يعد الاسفلت ذو المواصفات الريولوجية الجيدة جداً قليلاً، ويأتي ذلك عن طريق اختيار خام مناسب خلال عمليات التكرير، لكن لسوء الحظ هذه الخامات قليلة جدا⁽¹⁾، لذا في ظل التنوع الكبير في مجالات استخدام الاسفلت، فقد لجأ العديد من الباحثين لتطوير الخواص الريولوجية للاسفلت باساليب متعددة، اهمها استخدام المواد البوليمرية. فقد اجريت خلال السنوات الماضية العديد من الدراسات والبحوث التي اشارت للدور الفعال الذي تلعبه بعض المواد البوليمرية في هذا المجال، فعلى سبيل المثال نلاحظ ان اضافة فتات مطاط الاطارات (Crumb Tires Rubber) إلى اسفلت التبليط تعمل على تحسين الخواص الميكانيكية والمتمثلة بزيادة متانته وتحمله للاجهاد وتقليل التكسر الحراري وزيادة مقاومته للتشققات الناجمة عن تلك الاجهادات، كما تقلل من الحساسية الحرارية للاسفلت مما يزيد من مقاومته لتكوين الاخاديد^(2،1).

ان العلاقة بين كيمياء الاسفلت والتركيب الغروي والخواص الميكانيكية معقدة جدا حتى للاسفلت الخالي من المضافات. فالتفاعل بين الاسفلت والبوليمر ربما يقود إلى ارتباطات معقدة، اذ يمكن للبوليمر ان يرتبط مع الاسفلت بقوة أو يرتبط جزئياً أو لا يرتبط نهائيا (Phases Separate)⁽³⁾. وتعتمد خواص الاسفلت المطور بالبوليمرات على امور كثيرة منها:

1. خواص الاسفلت: التي تعتمد على نسبة ونوعية كل من الاسفلتين والراتنجات والزيوت المتواجدة فيه.

2. خواص البوليمر: اذ تختلف البوليمرات المضافة في الوزن الجزيئي، الشكل أو الهيئة (خطي، متفرغ،...الخ)، الوحدة المتكررة، كمية البوليمر واللدونة (المرونة).

3. ظروف المزج.

4. مدى تداخل البوليمر مع الاسفلت^(4،3،1).

ان اضافة البوليمرات إلى الاسفلت قد تعمل على حل المشاكل الاتية:

1. تزيد من مقاومة الاسفلت للتشقق.

2. تزيد من مقاومة الاسفلت للتكسر الحراري (تزيد من مرونته).

3. تزيد من مقاومة الاسفلت للتآكل (التقشر) ومن ثم تزيد من مقاومته للظروف الجوية (Aging).

4. تزيد من استقرارية النظام الاسفلتي، لانها تعمل على انسجامه.

5. تقلل من الاضرار الناتجة عن تعرض الاسفلت للاجهاد (الحمل)، خصوصاً عند درجات الحرارة الواطئة، لانها تزيد من ليونته.

6. تزيد من لزوجة النظام.

7. تزيد من مقاومة الاسفلت لتكوين الاخاديد (التموجات، التجاعيد) عند درجات الحرارة العالية لانها تزيد من تصلبه وتماسكه تحت تلك الظروف.

8. تزيد من قيمته (أي الجانب الاقتصادي).

لقد استخدم في هذه الدراسة ثلاثة انواع من البوليمرات والتي تصنف حسب صفاتها الفيزيائية وطرائق تصنيعها إلى^(5،4):

1. البوليمرات الثيرموبلاستيكية (البلاستك المطاوع للحرارة) (Thermoplastic Polymers) .

2. البوليمرات المتصلبة حرارياً (البلاستك غير المطاوع للحرارة)(Thermosetting Polymers).

3. البوليمرات المرنة (المطاطية) (Thermoplastic Elastomers).

كما يمكن تصنيفها من ناحية التركيب إلى:

1. بوليمرات خطية (Liner Polymers).

