راهکاری برای افزایش عمر جاده ها با نانو ذرات

محققان دانشگاه سمنان در فاز آزمایشگاهی با استفاده از دو نوع نانوذره توانستند عمر آسفالت جاده ها را بهبود بخشند. به گزارش پیام ساختمان، مصطفی صادق نژاد، مجری طرح بابیان اینکه آسفالت های متداول مورداستفاده در داخل کشور برای تمامی راه ها قابلیت استفاده ندارند، گفت: در مسیرهای مهم که ترافیک بیشتری دارند و همچنین جاده های موجود در مناطق گرمسیر و یا سردسیر نیاز به آسفالت هایی با مقاومت بالاتری دارند. وی بابیان اینکه هم اکنون برای تمامی شرایط فوق آسفالت های یکسانی استفاده می شود، اظهار کرد: در سال های اخیر در کشورهایی نظیر آلمان و آمریکا آسفالت های با استخوان بندی درشت دانه مورداستفاده قرار می گیرد که با توجه به ساختار آن ها استفاده از یک نوع افزودنی در ترکیب آن ها لازم است. صادق نژاد اضافه کرد: در این راستا در این طرح پژوهشی استفاده از دو نوع نانوذره اکسید سیلیس» و اکسید تیتانیوم به عنوان افزودنی این نوع آسفالت موردبررسی قرار گرفت. وی ادامه داد: حضور این نانو ذرات موجب خواهد شد تا ضخامت آسفالت موردنیاز برای روسازی کاهش یافته و متعاقب آن هزینه های مربوط نیز کاهش می یابد. همچنین ترکیب آسفالت حاوی نانو ذرات عمر بیشتری نسبت به آسفالت های معمولی از خود بروز می دهد، بنابراین فواصل دوره های تعمیر و بازسازی آن ها نیز طولانی تر خواهد بود. صادق نژاد در رابطه با مکانیسم اثر نانو ذرات بر خواص مخلوط نهایی آسفالت گفت: هنگامی که ذرات تا مقیاس نانو کوچک شوند، انرژی سطحی آن ها و متعاقب آن واکنش پذیری آن ها فوق العاده بالا می رود؛ بنابراین وقتی در ترکیب آسفالت قرار می گیرند، فعل وانفعالات فیزیکی و شیمیایی بسیار زیادی بین قیر و نانو مواد صورت می گیرد و این موضوع موجب می شود استحکام محصول نهایی به مراتب بالاتر از حالتی باشد که از نانو ذرات استفاده نمی شود. 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 آزمون های فیزیکی و رئولوژیک نظیر درجه نفوذ، ویسکوزیته و نقطه نرمی، رئومتر برش دینامیکی و رئومتر تیرچه خمشی قرار گرفتند. پس از گذراندن این آزمون ها، نمونه های آسفالت حاوی قیرهای معمولی و قیرهای اصلاح شده با درصدهای مختلفی از نانو ذرات اکسید تیتانیوم و اکسید سیلیس ساخته شده و آزمون های شیار شدگی جای چرخ، مدول سفتی، خستگی و حساسیت رطوبتی بر روی هر دودسته نمونه ها انجام گرفت. وی با اشاره به نتایج به دست آمده یادآور شد: بر اساس نتایج گزارش شده، اضافه کردن 1.2 درصد نانو ذرات اکسید سیلیس و 0.9 درصد نانو ذرات اکسید تیتانیوم می تواند 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 بهبودیافته است. مجری طرح، افزایش عمر این آسفالت ها را از دیگر دستاوردهای این طرح نام برد و خاطرنشان کرد: پس از افزودن 1.2 درصد نانو ذرات اکسید سیلیس و 0.9 درصد نانو ذرات اکسید تیتانیوم به ترتیب حدود 62 درصد و 36 درصد عمر این آسفالت ها بهبود یافت. به گفته وی، از دیگر دستاوردهای مهم این تحقیق نتایج آزمایش شیار شدگی بوده که نشان می دهد مقدار شیار نمونه های آسفالتی حاوی 1.2 درصد نانو ذرات اکسید سیلیس و 0.9 درصد نانو ذرات اکسید تیتانیوم حدود 60 درصد کمتر از میزان شیار نمونه های بدون افزودنی است. این تحقیق از سوی مصطفی صادق نژاد دانشجوی مقطع دکتری و پروفسور غلام علی شفابخش عضو هیئت علمی دانشگاه سمنان اجرایی و نتایج آن در مجله Construction and Building Materials با ضریب تأثیر 3.169 منتشرشده است.