قير پليمری

پلیمر:

پليمرها زنجیره­های بلندی از موادآلی هستند که از قسمت­های کوچکتری به نام منومر تشکیل شده­اند و دارای خصوصیاتمنحصر به فردی هستند که عبارتند از:

- دارای دمای انتقال درجه دومی به نام Tg می­باشند.

- دارای جرم مولکولی متفاوت و توزیع جرم مولکولی می­باشد.

- ماده­ای ویسکوالاستیک بوده و به همین خاطر دارای مکانیزم­هایاستهلاک تنشی فراتر از مواد دیگر می­باشد.

- نسبت جرم به خواص آن در مقایسه با مواد دیگر بسیار بالاست بهطوریکه می­توان پلیمر­هایی با یک ششم وزن فولاد ساخت که مدولی بیش از فولاد داشتهباشد.

انواع پلیمرها:

پلیمرها به سه دسته کلی زیر تقسیممی­شوند:

- ترموپلاستیک­ها

- ترموست­ها

- ترموپلاستیک الاستومرها

پلیمرهای ترموپلاست:

این دسته از پلیمرها در دماهایاختلاط و اجرا مشکلی نداشته و از گرانروی مناسبی برخوردار می­باشند اما در اجراخواص بهینه لازم را برای بهبود خواص قیر دارا نیستند.

پلیمرهایالاستومر:

این گونه پلیمرها در دماهای بهره­وریمناسب بوده و خواص لازم را برای قیر تأمین می­نمایند ولی در دمای اختلاط و اجراگرانروی بسیار بالایی داشته و این دو عمل را با مشکل مواجه می­کند.

پلیمرهای ترموپلاستالاستومر:

این پلیمرها که جهت اختلاط با قیرسنتز شده­اند جدیدترین و مؤثرترین پلیمرها برای تغییر خواص قیر خصوصاً برای مصارفراهسازی می­باشند. مشکلات و نارسایی­هایی که در اختلاط رابرها و پلاستیک­ها با قیر،موجود بوده در این پلیمرها حل شده است. انواع پلیمرهای ترموپلاستیک الاستومر به شرحزیر می­باشند:

- پلی یورتان­ها

- کوپلیمر پلی اتر- پلی استر

- کوپلیمرهای الفینیک

- کوپلیمرهای بلوک استایرنی

شکل ۱- مقایسه نمودارتنش-کرنش پلیمرها

انواع کوپلیمرهای بلوک استایرنیعبارتند از:

•  SB
•  ABS
•  SBS
•  SEBS
•  SIS

انواع کوپلیمرهای الفینیک عبارتنداز:

• - EVA
• - EMA
• - EBA

خواص آسفالتهایپلیمری:

خواصی که پلیمرهای ترموپلاستیکالاستومر در بتن­های آسفالتی ایجاد می­نماید:

1.  خاصیت چسبندگی عالی
2.   عملکرد در هر دو محدوده دمای بالاو پایین
3.   ازدیاد طول و قابلیتالاستیسیته
4.   انعطاف­پذیری بیشتر در دماهایپایین
5.   مقاومت بهتر در مقابل حرکت وتغییر شکل در دمای بالا
6.   کاهش حساسیت دمایی
7.   بهبود در استحکام کششی
8.   افزایش مدول سختی در دماهایبالا

هم­اكنون ثابت شده است که قیرهایمعمولی دیگر جوابگوی نیازهای جاده­ای ما نبوده و نمایش خوبی نيز ندارند و باید ازیک بیندر با خواص برتر استفاده گردد. این باعث می­شود تا فواصل زمانی بین روکش­هازیاد گردد. برای آنکه مشکلات ذکر شده حل گردند قیرهایی که به صورت پلیمری اصلاحشده­اند مخصوصاً آنها که دارای رزین توموپلاستیک الاستومری همانند SBS می­باشندتولید گردیده­اند.

