اثر نانوسیلیکا بر خصوصیات عملکردی و رتبه بندی ترافیکی قیرهای اصلاح شده

با افزایش نیاز به روسازی‌های آسفالتی با دوام و مقاوم در برابر شیارشدگی و ترک‌خوردگی در صنعت آسفالت، اصلاح قیر با نانومواد به‌ویژه نانوسیلیکا به‌عنوان راهکاری موثر برای بهبود خواص مکانیکی و رئولوژیکی مطرح شده است. در این پژوهش اثر افزودن نانوسیلیکا بر خواص فیزیکی و رئولوژیکی قیر 85–100 مورد بررسی قرار گرفته شد. قیر خالص با درصد های مختلف نانوسیلیکا 0، 5/1، 5/2 و 5/3 وزنی قیر ترکیب شد و آزمون‌های فیزیکی شامل درجه نفوذ ، نقطه نرمی، کشش‌پذیری و ویسکوزیته سینماتیک و آزمون‌های رئولوژیکی شامل رئومتر برش دینامیکی(dsr) و خزش و بازگشت در چند سطح تنش(mscr) بر روی نمونه‌ها انجام شد. نتایج آزمون فیزیکی قیر نشان داد که با افزایش درصد نانوسیلیکا از 0 تا 5/3٪، درجه نفوذ از 92 به 82 واحد (%11 کاهش) و نقطه نرمی از 48 به 57 درجه سانتی‌گراد (%19 افزایش) تغییر یافت، کشش‌پذیری از 107 به 115 سانتی‌متر (%7 افزایش) و ویسکوزیته سینماتیک در 135 درجه سانتی‌گراد از 315 به 512 سانتی‌استوک (%62 افزایش) رسید، که نشان‌دهنده سخت‌تر شدن قیر، افزایش مقاومت حرارتی و بهبود انعطاف‌پذیری است. آزمون rtfo نشان داد که نانوسیلیکا موجب کاهش افت وزنی قیر شد، به طوری که مقدار افت وزنی از 07/0٪ در قیر خالص به 03/0٪ در نمونه حاوی 5/2٪ نانوسیلیکا کاهش یافت. همچنین نتایج آزمون رئولوژیکی قیر نشان داد که مدول برشی (g*) در 70درجه سانتی‌گراد از kpa2400 به kpa4260 و فاکتور شیارشدگی (g*/sinδ) ازkpa 1321 به kpa2453 افزایش یافت، و درصد بازگشت الاستیک (r) و خزش برگشت‌ناپذیر (jnr) بهبود یافته است. بررسی رده‌بندی ترافیکی نشان داد که افزودن 5/2 تا 5/3٪ نانوسیلیکا، رتبه قیر را از سبک (s) به سنگین (h) ارتقا داده و توانایی تحمل ترافیک شدید و سرعت پایین را افزایش می‌دهد. به طور کلی، نانوسیلیکا خواص عملکردی قیر در طولانی‌مدت روسازی‌های آسفالتی را تضمین می‌کند.