بخشی از مقاله
چکیده
ضایعات پلیمری به دلیل عدم تجزیه و تخریب پذیری طبیعی در محیط زیست، یکی از دلایل عمده ی آلودگیهای زیست محیطی هستند. امروزه در جهان برای رفع این مشکل روشهای متعددی مورد پژوهش گسترده قرار گرفته است که از میان این روشها می توان به بازیافت و استفاده دوباره یا چند باره ی پسماندهای پلیمری اشاره کرد. در راستای بازیافت و به کارگیری دوباره، یکی از زمینههای کاربردی و جذاب، افزودن ضایعات پلاستیکی به قیر و آسفالت در جهت کاهش هزینههای زیست محیطی و اقتصادی و افزایش خواص و بهبود فرآیندپذیری محصول نهایی قیر و آسفالت است.
در این پژوهش سعی بر آن است تا مروری جامع بر روشها و مزایای افزودن پسماندهای پلیمری به قیر مورد بررسی قرار گیرد و در نهایت بهترین روشها از لحاظ بازدهی زیست محیطی در جهت کاهش آلایندگی و افزایش صرفه اقتصادی معرفی خواهد شد.
-1 مقدمه
پلاستیکها موادی با چگالی کم، با دوام، شکل پذیر و کم هزینه هستند که با دارا بودن این ویژگیها به طور گسترده در بسیاری از حوزهها، بخشها و صنایع به کار برده میشوند. به طوری که تولید سالانهی آنها در جهان برای - polyethylene terephthalate - 53.3 PET میلیون تن، 25.5 - high-density polyethylene - HDPE میلیون تن، 23.3 - low-density polyethylene - LDPE میلیون تن، 14.6 - polystyrene - PS میلیون تن، 43 - polyvinyl chloride - PVCمیلیون تن و52.2 - polypropylene - PP میلیون تن و غیره می باشد که حجم قابل توجهی ضایعات پلیمری ایجاد میکند. همچنین در واحدهای تولید مواد پلیمری و صنایع پتروشیمی، ضایعات پلیمری تولید میشود که رها کردن این ضایعات در طبیعت تقریبا غیر ممکن است.
پلاستیکها و این ضایعات به طور طبیعی تجزیه نمیشوند و به همین علت آنها میتوانند سالها دست نخورده در طبیعت باقی بمانند. این ویژگی نامطلوب باعث تشکیل آلودگی محیط زیستی قابل توجه میشود. بنابراین نیاز است از راههایی برای کاهش حجم این ضایعات به کار برده شود. یکی از این راه کارها استفاده از این مواد در محصولاتی است که دوباره به چرخه مصرف باز میگردند. بطور مثال میتوان از اضافه کردن ضایعات به پلیمرهای هم نوع خودش برای کاردبرهایی که درجه بالای خلوص یا ایمنی و بهداشت و کیفیت بالای مهندسی نیاز ندارند، Madi - ، - 2103 و همچنین افزودن به ترکیباتی مانند بتن Yu - و همکاران، - 2014، چوب Yeh - و همکاران، - 2014 و قیر و آسفالت، نام برد.
در این پژوهش سعی بر آن است که بررسی جامعی در خصوص افزودن ضایعات پلیمری به قیر و آسفالت انجام شود. دلایل انتخاب آسفالت و ضایعات پلیمری، کاهش اثرات آلایندگی این ضایعات در زبالههای شهری و صنعتی بر محیط زیست و کاهش هزینههای تولیدی برای صنایع راه سازی و بهبود خواص محصول ترکیبی ضایعات پلیمر و قیر است.
-2 روشهای اضافه کردن ضایعات پلیمری به آسفالت یا قیر
از جمله روش های افزودن پلیمر به آسفالت میتوان به دو روش رایج روش خیس - اضافه کردن لاتکس پلیمر به آسفالت - و روش خشک - اضافه کردن پلیمر جامد به آسفالت - ، نام برد.
روش خیس، روش نسبتا آسان و بدون مشکلی است و در این روش قبل از اینکه اصلاح کننده درون مخلوط آسفالت استفاده شود، پلیمر جامد با قیر در دمای بالا مخلوط میشود. دما و زمان مخلوط به نوع پلیمر و قیر بستگی دارد. برای مثال Naskar و Chaki و - 2010 - Reddy تاثیر ضایعات پلیمری را به عنوان اصلاح کنندهی پایداری حرارتی و سینتیک تخریب قیر بررسی کردند.
آنها ضایعات پلاستیکی مختلف را با قیر 70/60 برای 45 دقیقه در 180 ◦C مخلوط کردند. Garcia-Morales و همکاران - 2006 - از چهار نوع زبالهی پلاستیکی متفاوت برای مخلوط با قیر 70/60 استفاده کردند . نمونههای آنها برای 6 ساعت در دمای 180 ◦C فرآوری شد. - 1991 - Shell report پیشنهاد میدهد دمای مخلوط نباید از 185 ◦C بیشتر شود وگرنه قیر میسوزد و زمان مخلوط کردن باید برای پراکنده شدن همگن ضایعات پلیمری در ماتریس قیر کافی باشد.
روش خشک معمولا نیازمند مخلوط کردن اساسی و برش دادن به منظور پراکنده شدن یکنواخت پلیمر است. در روش خشک، پلیمر با مصالح به صورت جامد به شکل گرانول یا چیپس مخلوط میشود و بعد از آن قیر اضافه میشود.
دو روش برای مخلوط کردن قیر با پلیمر وجود دارد: مخلوط کن با برش بالا و برش کم.
مخلوط کردن با مخلوط کن با برش کم می تواند برای مخلوط کردن قیر با پودر اصلاح کننده استفاده شود. فرآیند مخلوط کردن، تورم و حل شدن قیر با پلیمر را محدود می کند. دما در طول اختلاط ثابت است.
در مخلوط کردن با مخلوط کن با برش بالا، اندازه ذرات پلیمر را با استفاده از برش مکانیکی و هیدرولیکی کاهش میدهد. دما در طول اختلاط با توجه به حل شدن پلیمر در قیر و تشکیل آمیزهی همگن افزایش مییابد.
-3 آزمون ها
آزمونهایی که در بررسی اثرات افزودنیها به قیر و آسفالت، معیارهایی هستند که برای ارزیابی عملکرد آنها مورد استفاده قرار میگیرند شامل آزمون مارشال، درجه نفوذ، دمای نرمی، کشش غیر مستقیم، افت وزنی، شکست خستگی، رئومتر تیرچه خمشی - BBR - ، رئومتر برش دینامیک - DSR - ، ویسکوزیته چرخشی - RV - ،آزمون دفع نیکلسون، آزمایش خزش دینامیکی است. در زیر سه مورد از آزمون ها، شرح داده شده است.
آزمون مارشال
مطابق با - 1998 - ASTM D1559 مقاومت فشاری یا تاب فشاری مارشال عبارت است از حداکثر باری که نمونه تحت آزمایش مارشال بدون این که شکستگی در آن ایجاد شود، تحمل می نماید.
