26773

ارائه مدل پيش‌بيني شيارشدگي بر پايه رفتار رئولوژيكي قير اصلاح شده با ضايعات توليدي دو الاستومر بومي

دكترا

مهندسي عمران - راه و ترابري

1393

22/10/1399

محمود عامري

ادزيو سانتاگاتا

عمران

پژوهش پيش‌رو به بررسي امكان استفاده از ضايعات توليدات بومي پليمرهاي استايرن‌بوتادين‌رابر و پلي‌بوتادين‌رابر به عنوان اصلاح‌كننده‌اي ارزان‌قميت جهت بهبود خواص مكانيكي و رفتار رئولوژيكي قير پرداخته است. ابتدا به منظور بررسي تفاوت‌هاي ميان پليمرهاي مورد استفاده، آزمايش طيف‌سنج مادون قرمز بر هر چهار نمونه پليمر و همچنين قير اصلاح شده به كمك آن‌ها انجام شده است. سپس قيرهاي حاوي درصدهاي متنوع از اين دو نوع پليمر در آزمايشگاه تهيه شده كه با انجام مطالعات آزمايشگاهي و بكارگيري مدل‌هاي رياضي و تحليل‌هاي به‌روز، خصوصيات رئولوژيك آن‌ها مورد بررسي و نقد قرار گرفته‌اند. به منظور انجام مقايسه، قير حاوي پليمرهاي غيرضايعاتي مشابه نيز در درصدهايي مشابه تهيه شده‌اند. تمامي اين نمونه‌ها به همراه قير خالص فاقد افزودني (نمونه شاهد) علاوه بر آزمايش طيف سنج مادون قرمز، مورد آزمايش‌هاي شيميايي، آزمايش درجه نفوذ و ويسكوزيته قرار گرفته تا مشخصات عمومي نمونه‌ها تعيين گردد. سپس به منظور تعيين مشخصات عملكردي هريك از نمونه‌ها در بازه‌هاي دمايي مختلف، قيرها در حالت‌هاي پيرنشده و پير شده به كمك دستگاه رئومتر برش ديناميكي مورد ارزيابي قرار گرفته‌اند. بدين منظور ابتدا با انجام آزمون جاروب فركانس و دما، منحني مرجع قيرها در حالت‌هاي پيرنشده و پيرشدگي كوتاه‌‌مدت تهيه شده و مورد بررسي قرار گرفته‌اند. با استفاده از شاخص‌هاي منحني مرجع، سري پروني براي توصيف رفتار ويسكوالاستيك قيرها در حالت خزش ديناميكي استخراج شده است كه مي‌تواند مبنايي براي مدل‌سازي رفتار قير تحت خزش قرار گيرد. در ادامه براي بررسي رفتار عملكردي قير در دماهاي بالا (مقاومت در برابر شيارشدگي)، آزمايش خزش و بازيابي چندگانه صورت پذيرفته و تحليل‌هاي آن ارائه گشته است. در ادامه تحليل‌هاي حاصل از اين آزمون و با استفاده از داده‌هاي خروجي از منحني مرجع، مدل پيش‌بيني پارامتر مربوط به تعيين سطح ترافيك در درجه‌بندي عملكردي قيرهاي اصلاح شده با پليمرهاي مذكور معرفي شده است. از سوي ديگر، به منظور بررسي رفتار و مقاومت خستگي قير در دماي مياني آزمايش جاروب دامنه خطي در نظر گرفته شده و براي مقايسه در دماهاي پايين (زير صفر) آزمايش رئومتر تيرچه خمشي مورد استفاده قرار گرفته است كه نتايج هر دو به روش انرژي تحليل شده‌اند. جهت تكميل مطالعات اين پژوهش، تحليلي بر آزمايش خستگي انجام شده بر روي تيرچه‌هاي آسفالتي حاوي اين قيرهاي اصلاح شده نيز صورت گرفته كه در انتهاي نوشتار ارائه گرديده است. بر اساس نتايج بدست آمده از مجموع مطالعات انجام شده مي‌توان عنوان نمود علي‌رغم تفاوت در ساختار شيميايي و فيزيك دو پليمر غيرضايعاتي و ضايعاتي، رفتار قيرهاي اصلاح شده با پليمرهاي ضايعاتي با تقريب خوبي مشابه رفتار قيرهاي اصلاح شده با پليمرهاي غيرضايعاتي (با درصد افزودني يكسان) بوده و اين ضايعات مي‌‌توانند به عنوان جايگزيني اقتصادي در نظر گرفته شوند. همچنين پليمرهاي مورد اشاره تاثير بسزايي در بهبود رفتار رئولوژيكي قير پايه در دماهاي بالا و مياني داشته اما در دماهاي پايين فاقد تاثير مثبت مي‌باشد. در مقايسه بين دو دسته پليمر استفاده شده بايستي اشاره نمود كه پليمر پلي‌بوتادين رابر در آزمون‌هاي قير و آزمون‌ مخلوط بهبود قابل توجهي در زمينه خستگي قير و مخلوط آسفالتي از خود نشان نمي‌دهد اما در بهبود مشخصات عملكردي قير در دماهاي بالا مؤثرتر از پليمر استايرن‌بوتادين رابر خواهد بود.

1401/04/21

Investigation on the rheological behavior of modified binder with the waste of elastomeric polymers produced in Iran

1/12/2022 12:00:00 AM