برگزاری دفاعیه نهایی دکتری آقای مهندس احمد گلی خوراسگانی

آقای مهندس احمد گلی خوراسگانی، دانشجوی دوره دکتری این دانشکده گرایش مهندسی راه و ترابری، 28 مهرماه سال 92 از رساله خود تحت عنوان «تحلیل خصوصیات مخلوط‌های آسفالتی اصلاح شده با نانو لوله‌های کربنی» در محل سالن کنفرانس شمارۀ 1 دانشکده مهندسی عمران با راهنمایی آقای دکتر حسن زیاری دفاع خواهد نمود.

چکیده این رساله به شرح زیر می‌باشد:

روسازی راه در طول دوره عمر خود به علت عبور چرخ خودروهای مختلف با نیرو و وزن های متفاوت، دچار خرابی های گوناگون مانند ترک، نشست، شیارشدگی و... می شود.  با توجه به اینکه امروزه میزان بارهای عبوری از سطح راهها در سطح جهان روبه رشد است، مهندسان عمران سعی می کنند با استفاده از اصلاح کننده های پلیمری، مشخصات عملکردی مخلوطهای آسفالتی را بهبود ببخشند. از جمله پلیمرهایی که بیشتر از سایر پلیمرها در اصلاح آسفالت استفاده می شود، می توان به استایرن-بوتادین-استایرن (SBS)، اتیلن وینیل استات (EVA) و لاستیکهای بازیافتی اشاره کرد.
همه این اصلاح کننده ها به این دلیل مورد استفاده قرار گرفته اند که قیر در همه شرایط محیطی و بارگذاری نمی تواند عملکرد مناسبی داشته باشد. علی رغم اینکه میزان مصرف قیر در آسفالت بسیار کم است (حدود 5 تا 7 درصد) ولی نقش بسیار مهمی در دوام روسازی دارد به طوریکه باعث تغییر شدید رفتار آسفالت به خصوص در دماهای بالای سرویس دهی و دمای پایین محیط می گردد و می تواند باعث تغییر شکل های ماندگار در آسفالت شود.
امروزه استفاده از تکنولوژی نانو به عنوان اصلاح کننده مواد مختلف دارای کاربرد وسیعی شده است و این تکنولوژی با سرعت بسیار زیاد در حال گسترش می باشد. لذا در این پایان نامه به بررسی یکی از پرکاربردترین نانو مواد در صنایع مختلف به نام نانو لوله های کربنی (CNT) بر خصوصیات قیر و آسفالت پرداخته می شود.
در ابتدا به عنوان چالش اصلی مطرح شده نحوه ترکیب قیر و نانولوله کربنی مورد بررسی قرار گرفت و به همین دلیل نانولوله های کربنی با درصد های مختلف و با میکسرهای متفاوت با قیر ترکیب شده و آزمایش های مختلف از جمله: تجزیه عنصری (CHN)، FTIR و بررسی با میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) بر روی نمونه های مختلف انجام گردید که مشخص شد این مواد تا حدود 1.2 درصد با قیر واکنش شیمیایی ضعیفی می دهد و بعد از آن ممکن است به صورت فیلر در قیر باقی بماند و همچنین مشخص گردید که بهترین میکسر برای اختلاط قیر و نانو لوله های کربنی، میکسر مافوق صوت یا آلتراسونیک است و این در حالی است که در تحقیقات قبلی در مورد بهترین شرایط ترکیب، اشاره ای نشده است و بر خلاف اینکه میکسر برش بالا برای ترکیب قیر و پلیمر به عنوان بهترین میکسر استفاده می شود، ولی برای ترکیب قیر و نانو لوله های کربنی نمی تواند میکسر مناسبی باشد.
آزمایش های انجام شده بر روی قیر  و آسفالت به دو دسته کلی تقسیم شدند.
الف) آزمایش های کلاسیک قیر (درجه نفوذ، نقطه نرمی، کشش پذیری و ...) و آزمایش های رئولوژی قیر که با استفاده از دستگاه رئومتر برش دینامیکی (DSR) به عنوان کاملترین روش بررسی رفتار رئولوژی مواد ویسکوالاستیک انجام شد. از نتایج این آزمایش ها می توان به بررسی مدول الاستیک(G’)، مدول اتلاف (G”)، مدول مختلط(G*)، زاویه تغییرفاز(&)، پارامتر خستگی(G*.Sin&)، پارامتر شیارشدگی(G*/Sin&) پرداخت که برای اطمینان از نتایج ازمایش ها این تست ها در دو روش فرکانس متغیر و دمای متغیر انجام شده است و نتایج آنها برای حالت های مختلف بررسی و مقایسه شده اند. همچنین با استفاده از دستگاه رئومتر چرخشی (RV) مشخصات رئولوژی قیر در دماهای بسیار بالا و پمپاژ (بالای 80 درجه سانتیگراد) کنترل گردید و تست های درجه بندی قیر بر اساس شاخص عملکردی (PG) به عنوان آزمایش های تکمیلی بر روی نمونه های مختلف انجام گردید. نتایج همه این آزمایش ها نشان می دهد که اضافه کردن نانولوله کربنی به قیر باعث بهبود مشخصات قیر شد.
ب) آزمایش های آسفالتی در دو سطح آزمایش های کلاسیک (مارشال، کشش غیرمستقیم و...) و آزمایش های عملکردی (تیرخستگی چهار نقطه ای، خزش استاتیکی، خزش دینامیکی، مدول برجهندگی، شیارشدگی مسیرچرخ و...) انجام گردید. نتایج بررسی نمودارهای تیرخستگی چهار نقطه ای مشخص کرد که استفاده از نانولوله های کربنی باعث افزایش عمر خستگی نمونه های آسفالتی و همچنین افزایش سطح زیرمنحنی این نمودار که نشان دهنده انرژی تلف شده و کاهش شیب نمودارهای خستگی که نشان دهنده کاهش سرعت رشد ترکهای ریز در آسفالت است، می شود. همچنین استفاده از نانولوله های کربنی باعث بهبود مقاومت شیارشدگی، و افزایش مدول برجهندگی، خزش استاتیکی و خزش دینامیکی نمونه های آسفالتی اصلاح شده با نانو لوله کربنی شد.

واژه‌های کلیدی: نانولوله کربنی(CNT)، رئولوژی قیر، مقاومت خستگی، شیارشدگی، انرژی شکست

رایانامه جهت ارتباط با دانشجوی فوق: agoli [At] iust.ac.ir