ایزوگام شرق گستر دلیجان

پیرشدگی در دستگاه آون لایه نازک چرخشی RTFO و پیرشدگی بر اثر تابش اشعه UV دو عامل مهم و متفاوت از هم در فرآیند قیر پیر می باشد.

در این تحقیق به مطالعه تاثیر هرکدام از عوامل بروی خواص فیزیکی و ریولوژیکی قیر پرداخته شده است. از دستگاه RTFO برای شبیه سازی پیرشدگی کوتاه مدت قیر و از دستگاه هوشمند UV برای شبیه سازی پیری قیر که اساس کار آن اشعه فرابنفش است، استفاده گردید.

با انجام فرآیندهای پیرشدگی RTFO و UV بر روی هر دو نوع قیر مورد استفاده در پژوهش، درجه نفوذ کاهش، نقطه نرمی افزایش، کشش پذیری یا خاصیت انگمی کاهش و میزان ویسکوزیته افزایش می یابد.

همچنین، در تمامی دماهای آزمایش قیرهای پیرشده توسط اشعه UV یک روند افزایشیتر در پارامتر مدول مختلط برشی C* و یک روند کاهشی تر در پارامتر اختلاف فاز δ را نسبت به قیرهای اصلی و قیرهای پیرشده با RTFO نشان می دهد. در مجموع نتایج نشانگر این است که قیر حساسیت های متفاوتی در برابر تابش اشعه UV دارد.

اکثرمحققان تفاوت طیف لامپ ماوراء بنفش (UV )را هنگام پیری قیر نادیده گرفتند. در این مقاله اثرات باند موج های مختلف تابش فرابنفش بر روی قیر پیر بررسی شده است.

نتایج DSR نشان داد که خواص رئولوژیکی قیر ارتباط نزدیکی با زمان پیری زمانی که ضخامت نمونه ۱۳.۱ میلی متر است ندارد. نتایج FTIR نشان می دهد که اتم های گوگرد فعال قبل از اتم های کربن کاملا ًاکسید می شوند. علاوه بر این، اثر پیری روی قیر با تابش UV از ۳۰۰ تا ۳۵۰ نانومتر، متوسط با تابش UV بین ۲۶۰ تا ۳۰۰ نانومتر و کمترین با اشعه ماوراء بنفش بین ۳۵۰ تا ۴۰۰ نانومتر است.

در نتیجه، انواع مختلف لامپ UV باعث ایجاد اثرات پیری متفاوتی بر روی قیر می شود.

قیر پیر چیست ؟

پیر شدگی قیر در مخلوط‌های آسفالتی پدیده‌ای است که از زمان ساخت مخلوط بتن آسفالتی در کارخانه شروع می‌شود

و با گذشت زمان در آسفالت پیشرفت می‌کند. ‌در نهایت موجب تخریب و شکنندگی مخلوط می‌شود.

پیر شدگی عموماً به دو فاز مشخص کوتاه مدت و بلند مدت تقسیم می‌شود.

پیرشدگی کوتاه مدت به میزان سخت شدن آن ها در مرحله ساخت آسفالت که دمای مخلوط بالا است مربوط می‌شود

و پیرشدگی بلند مدت به میزان سخت شدن قیر در طول عمر سرویس دهی مخلوط باز می‌گردد.

قیر به چند علت اصلی سخت می‌شود

کاهش مواد فرار

کاهش مواد فرار در مخلوط‌های قیری در زمان اختلاط و در هنگام ریختن مخلوط در محل که دما بالا است اتفاق می‌افتد.‌

این مرحله پیرشدگی کوتاه مدت نامیده می‌شود. بیشتر پدیده اکسیداسیون در طول عمر روسازی انجام می‌شود.

میزان پیرشدگی در قیرهای مختلف متفاوت است.

اما نه تنها نوع آن بلکه نوع سنگدانه نیز در میزان آن موثر است. پدیده پیرشدگی لزوماً یک پدیده منفی نیست.

چرا که مقدار کمی پیرشدگی قیر موجب می‌شود که خصوصیات مخلوط بهینه شود.

