Rheological modifications of the asphalt-polymer system using microwave technology

Abstract

This research aimed to prepare different types of asphaltic materials having a good rheological properties compared with the non-modified asphaltic materials. Different polymers and microwaves were used to prepare the modified asphalt in different ways. The first method is based on the modification of asphalt with reclaim tire rubber using anhydrous aluminum chloride catalyst at 360 watt at different times, The second method depends on the same principle of the first method with the introduction of sulfur as an additive and the third method is based on the same principle of the first method but the change of polymer added to the polyamethyl methacrylate and with the introduction of sulfur as an additive. The latter method is the same principle of the first method but the change of polymer added to mixtures of (1:1)(polymer_polymer)(recycled tire rubber polyamethyl methacrylate)with the introduction of sulfur as an additive. The above methods we obtained asphaltic materials which can be used in paving and mastic depending on the measured (ductility, penetration , softening point). Key world: Rheological Modification, Microwave, Polymers , Asphalt. Journal of Education and Science (ISSN 1812-125X), Vol: 29, No: 2, 2020 (26-44) 27 تلفسا( ماظنل ةيجولويرلا تاريوحتلا – فيووركياملا ةينقت مادختساب )رميلوب يتم دعر دنر , ديوع دمحا دلاخ ءايميكلا مسق , ةفرصلا مولعلل ةيبرتلا ةيلك , ةعماج لصوملا قا رعلا ,لصوملا , ملا ةصلاخ ةيتلفسلإا داوملا نم ةفلتخم عاونأ ريضحت ىلإ ةسا ردلا هذه فدهت , يتلا عاونلأا صخلأابو ديج ةيجولوير صاوخ كلتمت ة ةيتلفسلإا داوملا عم ةنراقملاب .ةروحملا ريغ و مدِختُسا ةفلتخم تا رميلوب تَ ةينقتو ركياملا و ضحتل فيو ري كلذو روحمُلا تلفسلإا ةفلتخم بيلاسأب دمتعي , بولسلاا لولأا ىلع تا راطلإا طاطم عم تلفسلإا ريوحت مادختساب داعمُلا موينمللأا ديرولك زافح يئاملالا ( ةقاط دنع 360 ) طاو ةفلتخم نامزأبو , ىلع دمتعيف يناثلا بولسلأا امأ سفن أدبم بولسلاا لأا لو لاخدإ عم يفاضإ ةدامك تيربكلا ة دمتعي نيح يف , لاثلا بولسلاا ث أدبم سفن ىلع لأا إ فاضملا رميلوبلا ريغتب نكلو لولأا بولس ىل ليثم يلوبلا تلايركاثيم , إ عم لاخد تيربكلا ةيفاضإ ةدامك , أ ام لأا لأا بولس ريخ لأا أدبم سفن وهف لأا بولس لو نكل ريغتب إ فاضملا رميلوبلا ىل م داعملا تا راطلإا طاطم( نم جئا ز – يلوب ليثم )تلايركاثيم ةبسنب 1 : 1 رميلوب( _ )رميلوب إ عم لاخد تيربكلا ةيفاضإ ةدامك , و بيلاسلأا نم لوصحلا مت أ جذامن ىلع هلاع إ ةيجولوير تافصاوم تاذ ةيتلفس , ملإاب اهمادختسا ناك و طيلبتلا لاجم يف تعا ةبوطرلل ةعنام داومك اهمادختسا نكمي ىرخأ ا رجا مت يتلا تاسايقلا ىلع اًدام ؤ ه ةيذافنلاو ةلاطتسلاا( ا .)