افزایش دوام و کارایی آسفالت با بهره‌گیری از نانوذرات در دانشگاه علم و صنعت ایران

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، در سالیان اخیر، تکرار بارهای ترافیکی و افزایش شدت آن موجب روند صعودی هزینه‌های مرمت و بازسازی راه‌ها و فرودگاه‌ها شده است. از این ‌رو محققان را بر آن داشته است که با استفاده از مواد افزودنی در ساخت مخلوط‌های آسفالت، عملکرد و دوام آنها را بهبود بخشند.

با توجه به حجم وسیع تولید ضایعات شیشه در شهرهای بزرگ و همچنین اثر مثبت خرده‌شیشه به ‌عنوان افزودنی در کارایی آسفالت، از دهه 1970 میلادی از افزودنی خرده‌شیشه در مخلوط آسفالت استفاده شد. این نوع آسفالت به آسفالت شیشه‌ای موسوم است. یکی از عیوب آسفالت شیشه‌ای عملکرد پایین آن در مناطق پر بارش و مرطوب است. تاکنون تحقیقاتی در زمینه بهینه‌سازی عملکرد این نوع آسفالت صورت گرفته است.

مهندس ندا کامبوزیا وجود ذرات سیلیکون در آسفالت شیشه‌ای را علت اصلی عملکرد ضعیف این نوع آسفالت در مواجهه با رطوبت دانست و گفت: «در کنار خصوصیات منحصربه‌فرد آسفالت شیشه‌ای همچون مقاومت بالای آن در برابر بارهای دینامیکی، هزینه تولید، نگهداری و تعمیر پایین، ما را بر آن داشته است تا با رفع عیب مذکور از پتانسیل بالای این نوع آسفالت بهره‌برداری کنیم. از این‌ رو، هدف از انجام این طرح، افزایش مقاومت آسفالت شیشه‌ای در برابر رطوبت و آب با استفاده از نانوذرات افزودنی بوده است».

وی با اشاره به پدیده شیار شدگی ناشی از نفوذ آب و رطوبت افزود: «افزودن نانوذرات علاوه بر افزایش مقاومت آسفالت شیشه‌ای در برابر شیار شدگی، افزایش مدول سفتی را نیز موجب می‌شود».

این محقق در ادامه به ارائه توضیحات کامل‌تری در رابطه با نحوه تأثیر سیلیکون بر خواص آسفالت شیشه‌ای و چگونگی رفع این مشکل پرداخت: «حضور سیلیکون آب‌دوست در کنار آب‌گریز بودن قیر عملکرد ضعیف آسفالت را در حضور رطوبت تشدید می‌کند. در این طرح با استفاده از نانوذرات زایکوسویل به‌عنوان افزودنی ضد عریان‌شدگی و کاهش حساسیت رطوبتی به اصلاح قیر موجود در آسفالت پرداخته شده است».

در طرح حاضر دو نمونه آسفالت با و بدون اضافه کردن نانو زایکوسویل مورد آزمون‌های دینامیکی قرار گرفته است. همچنین دو نمونه آسفالت به ‌وسیله میکروسکوپ الکترونی به لحاظ ریزساختاری مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. میزان حساسیت آسفالت به تغییرات دمایی نیز بررسی شده است. نتایج حاصل از آزمون‌های رئولوژی قیر اصلاح شده و مقایسه آنها با نتایج مربوط به قیر اولیه و همچنین تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی گویای قوی‌تر شدن پیوند بین ریزساختارهای قیر بوده است. به‌علاوه تغییرات دمایی تأثیر کمتری بر قیر اصلاح‌شده در مقایسه با قیر اولیه داشته است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر حسن زیاری، دکتر حمید بهبهانی و دکتر محمود عامری، اعضای هیئت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران و ندا کامبوزیا دانشجوی دکترای این دانشگاه است.