قیرهای پلیمری

تخصصی ترین مطالب، کلیپ ها و فیلم های آموزشی، راهکارها و رفع مشکلات صنعت قیر، آسفالت و عایق را در کانال تخصصی ما دریافت کنید
https://telegram.me/FGPco

 

پلیمر:
پليمرها زنجیره های بلندی از موادآلی هستند که از قسمت های کوچکتری به نام منومر تشکیل شده اند و دارای خصوصیات  منحصر به فردی هستند که عبارتند از:
- دارای دمای انتقال درجه دومی به نام Tg می باشند.
- دارای جرم مولکولی متفاوت و توزیع جرم مولکولی می باشد.
- ماده ای ویسکوالاستیک بوده و به همین خاطر دارای مکانیزم هایاستهلاک تنشی فراتر از مواد دیگر می باشد.
- نسبت جرم به خواص آن در مقایسه با مواد دیگر بسیار بالاست بهطوریکه می توان پلیمر هایی با یک ششم وزن فولاد ساخت که مدولی بیش از فولاد داشتهباشد.

انواع پلیمرها:
پلیمرها به سه دسته کلی زیر تقسیم میشوند:
- ترموپلاستیکها
- ترموستها
- ترموپلاستیک الاستومرها

پلیمرهای ترموپلاست:
این دسته از پلیمرها در دماهایاختلاط و اجرا مشکلی نداشته و از گرانروی مناسبی برخوردار می باشند اما در اجراخواص بهینه لازم را برای بهبود خواص قیر دارا نیستند.

پلیمرهایالاستومر:
این گونه پلیمرها در دماهای بهره وریمناسب بوده و خواص لازم را برای قیر تأمین می نمایند ولی در دمای اختلاط و اجراگرانروی بسیار بالایی داشته و این دو عمل را با مشکل مواجه می کند.

پلیمرهای ترموپلاستالاستومر:
این پلیمرها که جهت اختلاط با قیرسنتز شده اند جدیدترین و مؤثرترین پلیمرها برای تغییر خواص قیر خصوصاً برای مصارفراهسازی می باشند. مشکلات و نارسایی¬هایی که در اختلاط رابرها و پلاستیک ها با قیر،موجود بوده در این پلیمرها حل شده است. انواع پلیمرهای ترموپلاستیک الاستومر به شرحزیر می باشند:
- پلی یورتان ها
- کوپلیمر پلی اترپلی استر
- کوپلیمرهای الفینیک
- کوپلیمرهای بلوک استایرنی

انواع کوپلیمرهای بلوک استایرنی عبارتند از:
•   SB
•   ABS
•   SBS
•   SEBS
•   SIS

انواع کوپلیمرهای الفینیک عبارتنداز:
EVA
EMA
 EBA

خواص آسفالتهای پلیمری:
خواصی که پلیمرهای ترموپلاستیکالاستومر در بتن های آسفالتی ایجاد می نماید:
1.   خاصیت چسبندگی عالی
2.    عملکرد در هر دو محدوده دمای بالاو پایین
3.    ازدیاد طول و قابلیتالاستیسیته
4.    انعطاف پذیری بیشتر در دماهایپایین
5.    مقاومت بهتر در مقابل حرکت وتغییر شکل در دمای بالا
6.    کاهش حساسیت دمایی
7.    بهبود در استحکام کششی
8.    افزایش مدول سختی در دماهایبالا
هم اكنون ثابت شده است که قیرهای معمولی دیگر جوابگوی نیازهای جاده ای ما نبوده و نمایش خوبی نيز ندارند و باید ازیک بیندر با خواص برتر استفاده گردد. این باعث می شود تا فواصل زمانی بین روکش هازیاد گردد. برای آنکه مشکلات ذکر شده حل گردند قیرهایی که به صورت پلیمری اصلاحشده اند مخصوصاً آنها که دارای رزین توموپلاستیک الاستومری همانند SBS می باشندتولید گردیده اند.
کشورهای مختلف اروپایی از سالهای گذشته به فکر استفاده از آسفالتهای اصلاح شده با پلیمر افتاده اند تا بتواندجوابگوی نیازهای ترافیکی آنها باشد. البته نوع بخصوص پلیمر مورد استفاده در هر کشورتفاوت می کند ولی رزین های ترموپلاستيك الاستومر اكثريت قاطع اصلاح کننده های قیررا تشکیل می دهند، كه مخصوصاً این مسئله در اروپا بخوبی مشهود است. آمار نشانمی دهد که قیرهای اصلاح شده با موفقیت برای کاربردهای جاده ای بالغ بر ۲۵ سال مورداستفاده قرار گرفتند و علی الخصوص در دهه ۱۳۸۰ دراكثر نقاط جهان براي كاربردهايجاده اي براي پوشانيدن سطوح جاده ها مورد استفاده قرار گرفتند.
قيرهاي مصرفی برای طرح مخلوطهایآسفالتی در ایران عموماً از دو نوع ۷۰/۶۰ و یا ۱۰۰/۸۵ انتخاب گردیده که مشخصات وخواص آسفالت تولیدی با آنها به گونه ای نمی باشد که بتواند در برابر تغییر شکل،دمای پایین و بالا و ترک خوردگي از خود مقاومت نشان دهد بنابراين چاره اي جز اصلاحخواص قیر توسط پلیمرها وجود ندارد.
شکی نیست که افزودن هر نوع پلیمر بهقیر باعث بهبود خواص قیر خواهد شد. اما دلیل انتخاب SBS به منظور اصلاح خواص قير،در اين است كه مطابق مراجع و منابع مختلف علمي و معتبر ( از جمله NCHRP 459 )، SBS بهترین پلیمری است که هم می تواند خواص لاستیکی و پلاستیکی مناسب را به قیر بدهد وهم اینکه باعث بهبود عملکرد آن نسبت به ترکهای ناشی از خستگی، ترکهای در دمایپایین، مقاومت در برابر تخریب و تغییر شکلهای ذاتی قیر گردد. در نتیجه آسفالت تهیهشده توسط قیر اصلاح شده با SBS می تواند انعطاف پذیری خود را در دماهای پایین بهراحتی حفظ کرده و در برابر Rutting و ترکهای ناشی از خستگی نیز به راحتی از خودمقاومت نشان دهد
قیمت تمام شده آسفالتهای اصلاح شده با SBS اگرچه به دلیل استفاده از پلیمرها، بیشتر از آسفالتهای معمول می باشد امااز آنجاييكه با استفاده از آنها طول عمر مفيد آسفالت افزايش قابل ملاحظه ايمی یابد، بنابراین از لحاظ اقتصادی کاملاً توجیه دارد و استفاده از آنها توصیهمی گردد. با استفاده از قیرهای اصلاح شده با SBS در ساخت روسازی آسفالتی، مقاومتمارشال، انعطاف پذیری در دمای پایین و مقاومت نسبت به پیرشدگی افزایش یافته وپیدایش شیارهای عرضی و عریان شدگی تأخیر قابل ملاحظه ای می یابد.
داشتن روسازی مناسب و ماندگار بر سطح راههای کشور موجب افزایش ضریب ایمنی سفرهای جاده ای در کشور شده و میزان تصادفات رابه حداقل خواهد رساند. از طرفی افزایش دوام آسفالت و کاهش نیاز به ترمیم مجدد آنضمن آنکه از هدر رفتن آسفالت که یک سرمایه ملی است جلوگیری می گردد، از آلودگی محیطزیست در اثر رها شدن حجم وسیع آسفالت تراشیده شده نیز ممانعت به عمل می آید.