ةنويللا ةجردو ةيحاتفملا تاملكلا : تا ريوحتلا لويرلا تا رميلوبلا ,فيووركياملا ,ةيجو لإا , .تلفس ةمدقملا تلفسلإا وه نع ةرابع ةينوبراكورديه ةدام وأ دوسأ نول تاذ قماغ ينب ذ ي رياطت ةيلباق ةليلق ًايبسن [1] , بلص اذ هنوكب زاتميو بلص هبش وأ زل و ةج ةيلاع , ةرا رحلل ةعواطملا داوملا نم ربتعيو أ يأ , هن اسلا ةلاحلا ىلإ لوحتي يف ةلئ ةعفترملا ةرا رحلا تاجرد إ دوعيو ةضفخنملا ةرا رحلا تاجرد يف ةيعيبطلا ةبلصلا هتلاح ىل . ةماع ةروصب نوكتي تلفسلإا نم تابكرم نوبراكورديه ةي ةيموراو ةينيثفنو ةينيفا راب تاذ قت ةيلاع ةيئيزج نا زوا نم اهميق برت ( 3000-200 ) لوم/مغ ، لمتشيو ريغ وأ ةيقلح تابكرم ىلع كلذك نلا ىلع يوتحت ةيقلح ي ،نيجسكولأاو تيربكلاو نيجورت ِ هئاوتحا نع لًاضف تايمك ىلع نم ةليلق لكينلاو ديدحلاو مويدانفلا تا رذ . رثأتت تلفسلإا تافص ةيئايزيفلا ةجوزللاو ةينابوذلا ،نايلغلا ةجرد لثم [ 2 ] . . . خلا Journal of Education and Science (ISSN 1812-125X), Vol: 29, No: 2, 2020 (26-44) 28 ب ا ريثك نلاو تيربكلا تابكرم ي نيجسكولأاو نيجورت و ملا رصانعلا دع ةين ذإ , ا ةسناجتملا ريغ تا رذلا لمعت لخادتلا ىلع ةيبطقل تائيزجلا نيب . و إ ن ةعونتمو ةريثك تامادختسا تلفسلإل أو ءانبلاو ةعانصلا يف ةسدنهلا لامع [3] نم هب عتمتي امل اً رظن لومخ ايميك ةجوزلو يئ ,نيتيلاع ةناتمو ةوقو , اقمو لأاو ضماوحلا نم ديدعلل ةريبك ةمو تايولقلاو حلام , ءاملاب بوذيلا هنوكل اًضياو , إ ن يسحت متت تلفسلإل ةيجولويرلا صاوخلا ن ةفلتخم قرطب ,هيف مدختسملا ضرغلل اًعبت ةددعتم بيلاسأبو إ نإف كلذل ةفاض تا رميلوبلا لإا صاوخ نيسحت يف ةديج ةقيرط ربتعت تلفس ذإ ,هتيعونو لأا تافاضملا تا رميلوبلا لثمت يف لاامعتسا رثك ريوحتلا [4] و لإا صاوخل ريوحتلا ةيلمع نإ ةيجولويرلا تلفس يجولويرلا صاوخ ة ةيرميلوبلا داوملاب ,ةريثك دئاوف ىلع لمعت يهف ةدايز ةبلاص كسامتو لإا تلفس نسحت كلذبو هتمواقم ل و ةرا رحلا تاجرد يزت و ةدسكلأل جيزملا ةمواقم نم د لا فورظللو لكآت ةيرا رقتسا نم ديزتو ,)قيتعتلا( ةيوجلا جيزملا و هتوق و نسحي نم كسامتلا و قصلاتلا صاوخ [5] أ فصرلا فيلاكت لا زتخاو و ناكملاا ردق طيلبتلا [ 6 ] , حرتقا نم لوأ نإ كلهتسملا طاطملا ةفاضإ ةركف ) (Waste rubber وه تلفسلإل ةروحم ةدامك ملاعلا (Mcdonald,1966) ذإ , مت ت اطم ةفاضإ اتلكو نيتقيرطب ةفلاتلا تا راطلإا ط يكشت نمضتت امه ةريغص داعبأب طاطملا ل زواجتتلا 2.5 mm و ب نيب طاطم بسن (25-18) % ةبطرلا ةقيرطلل (Wet process) و (5-0.5) % ةفاجلا ةقيرطلل (Dry process) تخلااو ,نيتقيرطلا نيتاه نيب يرهوجلا فلا أ وه تابيبح جزمت ىلولأا يف هن ةيرا رح دودحب تلفسلإا عم طاطملا o(200 -175) م ةدملو (2-1) لمرلاو ىصحلا عم جزمي اهدعب ,ةعاس ىصحلاو لمرلا عم ةيطاطملا تابيبحلا جزمت نيح يف , يف ,ةفاجلا ةقيرطلا ةرشابم فاضتو نخاسلا طيلبتلا تلفسا ىلإ يلبتلا تامدخ يف رصقا رمع اهل طئلاخلا هذه نأ ظحلاو , ط جلاعملا