بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه بدلیل رشد بالای جمعیت و تولید بی رویه خودروها شاهد ورود فراوان تایر های زاید و پسماندهای پلاستیکی - PET - در طبیعت هستیم که این مهم باعث ایجاد آلودگی های متعدد زیست محیطی شده است. لذ اهمیت حفظ حیات بشر از یک سو و هزینه های بالای ناشی از فرایند دفن پسماندها و تعمیرات روسازی راه ها از سوی دیگر محققان را بر آن داشته تا امکان حذف پسماندهای پلاستیکی و تایر های لاستیکی زاید از طبیعت و استفاده از آنها بعنوان بخش سازنده روسازی آسفالتی را مورد بررسی قرار دهند. از نتایج مهم این مقاله میتوان به بهبود مشخصات مهندسی روسازی،کاهش هزینه ها و آلودگی های زیست محیطی ناشی از تولید PET و تایرهای لاستیکی زاید، با افزودن درصد مشخصی از این پلیمر ها در مخلوط آسفالت اشاره نمود. پیشنهاد می گردد روسازی آسفالتی - پلیمری بدلیل بهبود شرایط زیست محیطی بعنوان روسازی آسفالتی دوست دار طبیعت نامیده شود.
.1 مقدمه
پلاستیک ها - پلیمرها - ماده ای می باشند که نقش مهمی در تمامی جنبه های زندگی ما ایفا می کنند. بیشترین مقدار پلاستیک ها در جعبه ها و بسته بندی ها - بطری ها، لیوان هاو.. - و همچنین در مواد بادوام - تایرها، مصالح ساختمانی و مبلمان و... - و اقلام مصرفی - تجهیزات پزشکی - نیز مشاهده میشود .[1] کاربردهای متنوع پلاستیکها بدلیل مواردی چون خصوصیات ویژه، چگالی کم، آماده سازی آسان، خصوصیات مکانیکی خوب، مقاومت شیمیایی خوب، خصوصیات عایق حرارت و الکتریسیته و قیمت پایین در مقایسه با سایر مواد میباشد.
بر طبق اطلاعلات منتشر شده توسط آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا پسماندهای پلاستیکی از 8 درصد در سال 1992 به 12 درصد در سال 1996 افزایش پیدا کرده است .[2] همچنین مطابق آمار منتشر شده در خصوص میزان تولید سالانه مواد پلاستیکی در دنیا، شاهد افزایش مقدار این مواد از 204 میلیون تن در سال 2002 به نزدیک 300 میلیون تن در سال 2013 می باشیم .[3] اطلاعات تخمینی مربوط به تولید سالانه انواع و مقدار پلیمرهای موجود در زباله جامد شهری در آمریکا نشان می دهد سهم پلی اتیلن ترافتالات - PET - از 18530000 تن مواد زاید جامد شهری - MSW - مقداری برابر با 1700000 تن ، که مقدار قابل توجه ای میباشد .
پلاستیک ها - پلیمرها - بر اساس رفتارشان در زمانی که در معرض حرارت قرار می گیرند به دو زیرشاخه ترموستینگ و ترموپلاستیک تقسیم می شوند. در جدول1 به تعدادی از پلیمرها در زیر شاخه ترموستینگ و ترموپلاستیک اشاره شده است .[5] ترمو پلاستیک ها با افزایش دما بدون تغییر شیمیایی ذوب میشوند. این پلیمرها را به دفعات میتوان ذوب و دوباره منجمد نمود که این ویژگی، ترموپلاستیک ها را قابل بازیافت می سازد. با توجه به جدول 1 میتوان قرارگیری PET در زیر شاخه ترموپلاستیک ها را مشاهده نمود. پس میتوان نگاه ویژه ای به بازیافت PET داشت.
با توجه به رشد روز افزون تولید خودرو ها در سطح جهان شاهد ورود تایرهای زاید در چرخه زباله های جامد کشورها می باشیم. در کشور چین مطابق اطلاعات آماری تعداد تایر های زاید از 80 میلیون در سال 2002 با رشد سالیانه حدود 12 درصدی به مقدار 120 میلیون لاستیک در سال 2005 رسیده است و تخمین زده میشود در سال 2010 به 200 میلیون نیز برسد .[6] طبق گزارش آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا 290 میلیون تایر زاید در سال 2003 تولید شده است که از این مقدار 45 میلیون تایر بعنوان تایرهای بازسازی شده مورد استفاده اتومبیل ها و کامیون ها قرار گرفت.
