Skip to main content
SUPERVISOR
Kayghobad Shams
کیقباد شمس اسحاقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Milad Vaezdalili
میلاد واعظ دلیلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Modification of Physical and Mechanical Properties of Bitumen using Solid Nanoparticles and Oils Produced by Pyrolysis of Spent Tires
Bitumen, also known as asphalt, is a gluey, black liquid or semi-solid material with considerably high viscosity. The primary utilization of bitumen is in road paving, where it is used as the binder mixed with sand, gravel and aggregate particles to produce road paving or coating concrete. Generally, bitumen is used became of its two distinct properties, i.e. adhesion and waterproofing. Bitumen is also used as bitumen water proofing material for sealing roofs and floors. The direct use of bitumen in its native form in road construction is not suitable, became it would lead into relatively rapid destruction and deformation of pavement due to heavy road motor vehicle traffic and temperature change over time. Hence, modification of bitumen for better performance properties attracted much attention in recent decades. Modification of bitumen properties can be performed by chemical and/or physical pretreatment. Use of polymers is nowadays a matter of common practice and use of used tire-rubber pyrolysis products has been reported in recent years. In this research project, pulverized truck-used tire was subject to pyrolysis, and the by products along with poly phosphoric acid was blended with a local refinery bitumen (type 85/100), and the properties of the final compound were evaluated. A pyrolysis reactor setup was designed, constructed and used for pyrolysis experiments. In each batch, 150 g of used tire powder (NR) was used and the final product distributions were analyzed. In pyrolysis experiments, effects of addition of such heavy solid paraffin and sodium hydroxide were studied. Results of pyrolysis indicate that the addition 5, 10, and 15 g of sodium hydroxide increase the pyrolysis residue from 33% (no additive) to 43% (15 g sodium hydroxide). On the other hand, addition of 1 g solid paraffin increased the pyrolysis oil from 37.5% to 42%, and addition of both additives leads to decreased pyrolysis oil, decreased residue and increased gas products. Pyrolysis oil products were subject to solvent extraction tests using acetone. Results show that when 1 g of solid paraffin is used the dissolution of pyrolysis oil in acetone is decreased from 64.7% to 51.3% and that the reduction of dissolution in acetone is inversely proportional to the amount of the solid paraffin used. Finally, addition of 3 wt% of pyrolysis oil to 85/100 bitumen results into increased penetration from 90 dmm to 119.5 dmm,and the softening point is increased from 46.1°C to 40.3 °C. Further, addition of 0.5 wt% solid nano-particles of the pyrolysis residue and 1.5 wt% PPA the penetration is decreased from 90 dmm to 41.5 dmm and softening point is increased from 46.1?C to 67.2?C and ductility is decreased from over 100 cm to 8.5 cm. Keywords: Bitumen; elastic powder; hydroxide sodium, solid paraffin; pyrolysis; p olyphosphoric acid; modification
قیر که به عنوان آسفالت نیز شناخته می شود، ماده ای سیاه رنگ و چسبناک است که به صورت مایع یا شبه جامد یافت می شود. کاربرد اصلی قیر در جاده سازی می باشد که به عنوان ماده ی چسبنده با شن وماسه مخلوط شده و کف پوش جاده ها را تولید می نماید. به طور کلی، قیر به دلیل خاصیت چسبندگی و نفوذناپذیری آب مورد استفاده قرار می گیرد. قیر نیز به عنوان مواد ضد آب در عایق بندی سقف و کف ساختمان ها استفاده می شود. به دلیل تخریب نسبتاً سریع و تغییر شکل کف پوش در اثر بار ترافیکی زیاد و تغیرات دما، استفاده ی قیر به شکل خالص در جاده سازی مناسب نمی باشد. بنابراین اصلاح قیر به منظور بهبود عملکردش، توجهات بسیاری را به خود جلب کرده است. اصلاح خواص قیر می تواند به صورت شیمیایی و یا فیزیکی صورت گیرد. برای اصلاح فیزیکی قیر، استفاده از پلیمرها مورد توجه قرار گرفته و همچنین در سال های اخیر استفاده از محصولات پیرولیز لاستیک تایرهای فرسوده نیز گذارش شده است. در این تحقیق، پودر لاستیک تایر فرسوده ی کامیون پیرولیز شده و محصولات حاصل از آن را به همراه پلی فسفریک اسید (PPA) با قیر 100/85 مخلوط و خواص ترکیب نهایی را مورد بررسی قرار دادیم. در این تحقیق، یک رأکتور برای انجام آزمایش های پیرولیز طراحی و ساخته شد. در هر آزمایش 150 گرم پودر تایر فرسوده (NR) استفاده شده و توزیع محصولات نهایی مورد بررسی و آنالیز قرار گرفته است. در آزمایش های پیرولیز، اثر افزودنی هایی از قبیل پارافین جامد و سدیم هیدروکسید بر توزیع محصولات مطالعه شد. نتایج پیرولیز نشان می دهد که در اثر اضافه نمودن سدیم هیدروکسید، میزان باقیمانده ی پیرولیز از 33% (بدون افزودنی) به 43% (با افزایش 15 گرم سدیم هیدروکسید) افزایش می یابد. از طرف دیگر، اضافه نمودن 1 گرم پارافین جامد، باعث افزایش روغن پیرولیز از 5/37% به 42% می شود و اضافه کردن هر دو افزودنی به طور هم زمان باعث کاهش روغن و باقیمانده ی پیرولیز و افزایش گاز تولیدی می شود. برروی روغن های پیرولیز با استفاده از استون، تست حلالیت نیز صورت گرفت. نتایج نشان می دهد که وقتی 1 گرم پارافین جامد در فرآیند پیرولیز مورد استفاده قرار می گیرد، حلالیت روغن پیرولیز در استون از 7/64% به 3/51% کاهش یافته و نشان می دهد که حلالیت در استون با مقدار پارافین جامد استفاده شده، رابطه ی عکس دارد. در نهایت، 3% وزنی روغن پیرولیز را به قیر 100/85 اضافه نمودیم. نتایج نشان می دهد که نفوذ قیر از dmm90 به 5/119 افزایش و نقطه نرمی آن از ?C1/46به ?C3/40 کاهش یافته است. در اثر اضافه نمودن 5/0% وزنی نانوذرات جامد حاصل از باقیمانده ی پیرولیز و 5/1% وزنی PPA به قیر، نفوذ از dmm90 به 5/41 کاهش و نقطه نرمی از ?C1/46به 2/67 افزایش و کشش پذیری نیز از بیش از cm100 به 5/8 کاهش یافته است. کلمات کلیدی: 1- قیر 2- پودر لاستیک 3- سدیم هیدروکسید 4- پارافین جامد 5- پیرولیز 6- پلی فسفریک اسید 7- اصلاح

ارتقاء امنیت وب با وف بومی