بهبود خواص رئولوژی قیر با کمک نانوذرات رس

پژوهشگران دانشگاه شهید رجایی تهران با همکاری محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر، توانستند یکی از بهترین نمونه‌های قیر را جهت روسازی آسفالت خیابان‌ها معرفی کنند.

بنا بر گزارشی که گرام اُنیل و دِ

پژوهشگران دانشگاه شهید رجایی تهران با همکاری محققان
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، با بررسی تاثیر نانوذرات رس بر عملکرد قیر،
توانستند یکی از بهترین نمونه‌های قیر را جهت روسازی آسفالت خیابان‌ها
معرفی کنند.

عملیات بهسازی از جمله فرآوری‌هایی است که به‌طور معمول بر روی آسفالت
انجام می‌شود. کاهش هزینه‌های نگهداری، رفع ناهمواری‌های سطحی، فراهم‌آوردن
امکان رانندگی سریع و مطمئن و هم‌چنین افزایش قدرت باربری و عمر مفید
آسفالت از مهمترین اهداف انجام این عملیات به‌شمار می‌روند. یکی از
گزینه‌های بهسازی اجرای روکش است. آزمایش‌ها و بررسی‌های مختلف نشان
می‌دهند که با استفاده از نانوذرات، به‌ویژه نانوذرات رس، می‌توان خصوصیات
قیر را بهبود داده و عمر روسازی را افزایش داد. این امر سبب گردیده که توجه
بسیاری از محققان به موضوع روسازی‌های آسفالتی جلب شود.

سعید غفارپور جهرمی، پژوهشگر ایرانی است که با استفاده از دو نوع نانورس
متداول و معروف Nanofill و Cloiste موضوع روسازی آسفالتی را مورد بررسی
قرار داده است.

وی در این پژوهش، ابتدا، فرآیند اختلاط نانورس‌ها با قیر را بررسی کرده و
سپس به روش آزمون و خطا، با تعریف چندین طرح اختلاط و تغییر پارامترهای
موثر (نظیر درصد وزنی نانورس، دمای اختلاط، سرعت همزن، مدت زمان اختلاط و
نوع پره)، نمونه‌های متعددی را سنتز کرده و با روش XRD بررسی نموده است. وی
از این طریق توانسته پراکنش و عملکرد صحیح صفحات نانورس را در قیر تعیین
نماید. در ادامه با انتخاب طرح اختلاط بهینه، نمونه‌های قیر اصلاح شده با
نانورس را در شرایط مختلف پیرشدگی، تحت آزمون‌های عملکردی و پیشرفته قیر
(رئومتر برش دینامیکی) قرار داده است تا با تعیین پارامترهای مدول برش
دینامیکی (*G) و زاویه اختلاف فاز ( )، رفتار خستگی و تغییر شکلی قیر اصلاح
شده و قیر خالص را مورد ارزیابی و مقایسه قرار دهد.

نتایج حاصل از مقاومت در برابر خستگی قیر به وضوح نشان می‌دهد که اصلاح قیر
با نانورس سبب افزایش چسبندگی و مقاومت برشی قیر می‌شود به طوری که، مقاومت
در برابر تغییرشکل دائم، که نوعی از تغییرشکل‌های برشی است، با به کارگیری
نانورس افزایش خواهد یافت. اما افزودن نانورس، به دلیل کاهش انعطاف‌پذیری
قیر، عملکرد قیر در برابر خستگی را مخصوصا در دماهای پایین کاهش می‌دهد.

یافته‌ها حاکی از آن هستد که نانورسNanofill در مقایسه با Cloisite عملکرد
مناسب‌تری در برابر رفتار خستگی دارد اما در برابر تغییرشکل دائم، هر دو
نوع نانورس نتایج مشابهی را در بهبود رفتار قیر نشان می‌دهند.

جزئیات این پژوهش که بخشی از پایان‌نامه دکتری سعید غفارپور جهرمی و با
همکاری دکتر علی خدایی انجام شده، در
مجله Construction and Building
Materials(جلد23، صفحات 2894 -2904، سال 2009)
منتشر شده است.