قابل توجه است در اروپا سالیانه 355 میلیون تایر در 90 کارخانه تولید میشود که حدود 24 درصد کل تولید جهان است .[7] جهت حل مشکل تایرهای لاستیکی زاید در جهان اساسا" به سه روش -1 دفن -2 سوزاندن -3 بازیافت، اقدام میشود. بازیافت لاستیک های زاید با بکارگیری آن در روسازی آسفالت راه ها میتواند به مقدار زیاد مشکلات زیست محیطی را رفع و کمک شایانی به بهبود خصوصیات مهندسی مخلوط آسفالت نماید.
.2 پلی اتیلن ترافتلات - - PET
پلی اتیلن ترافتلات یک پلیمر شفاف با مشخصات مکانیکی خوب، پایداری ابعادی تحت بارگذاری مختلف ، مقاومت شیمیایی بالا و خاصیت خوب ممناعتی در برابر گازها - Gas Barrier - میباشد .[8] خصوصیات فوق باعث گردید این پلیمر در ساخت بطری ها، غشاهای پایدار حرارتی - خازن ها، بخشی از نوارهای ضبط و فیلم و... - ، اجزای الکترونیکی و الیاف پرکاربرد در صنعت نساجی مورد استفاده قرار گیرد .[9] منابع تولید پسماند PET را میتوان به 3 دسته تقسیم نمود: -1 بطری ها -2 فویل ها - -3 - Foils الیاف موجود در تایرها، که در مورد سوم بدلیل وجود ناخالصی هایی مانند خاکه لاستیک تایر و فلزها با مشکلاتی در روند بازیافت روبرو هستیم .[10] در فرایند بازیافت PET مطابق تصویر2 محصولاتی به صورت خرد شده ، گرانول و الیاف جهت استفاده در مخلوط آسفالت حاصل میشود.
تصویر-1 محصولات ناشی از بازیافت PET
از روش های موجود جهت غلبه بر مشکل تولید پسماند PET میتوان به استفاده در بیندرآسفالت جهت اصلاح آسفالت در روسازی جاده ها اشاره نمود. یافته ها نشان می دهد استفاده از PET باعث بهبود خصوصیات مهندسی و افزایش عمر بهره برداری روسازی آسفالتی میشود .[10]
.2. 1 کاربرد PET در روسازی آسفالت راه
بازیافت PET جهت کاهش استفاده از منابع طبیعی، آلودگی محیط زیست و اصلاح خصوصیات فیزیکی مصالح ساختمانی مانند آسفالت و بتن کاربرد دارد. آسفالت به شکل وسیعی در ساختار روسازی راه ها بعنوان ماده چسباننده سنگدانه ها مورد استفاده قرار میگیرد .[11] یکی از راه های شاخص جهت بهبود کیفیت آسفالت اضافه کردن پلیمرها میباشد. مطابق نظر محققین اصلاح مخلوط آسفالت با افزودن پلیمرها یک روش موثر جهت بهبود خصوصیات رئولوژی آسفالت میباشد .[12]
از خصوصیات مهم مورد انتظار از مخلوط آسفالت میتوان به توانایی مقاومت در برابر شیار افتادگی و فتیله شدن تحت بار طولانی و بار تکرار ترافیک اشاره نمود. به همین دلیل دستیابی به مخلوط آسفالت پایدار تحت بارگذاری طولانی ترافیک یکی از اهداف مهم میباشد.کمبود پایداری مخلوط آسفالت به معنی از هم باز شدن و لغزش سطح جاده است. جریان یافتن یکی از توانایی های مخلوط داغ روسازی آسفالت میباشد که موجب میشود مخلوط بدون ظاهر شدن ترک با حفظ تعادل و به تدریج بر روی سطح جاده حرکت و تثبیت گردد . [13]
سالهاست از پلیمر های بکر جهت بهبود خصوصیات آسفالت ها به صورت موفقیت آمیز استفاده شده است. البته اخیرا علاقه به جایگزینی پلیمرهای بکر با پلیمرهای بازیافتی برای مثال پلاستیک های خرد شده ساخته شده از PET افزایش یافته است .[13] افزودن پلیمرهایی مانند PET در روسازی های آسفالت های گرم و سرد برای بهبود مقاومت شیار افتادگی، ترک های حرارتی، آسیب های خستگی و تاثیرپذیری دمایی مورد استفاده قرار گیرد. درتصویر 3 شاهد دو آسیب معمول روسازی آسفالت شامل شیار افتادگی و ترک های خستگی می باشیم.