قیر اصلاح شده با پلیمر چیست
قیرهای معمولی دیگر جوابگوی نیازهای جاده­ای ما نبوده و نمایش خوبی نیز ندارند و باید ازیک بیندر با خواص برتر استفاده گردد. این باعث می­شود تا فواصل زمانی بین روکش­ها زیاد گردد. برای آنکه مشکلات ذکر شده حل گردند قیرهایی که به صورت پلیمری اصلاح شده­اند مخصوصاً آنها که دارای رزین توموپلاستیک الاستومری همانند SBS می­باشند تولید گردیده­اند.
کشورهای مختلف اروپایی از سالهای گذشته به فکر استفاده از آسفالتهای اصلاح شده با پلیمر افتاده­اند تا بتواندجوابگوی نیازهای ترافیکی آنها باشد. البته نوع بخصوص پلیمر مورد استفاده در هر کشورتفاوت می­کند ولی رزین­های ترموپلاستیک الاستومر اکثریت قاطع اصلاح­کننده­­های قیررا تشکیل می­دهند، که مخصوصاً این مسئله در اروپا بخوبی مشهود است. آمار نشان می­دهد که قیرهای اصلاح شده با موفقیت برای کاربردهای جاده­­ای بالغ بر ۲۵ سال مورداستفاده قرار گرفتند و علی­الخصوص در دهه ۱۳۸۰ دراکثر نقاط جهان برای کاربردهای جاده­­ای برای پوشانیدن سطوح جاده­­ها مورد استفاده قرار گرفتند.
قیرهای مصرفی برای طرح مخلوطهای آسفالتی در ایران عموماً از دو نوع 60/70 و یا 85/100 انتخاب گردیده که مشخصات وخواص آسفالت تولیدی  آنها به گونه­ای نمی­­باشد که بتواند در برابر تغییر شکل،دمای پایین و بالا و ترک خوردگی از خود مقاومت نشان دهد بنابراین چاره­ای جز اصلاح خواص قیر توسط پلیمرها وجود ندارد.
پلیمرها زنجیره­های بلندی از موادآلی هستند که از قسمت­های کوچکتری به نام منومر تشکیل شده­اند و دارای خصوصیات منحصر به فردی هستند که عبارتند از:
- دارای دمای انتقال درجه دومی به نام Tg می­باشند.
- دارای جرم مولکولی متفاوت و توزیع جرم مولکولی می­باشد.
- ماده­ای ویسکوالاستیک بوده و به همین خاطر دارای مکانیزم­های استهلاک تنشی فراتر از مواد دیگر می­باشد.
- نسبت جرم به خواص آن در مقایسه با مواد دیگر بسیار بالاست به طوریکه می­توان پلیمر­هایی با یک ششم وزن فولاد ساخت که مدولی بیش از فولاد داشته باشد.

