فایل بررسی اثر افزودنی پلی یورتان در رفتار خستگی چسبنده قیری
چکیده
خرابیهای آسفالتی از جمله معضلاتی است که امروزه دغدغه مهندسین راه و حمل و نقل بوده و هر سال هزینههای کلانی صرف تعمیر و نگهداری راههای آسفالتی میشود. تلاشهای زیادی جهت افزایش مقاومت و عمر آسفالت انجام شده که از جمله این تلاشها، بهبود خواص قیر است. استفاده از پلیمرها در اصلاح خواص قیر بسیار رایج بوده و روز به روز در حال گسترش است. الاستومرهای ترموپلاستیک و پلیمرهای واکنشپذیر از جمله خانوادهای از پلیمرها هستند که تاثیرات چشمگیری بر خواص قیر داشتهاند. در این پژوهش ترموپلاستیک پلییورتان (TPU)، پلییورتان سنتز شده (PU) به عنوان یک افزودنی اصلاح کننده در قیر بکار رفته است. آزمایشهای درجه نفوذ، نقطه نرمی (R&B)، لعاب نازک قشر (RTFO)، محفظه تسریع پیری (PAV)، رئومتر برشی دینامیکی (DSR)، رئومتر تیر خمشی (BBR) و طیفسنجی مادون قرمز فوریه (FTIR) بر روی نمونههای اصلاح شده با شکلهای مختلف خانواده پلییورتان انجام شد. نتایج حاصله از این آزمایشها نشان داد که پلییورتان باعث کاهش درجه نفوذ و افزایش نقطه نرمی قیر شده که قیر اصلاح شده با آن دارای سفتی و ویسکوزیته بالاتر و در پی آن حساسیت حرارتی کمتری بوده است. همچنین پلییورتان باعث افزایش دمای بالای عملکرد قیر پایه و افزایش مقاومت آن در برابر تغییر شکل ماندگار شده است و توانسته ردههای عملکردی بالاتری به قیر پایه بخشد. در دمای متوسط قیرهای اصلاح شده با پلییورتان دارای عملکرد بهتر و مقاومت بیشتری در برابر خستگی نسبت به قیر پایه از خود نشان دادند. در دماهای پایین، اگرچه پلییورتان تاثیر مثبت بسیار اندکی بر عملکرد قیر داشته اما نتوانسته در دمای پایین رده عملکردی به قیر اضافه کند. نتایج آزمایش FTIR، پیوندهای یورتانی موجود در قیر اصلاح شده را به نمایش گذاشت که تاییدی بر شکلگیری پیوندها در قیر و تعیین کننده ساختار شیمیایی آن بوده است.
کلمات کلیدی: قیر، پلییورتان، ایزوسیانات، پلیال، فوم قیر
فهرست عنوان ها
فصل اول: کلیات و تعریف مسئله
فصل دوم: مروری بر ادبیات گذشته موضوع
2-3-1-2- آروماتیک های قطبی (رزین ها) 11
2-3-1-4- اشباع ها (پارافین ها) 12
2-4- خواص مکانیکی و فیزیکی قیر 13
2-4-1-2- رفتار شبه پلاستیک و بینگهام پلاستیک 15
2-5-1- اصلاح قیر توسط پلیمر 21
2-5-2- مکانیزم اصلاح قیر با پلیمر 24
2-5-3- پایداری قیرهای پلیمری 25
2-6- پلیمرهای رایج در اصلاح قیر 27
2-6-1- استایرن بوتادین رابر (SBR) 27
2-6-2- استایرن بوتادین استایرن (SBS) 28
2-6-3- اتیلن وینیل استات (EVA) 30
2-6-4- اصلاح قیر توسط پودر لاستیک (CRM) 30
2-6-5- اصلاح قیر توسط پلی فسفریک اسید (PPA) 32
2-7-1- آزمایش تعیین درجة نفوذ قیر 33
2-7-2- آزمایش نقطه نرمی قیر 34
2-7-4- آزمایش نقطه اشتعال قیر 35
2-7-5- آزمایش تعیین ویسکوزیته 36
2-7-6- آزمایش نقطه شکست فراس 36
2-8- آزمایش های شارپ (SHRP) بر روی قیرها 37
2-8-1- آزمایش لعاب نازک چرخشی (RTFO) 37
2-8-2- آزمایش محفظه تسریع پیری 38
2-8-3- آزمایش ویسکومتر چرخشی 39
2-8-4- آزمایش رئومتر برشی دینامیکی (DSR) 40
2-8-5- آزمایش رئومتر تیر خمشی 42
2-9- آزمایش های آمیزه قیر- پلیمر 43
2-9-1- آزمایش پایداری در ذخیره سازی 43
2-9-2- آزمایش بازیابی الاستیک 44
2-11- واکنش انتقال هیدروژن بین مولکولی 47
2-12- مکانیزم واکنش شیمیایی پلی یورتان با قیر 47
2-13- تاثیر پلی یورتان بر خواص قیر و فوم قیرهای حاوی آن 49
فصل سوم: مواد، مصالح و برنامه آزمایش ها
3-4-3- آزمایش طیف سنجی مادون قرمز فوریه (FTIR) 63
فصل چهارم: نتایج و تحلیل
4-1-2- نتایج آزمایش درجه نفوذ 67
4-1-3-تایج آزمایش نقطه نرمی 68
4-1-5- بررسی نتایج آزمایش روبش دما در دمای بالا 71
4-1-5-1- تاثیر TPU بر عملکرد قیر در دمای بالا 71
4-1-5-2- تاثیر پلی یورتان سنتز شده بر عملکرد قیر در دمای بالا 73
