مقدمه ای بر ارزیابی عملکرد قیر اصلاح‌شده با نانو سیلیکا
مقدمه ای بر ارزیابی عملکرد قیر اصلاح‌شده با نانو سیلیکا
موضوع مخلوط آسفالت گرم (WMA) در دهه‌های اخیر به موضوعی جذاب برای بسیاری از محققین تبدیل‌شده است. دانشمندان و محققین درصدد ارتقاء و بهبود کیفیت این نوع از مخلوط آسفالت می‌باشند. به دلایل فواید زیست‌محیطی و مصرف سوخت کم، این نوع از مخلوط‌های آسفالت می‌توانند به‌عنوان جایگزینی برای HMA ارائه شوند (Qin و همکاران ۲۰۱۴). از مزایای مهم WMA کاهش انرژی موردنیاز برای گرم کردن مواد در طول دوره اختلاط بوده و این موضوع باعث کاهش هزینه‌های تولید می‌شود. دیگر مزیت WMA در مقایسه با HMA معمولی نیاز کم‌تر به فوم آسفالت در طول اختلاط و همچنین کاهش انتشار گازهای سمی از کارخانه‌های تولید آسفالت است (Guo & Zhao 2012). به این دلایل استفاده از WMA در سال‌های اخیر به‌شدت افزایش‌یافته است (Qin و همکاران ۲۰۱۴).
مرکز ملی تکنولوژی آسفالت برخی گزارش‌ها را راجع به استفاده از Sasobit، موم مصنوعی به‌عنوان اصلاح‌کننده در مخلوط آسفالت گرم را منتشر کرده است. در برخی از تحقیقات، Sasobit به میزان ۲/۵ درصد بر مبنای بایندر پایه، با توجه به اینکه این نسبت نباید از ۳ درصد وزنی تجاوز کند، استفاده‌شده است. در برخی دیگر از پروژه‌های تحقیقاتی، این نسبت از ۱ تا ۱/۵ درصد توصیه‌شده است. Sasobit فشرده‌سازی و دمای اختلاط را کاهش داده و منجر به کاهش حرارت موردنیاز می‌شود. همچنین باعث کاهش چشمگیر در میزان انتشار CO2 نیز می‌شود (Yan و همکاران ۲۰۱۳).
ذرات نانو حداقل در یک بعد کم‌تر از ۱۰۰ نانومتر قطر دارند. با توجه به‌اندازه کوچک آن‌ها، نانو مواد معمولاً واکنش‌پذیری و سطح‌فعال خاص بالایی دارند (Yu و همکاران ۲۰۱۵). به علت مزایای ذکرشده برای نانو مواد، آن‌ها برای به‌کارگیری در فناوری ساخت آسفالت مناسب می‌باشند (عربانی و فرامرزی ۲۰۱۵، Galooyak و همکاران ۲۰۱۰، گلستانی و همکاران ۲۰۱۵). در سال‌های اخیر از نانو رس برای بهبود خواص مختلف بایندر پایه استفاده‌شده است. مشخص شد که نانو رس می‌تواند مدول ترکیب را بهبود بخشیده و کشش شکست بایندر پایه را کاهش دهد (جهرمی و خدائی ۲۰۰۹، زیاری و همکاران ۲۰۱۴)؛ بنابراین نانو رس می‌تواند حساسیت به رطوبت آسفالت نهایی را کاهش دهد (Yang & Tighe 2013).
نانو الیاف کربن نیز می‌تواند برای اصلاح بایندر آسفالت به کار گرفته شود (شفابخش و همکاران ۲۰۱۴، Yao و همکاران ۲۰۱۲، زیاری و همکاران ۲۰۱۳). از نتایج حاصل از رئومتر برشی دینامیک (DSR) و آزمون ویسکوزیته، نتیجه‌گیری شد که پاسخ ویسکوالاستیک و مقاومت شیار شدگی بایندر اصلاح‌شده با الیاف نانو کربن بهبود می‌یابد (شفابخش و همکاران ۲۰۱۵، Yao و همکاران ۲۰۱۲).