ريغ تلفسلإا عم ةنراقم ب رضحملا جيزملا مادختسا نكمي هنأ لاإ , طلا تاقبط ةيطغتل ةبطرلا ةقيرطلا ةميدقلا قر ,تاداهجإ ىلإ ةضرعملاو طعت اهنأ ظحلاو هسفن يتيركنوكلا تلفسلإا صئاصخ ي نوكي نيتقيرطلا نيتاه يف طاطملا رود نإ , ةئلام داومك (filler) , ىلع اًظفاحم طاطملا ىقبي يأ ,نكلفملا يكبشلا هبيكرت ةلا زإ وأ نابوذ هل لصحي لاو ةرملبلل Depolymerization [ 7 ] . رمتلا تسردو [ 8 ] هينزو بسنبو ةنيعم ةيرا رح ةجردب ةفلاتلا تا راطلإا طاطم ةفاضإ نيب يئايزيف جزم ءا رجإ ىلولأا يف مت ذإ ةفلتخم تاجلاعم ثلاثبو تلفسلإا ىلإ ةفلتخم ,ةفلاتلا تا راطلإا طاطمو تلفسلإا ف نكلفملا تا راطلإا طاطم عم تلفسلإا جزم ةيناثلا يفو ( ةرا رح ةجرد ي 165 170 ) o م عم ,فصنو ةعاس ةدمل ( 1 اًنزو )% يئاملالا موينمللأا ديرولك نم 3 AlCl ( ةبسنب تيربكلا ةفاضإ مت ةثلاثلا ةجلاعملا يفو .زافحك 1 تلفسلإا جيزم ىلإ اًنزو )% ( ةفاضإب ةفلاتلا تا راطلإا طاطمو 1 يئاملالا موينمللأا ديرولك نم )% 3 AlCl ك فحم ( ةجردبو ز 165 70 1 ) o م ةعاس ةدمل ,فصنو م ةينزو بسنب يعانصلا نيربوزيلاا مادختساب ةسا ردلا هذه تديعأ دقو ,اهسفن ةقباسلا تاجلاعملابو ةفلتخ تطعأو Journal of Education and Science (ISSN 1812-125X), Vol: 29, No: 2, 2020 (26-44) 29 من ةسا ردلا لآا مسقلا ىناع نيح يف ,اًدج ةديج ةيجولوير صاوخ تاذ جذا .تافصاوملا يف اً روهدت رخ ةنس نيثلاثلا للاخو لأا لا ليم دادزا ةريخ يرا رقتسلاا نيسحتل تيربكلا لامعتسا هاجت نيثحاب ة جئا زمل قفاوتلاو إ رميلوب تلفس [9] نا دقتعي ثيح تيربكلا طبتري ًايئايميك اب نيوكت للاخ نم تلفسلااو رميلوبل أ رصاو لا ديتيربك sulfid bonds ( RSR ) أ و ةددعتم تاديتيربك bonds polysulfide ( R X RS ) , اشت لماعك تيربكلا لمعي امك كب t cross linking agen ] 0 [1 . أ ام نع لامعتسا ةينقت ةعونتم ثوحبلا تناكف فيووركياملا ,لاجملا اذه يف ثحابلا تسرد ثيح )يجرعلاا( ة [ 1 1 ] لإ ةيجولويرلا صاوخلا تلفس اب يجيب طيلبت فيووركياملا ةينقت مادختس إ ,تيربكلا نم ةفلتخم بسن عم تلفسلإا ةلماعم للاخ نم كلذو , تمدختسا ذ ةيفيووركيام تاجوم ,ةفلتخم نامزأبو ةفلتخم تاقاط تاذ موينمللاا ديرولك مادختساب اهسفن ةسا ردلا تديعأو ( 3 AlCl ) يئاملالا ،ةنويللا ةجرد ثيح نم ةديج جئاتن ىلع لوصحلا متو اهسفن فورظلا تحتو اً زافح هفصوب و ،ةيذافنلا و ةلاطتسلاا ةيلباق .قا رتخلاا لماعمو ثحابلا نكمت امك ( )يفلأ [ 2 1 ] ةرايقلا تلفسإو يجيب تلفسإ نم لكل ةيجولويرلا صاوخلا ريوحت نم ساب فيووركياملا ةينقت مادخت يتقاط دنع ( 360,180 ) ةفلتخم تا رميلوب مادختسابو يلاوتلا ىلع طاو ,نيرياتس يلوبلا( تاجنتا ر ليثم يلوبو دياهيدلامروف _ نيملايم دوجو عم ةفلتخم بسنب )تلايركاثيم ( 1% ) ةيتيربك تافلخم بلص ة (Blow Down) رات ة هِدوجو مدعبو ,ىرخأُ ةرات زافح دوجوبو ( 1% ) يئاملالا موينمللاا ديرولك , ثيح نم ةجتانلا ةيجولويرلا صاوخلا ةسا رد مث نمو ،ةلاطتسلاا و ،ةيذافنلا و ل ةقباطملاو ةيجولويرلا صاوخلا ثيح نم جذامنلا لضفأو .