4-1-5-3- تاثیر پلی یورتان سنتز شده و آب بر عملکرد قیر در دمای بالا (فوم قیر پلی یورتان) 76
4-1-6- بررسی نتایج آزمایش روبش دما در دمای متوسط 78
4-1-6-1- تاثیر TPU بر عملکرد قیر در دمای متوسط 79
4-1-6-2- تاثیر پلی یورتان سنتز شده بر عملکرد قیر در دمای متوسط 80
4-1-6-3- تاثیر پلی یورتان سنتز شده و آب بر عملکرد قیر در دمای متوسط (فوم قیر پلی یورتان) 81
4-1-7- بررسی نتایج آزمایش BBR در دمای پایین 82
4-1-7-1- تاثیر پلی یورتان سنتز شده بر عملکرد قیر در دمای پایین 83
4-1-7-2- تاثیر پلی یورتان سنتز شده و آب بر عملکرد قیر در دمای پایین (فوم قیر پلی یورتان) 84
4-1-8- رده بندی عملکردی قیرهای اصلاح شده با پلی یورتان سنتز شده و فوم قیرهای پلی یورتان 86
4-1-9- بررسی نتایج حاصل از FTIR 86
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
فصل ششم: مراجع
فهرست شکل ها
شکل 2-3: رفتار بینگهام پلاستیک 16
شکل 2-4: تغییرات اجزای قیر در زمان اختلاط، پخش، تراکم و خدمت دهی 19
شکل 2-5: وابستگی ویسکوزیته به دما برای دو نمونه قیر 20
شکل 2-6: اثر درصد آسفالتن موجود در قیر پایه بر پایداری قیرهای اصلاح شده با پلیمر EVA 26
شکل 2-8: مکانیزم کار رئومتر برشی دینامیکی 41
شکل 2-9: تصویر عمومی تشکیل پیوند یورتانی بر اثر واکنش پلی ال (OH) با ایزوسیانات (NCO) 46
شکل 2-10: تصویر نحوه واکنش ایزوسیانات با پلی ال (OH موجود در روغن کرچک) 49
شکل 2-12: تجزیه نمونه های قیر به عناصر اصلی سازنده به روش کروماتوگرافی 51
شکل 2-13: تغییرات G* و δ نسبت به دما 52
شکل 2-14: تغییرات G' و "G نسبت به دما 53
شکل 2-15: تغییرات tanδ نسبت به دما برای مدت های مختلف فرایند اصلاح 53
شکل 3-1: دستگاه برش بالا L4RT 60
شکل 3-2: مجموعه سیستم مخلوط کن کینماتیکا و محفظه کنترل دما 61
شکل 3-3: رئومتر برشی دینامیکی مدل MCR 300 65
شکل 4-1: شاخص درجه نفوذ نمونه ها 70
شکل 4-2: تاثیر دما بر پارامتر G*/sinδ مربوط به قیرهای اصلاح شده با TPU در حالت پیرنشده 72
شکل 4-3: تاثیر دما بر پارامتر G*/sinδ مربوط به قیرهای اصلاح شده با TPU در حالت پیرشده 73
شکل 4-6: تاثیر دما بر پارامتر G*/sinδ مربوط به فوم قیرهای پلی یورتان در حالت پیرنشده 77
شکل 4-7: تاثیر دما بر پارامتر G*/sinδ مربوط به فوم قیرهای پلی یورتان در حالت پیرشده 78
شکل 4-8: تاثیر دما بر پارامتر G*.sinδ مربوط به قیرهای اصلاح شده با TPU بعد از RTFO و PAV 80
شکل 4-10: تاثیر دما بر پارامتر G*.sinδ مربوط به فوم قیرهای پلی یورتان بعد از RTFO و PAV 82
شکل 4-11: تاثیر دما بر سختی خزشی قیر شاهد و قیرهای اصلاح شده با پلی یورتان سنتز شده 83
شکل 4-12: تاثیر دما بر مقدار m در قیر شاهد و قیرهای اصلاح شده با پلی یورتان سنتز شده 84
شکل 4-13: تاثیر دما بر سختی خزشی قیر شاهد و فوم قیرهای پلی یورتان 85
شکل 4-14: تاثیر دما بر مقدار m در قیر شاهد و فوم قیرهای پلی یورتان 85
شکل 4-15: طیف سنجی FTIR مربوط به ایزوسیانات 87
شکل 4-16: طیف سنجی FTIR مربوط به پلی ال 88
شکل 4-17: طیف سنجی FTIR مربوط به پلی یورتان 88
شکل 4-18: طیف سنجی FTIR مربوط به قیر پایه 89
شکل 4-19: طیف سنجی FTIR مربوط به قیر اصلاح شده با پلی یورتان 89
فهرست جدول ها
جدول 2-1: ساختار شیمیایی انواع مختلف نفت خام 9
جدول 2-2: عناصر تشکیل دهنده قیر 10
جدول 2-3: انواع الاستومرهای ترموپلاستیک و پلاستومرهای رایج در اصلاح قیر 23
جدول 3-3: مشخصات مواد اولیه پلی یورتان سنتز شده 59
جدول 3-4: نام گذاری اختصاری نمونه ها 62
جدول 4-1: درجه نفوذ نمونه ها 68
جدول 4-2: نقطه نرمی نمونه ها 69
جدول 4-3: تاثیر دما بر رده عملکردی قیرهای اصلاح شده پلی یورتان سنتز شده و فوم قیرهای پلی یورتان 86
تعداد مشاهده: 3805 مشاهده
فرمت فایل دانلودی:.docx
فرمت فایل اصلی: docx
تعداد صفحات: 136
حجم فایل:1,825 کیلوبایت
گارانتی بازگشت وجه 
کد تخفیف خرید 
درگاه آنلاین پرداخت 
نماد اعتماد الکترونیکی 