نانو سیلیکا در صنایع مختلف ازجمله پزشکی و مهندسی استفاده می‌شود. فواید نانو سیلیکا شامل کاهش هزینه تولید و دارا بودن ویژگی‌ها با کارایی بالا است. نانو سیلیکاها سطح بزرگ، جذب قوی، توانایی پراکنش بالا، خلوص شیمیایی زیاد و ثبات بسیار عالی دارند. درنتیجه داشتن این خواص سودمند، نانو سیلیکا پتانسیل استفاده شدن به‌عنوان اصلاح‌کننده برای اصلاح و بهبود عملکرد آسفالت را دارد ( Yao و همکاران ۲۰۱۲). آمیزه‌ای از نانو سیلیس و SBS در آسفالت ماتریکس سنگی (SMA) به‌کاررفته و نتایج آن به‌طور ضمنی بیان می‌کند که خواص مکانیکی بایندر آسفالت و مخلوط بهبودیافته است (Santagata و همکاران ۲۰۱۵، Yao و همکاران ۲۰۱۳).
Lu در سال ۲۰۱۳ اثر نانو سیلیس بر مخلوط آسفالت اصلاح‌شده را بررسی کرد. در این تحقیق، ۵ درصد نانو سیلیس به‌عنوان درصد مطلوب انتخاب شد. مشاهده شد که نانو سیلیس مقاومت در برابر رطوبت مخلوط را به‌طور چشمگیری افزایش داد؛ اما اثر منفی بر روی ترک‌خوردگی در دمای پایین مخلوط داشت. ۵۹/۵ درصد اصلاح برای نمونه حاوی نانو سیلیس در مقایسه با قیر پایه به دست آمد. اثرات نانو سیلیس و دی‌اکسید تیتانیوم بر روی عملکرد آسفالت دست‌نخورده توسط Chao و Huaxin در سال ۲۰۰۹ تبیین گردید. نمونه‌های مختلف حاوی ۰/۵، ۱، ۳ و ۵ درصد وزنی سیلیس تهیه‌شده و خواص فیزیکی، نقطه نرمی و نفوذ سوزن برای آن‌ها تعیین گردید. با افزایش نانو سیلیس، نفوذپذیری کاهش و نقطه نرمی و شاخص نفوذپذیری افزایش‌یافته که این امر نشان‌دهنده اصلاح خواص قیر پایه است.
عربانیا و همکاران خصوصیات خستگی مخلوط آسفالت اصلاح‌شده با نانو سیلیس را بعد از اعمال شرایط پیرشدگی کوتاه‌مدت بررسی کردند. در این پژوهش، با درصدهای مختلف نانو سیلیس از ۲ تا ۶ درصد وزنی، خصوصیات خستگی با استفاده از دستگاه استحکام کششی غیرمستقیم بررسی شد. بر طبق این تحقیقات مشخص شد که میزان ۴ درصد وزنی نانو سیلیس می‌تواند عمر خستگی مخلوط آسفالت را تا ۳۷ درصد افزایش دهد؛ بنابراین نمونه‌ای که با ۴ درصد وزنی نانو سیلیس تهیه‌شده، مقاومت خستگی برتری را نشان می‌دهد (عربانیا و همکاران ۲۰۱۲).
اثرات نانو سیلیکا بر روی خواص WMA اصلاح‌شده با Sasobit در این مطالعه بررسی‌شده است. نانو سیلیکا با مقادیر مختلف شامل ۲، ۴ و ۶ درصد وزنی به WMA حاوی Sasobit اضافه‌شده و روش‌های آزمون تعیین کیفیت مختلف بر روی نمونه‌های آماده‌شده برای تبیین اثر نانو سیلیکا بر روی خواص رئولوژیکی، مکانیکی و فیزیکی نمونه‌ها انجام‌گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که نانو سیلیکا به میزان ۶ درصد وزنی، خواص رئولوژیکی بایندر پایه را به‌طور چشمگیری بهبود می‌بخشد. نتایج حاصل از بررسی خصوصیات WMA حاوی Sasobit اصلاح‌شده با نانو سیلیکا در انطباق با نتایج رئولوژیکی است.
برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:
مواد و روش آزمون در ارزیابی عملکرد قیر اصلاح شده با نانو سیلیکا و ساسوبیت
برای مشاهده اولین مطلب در باره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:
