خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی-بخش سوم
خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی-بخش سوم
نتایج و مباحث
نتایج آزمون‌های مرسوم انجام‌گرفته بر روی ترکیبات و مخلوط‌های قیری آماده‌شده در جدول شماره ۷ ارائه‌شده است. در این جدول، مشخصات فیزیکی وکیوم باتوم پایه و کنترلی (قیر تحت شرایط اختلاط بدون افزودن هرگونه اصلاح‌کننده) با مخلوط‌های قیری آماده‌شده، مقایسه شده است. همان‌طور که مشخص است، خواص مهندسی وکیوم باتوم کنترلی به علت اختلاط در دمای بالا و انتشار مواد سبک و فرار، تغییریافته است.
جدول ۷ مخلوط‌های طراحی‌شده و خواص مکانیکی آن‌ها
طبق مقررات روسازی و آسفالت و با توجه به شرایط آب و هوایی ایران، قیر نفوذی با گرید ۴۰/۵۰، ۶۰/۷۰ و ۸۵/۱۰۰ به ترتیب برای مناطق با آب‌وهوای خشک، آب‌وهوای گرم و آب‌وهوای سرد توصیه می‌شود. از سویی دیگر مشخصات PG اجازه می‌دهد که آن را به‌عنوان یک بایندر ویژه برای شرایط آب و هوایی خاص انتخاب کنیم. همان‌طور که متوجه شدید، در جدول شماره ۷، مخلوط شماره ۲ (یا مخلوط شماره ۳۰ که تکرار آن است) که حاوی ۵ درصد(NB) قیر طبیعی ۵ درصد (CRM)خرده تایرهای اصلاح‌کننده، ۲/۵ درصد پلی‌اتیلن بازیافتی، ۵ درصد لاتکس بازیافتی و ۲/۵ درصد وکیوم سلاپس سنگین (HVS)، یک قیر اصلاح‌شده با گرید ۸۵/۱۰۰ است که نقطه نرمی این قیر در مقایسه با نقطه نرمی قیر ۸۵/۱۰۰ معمولی، بهبودیافته است.
اگرچه پلی‌اتیلن (PE) و خرده تایرهای اصلاح‌کننده (CRM) در حضور وکیوم سلاپس سنگین ممکن است تأثیر چشمگیری بر خصوصیات قیر داشته باشد. در همین حال، شاخص نفوذ (PI) این مخلوط‌ها در یک محدوده قابل‌قبول قرار دارد. به‌ویژه در مورد مخلوط شماره ۲ که شاخص نفوذ (PI) آن به مقدار ایدئال ۱ بسیار نزدیک است. PG این مخلوط ۴۰-۷۰ بوده که بهتر از قیر اصلاح‌نشده ۸۵/۱۰۰ است. در مقابل، شکل‌پذیری این مخلوط کاهش معناداری دارد. اگرچه این مسئله اغلب برای تمامی مخلوط‌ها مشاهده می‌شود. متأسفانه، مطالعات زیادی در زمینه شکل‌پذیری قیر اصلاح‌شده ارائه نشده است.
با تفسیر نتایج به‌دست‌آمده از این مخلوط‌ها توسط نرم‌افزار Design Expert، به حداقل رساندن میزان خرده تایرهای اصلاح‌کننده (CRM) را در مخلوط برای دستیابی به خصوصیات مکانیکی بهبودیافته مانند شکل‌پذیری قیر اصلاح‌شده، توصیه می‌شود. این نتیجه‌گیری توسط Scaffaro و همکاران مورد تائید قرارگرفته است.
شکل‌پذیری قیر اصلاح‌شده یک ویژگی مستقل نیست و دیگر خواص قیر مانند نقطه نرمی، نفوذپذیری، نقطه شکست فراس، مورفولوژی و خصوصیات رئولوژیکی نیز باید برای ارزیابی عملکرد قیر در نظر گرفته شود. همان‌طور که همه می‌دانند، این ویژگی‌ها در سیستم آزمون برنامه تحقیقات بزرگراه‌های استراتژیک (SHRP) گنجانده نشده است. در همین حال، برخی از روال‌های توسعه‌یافته برای برآورد ضوابط SHRP، از نفوذپذیری، نقطه نرمی و داده‌های فراس بدون هیچ‌گونه نیاز به داده‌های شکل‌پذیری استفاده می‌کنند. کامپوزیت‌های انتخاب‌شده در این مطالعه (مخلوط‌های شماره ۲، ۱۰، ۱۹ و ۲۲)مشخصات مطلوبی به‌جز شکل‌پذیری را دارند. در مقابل، طول شکل‌پذیری استاندارد برای قیر دست‌نخورده در دسترس است (معمولاً بیش از ۱۰۰ سانتی‌متر در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد)، اما این ویژگی برای قیرهای اصلاح‌شده، استاندارد نشده است. بدین ترتیب، این کامپوزیت‌ها در صنعت آسفالت و دیگر کاربردها مورداستفاده قرار می گیرند.
