بهینه‌سازی شرایط اختلاط مواد ضایعاتی برای اصلاح قیر پایه با استفاده از طراحی مخلوط بهینه واریانس یکپارچه

Abstract

ضایعات صنایع مختلف از جمله پلیمرها و لجن‌ها می‌توانند در محیط‌زیست رها شده و صدمات جبران‌ناپذیری را سبب شوند. از این رو استفاده‌ی دوباره از آن‌ها در حوزه‌های مختلف بسیار با اهمیت است. از این رو هدف از این مطالعه، استفاده‌ی همزمان از ضایعات پلی‌اتیلن (PE)، لجن ضایعاتی حاصل از فرایند تصفیه‌ی روغن‌های کارکرده (WS) و استایرن-بوتادین-استایرن میکرونیزه برای بهبود کیفیت قیر پایه (22-PG58) می‌باشد. استفاده از روش طراحی مخلوط بهینه واریانس یکپارچه (I-OMD) که برای اولین بار جهت بهینه‌سازی شرایط اصلاح قیر به کار می‌رود، دومین هدف این پروژه می‌باشد. پاسخ‌های درجه‌ی نفوذ (Pen)، نقطه نرمی (SP)، کشش‌پذیری (Duct)، درجه‌ی نفوذ باقی‌مانده بعد از پیرشدگی کوتاه‌مدت (rPen) و تغییرات جرم بعد از پیرشدگی کوتاه‌مدت (CM) بر اساس متغیرهای مستقل PE ،SBS و WS با استفاده از روش طراحی مخلوط بهینه واریانس یکپارچه، بهینه شدند. تحت شرایط بهینه‌ی به دست آمده برای قیر اصلاح‌شده، خواص رئولوژیکی مورد‌ مطالعه قرار گرفتند. در شرایط بهینه‌ی به‌دست‌آمده با استفاده از این روش، مقادیر فاکتورهای مستقل PE ،SBS و WS به ترتیب ترتیب 3، 4 و 5% (وزنی/وزنی) بودند. همچنین در شرایط بهینه‌ی فوق، مقادیر پاسخ‌های Pen ،SP ،Duct ،rPen و CM به ترتیب dmm 51، oC 64، cm 27، 83% و 07/0% به دست آمدند. علاوه بر این، تحت شرایط I-OMD، پارامترهای رئولوژیکی قیر پایه اصلاح‌شده‌ی پلیمری و لجن ضایعاتی با استفاده از رئومتر تیرچه خمشی و رئومتر برشی دینامیکی، ویژگی‌های قیر 22-PG64 را از خود نشان داد. قیر اصلاح‌شده در مقایسه با مطالعات دیگر عملکرد بهتر در دماهای بالا، پیرشدگی کمتر در معرض گرما و هوا و همچنین مقاومت بیشتری در برابر شکستگی در دماهای پایین را نسبت به قیر اولیه از خود نشان داد.

Keywords

• قیر
• پلی‌اتیلن
• استایرن بوتادین استایرن
• لجن ضایعاتی
• طراحی مخلوط