راهکاری برای افزایش عمر جاده‌ها با نانوذرات

به گزارش پدال نیوز به نقل از ایسنا، مصطفی صادق نژاد، مجری طرح با بیان اینکه آسفالت‌های متداول مورد استفاده در داخل کشور برای تمامی راه‌ها قابلیت استفاده ندارند، گفت: در مسیرهای مهم که ترافیک بیشتری دارند و همچنین جاده‌های موجود در مناطق گرمسیر و یا سردسیر نیاز به آسفالت‌هایی با مقاومت بالاتری دارند.
 
وی با بیان‌ اینکه هم‌اکنون برای تمامی شرایط فوق آسفالت‌های یکسانی استفاده می‌شود، اظهار کرد: در سال‌های اخیر در کشورهایی نظیر آلمان و آمریکا آسفالت‌های با استخوان‌بندی درشت ‌دانه مورد استفاده قرار می‌گیرد که با توجه به ساختار آنها استفاده از یک نوع افزودنی در ترکیب آنها لازم است.
 
صادق نژاد اضافه کرد: در این راستا در این طرح پژوهشی استفاده از دو نوع نانو ذره "اکسید سیلیس" و "اکسید تیتانیوم" به‌ عنوان افزودنی این نوع آسفالت مورد بررسی قرار گرفت.
 
وی ادامه داد: حضور این نانوذرات موجب خواهد شد تا ضخامت آسفالت مورد نیاز برای روسازی کاهش یافته و متعاقب آن هزینه‌های مربوط نیز کاهش ‌می‌یابد. همچنین ترکیب آسفالت حاوی نانو ذرات عمر بیشتری نسبت به آسفالت‌های معمولی از خود بروز می‌دهد، بنابراین فواصل دوره‌های تعمیر و بازسازی آنها نیز طولانی‌تر خواهد بود.
 
صادق‌نژاد در رابطه با مکانیسم اثر نانوذرات بر خواص مخلوط نهایی آسفالت گفت: هنگامی‌ که ذرات تا مقیاس نانو کوچک شوند، انرژی سطحی آنها و متعاقب آن واکنش‌پذیری آنها فوق‌العاده بالا می‌رود. بنابراین وقتی در ترکیب آسفالت قرار می‌گیرند، فعل ‌و انفعالات فیزیکی و شیمیایی بسیار زیادی بین قیر و نانومواد صورت می‌گیرد و این موضوع موجب می‌شود استحکام محصول نهایی به‌مراتب بالاتر از حالتی باشد که از نانوذرات استفاده نمی‌شود.
 
این محقق با اشاره به مراحل انجام این طرح توضیح داد: در این طرح ابتدا قیرهای معمولی و قیرهای اصلاح‌ شده با نانو مواد تحت آزمون‌های فیزیکی و رئولوژیک نظیر درجه نفوذ، ویسکوزیته و نقطه نرمی، رئومتر برش دینامیکی و رئومتر تیرچه خمشی قرار گرفتند. پس از گذراندن این آزمون‌ها، نمونه‌های آسفالت حاوی قیرهای معمولی و قیرهای اصلاح‌شده با درصدهای مختلفی از نانوذرات اکسید تیتانیوم و اکسید سیلیس ساخته شده و آزمون‌های شیار شدگی جای چرخ، مدول سفتی، خستگی و حساسیت رطوبتی بر روی هر دو دسته نمونه‌ها انجام گرفت.
 
وی با اشاره به نتایج به دست آمده یادآور شد: بر اساس نتایج گزارش‌شده،‌ اضافه کردن 1.2 درصد نانو ذرات اکسید سیلیس و 0.9 درصد نانوذرات اکسید تیتانیوم می‌تواند در دماهای پایین، متوسط و بالا عملکرد قیر را بهبود بخشد. همچنین مدول سفتی آسفالت نیز پس از افزودن این مقادیر به میزان 64 و 50 درصد بهبود یافته است.
 
مجری طرح، افزایش عمر این آسفالت‌ها را از دیگر دستاوردهای این طرح نام برد و خاطر نشان کرد: پس از افزودن 1.2 درصد نانوذرات اکسید سیلیس و 0.9 درصد نانوذرات اکسید تیتانیوم بترتیب حدود 62 درصد و 36 درصد عمر این آسفالت‌ها بهبود یافت.
 
به گفته وی، از دیگر دستاوردهای مهم این تحقیق نتایج آزمایش شیارشدگی بوده که نشان می‌دهد مقدار شیار نمونه‌های آسفالتی حاوی 1.2 درصد نانوذرات اکسید سیلیس و 0.9 درصد نانوذرات اکسید تیتانیوم حدود 60 درصد کمتر از میزان شیار نمونه‌های بدون افزودنی است.
 
این تحقیق از سوی مصطفی صادق نژاد دانشجوی مقطع دکتری و پروفسور غلام‌علی شفابخش عضو هیأت علمی دانشگاه سمنان اجرایی و نتایج آن در مجله‌ Construction and Building Materials با ضریب تأثیر 3.169 منتشر شده است.