از جمله نشست، ترک، موج برداشتن، روان شدن قیر، جدا شدن سنگدانه، آسفالت کندگی، چاله شدن، آبگرفتگی، خشن شدن سطوح جاده‌ها و غیره که علاوه بر آسیب به خودرو باعث خسارات اقتصادی بیشتری نیز می‌شود.
 

مشکلات عمومی استفاده قیر

همچنین قیر در حالت عادی، مقاومت و استحکام کمی جهت تحمل وزن وارده به آنرا دارد و در صورت اختلاف دمایی زیاد(گرم و سرد شدن در روز و شب) از مقاومت دمایی پایینی برخوردار است. همچنین به دلیل ایجاد ترک‌های فراوان در اثر تحمل فشارهای بسیار بالا، امکان تصادف خودروها بیشتر خواهد شد.

در مناطق گرمسیر در اثر دمای بالای روز، قیر آسفالت ذوب‌ شده و در شب پس از سرد شدن تغییر شکل می‌دهد. علاوه بر آن در مناطق سردسیر نیز ترک و شکنندگی بر اثر سفت شدن قیر از عوامل شایع و علل خرابی زودرس آسفالت هست که باعث کاهش روانی جاده و استهلاک بالا خواهد شد.

از این ‌رو پژوهشگران دانشگاه محقق اردبیلی در پژوهشی که از سال ۱۳۹۲ شروع ‌شده است با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه صنعتی همدان، برای اولین بار با استفاده از روشی نوین توانستند به تولید نانو کامپوزیتی از قیر مخصوص آسفالت مناطق سردسیر و گرمسیر دست بیابند.

در بخشی از این پژوهش گسترده، این پژوهشگران توانستند به نانو کامپوزیتی به همراه پلی‌تیوفن و نانو ذرات Fe۳O۴ دست یابند که نتیجه‌ این آزمایش‌ها به رفع معایب بالا منجر شد.

استفاده از روش شوک خلاء

در این آزمایش‌ها، ابتدا پلی‌تیوفن و نانو ذرات Fe۳O۴ با استفاده از روش شوک خلاء که برای اولین بار توسط همین تیم پژوهشی در سال ۲۰۱۶ در مجله  Composites Part Aارائه شد، تهیه شدند. در این روش، با استفاده از تغییر سریع فشار بالا و پایین(در این مورد، ۲۰ و ۶۰ میلی‌متر جیوه) نقاط حباب و احتمال ایجاد ترک به حداقل می‌رسد.

در این تحقیقات، پلی‌تیوفن و نانو ذرات Fe۳O۴ به ‌عنوان پرکننده‌ اصلی کامپوزیت جهت افزایش استحکام قیر استفاده ‌شده است. یکی دیگر از اهداف ایجاد این نانو کامپوزیت، بهبود مقاومت در قیر در برابر تخریب براثر اشعه UV نیز هست. نتایج آزمایش‌های FTIR حاکی از سنتز کامل ذرات پلی‌تیوفن و همچنین آنالیز PSA و SEM نشانگر وجود نانو ذرات در اندازه‌ ۱۰ نانومتر است که این کاهش به‌ خصوص اندازه در نانو ذرات به واکنش بهتر آنها با قیر مذاب خواهد انجامید.

همچنین با استفاده از بررسی‌های تصویری انجام‌ شده، می‌توان نتیجه گرفت که تغییر چشمگیری در شکل نمونه‌ ذرات نانو کامپوزیت قیر تولید شده همراه با پلی‌تیوفن و نانو ذرات Fe۳O۴ به وجود آمده است.

اصلاح قواص رئولوژیکی قیر

در ادامه با استفاده از تست‌های رئولوژیک و DSR، افزایش بسیار بالای مقاومت قیرهای کامپوزیت شده با پلی‌تیوفن و نانو ذرات Fe۳O۴ در برابر تغییر شکل مشاهده شد. نانو کامپوزیت حاصله، دارای مقاومت بسیار بالاتری نسبت به مدل خام قیر بوده و از خواص رئولوژیک بهتری برخوردار است.

همچنین واکنش مناسب آن با قیر مذاب به همبستگی آسفالت جهت عدم ایجاد ترک و استحکام بالاتر در برابر فشار کمک شایانی خواهد کرد. علاوه برآن، با افزایش مقاومت دمایی قیر در برابر ذوب شدن بر اثر گرما، احتمال تغییر شکل آسفالت در جاده به حداقل می‌رسد. بخشی از نتایج این پژوهش اخیراً در مجله Q۱ آمریکایی که مجله‌ای تکنیکال است، چاپ ‌شده است.

تحقیقات در این زمینه گسترده بوده و به‌زودی مقالات دیگری نیز منتشر خواهد شد. در ضمن بخش‌هایی از این کار در مراحل ثبت اختراع قرار دارند. همچنین کتاب “قیر و آسفالت” اثر جدید دیگری از این تیم پژوهشی کشوری  بوده که در حال گذراندن مراحل چاپ هست و به‌زودی وارد بازار خواهد شد.

منبع: ایسنا