مشخص شده است که می توان با مخلوط کردن دو یا چند پلیمر، مخلوطی از پلیمرها را بدست آورد که علاوه بر داشتن خواص پلیمر اولیه نقاط ضعف آن هم برطرف شده است و در اصل می توان با استفاده از یک پلیمر که دارای خواص مورد نظر باشد و مخلوط کردن آن با پلیمر دیگر خواص این پلیمر را بهبود بخشید. از همین روش برای بهبود خواص قیر نیز استفاده شده است به این ترتیب که با اضافه کردن درصدهای مشخصی از برخی پلیمرها به قیر می توان خواص این ماده مهم را بهبود بخشید. پلیمرهایی که به عنوان افزودنی به قیرهای اصلاح شده با پلیمر اضافه می شود می توانند خواصی مانند چسبندگی، نقطه نرمی، شکنندگی قیر در دمای پایین و … را بهبود بخشند. برخی از پلیمرهایی که به عنوان اصلاح کننده به قیر اضافه می شود عبارت اند از: پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرن و پلی وینیل کلراید که از نوع پلیمرهای ترموپلاستیک می باشند.

افزودن پلی اتیلن به قیر باعث افزایش نقطه نرمی و کاهش نفوذ پذیری قیر خواهد شد. پلی پروپیلن نیز همین خواص را به قیر خواهد داد با این تفاوت که چون پلی پروپیلن دارای نقطه ذوب بالاتر نسبت به پلی اتیلن است، با استفاده از مقادیر کمتری پلی پروپیلن می توان خواص مورد نظر را بدست آورد

مدتهاست كه ثابت شده است قيرهاي معمولي ديگر پاسخگوي نياز جاده اي ما نبوده و نمايش خوبي ندارند پس بايد از يك بيندر با خواص برتر استفاده شود. ايم امر موجب مي گردد تا فواصل زيادي بين روكش ها زياد گردند. براي حل اين معضل از قیرهای كه بصورت پلیمری اصلاح شده اند. خصوصا آنها كه داراي رزين ترموپلاستيك الاسترمري مي باشند توصيه گرديه است. همين موضوع باعث شده كشورهاي مختلف اروپايي از مدت ها به فكر استفاده آسفالت هاي اصلاح شده با پليمر افتاده اند تا بتوانند به نيازهاي ترافيكي خود پاسخ دهند. البته نوع پليمر مورد استفاده در هر كشور متفاوت است. اما رزين هاي ترموپلاستيك الاسترمر اكثريت قاطع، اصلاح كننده هاي قيري را شامل مي شوند. آمارها نشان مي هد كه قيرهاي اصلاح شده با موفقيت كامل براي كاربردهاي جاده اي بالغ بر 25 سال مورد استفاده قرار گرفته اند. بخصوص در دهه 80 ميلادي

انواع پلیمرها:
پلیمرها به سه دسته کلی زیر تقسیم می­شوند:
- ترموپلاستیک­ها
- ترموست­ها
- ترموپلاستیک الاستومرها

خواصي كه پلیمری ها ترموپلاستيك الاسترمر در بتن هاي آسفالتي ايجاد مي نمايد عبارتند از:
 

• چسبندگي عالي
• عملكرد در محدوده بالا و پايين
• ازدياد طول عمر و قابليت الاستيسيته
• انعطاف پذيري بيشتر در دماي پايين
• مقاومت بهتر در مقابل حركت و تغيير در دماي بالا
• كاهش حساسيت دمايي
• بهبود در استحكام كششي
• افزايش مدول سفتي در دماي بالا

آنچه در استخراج پلیمر و قیر با اهميت است آن است كه نحوه استخراج پلیمر و قیر بايد بصورتي باشد كه پلیمر در فاز آروماتيك قیر متورم و در مواردي محلول گشته و پس از انجام اختلاط مناسب در دماي صحيح به شكل كاملا يكنواخت در قیر پراكنده شود. عوامل موثر در اختلاط قیر و پلیمر به شرح ذيل مي باشد:

1 - تركيب شيميايي قیر
2- تركيب شيميايي پلیمر
3- سايز ذرات
4- دماي اختلاط
5- زمان اختلاط
6- درصد پلیمر
7- نحوه اختلاط

مزاياي استفاده از قيرهاي پلیمری كه مهمترين عامل استفاده در بهينه سازي آسفالت و درزگيري تركهاي جاده اي است عبارتنداز:
دوام آسفالت پلیمری در برابر آب
 مقاومت مخلوط آسفالت پلیمری در مقابل تغيير شكل هاي شياري (Rutting)
 انعطاف پذيري در دماي پايين
 مقاومت نسبت به پيرشدگي با اكسيژن و اشعه (UV)

مهمترين موارد مصرف قير پلیمری در راهسازي عبارت است از:
آسفالت هاي حفاظتي
 بازيافت
 رويه هاي آسفالتي (تويكا
 درزگيري ترك ها
 ژئو تكستال ها
 

رفتار پلیمرها در اختلاط با قیر

1) اگر پلیمر در قیر ذرات مجزا تشکیل دهد، اصولا بصورت غلیظ کننده عمل می‌کند. (غلیظ کننده ها بدون تاثیر قابل توجه بر خواص دمای پائین، کندروانی قیر را افزایش می‌دهند)
گرچه در پاره‌ای موارد اختلاط پلیمر با قیر در جریان تولید آسفالت داغ در کارخانه آسفالت انجام می‌شود، لیکن معمول‌ترین روش اختلاط پلیمر با قیر در محل پایانه یا پالایشگاه است.

