افزودن پلی اتیلن ترفتالات برای افزایش پایداری آسفالت

افزودن پلی اتیلن ترفتالات به مخلوط مرطوب برای افزایش پایداری آسفالت

پلی اتیلن ترفتالات (PET) یکی از رایج ترین انواع پلاستیک مورد استفاده در بسیاری از کشورها ازجمله اندونزی است. پلی اتیلن ترفتالات سهم قابل توجهی در بخش های مختلف ازجمله مواد غذایی و آشامیدنی، آرایشی و بهداشتی، بسته بندی، دارویی و سایر محصولات مصرفی دارد. با این حال، استفاده از PET اثرات بسیاری به همراه دارد که باید درنظر گرفته شوند. پلی اتیلن ترفتالات (PET) به یک جایگزین جذاب در صنعت ساخت و ساز در اندونزی تبدیل شده است؛ به طوری که از آن در مخلوط آسفالت برای راهسازی استفاده می شود. هدف از این مطالعه بررسی اثرات افزودن ضایعات PET به آسفالت بر ویژگی‌های مارشال و همچنین محتوای بهینه آسفالت و محتوای پلاستیک در مخلوط اولیه AC-WC است. در اینجا 4، 5 و 6 درصد (بر وزن آسفالت) از مخلوط PET با روش اختلاط مرطوب که در آن PET با آسفالت داغ ترکیب شده و هم زده می شود تا یکدست شود، مورد بررسی قرار گرفتند. داده‌های حاصل از تست مارشال ازطریق تست فرمالیتی، تست همگنی، آنالیز واریانس دوطرفه ANOVA، تست دانکن و تحلیل رگرسیون همبستگی برای بدست آوردن نمودار سه بعدی مورد ارزیابی قرار گرفتند. درنتیجه، PET مخلوط آسفالت را با افزایش پایداری و مقدار MQ برای جریان و کاهش مقادیر VFB و VMA تحت تاثیر قرار می دهد. VIM تا 4 درصد افزایش و 6 درصد کاهش داشت. باتوجه به نمودار نواری، محتوای آسفالت بهینه برای هر درصد از محتوای PET قابل مشاهده است. درصورت مناسب بودن ترکیب آسفالت و محتوای PET، می توان مقدار PET به آسفالت در مخلوط های AC-WC  را افزایش داد. براساس روش گرافیک سه بعدی، می توان نتیجه گرفت که حداکثر استفاده از PET در محتوای 5.40 درصد است و میزان آسفالت 6.35 درصد موجب پایداری آسفالت تا 1714.232 کیلونیوتن می شود.

اداره مرکزی آمار در سال 2020 افزایش 32.57 میلیون نفری جمعیت اندونزی از سال 2010 را ثبت کرد. افزایش جمعیت منجر به افزایش حجم ترافیک و همچنین حجم زباله‌های تولید شده می شود که یکی از این زباله ها ضایعات پلاستیکی است. شیارشدگی، رطوبت و ترک خوردگی خستگی سه نقص رایج ناشی از بارهای دینامیکی هستند که عملکرد لاستیک انعطاف پذیر را تحت تاثیر قرار می‌دهند. رشد جمعیت و افزایش وسایل نقلیه در سراسر جهان و همچنین طول شبکه راه‌ها نیازمند تلاش محققان درجهت توسعه تکنیک‌های نظارت بر جاده است. یکی از تلاش‌ها برای نظارت بر این تکنیک‌ها، مدیریت امکانات جاده ای است. این فعالیت‌ها بخش جدایی ناپذیری از سیستم تعمیر و نگهداری، سیستم نظارت، ارزیابی و تصمیم گیری مورد نیاز برای نگهداری، تعمیر و جایگزینی جاده‌ای است. راه‌ها به عنوان یکی از مهم‌ترین زیرساخت‌های حمل و نقل محسوب می‌شوند که نقش مهمی در فعالیت‌های مختلف انسان ایفا می‌کنند. آنها همچنین به عنوان مجرای مهم برای رشد اقتصادی داخلی و بین المللی، حمل و نقل کالا، تبادل فرهنگی و مبادله فناوری عمل می‌کنند. رشد اقتصادی نیز مقادیر زیادی زباله تولید می‌کند. با این حال، این زباله به دلیل استفاده و جابجایی ناکارآمد به یک مشکل بزرگ تبدیل می‌شود. بنابراین به طور کلی، یکی از تلاش‌ها این است که از این ضایعات به عنوان یک ماده پایدار در صنعت روسازی جاده ای استفاده شود.