2. بوليمرات متشابكة (Crosslinked Polymers).

3. مطاط (Rubbers).

وفيما ياتي عرض موجز للمواد البوليمرية المستخدمة في تحوير الاسفلت، علما ان جميع هذه المواد تم الحصول عليها من فضلات بلاستيكية ومطاطية وهي:

أ- البولي ستايرين

استخدمت في هذه الدراسة فضلات البولي ستايرين المسامي (Porous Polystyrene) والمستخدمة بكثرة في العزل الحراري ووقاية الاجهزة الحساسة في اثناء الخزن والشحن، ويعد من البوليمرات الثيرموبلاستيكية الخطية (Linear Polymers).

ب- الميلامين (راتنجات الميلامين ـ فورمالديهايد)

استخدمت كذلك في هذه الدراسة فضلات (مكاسير) الميلامين المعروفة تجاريا باسم الميلانوبلاست (Melanoplaste)، وهو احد انواع البوليمرات المتشابكة والتي تمتاز بصلابتها ومتانتها ومقاومتها الممتازة للحرارة والرطوبة، وهو من البلاستيكات المتصلبة حرارياً (Thermosetting).

ج. المطاط

استخدمت فضلات مطاط اطارات السيارات كأحد المواد البوليمرية المضافة إلى الاسفلت وبشكل مسحوق يتكون من خليط يحتوي على مطاط الستايرين ـ بيوتادايين
(Styrene-Butadiene Rubber) (SBR)  ومطاط طبيعي (Natural Rubber).

ان اهم الاسباب التي دفعتنا لاستخدام فضلات بلاستيكية ومطاطية بوصفها مضافات بوليمرية محورة للاسفلت، هي حجم المشاكل البيئية الكبيرة الناجمة عن تراكم كميات هائلة منها وبقائها لفترات طويلة، نظراً لما تبديه هذه المواد من مقاومة كبيرة لظروف التحلل البايولوجي (Biodegradation)، فضلا عن الفوائد الاقتصادية التي يشكلها استبدال مواد تجارية بكر بتلك الفضلات مما يسهم في تقليل تكاليف التحوير⁽⁶⁾.

-------------------------------------------------------------------------

1- Becker Y., Mendez M.P. and Rodriguez Y., (2001), “Polymer Modified Asphalt”, Vision Technology, Vol. 9, No. 1, pp. 39-42. (Internet)

2- Navarro F.J., Partal P. and Martinez-Boza F., (2004), “Thermo-Rheological behaviour and storage stability of groung tire rubber-modified bitumens”, Fuel, 2041-2049. (Internet)

3- Newman K., (2004), “Polymer-modified asphalt mixtures for heavy-duty pavements: fatigue characteristics as measured by flexural beam testing”, U.S. Army Engineer Research and Development Center, Atlantic City, New Jersey, USA, pp. 1-12. (Internet)

4- Hinislioglu S. and Agar E., (2004), “Use of waste high density polyethylene as bitumen modifier in asphalt concrete mix”, Materials Letters, 267-271. (Internet)

5- بيريادي ذ.م.ع. وآل ادم ك.ع.، (1980)، "كيمياء الجزيئات الكبيرة"، مطبعة دار السياسة، الكويت، ص55-57.

6- محمد أ.ع.، (1993)، "كيمياء اللدائن"، جامعة الموصل، ص118، 386.

مواضيع ذات صلة

التركيب البلوري للفلسبار Crystal Structure of feldspar

الفلسبار Feldspar

سلوك المعادن الطينية في علاقتها مع الماء

المعادن الطينية

التربة Soils

تصنيف النفط الخام Classification of Crude Oils

التحليل المطلق Ultimate Analysis

المكونات الرئيسية للنفط الخام الموجود في منطقة القيارة

نفط خام القيارة

النفط الخام ومكوناته

النفط والطاقة Oil and Energy

ترسيب الاسفلتين