بررسی تاثیر نانو لوله کربنی بر خصوصیات رئولوژیکی قیر

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران

2 ‌دانشجوی کارشناسی،‌ دانشکده‌ مهندسی‌ عمران‌، دانشگاه‌ علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر، مواد نانومتری مختلف در بسیاری از زمینه‌های علمی و مهندسی استفاده شده‌اند. به دلیل اندازه کوچک و سطح بزرگ آنها، نانوماده‌ها باعث بهبود ویژگی‌های زیرساختی نسبت به نسخه‌های بزرگتر و میکرویی خود می‌شوند. نانوماده‌ها ویژگی‌های بی‌نظیری دارند که آنها را به عنوان مواد افزودنی در مخلوط‌های آسفالت مناسب می‌کند. این مطالعه اهمیت نانوماده‌ها را با تأکید بر استفاده از نانو لوله­های  کربن به عنوان ماده اصلاح‌کننده آسفالت توصیف می‌کند. روش‌های مختلفی برای سنتز نانو لوله های  کربن مانند تخلیه قوسی، تابش لیزر و رسوب‌گذاری بخار شیمیایی توضیح داده شده و انواع مختلفی از تکنیک‌های استفاده شده برای پخش نانو لوله های  کربن در قیر شرح داده شده است. نتایج تست‌های معمولی مانند درجه نفوذ، نقطه نرمی، انعطاف پذیری و لزومیت به منظور تعیین عملکرد مکانیکی ماده اصلاح‌شده با نانو لوله­های  کربن در این کار نیز خلاصه شده است. تأثیر اصلاح‌های نانو لوله­های  کربن بر ویژگی‌های رئولوژیکی قیر نیز توصیف شده است. یک بررسی سیستماتیک از مطالعات تجربی در مورد اصلاح قیر با استفاده از نانو لوله­های کربن انجام شده است. افزودن نانو لوله­های  کربن سختی قیر را بهبود می‌بخشد و این باعث افزایش مقاومت آن در برابر سایش می‌شود. پارامترها/متغیرهای مختلفی مانند نوع قیر، تکنیک مخلوط‌کردن، نوع مخلوط‌کن، ویژگی‌های نانو لوله­های  کربن و زمان مخلوط‌کردن نقش‌های کلیدی در اصلاح قیر با نانو لوله­های کربن ایفا می‌کنند و به طور چشمگیری عملکرد قیر نهایی را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