اکسیداسیون

این محصول یک مخلوط کلوئیدی است که مولکول‌های بزرگ به نام آسفالتن فاز گسسته

و ستورات‌ها، آروماتیک‌ها و رزین‌ها فاز پیوسته (مایع) را تشکیل می‌دهد.

براساس مطالعات انجام شده ترکیبات کربونیل و سولفواکسیدها در اثر فرایند پیرشدگی افزایش می‌یابند.

از طرف دیگر آروماتیک‌ها‌ کاهش می‌یابد. میزان رزین و آسفالتن ازفایش می‌یابد. و میزان ستورات نیز تغییر ناچیزی دارد.

همچنین می‌توان مقاومت آن در برابر پیر شدگی را توسط افزودنی‌ها بالا برد

. افزودن یک درصد از ماده ZDDP  از تشکیل کربونیل ممانعت می‌کند

به این معنی که مقاومت در برابر پیرشدگی با اضافه کردن ZDDP افزایش می‌یابد.

این مواد به عنوان مواد ضد اکسیداسیون از تشکیل کربونیل ممانعت کرده و دوام قیر را در برابر پیرشدگی افزایش می‌دهند.

روش‌های اعمال پیرشدگی در آزمایشگاه شامل پیرشدگی قیر به تنهایی و پیرشدگی مخلوط قیر و مصالح است.

رئومتر برشی دینامیکی (DSR)

خواص رئولوژیکی قیر پایه قبل و بعد از پیری UV توسط DSR (Corp Paar Anton، MCR101 ،.اتریش)
بررسی شد. تست های جاروی دما تحت حالت کنترل کرنش با فرکانس ثابت ۱۰ راد در ثانیه انجام شد. تست های جاروب دمای بالا از ۳۰- C تا ۸۰- C متغیر است و افزایش دما ۲- C در دقیقه است.قطر صفحه آزمایش ۲۵ میلی متر و فاصله بین صفحات ۱ میلی متر است. تست های جاروب دمای پایین از -۱۰ – تا ۳۰ – درجه سانتیگراد متغیر است. قطر صفحه ۸ میلی متر و فاصله بین صفحات ۲ میلی متر است. پارامترهای اصلی که نشان دهنده خواص رئولوژیکی قیر به دست آمده از آزمایش DSR هستند مدول پیچیده (G)و زاویه فاز (د).

طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)

طیف قیر قبل و بعد از پیری UV را می توان از FTIR (America., Corp Nicolet Thermo, Nexus)
بدست آورد. تغییرات ساختار شیمیایی قیر را می توان به راحتی از آزمون FTIR متمایز کرد.

طیف های مختلف از پیریG، UV ⁄قیر افزایش یافت درجه پیری با زمان پیری افزایش یافت. با این حال، تمایز قیرهای کهنه شده برای زمان های مختلف پیری آشکار نیست، به این معنی که زمان پیری تأثیر کمی بر خواص رئولوژیکی قیر با ضخامت ۱۳.۱ میلی متر دارد.

این پدیده را می توان با این واقعیت توضیح داد که نمونه های ضخیم نمی توانند به طور کامل پیر شوند. قیر روی سطح به طور جدی تری نسبت به قیر موجود در پایین فرابنفش پیر شد.خواص نمونه یکپارچه کمی تحت تأثیر قیر روی سطح قرار گرفت.

افزایش مقاومت قیر در برابر اشعه ماوراء بنفش

از قیر به دلیل داشتن خواص اتصال خوب به شکل گسترده ای در صنعت راه سازی استفاده می کنند.

مانند هر ماده آلی دیگر خواص قیر در زمان استفاده با گذشت زمان تغییر می کند و این امر می تواند باعث تخریب آسفالت بشود. تابش ماوراء بنفش می تواند بر روی سطح آسفالت اثر بگذارد و باعث ترد شدن و سخت شدن قیر در سطح آسفالت شده و این امر می تواند کارآیی لایه های میانی و پایین آسفالت را نیز تحت تاثیر قرار دهد.

در واقع، تخریب قیر بعد از پیرشدگی به وسیله اشعه ماوراء بنفش به تغییر ترکیبات شیمیایی قیر مربوط می شود.