قا رتخلاا ليلدو ،ةنويللا ةجرد تافصاوم ا روسجلاو قرطلا ةئيه اهتسا رد تمت طيلبت تلفسإك ةيقا رعل لاشرام تا رابتخا ءا رجإ ثيح نم ( Marshall ) )تلفسلإاب طيلبتلا( أ نم يلصلأا جذومنلا عم اهتنراقمو طيلبتلا يف ةروحملا جذامنلا مادختسا ةيناكمإ نايب لج , اهيلع لصحملا جئاتنلا تناكو فحزلا ميق ثيح نم ةزاتمم و ةيرا رقتسلاا . لا يلمعلا ءزج :لاوا :ةلمعتسملا داوملا 1 تلفسإ ةرودلا ماخلا ةرودلا ىفصم يف جتنملا . 2 ( مجحب تابيبح لكشب نوكي يذلاو داعمُلا تا راطلإا طاطم نوحطم 1 لكشيُ هُل ينيربوزيلأا يطاطملا ىوتحملا( )ملم ةبسن 40 % )اًبيرقت [ 3 1 ] . 3 ةكرشلا نم هيلع لوصحلا مَت ذإ تيربكلا قا رشملا تيربكل ةماعلا . 4 يئاملالا موينمللأا ديرولك زافح ةكرش نم زهجمُلا Fluka . Journal of Education and Science (ISSN 1812-125X), Vol: 29, No: 2, 2020 (26-44) 30 5 اثيم ليثم يلوبلا( يوضعلا جاجزلا كيتسلابلا جاجز ريساكم لامعتسإ مت ذإ )تلايرك . :اًيناث :ةلمعتسملا ةزهجلأا 1 فيووركيام نرف ( .(Microwave Oven 2 يئابرهك نرف ( Electrical Furnace ) . 3 سايق زاهج ةلاطتسلاا ( Ductility .) أ ايقلا يرج لأا ةيسايقلا تافصاوملا قفو ىلع س ةيكيرم ASTM,(D5,83) ةدمتعملا ًايملاع [ 14 .] 4 ةيذافنلا سايق زاهج (Penetrometer) : ةيكيرملأا ةيسايقلا تافصاوملا قـــــفو ىلع سايــ ـــقلا يرجا دــ ـــقو ASTM(D3670) ًايملاع ةدمتعملا [ 15 ] . 5 ةنويللا ةجرد سايق زاهج Ring and Ball Apparatus) ) . أ دــــــــــــــقو ةيسايقلا تافصاوملا قــــــــــــــفو ىلع سايــــــــــــــقلا يرج ةيكيرملأا ASTM(5-85) ًايملاعةدمتعملا [ 16 ] . 6 ةجلاعم زاهج تلفسلإا تا رميلوبلاب .(treatment apparatus asphalt by polymer) ءا زجلأا نم زاهجلا نوكتي : ةيتلآا 1 يجاجز قرود ( مجحب ريبك 200 يثلاث )لم احتفلا ت ( Three Necked Flask .) 2 . قرودلل ىطسولا ةحتفلا ىلع تبثيُ يكيناكيم كرحم 3 يئابرهك نخسمُ ( Electrical Mental ) مظنمب دوزمُ ( Regulator ) ةرا رحلا ةجرد ىلع ةرطيسلل . 4 . ةيبناجلا تاحتفلا دحأ ىلع تبثمُ را رحم 5 .قرودلا تيبثتل كسامب دوزمُ يديدح لماح 7 زاهج ( يئابرهكلا جرلا (electrical shaker . :اًثلاث :لمعلا ةقيرط 1 ا رميلوبلل ينزولا يرا رحلا ليلحتلا ت Thermal Gravimetric Analysis For Polymers نوحطم نم لك نم مولعم نزو ذخأ مت ( مجحب تابيبح لكــــشب نوكي يذلا داعمُلا تا راطلإا طاطم 1 )ملم , و يلوبلا م ليث تلايركاثيم ت دعب ًاديج هريــــــــسك إ هنم ةدحاو لك عــــــــضوو ةريغــــــــص عطق ىل لأا قئاقرب ةاطغم ةيفزخ ةنفج يف ا موينمل , مث نيب حوا رت يرا رح ىدم دنع اًيرا رح ةنفجلا تلموع ( 600-50 ) ◦ ةدايزبو م ( 50 ) ◦ م ةءا رق لكل تا راطلإا طاطمل ةبــ ــــسنلاب Journal of Education and Science (ISSN 1812-125X), Vol: 29, No: 2, 2020 (26-44) 31 داعملا نيب حوا رت يرا رح ىدم دنع ( 500-25 ) ◦ ةدايزبو م ( 50 ) ◦ م ل ,تلايركاثيم ليثم يلوبلل ةبــ ـسنلاب ةءا رق لك ديدحت مت ذإ رميلوب لك )ميــشهت