محققان دانشگاه علم و صنعت ایران با بهره‌گیری از نانوذرات توانستند طول عمر و عملکرد آسفالت را بهبود بخشند. از نتایج این طرح می‌توان در طراحی و برنامه‌ریزی جهت ترمیم و نگهداری شبکه‌ی راه‌های آسفالتی به‌خصوص در مناطق پر بارش و مرطوب بهره برد.
دانشگاه علم و صنعت ایران: افزایش دوام و کارایی آسفالت با بهره‌گیری از نانوذرات
در سالیان اخیر، تکرار بارهای ترافیکی و افزایش شدت آن موجب روند صعودی هزینه‌های مرمت و بازسازی راه‌ها و فرودگاه‌ها شده است. ازاین‌رو محققان را بر آن داشته که با استفاده از مواد افزودنی در ساخت مخلوط‌های آسفالت، عملکرد و دوام آن‌ها را بهبود بخشند. با توجه به حجم وسیع تولید ضایعات شیشه در شهرهای بزرگ و همچنین اثر مثبت خرده‌شیشه به‌عنوان افزودنی در کارایی آسفالت، از دهه‌ی ۱۹۷۰ میلادی از افزودنی خرده‌شیشه در مخلوط آسفالت استفاده شد. این نوع آسفالت به آسفالت شیشه‌ای موسوم است. یکی از عیوب آسفالت شیشه‌ای عملکرد پایین آن در مناطق پر بارش و مرطوب است. تاکنون تحقیقاتی در زمینه‌ی بهینه‌سازی عملکرد این نوع آسفالت صورت گرفته است.
مهندس ندا کامبوزیا وجود ذرات سیلیکون در آسفالت شیشه‌ای را علت اصلی عملکرد ضعیف این نوع آسفالت در مواجهه با رطوبت دانست و گفت: «در کنار خصوصیات منحصربه‌فرد آسفالت شیشه‌ای همچون مقاومت بالای آن در برابر بارهای دینامیکی، هزینه‌ی تولید، نگهداری و تعمیر پایین، ما را بر آن داشته است تا با رفع عیب مذکور از پتانسیل بالای این نوع آسفالت بهره‌برداری نماییم. ازاین‌رو، هدف از انجام این طرح، افزایش مقاومت آسفالت شیشه‌ای در برابر رطوبت و آب با استفاده از نانوذرات افزودنی بوده است.»
وی با اشاره به پدیده‌ی شیار شدگی ناشی از نفوذ آب و رطوبت افزود: «افزودن نانوذرات علاوه بر افزایش مقاومت آسفالت شیشه‌ای در برابر شیار شدگی، افزایش مدول سفتی را نیز موجب می‌شود.»
این محقق در ادامه به ارائه‌ی توضیحات کامل‌تری در رابطه با نحوه‌ی تأثیر سیلیکون بر خواص آسفالت شیشه‌ای و چگونگی رفع این مشکل پرداخت: «حضور سیلیکون آب‌دوست در کنار آب‌گریز بودن قیر عملکرد ضعیف آسفالت را در حضور رطوبت تشدید می‌کند. در این طرح با استفاده از نانوذرات زایکوسویل به‌عنوان افزودنی ضد عریان شدگی و کاهش حساسیت رطوبتی به اصلاح قیر موجود در آسفالت پرداخته شده است.»
در طرح حاضر دو نمونه‌ی آسفالت با و بدون اضافه کردن نانو زایکوسویل مورد آزمون‌های دینامیکی قرار گرفته است. همچنین دو نمونه‌ی آسفالت به وسیله‌ی میکروسکوپ الکترونی به لحاظ ریزساختاری مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. میزان حساسیت آسفالت به تغییرات دمایی نیز بررسی شده است. نتایج حاصل از آزمون‌های رئولوژی قیر اصلاح شده و مقایسه آن‌ها با نتایج مربوط به قیر اولیه و همچنین تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی گویای قوی‌تر شدن پیوند بین ریزساختارهای قیر بوده است. به‌علاوه تغییرات دمایی تأثیر کمتری بر قیر اصلاح‌شده در مقایسه با قیر اولیه داشته است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر حسن زیاری، دکتر حمید بهبهانی و دکتر محمود عامری – اعضای هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران و ندا کامبوزیا – دانشجوی دکترای این دانشگاه است. نتایج این کار در مجله‌ی Construction and Building Materials (جلد ۱۰۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۷۵۲ تا ۷۶۰) به چاپ رسیده است.
