عنوان
بررسي اثر آميخته پليمري ترموپلاستيك – الاستومري بر رفتار مخلوط‌هاي آسفالتي گرم
نويسنده اصلي
مصطفي وامق
مقطع تحصيلي
دكتراي تخصصي
چكيده
هدف از احداث روسازي ارائه يك سطح صاف و هموار است كه بايد از ايمني كافي براي تردد وسايل نقليه برخوردار و همچنين در مقابل انواع خرابي‌ها مقاومت كافي داشته باشد. ترك‌خوردگي در اثر تكرار بار (خستگي)، ترك‌هاي حرارتي در دماي پايين و تغيير شكل‌هاي دائمي كه در دماهاي بالا، جدي‌ترين خرابي‌هاي روسازي‌هاي انعطاف‌پذير هستند كه نه‌تنها باعث افزايش هزينه‌هاي نگهداري روسازي‌ها مي‌شود بلكه عمر مفيد بهره‌برداري آن را نيز كاهش مي‌دهد.
قير عنصر اصلي مخلوط آسفالتي است كه خصوصيات ويسكوالاستيك در طول فرآيند توليد و در عمر خدمت‌دهي به آن وابسته است. در سال‌هاي اخير، اصلاح قير با انواع افزودني‌ها به‌منظور بهبود عملكرد مخلوط‌هاي آسفالتي و كاهش هزينه‌هاي تعمير و نگهداري در دوران بهره‌برداري از روسازي، افزايش قابل‌توجهي داشته است.
خانواده پليمرها يكي از كارآمدترين افزودني‌هاي قير مي‌باشند كه موجب بهبود عملكرد قير در مخلوط‌هاي آسفالتي مي‌گردند و در بين انواع پليمرها، پليمرهايي همچون SBS ازجمله مهم‌ترين مواد اصلاح‌كننده قير به شمار مي‌آيد. اما قيمت زياد اين پليمر سبب شده است كه زمينه تحقيقاتي بر روي ديگر پليمرهاي هم‌خانواده آن فراهم شود. آميخته‌هاي پليمري (تركيب دو يا چند پليمر مختلف با يكديگر) هميشه به‌عنوان يك گزينه ارزان، عملي و كارآمد براي جايگزيني با كوپليمرهاي شيميايي مطرح بوده است.
در اين پژوهش از تركيب دو پليمر ارزان‌قيمت SBR و PP كه هر دو توليد پتروشيمي‌هاي داخل كشور مي‌باشند جهت ايجاد آميخته پليمري استفاده‌شده است. اين دو پليمر با نسبت‌هاي 70-30، 50-50، 30-70، به‌وسيله دستگاه اكسترودر با يكديگر تركيب‌شده‌اند. براي ساخت قيرهاي اصلاح‌شده، آميخته پليمري ايجادشده در درصدهاي 3، 4 و 5 و پليمر SBS (به‌عنوان نمونه شاهد پليمري) در درصدهاي 4 و 5 با قير پايه70-60 به‌وسيله همزن برشي دور بالا (HighShear) اختلاط گرديده است. جهت ارزيابي عملكرد قيرهاي اصلاح‌شده آزمايش تجزيه SARA، آزمايش طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون قرمز (FTIR)، آزمايش پايداري حرارتي، آزمايش ويسكوزيته دوراني، آزمايش جاروب دما، آزمايش LAS و آزمايش MSCR بر روي كليه قيرها انجام‌گرفته است. همچنين آزمايش مدول برجهندگي، آزمايش كشش غيرمستقيم، آزمايش خزش ديناميكي و آزمايش‌هاي خستگي قطري و خستگي تير خمشي بر روي مخلوط‌هاي آسفالتي انجام گرديده است.
نتايج آزمايش SARA نشان‌دهنده افزايش آسفالتن در قيرهاي اصلاح‌شده است كه منجر به افزايش استحكام قير مي‌گردد و همچنين نتايج آزمايش FTIR ايجاد گروهاي الكل، فنل‌ها و استرها در قير اصلاح‌شده مي‌باشد باعث افزايش استحكام و چسبندگي در اين قيرها مي‌گردد. بر اساس نتايج آزمايش‌هاي عملكردي قير، عمر خستگي و مقاومت شيار شدگي بيشتري در قيرهاي اصلاح‌شده با آميخته پليمري نسبت به ساير نمونه‌ها مشاهده مي‌گردد. همچنين نتايج آزمايش‌هاي انجام‌شده بر روي مخلوط آسفالتي نيز افزايش چسبندگي، دوام و الاستيسته بيشتر در مخلوط‌هاي اصلاح‌شده را نشان مي‌دهد كه منجر به افزايش مقاومت در برابر رطوبت، عمر خستگي و مقاومت در برابر تغيير شكل دائم در مخلوط‌هاي آسفالتي مي‌شود. با توجه به اينكه قير نقش اساسي در عملكرد مخلوط‌هاي آسفالتي دارد، نتايج آزمايش عملكرد مخلوط‌هاي آسفالتي با قير با يكديگر ارتباط مستقيم دارند.
آميخته‌هاي پليمري عملكرد خوبي از خود بجاي گذاشته‌اند بخصوص قير حاوي 70 درصد SBR و 30 درصد PP كه بهترين عملكرد را بين كليه نمونه‌ها داشته است.
شماره ركورد
192356
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
راه و ترابري
استاد راهنما
دكتر محمود عامري