تقویت مخلوط آسفالت داغ با PET

دسته: مقالات منتشر شده در 27 دی 1402
نوشته شده توسط Admin بازدید: 157

روسازی سبز: تقویت مخلوط آسفالت داغ با پلی اتیلن ترفتالات

اثرات زیست محیطی زباله‌های پلاستیکی در سطح جهانی بسیار قابل توجه است و تنها 9 درصد از آنها بازیافت شده و مقدار باقیمانده موجب آلودگی و آسیب جدی به محیط زیست و انسان می‌شوند. شبکه جاده‌ای اردن به دلیل افزایش ترافیک، محدودیت بودجه و کاهش منابع طبیعی به سرعت روبه فرسایش است. روسازی جاده‌ها را می‌توان با استفاده از مصالح با کیفیت و شیوه‌های ساخت و ساز پایدار بهبود بخشید. در این تحقیق از پلی اتیلن ترفتالات (PET) به عنوان یک افزودنی پلیمری در مخلوط‌های آسفالت به منظور افزایش خواص آنها استفاده شده است. مخلوط بازالت و سنگ آهک نیز به مخلوط آسفالت افزوده شد. محتوای چسب بهینه در مخلوط کنترل برای بازالت 4.8 و برای سنگ آهک 4.93 درصد بود. با اصلاح 10 درصدی پلی اتیلن ترفتالات، مخلوط بازالت پایداری بهتر از مخلوط کنترل داشت درحالی که نسبت بالاتر PET منجر به کاهش استحکام شد. مخلوط اصلاح شدۀ PET به طور پیوسته جریان و چگالی ظاهری بالاتری را نشان داده و تاثیر بیشتری بر مخلوط بازالت دارد. PET نسبت هوا به فضای خالی را در بازالت افزایش داد اما کمترین تاثیر را بر VMA داشت. PET از مزایای اقتصادی و زیست محیطی برخوردار است به طوری که 8.4 درصد در هزینه قیر اصلی صرفه جویی می‌کند. درنتیجه، خواص مخلوط سنگ آهک که نسبت به خواص مخلوط بازالت پایین تر هستند، درمقایسه با خواص مخلوط بازالت به طور قابل توجهی بهبود یافته‌اند. علاوه براین، PET پتانسیل ایجاد مخلوط‌های آسفالتی پایدار و با کارایی بالا را دارد که نگرش‌های ارزشمندی از راهسازی و مدیریت زیست محیطی ارائه می‌دهد.

 

حمل و نقل پایدار در هر کشوری ضروری است. انجام پروژه‌های راهسازی پایدار و زیست سازگار در سراسر جهان روبه افزایش است. عواملی همچون تقاضای بالا، مواد خام کمیاب و هزینه‌های بالای انرژی موجب ظهور ساخت و سازهای سازگار با محیط زیست شدند که درنتیجه، موجب ظهور شیوه‌های ساخت و ساز زیست سازگار در سراسر جهان خواهد شد. توسعه زیرساخت‌های نوآورانه، کاهش اثرات زیست محیطی و محدودیت بودجه‌ای این پروژه‌ها را درمعرض توجه قرار داده‌اند. انتظار می‌رود حجم زباله‌های جهانی تا سال 2050 به 3.40 میلیارد تن برسد که بیش از نرخ رشد جمعیت برای مدت مشابه است. پیش بینی می‌شود کشورهای پردرآمد روزانه شاهد افزایش 19 درصدی تولید زباله درمقایسه با تولید 40 درصدی یا بیشتر تولید زباله در کشورهای با درآمد متوسط یا پائین باشند. تولید زباله در کشورهای کم درآمد تا سال 2050 دو برابر خواهد شد. درحال حاضر، کشورهای شرق آسیا و اقیانوس آرام 23 درصد از تولید زباله‌های جهانی را شامل می‌شوند. خاورمیانه و شمال آفریقا تنها در 6 درصد از تولید زباله نقش دارند. تولید زباله در افریقای جنوبی، جنوب آسیا، خاورمیانه و شمال افریقا به سرعت روبه افزایش است. امروزه بیش از نیمی از زباله‌ها در این مناطق تخلیه می‌شود. به گفته منبع مشابه، تنها 19 درصد از زباله‌ها بازیافت (3.5 درصد)، کمپوست (5.5 درصد) و 11 درصد برای دفع نهایی سوزانده می‌شوند. مواد پلاستیکی زیست تخریب ناپذیر هستند و آنالیزها نشان داده است که حتی می‌توانند تا مدت طولانی بدون تغییر باقی بمانند. استفاده از پلاستیک در سراسر جهان به طور قابل توجهی افزایش یافته و تولید آن از سال 2000 تا 2019 با افزایش دو برابری به 460 میلیون تن رسیده است. تقریبا دو سوم کل زباله‌های پلاستیکی تولید شده از محصولاتی تشکیل شده است که عمر مفید آنها کمتر از پنج سال است. به طور کلی، پلاستیک‌ها 3.4 درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای جهان را شامل می‌شوند. فقط 9 درصد از زباله‌های پلاستیکی بازیافت می‌شوند درحالی که 22 درصد از آنها به اشتباه مورد استفاده قرار می‌گیرند. افزایش در تولید این زباله‌ها در سراسر جهان بین سال‌های 2000 تا 2019 بیش از 353 میلیون تن بوده است.

 

این مطالعه به بررسی خواص و عملکرد مخلوط‌های آسفالت کنترل و اصلاح شده با PET در پروژه‌های راهسازی و شناسایی پارامترهای کلیدی موثر بر مناسب سازی آنها در پروژه‌های روسازی می‌پردازد. در اینجا خلاصه‌ای جامع از یافته‌های این بررسی ارائه شده است.

