کرنش ویسکوالاستیک آسفالت به‌عنوان کرنش خزشی انباشته‌شده در زمان تخلیه محاسبه‌شده است. کرنش الاستیک آنی آسفالت بعد از تخلیه بار محوشده و کرنش الاستیک تأخیری به‌تدریج بازیابی می‌شود (Wang 2011). کرنش ویسکوالاستیک غیرقابل‌بازیابی یک کرنش دائمی است (Wang و همکاران 2011). تجزیه‌وتحلیل داده‌ها نشان می‌دهد که افزایش مقدار نانو سیلیکا و پیری در RTFO، اثر قابل‌توجهی در کاهش سطح کرنش دائمی دارد. همان‌طور که در شکل شماره 10 نشان داده‌شده است، روند در میان چرخه‌های مختلف ثابت است. به‌هرحال، مجموع سطح فشار دائمی با افزایش تعداد چرخه‌ها، افزایش می‌یابد.

مباحث و نتایج پیرامون اصلاح خصوصیات قیر با نانو سیلیکا-نتایج آزمون خزش برای نمونه اصلاح‌نشده و اصلاح‌شده در دمای 50 درجه سانتی گراد. (A) بایندر آسفالت اصلاح‌شده و دست‌نخورده پیر نشده. (B) بایندر آسفالت اصلاح‌شده و دست‌نخورده پیر شده

شکل 10    نتایج آزمون خزش برای نمونه اصلاح‌نشده و اصلاح‌شده در دمای 50 درجه سانتی گراد. (A) بایندر آسفالت اصلاح‌شده و دست‌نخورده پیر نشده. (B) بایندر آسفالت اصلاح‌شده و دست‌نخورده پیر شده

طیف‌سنجی تبدیل فوریر مادون‌قرمز (FTIR)

نتایج FTIR نشان می‌دهد که نانو سیلیکا می‌تواند مقاومت در برابر پیری قیر را با کاهش سطح کربوکسیلیک اسیدها و سولفوکسیدها در نمونه اصلاح‌شده با نانو سیلیکا در مقایسه با نمونه اصلاح‌نشده بهبود می‌بخشد. اگرچه کربوکسیلیک اسیدها به‌طور طبیعی در آسفالت حضور دارند، ولی غلظت آن‌ها به‌طور چشمگیری در طول فرآیند پیرشدگی اکسیداتیو (شکل شماره 11) افزایش می‌یابد.

برای تعیین کمیت تأثیرگذاری بیش‌تر نانو سیلیکا بر کاهش پیرشدگی اکسیداتیو آسفالت، شاخص کربونیل برای هر دو نمونه اصلاح‌شده با نانو سیلیکا و اصلاح‌نشده قبل و بعد از پیرشدگی RTFO محاسبه‌شده است. همان‌طور که در جدول شماره 3 ملاحظه می‌کنید، شاخص کربونیل بایندر اصلاح‌شده با نانو سیلیکا با افزایش درصد نانو سیلیکا، کاهش می‌یابد؛ بنابراین، نانو سیلیکا می‌تواند عامل امیدوارکننده‌ای برای ایجاد تأخیر درروند پیرشدگی اکسیداتیو بایندر آسفالت باشد.

مباحث و نتایج پیرامون اصلاح خصوصیات قیر با نانو سیلیکا-آنالیز طیفی FTIR بایندر آسفالت اصلاح‌شده و دست‌نخورده. (A) بایندر آسفالت پیر نشده و (B) بایندر آسفالت پیر شده

شکل 11    آنالیز طیفی FTIR بایندر آسفالت اصلاح‌شده و دست‌نخورده. (A) بایندر آسفالت پیر نشده و (B) بایندر آسفالت پیر شده

مباحث و نتایج پیرامون اصلاح خصوصیات قیر با نانو سیلیکا-شاخص کربونیل قیر اصلاح‌شده پیر نشده و پیر شده

جدول 3    شاخص کربونیل قیر اصلاح‌شده پیر نشده و پیر شده

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

نتیجه‌گیری از مبحث بهبود خصوصیات قیر با استفاده از نانو سیلیکا