Skip to main content
SUPERVISOR
احمد گلی خوراسگانی (استاد مشاور) سیدمهدی ابطحی فروشانی (استاد راهنما) محمدرضا افتخار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sayed Mohammadamin Mirsafaei Rizi
سیدمحمدامین میرصفائی ریزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Rejuvenation of aged bitumen using the vacuum distillation tower bottom and investigate its characteristics
Despite the small amount in asphalt mixtures, bitumen plays the most important role in front of different loading conditions in asphalt pavements. As an accepted principle, time lapse eliminate positive physical and chemical properties of bitumen. The reason of this phenomenon is known as aging.From the other hand, despite the ever-increasing of man necessities and more necessity to use of unrecoverable resources such as aggregates and bitumen, there is a forward decrease in crude oil and therefor bitumen resources in the world. For this reason there is a serious trend into asphalt recycling and reusing of available bitumens. One of the most important obstacles of asphalt recycling is aged bitumen which lost their appropriate propetries due the change of physical changes. For the reason trend into rejuvenating of aged bitumen with rejuvenators have been increased. Rejuvenators are one branch of bitumen modifiers which make bitumens recyclable and reusable with returning bitumen properties back into not used bitumen. So finding a cheap,available material which have similar structure to bitumen and eliminate needs of importing for rejuvenation of aged bitumen to recycle and/or reuse of used road pavements used bitumen, decrease asphalt mixing and compacting temperature due to viscosity decrease, increase fatigue and low-temperature cracking resistance of bitumen and use all benefits of asphalt recycling seems beneficial. One of the cheap and easy-accessible oily materials that is the heaviest cut in vacuum distillation tower is vacuum tower distillation bottom or VB. Assessment of this heavy organic material as a rejuvenator and comparing its aging with aging of original bitumen and investigation of its properties, was the goal of this study.For this, to simulate short term and long term aging, Rolling Thin Film Oven (RTFO) and Pressure Aging Vessel (PAV) test had done respectively on 60-70 pen grade bitumen and then combined with VB in two different percent. Then RTFO and PAV tests have done on the combined samples again. After that, basic experiments including penetration and softening point(R am), performance grade experiments including Linear Amplitude Sweep (LAS), Bending Beam Rheometer(BBR), Multiple Stress Creep and Recovery(MSCR) and chemical experiment including Fourier Transform Infra-Red(FTIR) had done on the all prepared samples.Results showed that adding VB into the bitumen, caused rejuvenation of aged bitumen even after further aging. Furthermore, at many cases caused modification and improving the low-temperature cracking, fatigue and rutting resistance of aged bitumen. Keywords: Aging, Rejuvenator, Vacuum distillation tower bottom (VB) (VTB), Linear amplitude sweep (LAS), Multiple stress creep and recovery (MSCR), Bending Beam Rheometer (BBR)
باوجود آن‌‌که قیر، درصد بسیار کمی از مخلوط‌های قیری در روسازی‌های آسفالتی را تشکیل می‌دهد، ولی تعیین‌کننده‌ی اصلی رفتار آسفالت در برابر شرایط بارگذاری مختلف است. به‌عنوان یک اصل پذیرفته‌شده، گذشت زمان باعث از بین رفتن ویژگی‌های مثبت فیزیکی و شیمیایی قیر می‌شود. علت این موضوع پیرشدگی قیر است.از سوی دیگر، باوجود افزایش روزافزون نیازهای بشر و نیاز بیشتر به استفاده از مصالح تجدید ناپذیر مانند سنگدانه‌ها و قیر، منابع نفتی و به‌تبع آن قیر موردنیاز برای استفاده درراه‌ها رو به کاهش است. به همین علت گرایش به بازیافت و استفاده‌ی مجدد از قیر و آسفالت موجود، موردتوجه جدی قرارگرفته است. از مهم‌ترین موانع بازیابی آسفالت، قیرهای پیر شده هستند که به علت تغییرات شیمیایی خواص مطلوب موردنیاز خود را ازدست‌ داده‌اند. به همین علت جوان‌سازی قیرهای پیر شده به‌وسیله‌ی جوان‌کننده‌ها جهت استفاده مجدد، موردتوجه زیادی قرارگرفته‌اند. مواد جوان‌کننده دسته‌ای از اصلاح‌کننده‌های قیر هستند که با بازگشت ویژگی‌های قیر به حالت قبل از استفاده، آن را قابل بازیافت و استفاده‌‌ی مجدد می‌کنند؛ بنابراین، یافتن ماده‌ای در دسترس و ارزان که ساختاری مشابه قیر داشته( از جنس خود قیر باشد) و نیاز به واردات را مرتفع سازد، برای جوان‌سازی قیرهای پیر شده جهت بازیابی و یا بازیافت قیرهای استفاده‌شده در رویه‌ی راه‌ها، کاهش دمای تراکم و اختلاط آسفالت ناشی از کاهش گرانروی، افزایش مقاومت خستگی و ترک‌خوردگی دمای پایین قیر و نیز بهره‌مندی از مزایای ناشی از بازیافت آسفالت، مفید به نظر می‌رسد. ازجمله مواد نفتی ارزان و در دسترس که سنگین‌ترین برش در برج تقطیر نفت خام در خلأ است، پسماند برج تقطیر نفت خام در خلأ یا به‌اختصار VB نام دارد. ارزیابی این ماده‌ی آلی سنگین به‌عنوان یک جوان‌کننده و مقایسه‌ی پیرشدگی آن با پیرشدگی قیر خالص و نیز بررسی خصوصیات آن هدف اصلی این پژوهش بوده است.در همین راستا، قیر ??-?? جهت شبیه‌سازی پیرشدگی کوتاه‌مدت تحت آزمایش اون لایه‌نازک دوار (RTFO) و سپس جهت شبیه‌سازی پیرشدگی بلندمدت تحت آزمایش پیرسازی محفظه تحت‌فشار (PAV) قرار گرفت و در دو درصد مختلف با پسماند برج تقطیر نفت خام ترکیب شد. سپس دوباره پیر شده و تحت آزمایش‌های RTFO و PAV قرار گرفت. آن‌گاه تمامی نمونه‌های آماده‌شده جهت بررسی مشخصات تحت آزمایش‌های پایه‌ای درجه نفوذ، نقطه نرمی و گرانروی، آزمایش‌های عملکردی رئومتر تیرچه خمشی (BBR)، جاروب دامنه خطی (LAS)، بازگشت خزش در چند سطح تنش (MSCR) و آزمایش شیمیایی یعنی آزمایش تبدیل فوریه مادون‌قرمز (FTIR) قرار گرفت.نتایج نشان داد که افزودن پسماند برج تقطیر (VB) به قیر، سبب جوان‌سازی قیر پیر شده، حتی پس از پیرشدگی مجدد آن می‌شود. علاوه‌ بر این، افزودن این ماده در بسیاری از موارد سبب اصلاح قیر و افزایش مقاومت ترک‌خوردگی دمای پایین، مقاومت خستگی و مقاومت شیار شدگی قیر پیر شده، گردیده است. کلمات کلیدی: پیرشدگی، جوان‌کننده، پسماند برج تقطیر (VB)(VTB)، جاروب دامنه خطی (LAS)، بازگشت خزش در چند سطح تنش (MSCR)، رئومتر تیرچه خمشی (BBR).

ارتقاء امنیت وب با وف بومی