چکیده

با توجه به استفاده نانورس در پلیمرها و بهبود خواصی از پلیمرها نظیر افزایش سختی، مقاومت کشـشی، پایـداری حرارتـی، تأخیر درجه اشتعال، محافظت در برابر آب و همچنین در نظر گرفتن قیر به عنوان یک ماده ترموپلاستیک، در ایـن تحقیـق افـزودن %۲

نانورس به قیر در جهت افزایش عمر خستگی روسازیهای آسفالتی مورد آزمایش قرار گرفت.آزمایش خستگی کشش غیر مستقیم بر روی نمونه های استوانه ای ساخته شده از قیرهای استاندارد و اصلاح شده در سطوح تنش ۴۰۰-۳۰۰-۲۰۰ و ۵۰۰ کیلوپاسکال نشان میدهد که افزودن %۲ نانورس به قیر باعث افزایش عمر خستگی آسفالت میگردد.

کلید واژه- قیر، مخلوط آسفالتی، مقاومت خستگی آسفالت، نانورس

-۱ مقدمه

خرابی در روسازیهای انعطـاف پـذیر در اثـر دو عامـل تـرک خوردگی یا شیار افتادگی روی می دهد.عامل شیار افتـادگی عموماً در اثر عبور بارهای بیش از توان روسـازی اسـت، امـا ترکهامعمولاً در اثر عبور زیاد وسایل نقلیه با بارهای عادی و انقباض و انبساط روسازی در اثر تغییرات دمایی حاصل مـی شوند.از میان این دو مکانیزم، ترکهای مربوط به خستگی به تعـــداد زیـــاد در رویـــه هـــای آســـفالتی دیـــده مـــی شوند۱]و۲و۳و.[۴خستگی عبارت است از پدیده شکست بر اثر تکرار بار، تغییر و تناوب دینامیکی بار که ممکن است حتـی کمتر از مقاومت نهایی استاتیکی آسفالت باشـد.مقاومـت در برابر خستگی یک مخلوط آسـفالتی، توانمنـدی مخلـوط در مقابل بارهای خمشی تکراری بدون شکـست اسـت.ترکهـای ناشی از خستگی در روسازیهاعموماً در اثر تغییرات شـرایط محیطیخصوصاً تغییرات دمایی و تکرار بار وسایل نقلیه بـه

وجود می آیند.با گسترده شدن علم نانو تکنولوژی و شناخت ویژگیهای مواد در ابعاد نانو ، نیاز به بررسی و استفاده از این علم در صنعت راهسازی و بالاخص روسازی هـای آسـفالتی احساس می شود . در طول دو دهه اخیر ، مواد در ابعاد نـانو

( زیر ۱۰۰ نانو متر ) در مصارف بسیاری بکاراز این مـصارف، اســتفاده نــانو رس هــا در صــنعت پلیمــر و ســاخت نــانو کامپیوزیت ها می باشد[۵] .با توجه به تحقیقات انجام شـده در صد کمی از نانو رس در بهبود خواصی از پلیمرهـا نظیـر افزایش سختی و مقاومت کششی ، پایداری حرارتی ، تـأخیر درجه اشتعال و محافظت در برابر رطوبت ، حلالها ، گازهـا و بخار آب مـؤثر بـوده اسـت. یکـی از دلایـل اصـلی افـزودن پرکننـده هـا بـه پلیمرهـا افـزایش کـارآیی مکـانیکی آنهـا میباشد.به عنوان مثال پرکننده های با مدول بـالا، مـدول و اســتحکام پلیمرهــا را افــزایش میدهنــد.در کامپوزیتهــای معمولی متأسفانه افزایش در مـدول و اسـتحکام بـه قیمـت

۱

۱۴الی ۱۶ شهریور ۱۳۸۶

کاهش نرمی و در برخی موارد کاهش مقاومـت ضـربه تمـام میشود و این به دلیـل تمرکـز تـنش بـر روی پرکننـده هـا میباشد.[ ۵] با این حال نانوپرکننده هایی کـه خـوب توزیـع شوند، میتوانند مدول و استحکام کشـشی را افـزایش داده و در عین حال نرمی را ثابت نگـه داشـته و یـا حتـی افـزایش دهند.علت این موضوع این است که نانوذرات به دلیل داشتن سایز کوچک،تمرکز تنش زیادی ایجاد نمیکنند.علاوه بر این ناحیه بین مرزی بزرگ در نانوکامپوزیتها خواص مـاتریس را به شکل بی نظیری تغییر میدهد. [۵ ]

از آنجا که ترکهـای ناشـی از خـستگی یکـی از پارامترهـای تعیین کننده کیفیت و عمـر آسـفالت هـستند، لـذا در ایـن تحقیق بررسی تأثیر کاربرد نانورس بر افزایش عمر روسـازی آسـفالتی از طریـق آزمـایش خـستگی مـورد بررسـی قـرار میگیــرد.روشــهای مختلفــی بــرای تعیــین عمــر خــستگی روسازیهای آسفالتی وجود دارنـد کـه میتـوان بـه روشـهای کشش غیر مستقیم، کـشش مـستقیم، تیرچـه خمـشی و …

اشاره کرد.از میان این روشها، در این تحقیق آزمایش کشش غیر مستقیم برای پـیش بینـی عمـر خـستگی نمونـه هـای آسفالتی مورد استفاده قرار گرفت.

-۲ مواد و روش آزمایش

-۱-۲ قیر مصرفی

به منظـور بررسـی اثـر نـانورس بـر افـزایش عمـر خـستگی روســازی آســفالتی، نمونــه هــای آســفالتی از دو نــوع قیــر استاندارد و اصـلاح شـده(بـا %۲ نـانورس) ۶۰-۷۰ پالایـشگاه تهران، ساخته شد.

-۲-۲ دانه بندی سنگدانه ها

دانه بندی مصالح سنگی بکار گرفته شده در ایـن تحقیـق مطـابق مندرجات جدول و شکل ۱ میباشد.

جدول -۱ نسبتهای وزنی طرح اختلاط آسفالت

اندازه الک (mm) درصد وزنی مانده

۱۲-۱۹ ۱۰

۷-۱۲ ۲۳

۰-۷ ۶۱

فیلر ۶

شکل -۱ منحنی دانه بندی نمونه های آزمایشگاهی۲

-۳-۲ نانورس مصرفی

در کار حاضر از نانوذرات خاک رس مونتموریلونیت اصلاح شده با دی متیل دی هیدروژنتید تالو آمونیوم کلراید بمنظور دستیابی به بهترین پراکنش و سازگاری، ساخت شرکتSouthern Clay بـا نام تجاریCloisite 15A که از این پسC15A نامیده میـشود استفاده گردید.این صفحات سیلیکاتی ۱ نانومتر ضخامت و -۱۵۰ ۷۰ نانومتر عرض دارند.

-۴-۲ نحوه ساخت نانوکامپوزیت قیری

در ابتدا مقدار ۲۰۰۰ گـرم قیـر ۶۰-۷۰ پالایـشگاه تهـران بـا گـرم نمودن و رسیدن به دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد به حالت مـذاب و روان درآمد و سپس در زیر دستگاه هموژنایزر با سرعت ۵۱۰۰ دور بر دقیقه قرار داده شد.سپس مقدار ۴۱ گرم نانورس بتدریج به قیر اضافه گردید و پس از طی زمان ۱۵ دقیقه عمـل اخـتلاط توسـط دستگاه هموژنایزر و سرد شدن کامپوزیت حاصل، قیر اصلاح شده مورد نیاز برای ساخت نمونه های آسفالتی تهیه گردید.