خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم
خواص قیر اصلاحی تولیدشده از وکیوم باتوم به‌وسیله افزودن پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی و قیر طبیعی
آزمایش
1-مواد
مواد مورداستفاده در این پژوهش، وکیوم باتوم (VB) و قیر 60/70 پالایشگاه تهران است که مشخصات آن در جدول شماره 1 و 2 نشان داده‌شده است. پلیمرهای ضایعاتی مصرف‌شده شامل خرده تایرهای اصلاح‌کننده (CRM) از شرکت ایساتیس یزد تهیه‌شده است. پلی‌اتیلن پر چگال بازیافت شده (HDPE) از ظروف دور ریخته شده و لاتکس بازیافتی استفاده‌شده به‌عنوان دستکش آزمایشگاهی جمع‌آوری‌شده است (جدول شماره 3). وکیوم سلاپس سنگین (HVS) از پالایشگاه تهران (جدول شماره 4) و قیر طبیعی (NB) از شرکت سرمک ایران (جدول شماره 5) تهیه‌شده است.
وکیوم باتوم
جدول 1 مشخصات فیزیکی وکیوم باتوم (VB) پالایشگاه تهران
وکیوم باتوم
جدول 2 ترکیب‌بندی وکیوم باتوم (VB) پالایشگاه تهران (نفت خام از مخزن آسماری اهواز)
وکیوم باتوم
جدول 3 مشخصات فیزیکی پلیمرهای ضایعاتی
وکیوم باتوم
جدول 4 ترکیب‌بندی وکیوم سلاپس سنگین پالایشگاه تهران
وکیوم باتوم
جدول 5 ویژگی‌های قیر طبیعی
2-روش‌ها
فرمولاسیون ترکیب مخلوط به‌وسیله روش‌های طـراحی تجـربی با استفاده از نرم‌افزار Design Expert V.7.16 تبیین گردید. در ابتدا، بر مبنای مطالعات دیگر و همچنین دسترسی به اصلاح‌کننده‌ها و میزان هزینه آن‌ها، بیش‌ترین و کم‌ترین سطح برای اصلاح‌کننده‌ها با استفاده از نرم‌افزار برنامه‌ریزی شد (مشاهده جدول شماره 6). تمامی شرایط و پارامترهای فرآیند که بر خواص مخلوط تأثیرگذار هستند کنترل‌شده و فقط نسبت اجزاء (به‌صورت درصد وزن مخلوط) به‌عنوان یک پارامتر متغیر انتخاب شد.
وکیوم باتوم
جدول 6 بیش‌ترین و کم‌ترین سطح اصلاح‌کننده در مخلوط
بر مبنای فرمولاسیون طراحی‌شده توسط نرم‌افزار، وکیوم باتوم پایه و اصلاح‌کننده‌ها در یک سیستم مخلوط‌کن برشی بالا دوبلکس (شکل شماره 1) باهم ترکیب شدند.
شکل 1 دستگاه مخلوط‌کن پرسرعت و برشی بالای دوبلکس
برای اختلاط ترکیبات با وکیوم باتوم (VB)، در ابتدا وکیوم باتوم در یک گرم‌کن در دمای 160 درجه سانتی‌گراد و به مدت 1 ساعت قرار داده‌شده تا ذوب گردد. سپس آن را به اتاق اختلاط که از پیش تا دمای 180 درجه سانتی‌گراد گرم شده منتقل می‌شود. اتاق اختلاط با استفاده از گرم‌کن (سیستم چرخش روغن داغ) حرارت داده‌شده و کنترل می‌شود. در اینجا و درحالی‌که مخلوط‌کن برشی بالا با سرعت 8000 دور در دقیقه عمل می‌کند، اصلاح‌کننده به اتاق اختلاط افزوده‌شده و اختلاط به مدت 90 دقیقه دیگر ادامه می‌یابد. در پایان اختلاط، مخلوط از طریق دریچه تخلیه به قوطی‌های فلزی منتقل می‌شود. در این مرحله نمونه‌های موردنیاز برای آزمون‌های مختلف گرفته می‌شود.
آزمون‌های نفوذپذیری، نقطه نرمی، نقطه شکست فراس و شکل‌پذیری انجام گرفت.
بر مبنای نفوذپذیری و نقطه نرمی، شاخص نفوذ (PI) برای تمامی مخلوط‌ها محاسبه شد. شاخص نفوذ (PI)، معیاری برای حساسیت دمایی قیر است. برای تمام قیرها، شاخص نفوذ (PI) به‌صورت زیر محاسبه شد:
(PI = 20(1− 25A)/(1+ 50A
(A= log(800) − log(P at 25 C)/(TR&B−25
در حقیقت، شاخص نفوذ شیب تغییرات در منحنی انسجام قیر است، P نفوذپذیری و TR&B درجه حرارت نقطه نرمی است. ثبات تغییرات در قیر به علامت و بزرگی شاخص نفوذ بستگی دارد. برای قیر آسفالت، شاخص نفوذ در محدوده‌ای مابین 2 و 2- برای حساسیت دمایی قیر مناسب است (مقدار تقریبی 1 ایدئال است).
درجه عملکرد (PG) نمونه‌های به‌دست‌آمده با استفاده از روابط زیر تخمین زده می‌شود:
(TDSR ≅ TR&B+20 , TBBR≅ 2(TFrass
PG= TDSR+ TBBR
که در آن TDSR معیار عملکرد دمابالا، TR&B نقطه نرمی قیر، TBBR معیار عملکرد دماپایین و TFrass نقطه شکست فراس است. مورفـولوژی مخلوط‌ها از طریق میـکروسـکوپ نوری Zeiss FX مشاهده شد. مشخصات ویسکوالاستیک مخلوط انتخاب‌شده، وکیوم باتوم پایه و قیر 60/70 دست‌نخورده در یک رئومتر MCR 300 در دمای 30 درجه سانتی‌گراد و 500-1 هرتز اندازه‌گیری شد.