17285

17285

بررسي اثرات پليمر ترموپلاستيك - الاستومري بر رفتار شيارشدگي و خستگي قير

دكتري

راه و ترابري

اسفند ماه 1395

دكتر محمود عامري

عمران

قيرهاي توليدي پالايشگاه‌ها نيازهاي مرتبط با افزايش فشار چرخ، افزايش بارمحوري و افزايش حجم ترافيكي در روسازي‌هاي انعطاف‌پذير را برآورده نمي‌كنند كه باعث به وجود آمدن خرابي‌هاي زودرس و پيش‌رونده ازجمله تغيير شكل‌هاي دائمي، ترك‌خوردگي خستگي، ترك‌خوردگي حرارتي دماي پايين مي شوند. اين موارد باعث استفاده از مواد مختلف براي بهبود خصوصيات عملكردي قيرهاي آسفالتي شده است. اصلاح‌كننده‌هاي صنعتي به دليل قيمت بالاتر محبوبيت كمتري نسبت به ديگر موادي دارند كه باعث ترغيب متخصصان اين رشته به استفاده از موادي مانند پلاستيك‌ها و لاستيك‌ها شده است. استفاده از اين مواد مي‌تواند علاوه بر كاهش اثرات زيست‌محيطي، موجب اصلاح خصوصيات مكانيكي و عملكردي قيرهاي خالص متداول شود. هدف اين تحقيق بررسي تأثير پليمرهاي ترموپلاستيك الاستومري بر پايه پودر لاستيك (جز الاستيك) و پلي‌اتيلن ترفتالات (جز پلاستيك) بر روي خصوصيات قيرهاي خالص مي‌باشد، به همين جهت سه نوع پليمر ترموپلاستيك الاستومري با استفاده از دستگاه اكسترودر دو مارپيچ توليد شد. اين سه نوع پليمر به مقدار 15 درصد به دو نوع قير 70-60 (PG64-22) و 100-85 (PG58-22) به‌وسيله دستگاه همزن برشي سرعت‌بالا اضافه گرديد. سپس آزمايش‌هاي متداول قير از جمله درجه نفوذ، نقطه نرمي و همچنين آزمايش‌هاي شارپ شامل رئومتر برش ديناميكي، ويسكوزيته دوراني، خزش و بازيابي تنش چندگانه و جاروب خطي دامنه بر روي نمونه‌ها انجام گرفت. به‌منظور تعيين پايداري قيرها در دماي بالا از آزمايش‌هاي نقطه نرمي، جاروب فركانس، جاروب دما استفاده گرديد. بر اساس نتايج آزمايشات كلاسيك قير، اين پليمرها باعث بهبود خصوصيات فيزيكي قيرها مي شوند و با افزايش درصد پلي‌اتيلن ترفتالات در پليمر تركيبي ميزان اين بهبود در عملكرد، افزايش مي يابد اگرچه ويسكوزيته قيرها مقداري افزايش را تجربه مي كند اما اين افزايش به حدي نيست كه ملزومات تعيين شده توسط شارپ را نقض كند ولي با اين وجود كارايي قيرها در فرآيند ساخت مخلوط هاي آسفالتي كاهش خواهد يافت. بر اساس آزمايشهاي متداول شارپ در دماهاي بالا و مياني، حضور اين پليمرها باعث ارتقاء دماهاي بالا و مياني عملكردي قيرها و در نتيجه بهبود خصوصيات قيرهاي اصلاح شده در برابر خرابي هاي شيار شدگي و خستگي مي شوند. آزمايشهاي پيشرفته شارپ نظير خزش و بازيابي چندگانه و جاروب خطي دامنه صحت اين نتايج را تائيد مي كند اما وجود پلي‌اتيلن‌ترفتالات باعث افزايش حساسيت در برابر تنش قيرها مي شود.

1396/03/06

1/1/1900 12:00:00 AM

Commercial TPE polymers offer desirable features in improving performance characteristics of neat asphalt binders at high, medium and low in-service temperatures. However, higher cost of synthetic TPEs such as styrene-butadiene-styrene (SBS), hindered widespread utilization of these materials in asphalt modification practice significantly. The purpose of this study is to investigate the effectiveness of utilizing three combinations of recycled PET and crumb rubber as TPE polymers to improve rutting and fatigue damage resistance of neat asphalt binders. The physical, rheological and storage stability properties of two unmodified and six modified binders were eva​luated using penetration, softening point, rotational viscosity, dynamic shear rheometer, multiple stress creep and recovery and linear amplitude sweep tests. According to conventional binder tests, these polymers improves penetration and softening point while reducing temperature susceptibility of asphalt binders. However, binders’ viscosity increase to some extent. From rheological results obtained, the proposed polymer formulations can enhance binder stiffness and phase angle at high and medium temperatures, thereby binder resistance against permanent deformation and fatigue cracking shifts to higher and lower temperatures, respectively. Moreover, much more enhancement at high in-service temperatures could be reached by using higher PET percentage. At medium temperatures and high frequencies, polymer network formation contributes to greater resistance to fatigue damage as a result of reduction in complex modulus and phase angle. On the basis of storage stability test results, the high percentage of modifiers slightly increases polymer separation potential at high temperatures of asphalt mixture construction and the instability increases with higher amount of PET in polymer combination.