نحوه اختلاط:
افزودن پلیمر به قیر در مورد پاره ای پلیمرها با مخلوط کردن ساده آندو در مخلوط کن انجام می‌شود، حال آنکه درمورد پاره ای دیگر به آسیاب برشی یا عملیات ویژه دیگر احتیاج است، این فرآیندها در دماهای خاص انجام شده و تا اختلاط مناسب مصالح ادامه می‌یابد.

کاربرد پلیمر برای اصلاح خواص قیرهای مورد استفاده در روسازی راه در دهه های اخیر رو به گسترش است به طوری که متصدیان راه سازی با به کارگیری قیر اصلاح شده در آسفالت باعث افزایش قابل ملاحظه عمر راه ها و در نتیجه موجب افزایش عمر بهره برداری از آنها شده اند.
 قیر به کار رفته در مخلوط های آسفالتی درصد وزنی بسیار کمی از این مخلوط (4 تا 6 درصد) را تشکیل می دهد. ولی اثر قابل توجهی بر کارایی آسفالت دارد. بیشتری پلیمرهایی که در اصلاح خواص قیرها کاربرد دارند. معمولاً اصلاح کننده های پلیمری شامل استیون- بوتا دی ان- استیرن (SBS) و پلیمرهای مشابه مانند لاستیک استیرن، بوتادی ان (SBR)، اتیلن وینیل استات (EVA) و پلی اتیلن (PE) هستند.
پلیمرها به عنوان مهمترین خانواده اصلاح کننده قیر، به منظور بهبود و افزایش کارایی به آن اضافه می شوند. در میان انواع پلیمرهای موجود، پلیمر استیرن- بوتادی ان- استیون (SBS) از جمله بهترین مواد اصلاح کننده قیر به شمار می رود. در این پژوهش، پلیمر SBS به عنوان یکی از اصلاح کننده های الاستومرگرمانرم با درصدهای وزنی مختلف (2 تا 5 درصد) با قیر 70/60 پالایشگاه اصفهان مخلوط شد و اثر آن بر خواص آسفالت بررسی شده است.
افزایش این پلیمر به قیر باعث بهبود مقاومت مارشال نمونه های آسفالتی، روانی، مدول گسیختگی و درصد فضای خالی آسفالت می شود. اما اثر قابل توجهی بر چگالی آسفالت ندارد. همچنین افزودن پلیمر SBS باعث افزایش عمر خستگی آسفالت می شود.

امروزه استفاده از پلیمر برای اصلاح خواص قیرها، کاربردی رو به گسترش دارد . به همین دلیل در دهه های گذشته پژوهش های زیادی برای اصلاح خواص قیرها (ماند استفاده از پلیمر SBS) انجام شده است.
از جمله پلیمرهایی که در اصلاح قیرها کاربرد فراوان دارند، پلیمرهای الاستومریند، شامل استیرن- بوتادی ان- استیرن (SBS) و پلیمرهای مشابه مانند لاستیک استیرن- بوتادی ان (SBR)، اتیلن- وینیل استات (EVA) و پلی اتیلن (PE) هستند . کوپلیمر SBS کوپلیمر سه قطعه ای است که در آن قطعه های استیرن به وسیله قطعه بوتادی ان از یکدیگر جدا شده اند. این کوپلیمر می تواند خطی یا شعاعی باشد و در قیر یک شبکه کشسان سه بعدی از فاز پلی استیرن را تشکیل می دهد که به وسیله فاز پلی بوتادی ان به یکدیگر متصل شده اند . در پلیمرهای SBS که در قیرهای راه سازی به کار می رود. معمولاً استیرن بین 20 تا 30 درصد وزن کل این پلیمرها را تشکیل می دهد. درصد بیشتر استیرن می تواند باعث ناسازگاری پلیمر با قیر و اشکالاتی در پخش و ناپایداری انبارداری قیر، به ویژه در دماهای زیاد شود .
یکی از دلایل استفاده از الاستومرهای گرمانرم در قیر صنعتی، دارا بودن هر دو خاصیت گرمانرمی و الاستومرهای گرمانرم در قیر صنعتی، دارا بودن هر دو خاصیت گرمانرمی و الاستومری است
 به دلیل داشتن شبکه پلی استیرن در این پلیمر می توان آن را به عنوان ماده ای گرمانرم دانست که دارای دمای انتقال شیشه ای زیاد است . همچنین به علت وجود پلی بوتادی ان در SBS، این ماده به عنوان الاستومر محسوب شده و به دلیل واسطه دمای انتقال شیشه ای کم پلی بوتادی ان، مقاومت در برابر شکنندگی در فصل زمستان را افزایش می دهد (دمای انتقال شیشه ای oC90-). به طور خلاصه می توان گفت، وجود پلی استیرن و بوتادی ان به ترتیب در تابستان به نقطه نرمی و در زمستان به مقاومت در برابر شکنندگی قیر کمک می کرد

قیر 60/70 بهینه شده با پلیمر SBS است که با چسبندگی و خاصیت ارتجاعی زیاد یکی از بهترین مواد موجود برای عایقکاری کلیه سطوح ساختمانی میباشد. این محصول با ماندگاری طولانی یک فیلم لاستیک مانند یکپارچه بر روی سطح مورد نظر ایجاد میکند و مانع از نفوذ آب، رطوبت و بخارات به سطح میگردد.

