بررسی تأثیر استفاده از نانوکامپوزیت پلی‏ یورتانی بر اصلاح خواص قیر

نویسندگان

1 استاد، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.

2 دانشجوی دکتری راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

3 استادیار، گروه عمران، دانشکده مهندسی عمران و منابع زمین، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

doi
10.22075/jtie.2024.33303.1665
چکیده

قیر به عنوان یکی از اجزای تشکیل دهنده آسفالت، نقش مهمی در خواص و عملکرد آسفالت و همچنین عمر و پایداری آن دارد. اما ساختار آن به دلیل خواص مکانیکی نامطلوب، پایداری حرارتی محدود و عدم مقاومت در برابر ترک­خوردگی تحت شرایط محیطی نیاز به اصلاح دارد. در این تحقیق، با هدف افزایش استحکام و انعطاف­پذیری، بهبود خصوصیات عملکردی و حرارتی، افزایش چسبندگی و جلوگیری از جدایی فازی اصلاح‌کننده و قیر از پلی­یورتان منتهی به گروه عاملی ایزوسیانات حاوی نانولوله­های کربنی استفاده شد. به این منظور، ابتدا پیش­پلیمر یورتانی منتهی به گروه­ عاملی ایزوسیانات تهیه شده و سپس نانولوله­های کربنی به میزان 5/0، 0/1 و 5/1 درصد وزنی به آن اضافه شد. بر اساس آزمون تنش کششی و آنالیز گرماوزن‌سنجی، نمونه حاوی 5/1 درصد نانوذره به عنوان نانوکامپوزیت بهینه انتخاب شده و در ادامه با مقادیر 2، 4، 6 و 8 درصد قیر ترکیب شد. آزمون FTIR ایجاد پیوندهای شیمیایی بین نانوکامپوزیت و قیر را تأیید کرد. جهت بررسی خواص و عملکرد نمونه­های حاصل، آنالیز مورفولوژی، آزمون ویسکومتری (RV)، آزمون رئومتر برش دینامیک (DSR) و همچنین آزمایش خزش و بازگشت در چند سطح تنش(MSCR) انجام شد. نتایج حاصل از این آزمون­ها نشان داد که حضور نانوکامپوزیت در ساختار قیر باعث افزایش الاستیسیته و به­هم پیوستگی ساختار قیر شده و اثرات منفی ناشی از افزایش تنش و دما در خواص قیر را کاهش می­دهد و نانوکامپوزیت تهیه شده در این پژوهش می­تواند به عنوان گزینه ­ای مناسب جهت بهبود عملکرد قیر در دمای زیاد و متوسط به­ کار رود.