بازیافت زباله‌های پلاستیکی خانگی راه حل مناسبی برای کاهش ضایعات و افزایش ارزش عملکردی آنها است. معمولا از پلاستیک های مختلفی برای مصارف خانگی استفاده می شود ازجمله پلی اتیلن ترفتالات (PET) که در ساخت بطری آب معدنی استفاده می شود. فیلم PET شفاف، قوی و انعطاف پذیر است و ازنظر ابعادی نیز پایدار، مقاوم در برابر شعله و غیرسمی است. علاوه براین، نفوذ پذیری کمتری در برابر گاز، عطر و آب دارد. PET نرم، شفاف و انعطاف پذیر بوده و از مقاومت خوبی در برابر ضربه برخوردار است. بنابراین بازیافت آن بسیار آسان است. این نوع پلاستیک در دمای 110 درجه سانتیگراد با حرارت دادن نرم شده و ذوب می شود. PET دارای وزن 1.38 گرم بر سانتیمتر مکعب (20 درجه سانتیگراد)، نقطه ذوب بین 160 تا 260 درجه سانتیگراد، مدول الاستیک 2800-3100 مگاپاسکال، مقاومت کششی 55-75 مگاپاسکال و الاستیسیته 150-50 درصد است. اخیرا، دفع زباله‌های جامد (عمدتا ضایعات حاوی پلی اتیلن مدنظر هستند) به طور چشمگیری افزایش یافته است. استفاده از ضایعات PET در مخلوط آسفالت اثرات زیست محیطی را کاهش داده و هزینه‌های پروژه را نیز به حداقل می رساند. کامپوزیت های بتن سبز ساخته شده از الیاف پلی اتیلن ترفتالات یک موضوع مهم در ساخت و ساز پایدر است. PET اغلب در ساخت بطری آب معدنی، آبمیوه، نوشابه و سایر نوشیدنی ها با لوگوی بازیافت شماره 1 استفاده می شود. در تحقیقات قبلی اثبات شد که با افزودن PET به مخلوط آسفالت، ویژگی‌های مخلوط‌ها بهبود یافته و سفت تر می‌شود. در شکل زیر ارتباط بین محتوای آسفالت و محتوای PET نشان داده شده است.

شکل 1:

در روش خشک، ذرات ضایعات پلاستیک در سنگدانه های از قبل گرم شده قبل از افزودن بایندر آسفالت مخلوط می شوند و اما در روش مرطوب، ضایعات پلاستیکی مستقیم به بایندر آسفالت به عنوان یک اصلاح کننده قبل از مخلوط شدن با سنگدانه افزوده می شوند. بنابراین، در اینجا PET با استفاده از روش اختلاط مرطوب باهدف تعیین اثر آن بر ویژگی های مارشال به مخلوط AC-WC افزوده شد. انتظار می رود که گرانش PET در این نوع مخلوط منجر به ایجاد سطح بزرگ تری شود که توسط بایندر پوشانده شده است. همچنین ممکن است یک جایگزین انتخاب شده براساس تفاوت در وزن مخصوص گرانول های PET و سنگدانه های معدنی خالص، باهدف ساخت یک مخلوط پایدار و مقاومت در برابر تغییرشکل ناشی از بارهای ترافیکی به شمار رود.

کلام آخر

باتوجه به نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل انجام شده، می توان گفت که مخلوط آسفالت حاوی PET ویژگی های مارشال مخلوط آسفالت AC-WC را، درمقایسه با نمونه های بدون محتوای PET، با مقادیر مشخص تحت تاثیر قرار می دهد. پایداری 6.5 درصدی محتوای آسفالت با 4 درصد محتوای PET تا 9.69 درصد افزایش یافت و مخلوط حاوی 6 درصد PET نیز تا 38.45 درصد افزایش داشت. به طور کلی، مخلوط‌های اصلاح‌شده PET در برابر تغییرشکل با پایداری بالاتر مقاوم هستند؛ جریان پذیری کمتر و نسبت مارشال بالاتری از مخلوط های گروه کنترل دارند. MQ (انعطاف پذیری) در محتوای حاوی 4 درصد PET تا 35.66 درصد و محتوای حاوی 6 درصد نیز تا 56.38 درصد افزایش داشت. به طور کلی، طبق آخرین آزمایشی که انجام شد، محتوای آسفالت بهینه با افزایش میزان PET افزایش می یابد؛ یعنی با دو گزینه برای استفاده حداکثری از ضایعات:

الف) 6.35 درصد آسفالت با 5.4 درصد PET جهت صرفه جویی در مواد آسفالت

ب) 6.2 درصد محتوای آسفالت 4.65 درصد محتوای PET.