‍ قیرپلیمری ( تکنولوژی لاتکس )
لاتکس پلیمر پراکندگی کلوئیدی مواد لاستیکی یا پلاستیکی در یک محیط آبی است. مواد پلیمری می‌تواند ترکیبات آلی کوچک و منفرد غیر اشباع اتیلنی و یا کوپلیمرهای دو یا بیشتر هر ترکیب باشند. لاتکس موارد مصرف بیشماری را در صنعت مدرن ایفا می‌کند. این مقاله به طور مفصل به خصوصیات لاتکس طبیعی و تکنولوژی و کاربردهای آن می‌پردازد.
پیش از این کلمه لاتکس به محلول‌های امولسیون آبی اطلاق می‌شد که بیشتر منشأ گیاهی داشتند و شبیه شیر بودند. امروزه این کلمه برای تمام موارد پراکنده پایدار یک پلیمر (طبیعی یا مصنوعی) در محلول‌های آبی به کار برده می‌شود.
تعریف لاتکس: به سیستم‌های ناهمگنی لاتکس می‌گوییم که در آنها فاز جامد ناپیوسته ای (آب) پراکنده شده باشند. بنابراین لاتکس‌ها طبقه خاصی از هیدروسل‌ها را تشکیل می‌دهند و دارای خواص فیزیکی و کلوئیدی مشترکی هستند.
در محدوده الاستومرها اولین لاتکس مورد استفاده لاتکس طبیعی است که از شیره درخت هِوِا (Hevea) بدست می‌آید. امروزه تقریباً تمامی خانواده‌های الاستومرها حتی آنهایی که غیر صنعتی اند لاتکس مخصوص به خود را دارند

اگرچه قیر درصد وزنی کمی از مخلوط های آسفالتی را تشکیل می دهد، اما، اثر بسیار زیادی بر خواص آسفالت دارد. از این رو، امروزه پژوهش های زیادی درباره بهبود این جزء از مخلوط های آسفالتی انجام شده است. در این پژوهش، از پلیمر SBS به عنوان ماده اصلاح کننده قیر برای بهبود خواص آسفالت استفاده شده است. در نهایت، از این ماده برای تهیه آسفالت استفاده شده که به طور خلاصه می توان به نتایج زیر اشاره کرد:
-پلیمر SBS با ایجاد شبکه ای سه بعدی داخل قیر و مسلح کردن آن باعث افزایش مقاومت مارشال مخلوط های آسفالتی می شود
-این پلیمر باعث افزایش روانی مارشال می شود اما در هیچ یک از آزمایش ها باعث نمی شود که این روانی از حدود استاندارد تجاوز کند و مانع از سخت یا نرم شدن بیش از اندازه آسفالت شود.
-پلیمر SBS باعث افزایش فضای خالی (به علت تورم پلیمر در ترکیب با قیر) مخلوط های آسفالتی نسبت به حالت پایه می شود. اما، این افزایش فضای خالی باعث ایجاد فضای خالی بیش از حد استاندارد (3 تا 5 درصد) نمی شود.
- استفاده از پلیمر SBS باعث افزایش مدول گسیختگی و نیز افزایش عمر خستگی می شود که از عوامل مهم در بیان ویژگی های مخلوط های آسفالتی است.

افزودن انواع اصلاح کننده ها به قیرهای آسفالتی
چون در قيرها به تنهائي نمي توانستند كليه خواص لازم اعم از مقاومت شيميائي ژئولوژيك و مكانيكي را تأمين نمايند لذا مصرف پليمرها در قير به منظور اصلاح و بهبود خواص آن مورد توجه قرار گرفت. از بين انواع پليمرها دو نوع از رايج ترين پليمرهائي كه ميتوانند در آميزه قير/ پليمر حضور يابند، عبارتد از ترموپلاستيك رابرها (TR) و پلي اولفين ها منجمله آتكتيك پلي پروپيلن (APP).
برحسب نوع قير همچنين نوع و درجه پليمر، تاثير پليمرها روي قيرها متفاوت است اثر پليمر روي قير هميشه قابل پيش بيني نيست.

انواع اصلاح كننده ها به شرح زير مي باشد:
 APP : اتكتيك پلي پروپيلن
 SBS : استايرن بوتا دين استايرن
 PIB : پلي ايزو بوتادين
 PE : پلي اتيلن
 EPR : اتيلن پلي پروپيلن رابر

خواص آسفالت‌های پلیمری
خواصی که پلیمرهای ترموپلاستیک الاستومر در بتن‌های آسفالتی ایجاد می‌نماید.

- خاصیت چسبندگی عالی
- عملکرد در هر دو محدوده دمای بالا و پایین
- ازدیاد طول و قابلیت الاستیسیته
- انعطافپذیری بیشتر در دماهای پایین
- مقاومت بهتر در مقابل حرکت و تغییر شکل در دمای بالا
- کاهش حساسیت دمایی
- بهبود در استحکام کششی
- افزایش مدول سختی در دماهای بالا

قیرهای اصلاح شده پلیمری شامل انواع مختلفی می باشند که در همه آنها خواص آسفالت های ساخته شده از این قیرها در مقایسه با آسفالت های ساخته شده از قیرهای سنتی از نظر مقاومت به شرایط جوی بخصوصی حرارت و برودت، طول عمر و دوام در مقابل بارهای ترافیکی به نحو محسوسی افزایش میابد.
اگرچه قیرهای بهینه شده با پلیمر در مقایسه با قیرهای سنتی دارای قیمت بالاتری می باشند لیکن بواسطه افزایش طول عمر آسفالت در بسیاری از مواقع استفاده از آنها در کل به صرفه تر می باشد. انواع قیرهای پلیمری بهینه شده به شرح زیر می باشند :
قیر پلیمری بهینه شده با پودر لاستیک :
در این نوع قیر با واسطه افزایش مواد ویژه سازگار کننده بین ذرات پودر لاستیک و قیر، ساختار قیر کاملا ً هموژن و یکنواخت شده و کلیه اختصاصات آن در مقایسه با قیرهای معمولی بهبود می یابد در صد پودر لاستیک مصرف شده از 5 تا 15 درصد متغیر می باشد.
قیرهای پلیمری بهینه شده با مواد نرم کننده شبکه ساز :
در این نوع قیر بهینه شده با افزایش یک ماده ویژه شبکه ساز ساختار مولکول های قیر تغییر کرده و خواص آن بهبودی کلی می یابد که اختصاصات ان می بایست یا توجه به نوع و اختصاصات هر پروژه تعیین و محاسبه گردد. در این نوع از قیر بهینه شده بر خلاف قیرهای بهینه شده با مواد SBS نیاز به استفاده از ماشین آلات تولید حمل اختصاصی نبوده و ترکیبات بهینه ساز مستقیما ً با قیر یا آسفالت اضافه می گردد.

دستگاه تولید قیر اصلاح شده پلیمری لوکوبیت

دستگاه وتولید قیر اصلاح شده (شکل زیر) دارای قسمت زیر است:
- بلوک راکتور
- آسیاب
- بلوک آماده سازی روغن
- بلوک انتقال قیر
- محفظه و قسمت کنترل
- بلوک انتقال پلیمر
- شیرهای الکترو پنوماتیکی انتقال قیر
- سیستم گرمایش
دستگاه بر روی ۱ چهار چوب فلزی که دارای پله کن میباشد برای راحتی کار با دستگاه قسمت راکتور از دو مخزن استوانه ای با انتهای مخروطی تشکیل شده است .در بالای مخزن استوانه لوله های انتقال گرما قرار دارد .برای لوله های انتقال گرما روغن Tn46 استفاده میشود .برای کاهش از دست دادن گرما از عایق های روکش استفاده میشود .در قسمت پایین مخزن بلبرینگ متصل به همزن و شیر غیر قرار دارد .

در قسمت بالای مخزن
- تیغه مخلوط کن
- سر لوله یا ورودی غیر به مخزن
- سنسور شناور قیر
کار میکسر بر اساس موتور پیچی کاهنده .میکسر به کمک چرخ دنده در ارتباط با فیکس کننده کوپلینگ میباشد .
آسیاب دارای ساختمان گرم کننده میباشد ،که هنگام مونتاژ و سوار کردن قابل تنظیم میباشد از طریق شکاف تنظیم .واشر شفت .
بلوک گرم کننده روغن تشکیل شده از دو بلوک گرم کننده مخزن که با یکدیگر در ارتباط میباشند .
در هر مخزن 9 لوله گرم کننده (ТЕН) ،با توان 3 کیلو وات هرکدام، ورودی گرم کن دارای درب میباشد ..
بلوک انتقال غیر تشکیل شده از پمپ قیر H2 ، شیرهای سه ورودی K4،K3 ،و خطوط لوله .
محفظه کنترل دارای ساختار مستطیلی شکلی میباشد و از صفحه های فلزی و دارای قفل ساخته شده .
سیستم داخلی هدایت دستگاه به صورت الکترونیکی کل دستگاه را هدایت میکند . دستگاه را میتوان هم به صورت دستی هم به صورت نیمه اتوماتیک کنترل کرد .طرح کنترل دستگاه به صورت ارتباط رلهای میباشد .
بلوک انتقال مخلوط کن پلیمر دارای مخزن درجه بندی شده 100 دسی مترمکعب ،با شیر K7 ، و سیستم خطوط لوله ،برای کنترل و هدایت پلیمر در مخزن سنسور های سطح پایین (НУ) نسب شده ،برای مخلوط کردن پلیمر با قیر، مخلوط کن توزین مدل انژکتوری ،در قسمت نازل بی که قیر خارج میشود ، در قسمت خلاء مخلوتکن هوای پلیمر برای هدایت نیم اتوماتیک سیستم الکتروپنوماتیکی ،که با هوای فشرده کار میکنند .هنگام کار با دستگاه یک منبع هوای فشرده خارجی استفاده میشود .
سیستم فنی گرمای دستگاه به منظره نگاه دری دمای مورده نیازی پروسه قیر اصلاح شده میباشد .ساختار سیستم به صورت روکش گرمای لوله ها و مسدود کردن دستگاه و هم چنین ایزوله و عایق کردن بدنه مخزن بخاری و راکتور .در این سیستم روغن Tn46 با درجه حرارت کاری ۱۹۰ درجه سانتیگراد .