اگرچه شکل‌پذیری این کامپوزیت‌ها می‌تواند با افزودن روغن‌های روان‌ساز، خرده تایرهای اصلاح‌کننده (CRM) پیش عمل‌آوری شده قبل از اختلاط با وکیوم باتوم (به‌طور مثال دولکانیزاسیون)، انجام عمل اختلاط در دمای به‌اندازه کافی زیاد و مدت‌زمان طولانی‌تر، بهبود یابد. در میان این مخلوط‌های قیری مخلوط شماره ۱۰ که حاوی ۱۰ درصد قیر طبیعی (NB) و ۵ درصد لاتکس بازیافتی است، بهترین خصوصیات را دارد. بااین‌حال، شکل‌پذیری آن کاهش‌یافته است. در حقیقت، این مخلوط که یک قیر ۶۰/۷۰ اصلاح‌شده است، در مقایسه با قیر ۶۰/۷۰ معمولی ازنظر نقطه نرمی و نقطه شکست فراس افزایش ولی شکل‌پذیری آن کاهش‌یافته است. شاخص نفوذ (PI) این مخلوط در یک محدوده مناسب قرار داشته و درجه کارایی (PG) آن محدوده گسترده‌تری از شرایط آب و هوایی را نسبت به قیر ۶۰/۷۰ استاندارد پوشش می‌دهد.
مخلوط شماره ۱۹ (و یا مخلوط شماره ۲۰ که تکرار آن است) و مخلوط شماره ۲۲ قیر گرید ۴۰/۵۰ اصلاح‌شده به همراه بهبود نقطه نرمی و نقطه شکست فراس هستند. در همین حال، PG این مخلوط‌ها بهبودیافته و شاخص نفوذ (PI) مخلوط شماره ۲۲ کم‌وبیش ازلحاظ فنی مناسب است. مورفولوژی مخلوط شمار ۲ نشان می‌دهد که به‌رغم حضور قیر طبیعی (NB)، پلی‌اتیلن (PE)، لاتکس و وکیوم سلاپس سنگین (HVS)، قطعات خرده تایرهای اصلاح‌کننده (CRM) به‌خوبی و به‌اندازه کافی در ماتریکس قیر پراکنده نشده‌اند (شکل شماره ۲ و ۳). اگرچه افزایش درجه حرارت فرآیند برای ارتقاء پراکنش خرده تایرهای اصلاح‌کننده (CRM) در قیر توصیه‌شده است، اما برخی از مطالعات نشان می‌دهد که درجه حرارت بالا، تخریب شبکه سه‌بعدی خرده تایرها با اتصالات عرضی را افزایش می‌دهد. این امر باعث کاهش ناسازگاری بین فازها در حضور پلی‌اتیلن می‌شود.
شکل ۲ تصویر میکروسکوپ نوری از مخلوط شماره ۲
شکل ۳ تصویر میکروسکوپ نوری از مخلوط شماره ۳۰
مورفولوژی مخلوط شماره ۱۰ پراکنش همگن قیر طبیعی (NB) و لاتکس را در وکیوم باتوم (VB) نشان می‌دهد (شکل شماره ۴). به‌هرحال، به نظر می‌رسد که ذرات قیر طبیعی بر شکل‌پذیری مخلوط تأثیرگذار باشند. چه‌بسا تغییر شرایط فرآیند (به‌طور مثال افزایش مدت‌زمان و یا درجه حرارت اختلاط) ممکن است در پراکنش نهایی آن‌ها و افزایش چشمگیر شکل‌پذیری مخلوط مؤثر باشد. مورفولوژی مخلوط‌ها در اشکال شماره ۵ الی ۷، یک پراکندگی هم گنی از اجزاء را در ماتریکس وکیوم باتوم آشکار ساختند.
شکل ۴ تصویر میکروسکوپ نوری از مخلوط شماره ۱۰
شکل ۵ تصویر میکروسکوپ نوری از مخلوط شماره ۱۹
شکل ۶ تصویر میکروسکوپ نوری از مخلوط شماره ۲۰
شکل ۷ تصویر میکروسکوپ نوری از مخلوط شماره ۲۲
برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:
برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:
خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی