اثر غلظت و اندازه پودر لاستیک بر خواص رئولوژیکی و انعطاف‌پذیری قیر

نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده

اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اسلامشهر، دانشکده علوم پایه، گروه شیمی، صندوق پستی 1194-19615

چکیده

فرضیه: سالانه مقدار بسیار انبوهی از تایر ضایعاتی در محیط زیست دور ریخته می‌شوند. از آنجا که فرایند تخریب مواد تایر بسیار زمان‌بر است، باید راه حل دوستدار محیط زیست برای بازیافت تایرهای ضایعاتی یافت شود. راهکارهای مختلفی برای اصلاح خواص مکانیکی و فیزیکی قیر یا آسفالت با پودر لاستیک پیشنهاد شده است. نتایج این مطالعات نشانگر اثر مثبت پودر لاستیک بر خواص قیر بوده است. بنابراین منطقی به‌نظر می‌رسد، غلظت و اندازه پودر لاستیک بر خواص قیر اثرگذار باشد.
روش‌ها: اثر غلظت (مقدارهای 3، 7 و %10 وزنی) و اندازه پودر لاستیک (1/0، 3/0، 6/0 و mm 1) بر گرانروی و خواص فیزیکی و رئولوژیکی آمیخته‌های قیر-لاستیک بررسی شد. افزون بر این، برای تصمیم‌گیری بهتر درباره استفاده از پودر لاستیک برای قیر، گرانروی قیر اصلاح‌شده نیز مطالعه شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد، افزایش غلظت پودر لاستیک و کاهش ابعاد پودر لاستیک موجب بهبود انعطاف‌پذیری در سرما و خواص رئولوژیکی قیر شد. افزایش غلظت پودر لاستیک تا %10  وزنی انعطاف‌پذیری قیر را از C°20 به کمتر از C°10 کاهش داد و حتی در اندازه‌های کوچک‌تر پودر لاستیک ( mm 1/0)، انعطاف‌پذیری به حدود C°8 کاهش یافت. همچنین، در غلظت بیشتر و اندازه کوچک‌تر پودر لاستیک، مقاومت در برابر شیاردارشدن قیر از C°35 به حدود C°60 افزایش یافت. با وجود این، نتایج گرانروی نشان داد، غلظت‌های بیش از %7 وزنی پودر لاستیک، گرانروی قیر را افزایش داده و کاربرد آن را محدود کرده است. بنابراین، افزودن تا %7 وزنی پودر لاستیک با اندازه کوچک‌تر از mm 1/0 می‌تواند خواص فیزیکی و مکانیکی قیر را بهبود بخشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Concentration and Size of Crumb Rubber on Rheological and Flexibility Properties of Bitumen

نویسنده [English]

  • Vahid Haddadi
Department of Chemistry, Islamshahr Branch, Islamic Azad University, P.O. Box19615-1194, Islamshahr, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: Annually, large amounts of waste tire are disposed into environment. Since decomposition process of these tire materials takes a long time, the governments have imposed regulations to find environmentally-friendly solutions to recycle the waste tires. There are different approaches to take on the modification of physical and mechanical properties of bitumen or asphalt with crumb tires. The results of those studies have illustrated positive effect of crumb rubber on bitumen properties. Therefore, it is reasonable that concentration and size of crumb rubber could affect the bitumen properties.
Methods: The effect of concentration (3%, 7% and 10 wt%) and size (1, 0.6, 0.3 and 0.1 mm) of crumb rubber was considered on the viscosity, physical and rheological properties of bitumen/rubber blends. Furthermore, to better decide on the use of crumb rubber for bitumen, the viscosity of modified bitumen was studied.
Findings: The results of this study identified that high concentration and smaller dimension of crumb rubber improved cold flexibility and rheological properties of bitumen. Increasing in crumb rubber concentration to 10 wt% resulted in lowering flexibility temperature of bitumen from 20°C to 10°C and even, in smaller sizes (0.1 mm) the flexibility diminished to 8°C. Furthermore, this research showed that at higher concentration and smaller size of crumb rubber the resistance to rutting of bitumen enhanced from 35°C to 60°C. However, the viscosity results showed that a high level of crumb rubber (above 7 wt%) increased the viscosity dramatically and restricted its application. So, adding 7 wt% of crumb rubber with a size of less than
0.1 mm can optimize the physical and mechanical properties of bitumen.

کلیدواژه‌ها [English]

  • bitumen
  • concentration and size of crumb rubber
  • rheological properties
  • flexibility at cold temperature
  • dynamic viscosity

مراجع

  1. Lo Presti D., Recycled Tyre Rubber Modified Bitumens for Road Asphalt Mixtures: A Literature Review, Constr. Build. Mater., 49, 863-881, 2013.
  2. Yousefi A.A., Ait-Kadi A., and Roy C., Effect of Elastomeric and Plastomeric Tougheners on Different Properties of Recycled Polyethylene, Adv. Polym. Technol., 17, 127-143, 1998.
  3. Mansourirad M., Kashani M.R., and Mousavi S.M., Biological Reclaiming of Recycled Rubber and Its Effect on Mechanical Properties of New Rubber Vulcanizates, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 27, 395-407, 2015.
  4. de Oliveira Neto G.C., Chaves L.E.C., Pinto L.F.R., Santana J.C.C., Amorim M.P.C., and Rodrigues M.J.F., Economic, Environmental and Social Benefits of Adoption of Pyrolysis Process of Tires: A Feasible and Ecofriendly Mode to Reduce the Impacts of Scrap Tires in Brazil, Sustain., 11, 1-18, 2019.
  5. Alan Lloyd A.C., Marin R., Moulton-Patterson L., Peace C., Mulé R., Washington C., and Leary M., Evaluation of Waste Tire Devulcanization Technologies, 1st ed., California, 1, 2004.
  6. Dębek C., Modification of Pyrolytic Oil from Waste Tyres as a Promising Method for Light Fuel Production, Materials (Basel)., 12, 880, 2019.
  7. Hadadi V., Yousefi A.A., Ganji T., and Khosravi K., Mechanical Properties of Comosite of Non-wowen Polyester and Polymer Modified Bitumen, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 20, 489-502, 2007.
  8. Hadadi V., Taghdir E., Ghasri M.A., and Gorji B., Effect of SBS/HVS Blend on Modification of Physical and Chemical Properties of Bituminous Emulsion Insulators, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (persian), 23, 335-344, 2010.
  9. Ehsani S., Mehranpour M., and Yousefi A.A., Effect of Liquid Waste Polysulfide and Nanoclay on Engineering Properties of Bitumen, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 30, 255-268, 2017.
  10. Rasoulzadeh Y., Mortazavi S.B., Yousefi A.A., Khavanin A., and Lili A.K., Effect of Recycled Waste Polymers, Natural Bitumen and HVS Cut on the Properties of Vacuum Bottom, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 23, 85-95, 2010.
  11. Hadadi V., Yousefi A.A., Ganji T., and Khosravi M., Mechanical Properties of the Blends of Recycled Polypropylene with Blown and Soft Bitumens, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 20, 539-550, 2008.
  12. Mashaan N.S., Ali A.H., Karim M.R., and Abdelaziz M., An Overview of Crumb Rubber Modified Asphalt, Int. J. Phys. Sci., 7, 166-170, 2012.
  13. Mashaan N.S., Ali A.H., Karim M.R., and Abdelaziz M., Effect of Crumb Rubber Concentration on the Physical and Rheological Properties of Rubberised Bitumen Binders, Int. J. Phys. Sci., 6, 684-690, 2011.
  14. Ib E. and Xiaoming H., Comparative Study of the Mechanical Performance of Bitumen Binders and Mixtures Utilizing Crumb Rubber, Tafpack Super, and Plypropylene, Civ. Environ. Eng., 9, 1-9, 2019.
  15. Oliver J.W.H., Modification of Paving Asphalt by Digestion with Scrap Rubber, J. Chem. Inf. Model., 53, 1689-1699, 1981.
  16. Navarro F.J., Partal P., Martı́nez-Boza F., and Gallegos C., Thermo-rheological Behaviour and Storage Stability of Ground Tire Rubber-Modified Bitumens, Fuel, 83, 2041-2049, 2004.
  17. Yu J., Yu X., Gao Z., Guo F., Wang D., and Yu H., Fatigue Resistance Characterization of Warm Asphalt Rubber by Multiple Approaches, Appl. Sci., 8, 1495, 2018.
  18. Wang H., Dang Z., Li L., and You Z., Analysis on Fatigue Crack Growth Laws for Crumb Rubber Modified (CRM) Asphalt Mixture, Constr. Build. Mater., 47, 1342-1349, 2013.
  19. Sun D.Q. and Li L.H., Factors Affecting the Viscosity of Crumb Rubber-Modified Asphalt, Pet. Sci. Technol., 28, 1555-1566, 2010.
  20. Chen Z., Wang T., Pei J., Amirkhanian S., Xiao F., Ye Q., and Fan Z., Low Temperature and Fatigue Characteristics of Treated Crumb Rubber Modified Asphalt after a Long Term Aging Procedure, J. Clean. Prod., 234, 1262-1274, 2019.
  21. Xiao P., Zheng J., Kang A., Sun L., and Wang Y., Aging Characteristics of Rubber Modified Asphalts in Different Environmental Factors Combinations, Appl. Sci., 7, 806, 2017.
  22. Jae Lee S., Amirkhanian S.N., and Shatanawi K., Effect of Crumb Rubber on the Aging of Asphalt Binders, Asph. Rubber, 3, 779-795, 2006.
  23. Shafabakhsh G.H., Sadeghnejad M., and Sajed Y., Case Study of Rutting Performance of HMA Modified with Waste Rubber Powder, Case Stud. Constr. Mater., 1, 69-76, 2014.
  24. Huang Y., Bird R.N., and Heidrich O., A Review of the Use of Recycled Solid Waste Materials in Asphalt Pavements, Resour. Conserv. Recycl., 52, 58-73, 2007.
  25. Mashaan N.S. and Karim M.R., Investigating the Rheological Properties of Crumb Rubber Modified Bitumen and Its Correlation with Temperature Susceptibility, Mater. Res., 16, 116-127, 2012.
  26. Mashaan N.S., Evaluation of Viscosity and Rheological Characteristics of Rubberized Bitumen Binder, Transport Research Forum Conference, Malaysian University, Malaysia, 24-25 November, 2015.
  27. Cetin A., Effects of Crumb Rubber Size and Concentration on Performance of Porous Asphalt Mixtures, Int. J. Polym. Sci., 2013, 10, 2013.
  28. Divandari H. and Shabani H., Effect of Crumb rubber on Physical and Rheological Properties of Bitumen and Performance of Asphalt, 7th Conference of Civil Engineering, Zahedan, Sistan and Balochestan University, 2013.
  29. Frantzis P., Crumb Rubber-Bitumen Interactions: Diffusion of Bitumen into Rubber, J. Mater. Civ. Eng., 16, 387-390, 2004.

 

مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
دوره 32، شماره 6 - شماره پیاپی 164
بهمن و اسفند 1398
صفحه 475-483

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار