پديد آورنده :
كازروني، احمدرضا
عنوان :
بررسي اثر بيوپليمر ويناس بر خواص فيزيكي و مكانيكي قير
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
راه و ترابري
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 107ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مهدي ابطحي، مهدي حجازي
توصيفگر ها :
قير , بيوپليمر ويناس , افزودني جايگزين شونده , خواص رئولوژيكي قير , خواص فيزيكي و مكانيكي قير
استاد داور :
محمدرضا افتخار، احمد گلي
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/05/19
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/05/26
چكيده فارسي :
چکیده روسازیهای آسفالتی پر کاربردترین نوع روسازی مورد استفاده در راهها میباشند بهطوریکه امروزه در ساخت بیش از نود درصد جادهها از روسازی آسفالتی استفاده شده است مواد قیری که از منابع نفتی بهدست میآیند عامل اصلی تعیین کنندهی کیفیت و هزینهی ساخت روسازی آسفالتی میباشند با توجه به محدودیت منابع نفتی و افزایش قیمت نفت خام و قیر هزینههای ساخت روسازیهای آسفالتی افزایش یافته است به همین سبب لزوم استفاده از افزودنیهای جایگزین شونده در قیر احساس میگردد در سالهای اخیر استفادهی مجدد از مواد زاید تولید شده در فرآیندهای صنعتی به عنوان مواد خام اولیه در سایر فرآیندهای تولیدی به یكی از اهداف مهم زیست محیطی در تحقیقات علمی و تكنولوژی تبدیل شده است بیوپلیمر ویناس از جمله پسماندهای اصلی در کارخانههای تولید کنندهی اتانول از نیشكر میباشد حجم باالی تولید این پسماند دفع آن را به یكی از دغدغههای اصلی این کارخانهها تبدیل کرده است ویناس بیوپلیمری طبیعی زیست سازگار و دارای خاصیت چسبانندگی است که با توجه به قیمت ارزان نسبت به قیر و مشابهت به لحاظ ساختار شیمیایی با قیر میتواند به عنوان یک مادهی جایگزین شونده در قیر مطرح گردد اختالط این بیوپلیمر با قیر به دلیل روان بودن در دمای محیط با سهولت انجام میپذیرد استفاده از ویناس با منشأ طبیعی و تجدید پذیر در قیر یک راه کارآمد و پایدار به منظور کاهش هزینهها در ساخت روسازی آسفالتی و گامی مثبت در راستای حفظ محیط زیست با کمک به دفع این پسماند میباشد در این پژوهش به بررسی خواص فیزیكی و مكانیكی قیر در اثر افزودن بیوپلیمر ویناس به قیر پرداخته شده است آزمایشهای پایه سنتی از قبیل درجهی نفوذ نقطهی نرمی شكل پذیری نقطهی اشتعال کندروانی کینماتیكی در 531 درجهی سانتیگراد و افت وزنی آون 361 درجهی سانتیگراد به منظور بررسی خواص فیزیكی قیر بر روی نمونههای حاوی بیوپلیمر ویناس به میزان 2 5 و 8 درصد وزنی قیر در نظر گرفته شده است نتایج حاصل از آزمایشهای پایه نشان دهنده افزایش درجهی نفوذ کندروانی کینماتیكی و افت وزنی نمونهی 8 نسبت به قیر پایه کاهش شكل پذیری و نقطهی اشتعال تمامی نمونهها نسبت به قیر پایه و در عین حال حفظ مقادیر مورد نیاز استانداردها در این دو آزمون بوده است همچنین حساسیت دمایی قیر در اثر افزودن 8 بیوپلیمر به قیر کاهش یافته است آزمایشهای عملكردی شارپ نظیر رئومتر برش دینامیكی DSR بازگشت االستیک و بازگشت خزشی MSCR بر روی قیر پایه و نمونههای حاوی 5 و 8 درصد بیوپلیمر ویناس به منظور بررسی خواص مكانیكی دینامیكی قیر انجام گرفته است با توجه به نتایج آزمایش DSR در شرایط اولیه اورجینال و پس از پیرشدگی اولیه در نمونههای 5 و 8 درصد حاوی بیوپلیمر توانایی قیر در مقاومت خستگی و مقاومت در برابر شیار شدگی حفظ شده است و درجه بندی عملكردی نسبت به قیر پایه تغییر نداشته و دمای باالی عملكردی برای قیر پایه و نمونههای حاوی بیوپلیمر بین 36 تا 56 درجهی سانتیگراد برآورد شده است نتایج آزمون بازگشت خزشی نشان دهندهی امكان کاربری در سطح ترافیک باال کاهش حساسیت نسبت به تنش اعمالی در مقایسه با قیر پایه و همچنین حفظ مقادیر مورد نیاز استانداردها بر اساس آزمون بازگشت خزشی در نمونههای 5 و 8 درصد حاوی بیوپلیمر ویناس میباشد افزودن بیوپلیمر موجب افزایش بیش از چهار برابری در میزان بازگشت االستیک و افزایش دامنهی االستیک قیر شده است ساختار شیمیایی قیر با انجام آزمایش طیف سنجی تبدیل فوریهی مادون قرمز FTIR بر روی بیوپلیمر ویناس قیر پایه و نمونهی قیری حاوی 8 ویناس بررسی شده است نتایج این آزمایش نشان میدهد افزودن 8 بیوپلیمر به قیر بدون آنکه ساختار شیمیایی قیر را تغییر دهد شاخصهای اکسیداسیون را کاهش داده است همچنین الكل موجود در بیوپلیمر تأثیری بر ساختار شیمیایی قیر نداشته است بررسی نمونههای قیری حاوی 0 2 5 و 8 درصد ویناس به وسیله میكروسكوپ پوالریزان با بزرگنمایی 001 برابری نشان دهندهی اختالط همگن و یكنواخت بیوپلیمر با قیر میباشد کلمات کلیدی قیر بیوپلیمر ویناس افزودنی جایگزین شونده خواص رئولوژیكی قیر خواص فیزیكی و مكانیكی قیر
چكيده انگليسي :
Investigating the effect of vinasse biopolymer on physical and mechanical properties of bitumen Ahmadreza Kazerooni ahmadreza770@gmail com Date of Submission 24 06 2019 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisors S M Abtahi mabtahi@cc iut ac ir S M Hejazi hejazi110@cc iut ac irAbstractAsphalt pavements are the most popular type of pavements used in roads Nowadays asphalt pavement is usedin road construction more than 90 percent Bituminous materials obtained from oil sources are the maindeterminant factor of the quality and cost for building asphalt pavement Due to the limited resources of oiland price increase in crude oil and bitumen the construction cost of asphalt pavements has been increased sousing alternative materials instead of bitumen is logical In recent years reusing waste materials produced inindustrial processes as the primary raw material in other manufacturing processes has became one of the majorenvironmental goals in scientific and technological research Vinasse biopolymer is considered as a wasteindustrial material during ethanol production from sugarcane The huge volume of vinasse waste has turned itinto one of the main concerns Vinasse is a natural biopolymer biocompatible which has a cohesive property Due to the low cost of vinasse compared to bitumen and its similarity in terms of chemical structure to thebitumen it can be considered as an alternative for bitumen Mixing of vinasse with bitumen is carried out easilysince it is liquid in ambient temperature Using natural and renewable vinasse in bitumen is an efficient andsustainable way in order to reducing costs for constructing asphalt pavement and positive step towardsprotecting the environment by disposing this waste In this study physical and mechanical properties ofbitumen have been investigated by addition of vinasse biopolymer to bitumen Basic tests such as penetrationdegree softening point ductility flash point kinematic viscosity at 135 C and weight loss oven 163 C wereconducted on bitumen samples containing vinasse 0 2 5 and 8 wt The results of basic tests showed anincrease in penetration degree kinematic viscosity and weight loss in sample reinforced 8 vinasse comparedto the neat bitumen and a decrease in ductility and flash point of all reinforced samples compared to neatbitumen and at the same time the required quantities of standards were kept safetly Also the temperaturesensitivity of bitumen was decreased by addition of 8 vinasse Performance tests SHRP such as dynamicshear rheometer DSR elastic recovery and multiple stress creep recovery MSCR were conducted on basebitumen and samples containing 5 and 8 vinasse biopolymer According to the DSR test results the abilityof bitumen to maintain fatigue and rutting resistance as well as performance grade of reinforced bitumen hasnot changed and high operating temperature for neat bitumen and samples containing biopolymer has beenestimated between 63 C to 65 C The results of MSCR test indicate the possibility of using high traffic levels reducing the sensitivity to applied stress compared to the neat bitumen as well as maintaining the requiredvalues of standards based on MSCR test in samples containing 5 and 8 vinasse biopolymer The additionof biopolymer has increased the rate of elastic recovery by more than four times and increased bituminouselastic domain Bituminous chemical structure was investigated by performing Fourier transform infraredspectroscopy FTIR experiments on bitumen and bitumen samples containing 8 vinasse The results of thisexperiment show that adding 8 of biopolymer to bitumen did not change chemical structure of bitumen butreduces oxidation indices Alcohol contained in biopolymer also has no effect on chemical structure of bitumen Investigation of samples containing 0 2 5 and 8 of vinasse with polarizing microscopy with a magnificationof 100 degree indicated homogeneous and uniform mixing of bi
استاد راهنما :
مهدي ابطحي، مهدي حجازي
استاد داور :
محمدرضا افتخار، احمد گلي