کشورهای مختلف اروپایی از سالهایگذشته به فکر استفاده از آسفالتهای اصلاح شده با پلیمر افتاده­اند تا بتواندجوابگوی نیازهای ترافیکی آنها باشد. البته نوع بخصوص پلیمر مورد استفاده در هر کشورتفاوت می­کند ولی رزین­های ترموپلاستيك الاستومر اكثريت قاطع اصلاح­کننده­­های قیررا تشکیل می­دهند، كه مخصوصاً این مسئله در اروپا بخوبی مشهود است. آمار نشانمی­دهد که قیرهای اصلاح شده با موفقیت برای کاربردهای جاده­­ای بالغ بر ۲۵ سال مورداستفاده قرار گرفتند و علی­الخصوص در دهه ۱۳۸۰ دراكثر نقاط جهان براي كاربردهايجاده­­اي براي پوشانيدن سطوح جاده­­ها مورد استفاده قرار گرفتند.

شكل ۲- ميزان مصرف پليمر در جهان

قيرهاي مصرفی برای طرح مخلوطهایآسفالتی در ایران عموماً از دو نوع ۷۰/۶۰ و یا ۱۰۰/۸۵ انتخاب گردیده که مشخصات وخواص آسفالت تولیدی با آنها به گونه­ای نمی­­باشد که بتواند در برابر تغییر شکل،دمای پایین و بالا و ترک خوردگي از خود مقاومت نشان دهد بنابراين چاره­اي جز اصلاحخواص قیر توسط پلیمرها وجود ندارد.

شکی نیست که افزودن هر نوع پلیمر بهقیر باعث بهبود خواص قیر خواهد شد. اما دلیل انتخاب SBS به منظور اصلاح خواص قير،در اين است كه مطابق مراجع و منابع مختلف علمي و معتبر ( از جمله NCHRP 459 )، SBS بهترین پلیمری است که هم می­تواند خواص لاستیکی و پلاستیکی مناسب را به قیر بدهد وهم اینکه باعث بهبود عملکرد آن نسبت به ترکهای ناشی از خستگی، ترکهای در دمایپایین، مقاومت در برابر تخریب و تغییر شکلهای ذاتی قیر گردد. در نتیجه آسفالت تهیهشده توسط قیر اصلاح شده با SBS می­­تواند انعطاف­پذیری خود را در دماهای پایین بهراحتی حفظ کرده و در برابر Rutting و ترکهای ناشی از خستگی نیز به راحتی از خودمقاومت نشان دهد.

قیمت تمام شده آسفالتهای اصلاح شدهبا SBS اگر­چه به دلیل استفاده از پلیمرها، بیشتر از آسفالتهای معمول می­باشد امااز آنجاييكه با استفاده از آنها طول عمر مفيد آسفالت افزايش قابل ملاحظه­­ايمی­یابد، بنابراین از لحاظ اقتصادی کاملاً توجیه دارد و استفاده از آنها توصیهمی­گردد. با استفاده از قیرهای اصلاح شده با SBS در ساخت روسازی آسفالتی، مقاومتمارشال، انعطاف­پذیری در دمای پایین و مقاومت نسبت به پیرشدگی افزایش یافته وپیدایش شیارهای عرضی و عریان شدگی تأخیر قابل ملاحظه­ای می­یابد.

داشتن روسازی مناسب و ماندگار بر سطحراههای کشور موجب افزایش ضریب ایمنی سفرهای جاده­ای در کشور شده و میزان تصادفات رابه حداقل خواهد رساند. از طرفی افزایش دوام آسفالت و کاهش نیاز به ترمیم مجدد آنضمن آنکه از هدر رفتن آسفالت که یک سرمایه ملی است جلوگیری می­گردد، از آلودگی محیطزیست در اثر رها شدن حجم وسیع آسفالت تراشیده شده نیز ممانعت به عمل می­آید.

بنابراین هم از لحاظ اقتصادی و فنی،و هم از لحاظ اجتماعی و زیست محیطی استفاده از قیرهای اصلاح شده با پلیمر مناسب بهنظر می­رسد.

پليمرSBS :

پليمر SBS (استايرن- بوتادين-استايرن)، پليمري از خانواده ترموپلاستيك الاستومرها مي­باشد. به اين مفهومكه ساختار مولكولي آن متشكل از واحدهايي با خواص ترموپلاستيكي (بلوكهاي پلياستايرن) و واحدهايي با خواص لاستيكي ( مولكولهاي پلي بوتادين) مي­باشد، به بیاندیگر SBS دو خاصیت لاستیکی و ترموپلاستیکی را به طور همزمان دارا می­باشد.

شکل ۳- فرمول مولکولی مواد تشکیل دهندهSBS