ارزيابي رئولوژيكي قير پليمري حاوي نانورس در بازه پيوسته دمايي تحت اثر پيش اختلاط

Rheological Evaluation of Polymer Bitumen Containing Nano-Clay in a temperature continuous range affected by pre-mixing

در فرآيند اصلاح قير به كمك افزودنيها بويژه در هنگام افزودن نانومواد، گاهي شرايط توليد نمونه بسيار سخت و بعضا فقط در مقياس آزمايشگاهي ممكن است. در اين پژوهش سعي شد با اعمال تغييراتي در نحوه آماده سازي نمونه ها، شرايط فرآيندي توليد را آسانتر و در عين حال عملكرد نمونه ها را نيز بهبود بخشيد. مطالعات نشان داده است، استفاده از پليمرSBS (LG501) و نانورس (Cloisite-15A) خواص قير را به نحو مطلوبي اصلاح كرده است. ساخت آميخته اي از مواد افزودني با استفاده از مخلوط كن داخلي، هدف اصلي اين پژوهش در تسهيل اصلاح قير است. چرا كه اولا به آماده سازي نانورس و افزايش فاصله بين صفحات آن كمك مي­كند و ثانيا مراحل و مدت زمان افزودن مواد مختلف به قير در مخلوط كن برشي با دور بالا را كاهش مي­دهد. با انجام اين روش، نه تنها در ساخت نمونه بلكه در خواص رئولوژيكي و نحوه پخش مواد در قير بهبود حاصل مي­شود و حتي مي­توان شرايط كاهش دور اختلاط را مهيا كرد. با استفاده از آزمايش هاي كلاسيك (درجه نفوذ، نقطه نرمي و شكل پذيري) و آزمايش­هاي انجام شده با استفاده از رئومتر برش ديناميكي، مانند تعيين رده عملكردي PG و آزمايش جاروب دما به بررسي و مقايسه خواص نمونه هاي اصلاح شده با روش هاي مختلف پرداخته شد. نتايج نشان داد استفاده از پيش اختلاط در مقايسه با روش عادي اختلاط، خواص قير را بهبود بخشيده است. همچنين نتايج عملكردي مشابهي بين نمونه هاي حاوي پيش آميخته با نمونه هاي اختلاط عادي در دور اختلاط كمتر مشاهده شد. كاهش دور اختلاط اثرات قابل توجهي بر بهبود پيرشدگي قير داشت كه برتري استفاده از روش پيش­اختلاط را نشان مي­دهد. همچنين نمايش خواص اطمينان­بخش در بازه پيوسته دمايي در نمونه­ هاي ساخته شده به روش پيش اختلاط مشهود بود. بطور كلي تغيير روش اصلاح قير، اثر خود را هم بر كاهش پيرشدگي ناشي از فرآيند اختلاط و هم در تهيه مخلوط همگن­تر و داراي خواص بهبود يافته­ي اطمينان­بخش نشان داد.

Improving bitumen with additives such as nanomaterials will be difficult in adding the materials and mixing them occasionally both in laboratory and real scale. Therefore, in this research, we tried to improve the performance of the samples by making changes in the way of preparing the samples, while simplifying production process conditions. The hypothesis of this research is based on the principle that this method firstly helps prepare the Nano-clay and increase the distance between the plates, and secondly, reduces the steps and the time duration of adding different materials to bitumen. Also, it improves the rheological properties and the way in which the materials are dispersed in bitumen. In this research, 12 samples were considered that have been prepared by pre-mixing and conventional mixing methods, and the differences in their properties were investigated under different process conditions. Using classical experiments (degree of penetration, softness and ductility point) and performance based tests such as PG and temperature sweep, tested and compared the properties of the samples improved in different methods. The results showed that the use of premixing method compared to the conventional method has a greater effect on improvement of the properties of bitumen and achievement on the similar properties with the conventional method but in less mixing speed. The reduction of mixing speed, while affecting the improvement of bitumen aging, demonstrated the superiority of using the premixing method. In general, changing the method of bitumen improvement showed its effect on reducing aging caused by the mixing process and on preparing a more homogeneous mixture having more suitable function. It should be noted that the samples made by the premixing method showed a higher "behavior change temperature" (T75 °) than the conventional method.