شکی نیست که افزودن هر نوع پلیمر بهقیر باعث بهبود خواص قیر خواهد شد. اما دلیل انتخاب SBS به منظور اصلاح خواص قير،در اين است كه مطابق مراجع و منابع مختلف علمي و معتبر ( از جمله NCHRP 459 )، SBS بهترین پلیمری است که هم می تواند خواص لاستیکی و پلاستیکی مناسب را به قیر بدهد وهم اینکه باعث بهبود عملکرد آن نسبت به ترکهای ناشی از خستگی، ترکهای در دمایپایین، مقاومت در برابر تخریب و تغییر شکلهای ذاتی قیر گردد. در نتیجه آسفالت تهیهشده توسط قیر اصلاح شده با SBS می تواند انعطاف پذیری خود را در دماهای پایین بهراحتی حفظ کرده و در برابر Rutting و ترکهای ناشی از خستگی نیز به راحتی از خودمقاومت نشان دهد

مزاياي توليد آسفالت پليمري با پودر لاستيک چيست ؟
زير بارهاي ترافيکي انعطاف پذيرتر مي باشند. از تشکيل يخ در لايه آسفالتي جلوگيري مي کند. آلودگي صوتي ناشي از عبور ترافيک را بشدت کاهش مي دهد. افزايش مقاومت در انعکاس ترک به لايه هاي بالايي، پاکيزه نمودن محيط زيست ، کاهش ترک خوردگي در مقابل انبساط و انقباض، اين نوع آسفالت را مي توان در لايه هاي نازک تر پخش نمود.

نقش vestenamer چيست ؟
 نقش اين پليمر ايجاد پل ارتباطي بين سولفور موجود در مولکولهاي قير و پودر پلاستيک مي باشد بطوري که خواص قير تحت تاثير پودر لاستيک قرار گرفته و رفتار آن تغيير مي نمايد.


نحوه استفاده از GTR/TDR :
در اين روش پليمر واسطه به قيري که تا دماي 180 درجه گرم شده اضافه مي گردد. پس از ذوب شدن آن ( نقطه ذوب اين پليمر 60 درجه مي باشد ) پودر لاستيک به مخلوط اضافه گرديده و بوسيله ميکسر ( بدون نياز به ميکسرهاي برش بالا ) با قير مخلوط مي گردد.

فن آوري GTR/TD چيست ؟
استفاده از پودر لاستيک هاي فرسوده در مجاورت پليمر واسطه (vestenamer) براي تغيير خواص رفتاري قيرهاي راهسازي.

پليمرSBS :
پليمر SBS (استايرن- بوتادين-استايرن)، پليمري از خانواده ترموپلاستيك الاستومرها مي باشد. به اين مفهوم كه ساختار مولكولي آن متشكل از واحدهايي با خواص ترموپلاستيكي (بلوكهاي پلياستايرن) و واحدهايي با خواص لاستيكي ( مولكولهاي پلي بوتادين) مي باشد، به بیاندیگر SBS دو خاصیت لاستیکی و ترموپلاستیکی را به طور همزمان دارا می باشد.

داشتن روسازی مناسب و ماندگار بر سطح راههای کشور موجب افزایش ضریب ایمنی سفرهای جاده ای در کشور شده و میزان تصادفات رابه حداقل خواهد رساند. از طرفی افزایش دوام آسفالت و کاهش نیاز به ترمیم مجدد آنضمن آنکه از هدر رفتن آسفالت که یک سرمایه ملی است جلوگیری می گردد، از آلودگی محیطزیست در اثر رها شدن حجم وسیع آسفالت تراشیده شده نیز ممانعت به عمل می آید.

قیمت تمام شده آسفالتهای اصلاح شده با SBS اگرچه به دلیل استفاده از پلیمرها، بیشتر از آسفالتهای معمول می باشد امااز آنجاييكه با استفاده از آنها طول عمر مفيد آسفالت افزايش قابل ملاحظه ايمی یابد، بنابراین از لحاظ اقتصادی کاملاً توجیه دارد و استفاده از آنها توصیهمی گردد. با استفاده از قیرهای اصلاح شده با SBS در ساخت روسازی آسفالتی، مقاومتمارشال، انعطاف پذیری در دمای پایین و مقاومت نسبت به پیرشدگی افزایش یافته وپیدایش شیارهای عرضی و عریان شدگی تأخیر قابل ملاحظه ای می یابد.
 

شکی نیست که افزودن هر نوع پلیمر بهقیر باعث بهبود خواص قیر خواهد شد. اما دلیل انتخاب SBS به منظور اصلاح خواص قير،در اين است كه مطابق مراجع و منابع مختلف علمي و معتبر ( از جمله NCHRP 459 )، SBS بهترین پلیمری است که هم می تواند خواص لاستیکی و پلاستیکی مناسب را به قیر بدهد وهم اینکه باعث بهبود عملکرد آن نسبت به ترکهای ناشی از خستگی، ترکهای در دمایپایین، مقاومت در برابر تخریب و تغییر شکلهای ذاتی قیر گردد. در نتیجه آسفالت تهیهشده توسط قیر اصلاح شده با SBS می تواند انعطاف پذیری خود را در دماهای پایین بهراحتی حفظ کرده و در برابر Rutting و ترکهای ناشی از خستگی نیز به راحتی از خودمقاومت نشان دهد
 

قيرهاي مصرفی برای طرح مخلوطهایآسفالتی در ایران عموماً از دو نوع ۷۰/۶۰ و یا ۱۰۰/۸۵ انتخاب گردیده که مشخصات وخواص آسفالت تولیدی با آنها به گونه ای نمی باشد که بتواند در برابر تغییر شکل،دمای پایین و بالا و ترک خوردگي از خود مقاومت نشان دهد بنابراين چاره اي جز اصلاحخواص قیر توسط پلیمرها وجود ندارد.

