گروه فیدار

تست نفوذپذیری و رفتار حرارتی قیر ۳۵/۵۰ و قیر اصلاح‌شده ۱۳/۴۰-بخش چهارم

تست نفوذپذیری و رفتار حرارتی قیر ۳۵/۵۰ و قیر اصلاح‌شده ۱۳/۴۰-بخش چهارم

تست نفوذپذیری و رفتار حرارتی قیر ۳۵/۵۰ و قیر اصلاح‌شده ۱۳/۴۰-بخش چهارم

تست نفوذپذیری و رفتار حرارتی قیر ۳۵/۵۰ و قیر اصلاح‌شده ۱۳/۴۰-بخش چهارم

رفتار حرارتی

برای فهم رفتار حساسیت دمایی قیر دست‌نخورده 35/50 و قیر اصلاح‌شده 13/40، باید دمای انتقال شیشه‌ای Tg برای این مواد موردمطالعه قرار گیرد. انتقال شیشه‌ای یک تغییر قابل‌برگشت در مواد بی‌شکل، از حالت ویسکوز و یا الاستیک مانند به حالت شیشه‌ای، خشن و نسبتاً ترد و شکننده و یا برعکس است. انتقال شیشه‌ای هنگامی رخ می‌دهد که مشخصه زمان حرکات مولکولی مسئول بازآرایی ساختاری به نسبت زمان‌بندی آزمایش، طولانی‌تر شود. زمان‌بندی برای آرامش ساختاری، به‌سرعت با کاهش دما، افزایش می‌یابد. انتقال به حالت شیشه‌ای با یک تغییر ناگهانی در خواص مکانیکی، نوری و ترمودینامیکی مواد همراه است. افزایش در ویسکوزیته نیز بسیار چشمگیر بوده و مواد به حالت شیشه‌ای، سخت، ترد و شکننده تبدیل می‌شوند.

در میان روش‌های در دسترس برای تبیین Tg، روش DSC یکی از راه‌های معمول است. ما باید به آنالیز مکانیکی حرارتی دینامیک (DMTA) نیز اشاره‌کنیم و روش کروماتوگرافی معکوس گاز که در آن Tg با استفاده از طرح ساخت Von’t Hoff با به‌کارگیری n-pentane propes در یک محدوده دمایی بین 50- درجه سانتی گراد تا 120+ درجه سانتی گراد تعیین می‌شود. مقادیر Tg با استفاده از اولین انحراف مشاهده‌شده از خط در ناحیه جذب سطحی طرح، تعیین می‌شود. همان‌طور که اشاره شد، ما برای بررسی خواص حرارتی قیرها در این پژوهش از روش DSC استفاده کردیم.

منحنی DSC (شکل شماره 4)، سیر تکاملی دمای انتقال شیشه‌ای Tg را به‌عنوان تابعی از نرخ گرمایش برای قیر دست‌نخورده 35/50 و قیر اصلاح‌شده 13/40 به تصویر می‌کشد. به بیان واضح‌تر، Tg تحت تأثیر اشباع‌هایی که متبلور نشده‌اند و اجزاء آروماتیک قرار می‌گیرد. در دمای پایین، افزایش در ظرفیت حرارتی، به‌عنوان یک تغییر ناگهانی درشیب سیگنال کالیمتری و هم‌چنین منعکس‌شده به‌عنوان یک پیک در اولین منحنی مشتق شده مربوط به انتقال شیشه‌ای ماتریکس هیدروکربنی مشاهده‌شده است. خواص رئولوژیک قیرها در درجه حرارت زیر و بالای دمای انتقال شیشه‌ای Tg، تفاوت‌های چشمگیری دارد. در دمای زیر Tg، قیرها رفتار شیشه مانند داشته درحالی‌که در دمای بالای Tg، آن‌ها رفتار لاستیک مانند را از خود به نمایش می‌گذارند. درنتیجه تعیین Tg ممکن است یک‌راه ساده برای برجسته کردن تفاوت‌های اصلی در کیفیت قیرها با توجه به کاربری نهایی آن‌ها ارائه کند.

در موردمطالعه ما، مشاهده شد که قیر دست‌نخورده 35/50، یک مقدار Tg را برای نرخ‌های گرمایشی مختلف (5 درجه سانتی گراد بر دقیقه، 10 درجه سانتی گراد بر دقیقه، 25 درجه سانتی گراد بر دقیقه و 50 درجه سانتی گراد بر دقیقه) ارائه کرد درحالی‌که قیر اصلاح‌شده 13/40 دو مقدار Tg را برای نرخ‌های گرمایشی مختلف به نمایش گذاشت. ما همچنین متوجه یک افزایش در مقدار Tg از 23/7- درجه سانتی گراد به 20- درجه سانتی گراد برای قیر 35/50 در هنگام افزایش نرخ گرمایشی شدیم اما این تفاوت در حدود 4 درجه سانتی گراد بود. پدیده انتقال شیشه‌ای به‌طور مستقیم به زمان بستگی داشته و موقعیت Tg با نرخ‌های گرمایشی مختلف، متفاوت است. انتقال Tg به سمت دماهای بالاتر با کاهش نرخ گرمایشی را می‌توان به کاهش تحرک مولکولی فاز آمورف به‌عنوان یک نتیجه از شبکه‌بندی فیزیکی بلورها، نسبت داد. Chambrion و همکاران سیر تکاملی Tg قیر 40/50 را در مقابل نرخ سرد شدن مطالعه کردند.

تست نفوذپذیری و رفتار حرارتی قیر

شکل 4    منحنی DSC نشان‌دهنده سیر تکاملی دمای انتقال شیشه‌ای به‌عنوان تابعی از نرخ گرمایش برای قیر دست‌نخورده 35/50 و قیر اصلاح‌شده 13/40

نویسندگان متوجه شدند که مقادیر بالاتر Tg در ارتباط با نرخ سرد شدن کم‌تر است. برای قیر اصلاح‌شده 13/40، اولین افزایش Tg در محدوده 29/8- درجه سانتی گراد تا 25/2- درجه سانتی گراد و دومین افزایش خطی بین 8- درجه سانتی گراد و 4/1- درجه سانتی گراد در هنگام افزایش نرخ گرمایش مشاهده شد. هم‌چنین، اشاره شد که اولین Tg نسبت به Tg قیر دست‌نخورده 35/50 برای نرخ‌های گرمایشی مختلف، کم‌تر است. پایین‌تر بودن مقدار Tg قیر اصلاح‌شده 13/40 در مقایسه با قیر دست‌نخورده را می‌توان به مقدار اکسیژنی نسبت داد که با اضافه کردن پلیمرها، افزایش می‌یابد.

Stangel و همکاران مشخص کردند که قیر اصلاح‌شده پلیمری 60/90(قیر دست‌نخورده 50/70 به‌اضافه SBS) مقدار اکسیژن 0/6 درصدی را نشان می‌دهد. این افزایش اکسیژن در اثر دریافت کمک از SBS بااتصال اکسیژن به پیوندهای دوگانه SBS توضیح داده می‌شود.

Benbouzid و Hafsi، دمای انتقال شیشه‌ای قیر دست‌نخورده 40/50 و قیر اکسیده 20/30 (قیر 20/30 از اکسیداسیون قیر 40/50 در حدود 200 درجه سانتی گراد به دست می‌آید) را تعیین کردند. نویسندگان و محققین سابق، مقدار انتقال شیشه‌ای را به ترتیب 28/36- و 41/43- درجه سانتی گراد به دست آوردند. برخی دیگر کاهش Tg در قیر اکسیده 20/30 را به واکنش اکسیژن در قیر 40/50 برای تشکیل مولکول آسفالتن و دیگر هیدروکربن‌های اکسیده نسبت دادند. با پیشرفت واکنش، اندازه و تعداد این مولکول‌ها افزایش می‌یابد. درنتیجه، دمای انتقال شیشه‌ای کاهش می‌یابد. در موردپژوهش ما، دومین Tg قیر اصلاح‌شده 13/40 را می‌توان به اصلاحات و واکنش شیمیایی پلیمرها با قیر نسبت داد.

برای ارتباط خواص مکانیکی و حرارتی، ما یک رابطه کیفی بین اثرات ذکرشده در بالا ارائه کردیم. برای هردو قیر مطالعه شده، کم‌ترین حساسیت دمایی تحت شرایط بارگذاری 100 گرم در ارتباط باکم ترین مقدارTg به میزان (29/8-) درجه سانتی گراد در نرخ گرمایش 5 درجه سانتی گراد بر دقیقه برای قیر اصلاح‌شده 13/40 به دست آمد. بیش‌ترین حساسیت دمایی تحت شرایط بارگذاری مشابه در ارتباط مثبت با بیش‌ترین مقدارTg به میزان (23/7-) درجه سانتی گراد در نرخ گرمایش 5 درجه سانتی گراد بر دقیقه برای قیر 35/50 است. Fuentes-Auden و همکاران، تأثیرات غلظت پلیمر اعمالی بر روی خواص حرارتی و رئولوژیکی و ریزساختارهای قیر اصلاح‌شده با پلی‌اتیلن‌های بازیافتی را موردمطالعه قراردادند.

به ترتیب با استفاده از آزمون برشی نوسانی و ثابت و آنالیز مکانیکی حرارتی دینامیک (DMTA) و با در نظر داشتن حساسیت دمایی به‌عنوان تانژانت اتلاف در مقابل شیب درجه حرارت، محققین نشان دادند که کم‌ترین دمای انتقال شیشه‌ای Tg و کم‌ترین حساسیت دمایی، با بیش‌ترین غلظت پلیمر همراه است. در این مورد، Santucci و Schmidt اظهار داشتند که با توجه به منبع خام، کم‌ترین نفوذپذیری بیش‌ترین انتقال شیشه‌ای را دارد. با فرض اینکه نفوذپذیری رابطه معکوس با درجه پلیمریزاسیون دارد، آن‌ها نفوذ و تأثیر درجه پلیمریزاسیون آسفالت را بر دمای انتقال شیشه‌ای تائید کردند.


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

تست نفوذپذیری و رفتار حرارتی قیر ۳۵/۵۰ و قیر اصلاح‌شده ۱۳/۴۰


برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

تست نفوذپذیری و رفتار حرارتی قیر ۳۵/۵۰ و قیر اصلاح‌شده ۱۳/۴۰-بخش پنجم

Share

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Share