 

خواص طراحی مخلوط کنترل

پایداری مارشال: محتوای آسفالت مورد نیاز برای حداکثر ثبات ظرفیت بار در سنگدانه بازالت بیشتر از مخلوط سنگ آهک بود. هم سنگدانه بازالت و هم مخلوط سنگ آهک هر دو برای انتخاب مواد روسازی به بیش از حداقل 750 کیلوگرم محتوای آسفالت نیاز داشتند. مخلوط بازالت پایداری 2،318 کیلوگرم را در 5 درصد محتوای آسفالت به دست آورده و از مخلوط سنگ آهک (1811 کیلوگرم در 4.5 درصد) فراتر رفت. این یافته‌ها با بررسی‌های ناصر و همکارانش که پایداری بالای مخلوط سنگ آهک را گزارش داده‌اند مطابقت ندارد. ازسوی دیگر، عاصی و همکارانش دریافتند که با افزودن ترکیب بازالت خواص مخلوط آسفالت بهبود می‌یابد. ترکیب مخلوط‌های سنگ آهک و آسفالت افزایش ثابت محتوای آسفالت را نشان می‌دهند که مطابق با یافته‌های قبلی ناصر و همکارانش در سال 2022، عملکرد بهبودیافته آن را اثبات کرد. مخلوط بازالت با افزودن 5 درصد محتوای آسفالت بهینه سازی عملکرد ساخت و ساز را افزایش می‌داد. این دامنه چگالی ظاهری مخلوط سنگ آهک گسترده تر از مخلوط‌های بازالت بود. درک این روندها به انتخاب محتوای بایندر مناسب برای تراکم مطلوب و یکپارچگی روسازی کمک می‌کند. ناصر و همکارانش به این نتیجه رسیدند که چگالی ظاهری مخلوط بازالت بیشتر از مخلوط سنگ آهک است. این تحقیق نشان می‌دهد که چگالی مخلوط سنگ آهک در محتوای بالای بایندر بیشتر است و برعکس آن در محتوای پایین تر صدق می‌کند. مخلوط‌های بازالت با افزایش محتوای بایندر کاهش قابل توجهی در فضای خالی هوا از خود نشان دادند. هر دو مخلوط دارای محدودیت‌های استاندارد برای حفره‌های هوای پوششی و بایندر هستند. ناصر و همکارانش این یافته‌ها را تایید می‌کنند. علاوه براین، با افزایش محتوای بایندر VMA، به ویژه در مخلوط بازالت کاهش یافت. هر دو مخلوط حداقل الزامات VMA را برای لایه‌های پوششی و بایندر که نقش حیاتی در طراحی مخلوط آسفالت بادوام دارند، برآورده می‌کنند. این مشاهدات با آنچه ناصر و همکارانش در مطالعه شان گزارش کرده‌اند در تضاد است. برخی مطالعات نشان داده‌اند که مخلوط بازالت عملکرد مخلوط حاوی سنگ آهک را افزایش می‌دهد. OBC در مخلوط بازالت (4.8 درصد) بیشتر از مخلوط سنگ آهک (4.9 درصد) بود که یک پارامتر ضروری در بهینه سازی طراحی و عملکرد مخلوط به شمار می‌رود. یافته‌های اساوی و همکارانش، رحمان و وهاب، عاصی و همکارانش، و ناصر و همکارانش درمورد محتوای بهینه با نتایج حاصل از این مطالعه مطابقت دارد.

 

جمع بندی

این مطالعه نگرش‌های ارزشمندی از طراحی مخلوط‌های آسفالت کنترل و اصلاح شده با PET در پروژه‌های راهسازی ارائه می‌دهد. مهندسان و طراحان می‌توانند از این نتایج در انتخاب مواد مناسب و بهبود طرح‌های مخلوط استفاده کنند. ترکیب PET در راهسازی یک رویکرد پایدار به شمار می‌رود که مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی دارد. با این حال، بایستی الزامات خاص پروژه را برای دستیابی به بهترین عملکرد درنظر گرفت. این امر موجب ظهور صنعت ساخت و ساز مقرون به صرفه تر و پایدارتر می‌شود. محتوای PET بهینه 10 درصد بود. با افزودن ترکیب PET چگالی و فضای خالی هوا در ساختار مخلوط افزایش یافته و VMA را کاهش می‌دهد. پایداری سنگ آهک در مخلوط بازالت به طور قابل توجهی بهبود یافت. طراحی بهینه با حفره‌های هوای کافی از ترک خوردن مخلوط جلوگیری می‌کند و وجود حفره‌های کم نیز از نفوذپذیری هوا و آب جلوگیری می‌کند. درنتیجه، سه نسبت برای سه محتوای PET از درصد مجاز 0.7 که برای استحکام کششی غیرمستقیم مورد نیاز است فراتر رفت. بنابراین، مخلوط آسفالت اصلاح شده می‌تواند در برابر انواع شرایط آب و هوایی مقوم بوده و پایداری و دوام را افزایش دهد. استفاده از مواد بازیافتی مانند PET در صنعت ساخت و ساز می‌تواند علاوه بر صرفه جویی در هزینه ها تا حدود 8.4 درصد، به پایداری و کاهش اثرات زیست محیطی کمک کند. نتایج اصلی نشان داد خواص مخلوط سنگ آهک که ویژگی‌های پایین تری نسبت به مخلوط بازالت دارند، به طور قابل توجهی درمقایسه با بازالت بهبود یافته است. استفاده از مخلوط‌های اصلاح‌شده با PET حاوی بازالت در جاده‌های بایستی ازنظر ترک خوردن و مطالعه نسبت‌های مختلف اصلاح کننده در ترکیب سنگ آهک مورد بررسی قرار گیرد.