کشورهای مختلف اروپایی از سالهای گذشته به فکر استفاده از آسفالتهای اصلاح شده با پلیمر افتاده اند تا بتواندجوابگوی نیازهای ترافیکی آنها باشد. البته نوع بخصوص پلیمر مورد استفاده در هر کشورتفاوت می کند ولی رزین های ترموپلاستيك الاستومر اكثريت قاطع اصلاح کننده های قیررا تشکیل می دهند، كه مخصوصاً این مسئله در اروپا بخوبی مشهود است. آمار نشانمی دهد که قیرهای اصلاح شده با موفقیت برای کاربردهای جاده ای بالغ بر ۲۵ سال مورداستفاده قرار گرفتند و علی الخصوص در دهه ۱۳۸۰ دراكثر نقاط جهان براي كاربردهايجاده اي براي پوشانيدن سطوح جاده ها مورد استفاده قرار گرفتند.

هم اكنون ثابت شده است که قیرهای معمولی دیگر جوابگوی نیازهای جاده ای ما نبوده و نمایش خوبی نيز ندارند و باید ازیک بیندر با خواص برتر استفاده گردد. این باعث می شود تا فواصل زمانی بین روکش هازیاد گردد. برای آنکه مشکلات ذکر شده حل گردند قیرهایی که به صورت پلیمری اصلاحشده اند مخصوصاً آنها که دارای رزین توموپلاستیک الاستومری همانند SBS می باشندتولید گردیده اند.

خواص آسفالتهای پلیمری:
خواصی که پلیمرهای ترموپلاستیکالاستومر در بتن های آسفالتی ایجاد می نماید:
1.   خاصیت چسبندگی عالی
2.    عملکرد در هر دو محدوده دمای بالاو پایین
3.    ازدیاد طول و قابلیتالاستیسیته
4.    انعطاف پذیری بیشتر در دماهایپایین
5.    مقاومت بهتر در مقابل حرکت وتغییر شکل در دمای بالا
6.    کاهش حساسیت دمایی
7.    بهبود در استحکام کششی
8.    افزایش مدول سختی در دماهایبالا

انواع کوپلیمرهای الفینیک عبارتنداز:
EVA
EMA
 EBA

انواع کوپلیمرهای بلوک استایرنی عبارتند از:
•   SB
•   ABS
•   SBS
•   SEBS
•   SIS

پلیمرهای ترموپلاستالاستومر:
این پلیمرها که جهت اختلاط با قیرسنتز شده اند جدیدترین و مؤثرترین پلیمرها برای تغییر خواص قیر خصوصاً برای مصارفراهسازی می باشند. مشکلات و نارسایی¬هایی که در اختلاط رابرها و پلاستیک ها با قیر،موجود بوده در این پلیمرها حل شده است. انواع پلیمرهای ترموپلاستیک الاستومر به شرحزیر می باشند:
- پلی یورتان ها
- کوپلیمر پلی اترپلی استر
- کوپلیمرهای الفینیک
- کوپلیمرهای بلوک استایرنی

پلیمرهایالاستومر:
این گونه پلیمرها در دماهای بهره وریمناسب بوده و خواص لازم را برای قیر تأمین می نمایند ولی در دمای اختلاط و اجراگرانروی بسیار بالایی داشته و این دو عمل را با مشکل مواجه می کند.

پلیمرهای ترموپلاست:
این دسته از پلیمرها در دماهایاختلاط و اجرا مشکلی نداشته و از گرانروی مناسبی برخوردار می باشند اما در اجراخواص بهینه لازم را برای بهبود خواص قیر دارا نیستند.

انواع پلیمرها:
پلیمرها به سه دسته کلی زیر تقسیم میشوند:
- ترموپلاستیکها
- ترموستها
- ترموپلاستیک الاستومرها

پلیمر:
پليمرها زنجیره های بلندی از موادآلی هستند که از قسمت های کوچکتری به نام منومر تشکیل شده اند و دارای خصوصیات  منحصر به فردی هستند که عبارتند از:
- دارای دمای انتقال درجه دومی به نام Tg می باشند.
- دارای جرم مولکولی متفاوت و توزیع جرم مولکولی می باشد.
- ماده ای ویسکوالاستیک بوده و به همین خاطر دارای مکانیزم هایاستهلاک تنشی فراتر از مواد دیگر می باشد.
- نسبت جرم به خواص آن در مقایسه با مواد دیگر بسیار بالاست بهطوریکه می توان پلیمر هایی با یک ششم وزن فولاد ساخت که مدولی بیش از فولاد داشتهباشد.

( شما می توانید برای مشاهده هر یک از موضوعات زیر روی آن کلیک کنید )