کلیدواژه‌ها


-Abdelrahman, M. (2006). ontrolling performance of crumb rubber modified binders through addition of polymer modifiers. Transp. Res. Rec. J. Transp. Res. Board, 1962, 64–70.
-Adedeji, A., Grunfelder, T., Bates, F., Macosko, C., Stroup-Gardiner, M.,and Newcomb, D. (1996). Asphalt modified by SBS triblock copolymer: Structures and properties. Polym. Eng. Sci., 36(12), 1707–1723.
-Ameri, M., Nowbakht, S., Molayem, M., and Aliha, M. (2016). Investigation of fatigue and fracture properties of asphalt mixtures modified with carbon nanotubes. Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct., 33, 7, 896-906.
-Amirkhanian, A. N., Xiao, F., and Amirkhanian, S. N. (2010). Evaluation of high temperature rheological characteristics of asphalt binder with carbon nano particles. J. Test. Eval., 39(4), 1–9.
-Amirkhanian, A. N., Xiao, F., and Amirkhanian, S. N. (2011). Characterization of unaged asphalt binder modified with carbon nano particles. Int. J. Pavement Res. Technol., 4(5), 281–286.
-ASTM. (2005). Standard specification for Type IV polymer-modified asphalt cement for use in pavement construction. ASTM D5892, West Conshohocken, PA.
-ASTM. (2013). Standard test method for penetration of bituminous materials. ASTM D5, West Conshohocken, PA.
-ASTM. (2014). Standard test method for softening point of bitumen (ring-and-ball apparatus). ASTM D36, West Conshohocken, PA.
-ASTM. (2015). Standard test method for viscosity determination of asphalt at elevated temperatures using a rotational viscometer. ASTM D4402, West Conshohocken, PA.
-Ashish, Prabin Kumar, and Dharamveer Singh (2019). Effect of Carbon Nano Tube on performance of asphalt binder under creep-recovery and sustained loading conditions. Construction and Building Materials 215, 523-543.
-Bokobza, L. (2007). Multiwall carbon nanotube elastomeric composites: A review. Polymer, 48(17), 4907–4920.
-Dos Santos, Z., Caroni, A., Pereira, M., Da Silva, D., and Fonseca, J. (2009). Determination of deacetylation degree of chitosan: A comparison between conduct metric titration and CHN elemental analysis. Carbohydr. Res., 344(18), 2591–2595.
-Ezzat, Estabraq N., Israa F. Al-Saadi, and Abbas F. Jasim. (2023). Effect of Multiple-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) on Asphalt Binder Rheological Properties and Performance. Advances in Civil Engineering.
-Fang, C., Yu, R., Liu, S., and Li, Y. (2013). Nanomaterials applied in asphalt modification, A review. J. Mater. Sci. Technol., 29(7), 589–594.
-Fromm, H., and Phang, W. (1971). Temperature-susceptibility control in asphalt-cement specifications. Symp. on viscosity grading of asphalts, Highway Research Board, Washington, DC. 30–45.
-Iijima, S. (1991). Helical microtubules of graphitic carbon.\ Nature, 354(6348), 56-58.
-Ivanov, E., et al. (2011). Effects of processing conditions on rheological, thermal, and electrical properties of multiwall carbon nanotube/epoxy resin composites. J. Polym. Sci. Part B. Polym. Phys., 49(6), 431–442.
-Ismael, Mohammed Q., Mohammed, Y. Fattah, and Abbas F. Jasim.  (2021). Improving the rutting resistance of asphalt pavement modified with the carbon nanotubes additive. Ain Shams Engineering Journal 12, No. 4, 3619-3627.
-Khattak, M. J., Khattab, A., Rizvi, H. R., and Zhang, P. (2012). The impact of carbon nano-fiber modification on asphalt binder rheology. Constr. Build. Mater., 30, 257–264.
-Lamb, L. D., and Huffman, D. R. (1993). Fullerene production. J. Phys. Chem. Solids, 54(12), 1635–1643.
-Lu, X., and Isacsson, U. (1997). Rheological characterization of styrene-butadiene-styrene copolymer modified bitumens. Constr. Build. Mater., 11(1), 23–32.
-Lu, X., Soenen, H., and Redelius, P. (2010). SBS modified bitumen, does their morphology and storage stability influence asphalt mix performance? Proc., 11th ISAP Int. Conf. on Asphalt Pavements, Nagoya, Japan, 1–6.
-Masson, J., Collins, P., Robertson, G., Woods, J., and Margeson, J. (2003)­. Thermodynamics, phase diagrams, and stability of bitumen-polymer blends. Energy Fuels, 17(3), 714–724.
-Perez-Lepe, A., Martínez-Boza, F., and Gallegos, C. (2007). High temperature stability of different polymer-modified bitumens: A rheological evaluation. J. Appl. Polym. Sci., 103(2), 1166–1174.
-Sanchez, F., and Sobolev, K. (2010). Nanotechnology in concrete—A review. Constr. Build. Mater., 24(11), 2060–2071.
 -Santagata, E., Baglieri, O., Tsantilis, L., and Chiappinelli, G. (2015a). Fatigue and healing properties of nano-reinforced bituminous binders. Int. J. Fatigue, 80, 30–39.
-Santagata, E., Baglieri, O., Tsantilis, L., and Chiappinelli, G. (2015b). Fatigue properties of bituminous binders reinforced with carbon nanotubes. Int. J. Pavement Eng., 16(1), 80–90.
-Santagata, E., Baglieri, O., Tsantilis, L., Chiappinelli, G., and Aimonetto, I. B. (2015c). Effect of sonication on high temperature properties of bituminous binders reinforced with nano-additives. Constr. Build. Mater., 75, 395–403.
-Santagata, E., Baglieri, O., Tsantilis, L., and Dalmazzo, D. (2012). Rheological characterization of bituminous binders modified with carbon nanotubes. Procedia-Social Behav. Sci., 53, 546–555.
-Shi, X., Goh, S. W., Akin, M., Stevens, S., and You, Z. (2012). Exploring the interactions of chloride deicer solutions with nanomodified and micromodified asphalt mixtures using artificial neural networks. J. Mater. Civ. Eng., 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000452, 805–815.
-Shiraishi, T., Sasaki, M., and Goto, M. (2011). Non-catalytic liquefaction of bitumen with hydrothermal/solvothermal process. J. Supercrit. Fluids, 60, 127–136.
-Soenen, H., Lu, X., and Redelius, P. (2009). The morphology of SBS modified bitumen in binders and in asphalt mix. Advanced testing and characterization of bituminous materials, Taylor and Francis, London.