أداء الخلطة الإسفلتية المعدلة باستخدام البولي إيثيلين تيريفثاليت منزوع البلمرة (DPET)

الباحث

حامد عبد العباس جواد

المشرف

محمد عبد الحسين الزهيري - زينب بهاء محمد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة المواد / هندسة المواد

الشهادة

ماجستير

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Modified asphalt;DPET;Plastic waste;Marshall stability

في السنوات الأخيرة، كان هناك ارتفاع تدريجي في النفايات البلاستيكية، الأمر الذي برز كمسألة تخوف كبير بسبب دورها المحتمل في نفاقم انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والتلوث البيئي اللاحق بسبب الكميات الهائلة المتراكمة من النفايات البلاستيكية. ونتيجة AM سعى العديد من الباحثين إلى إعادة تدوير هذه النفايات من خلال دمجها في مشاريع البناء، وتحديداً في الهندسة المدنية، مثل مشاريع بناء الطرق. تشمل الأهداف الأساسية لهذه التقنية تحسين الخصائص الميكانيكية وأداء الأسفلت مع التخفيف في الوقت نفسه من الانبعاثات المرتبطة بالتراكم المتزايد للنفايات البلاستيكية. كان هدف الدراسة هو تحسين خصائص الخلطات الإسفلتية بالطريقة الرطبة، والتي تتضمن مزج مسحوق نفايات البلاستيك (1(2151])البولي إيثيلين متفكك البلمرة في قناني المياه البلاستيكية مع الاسفلت بدرجة )50/40( لتصنيع مادة رابطة معدلة. كانت نسبة DPET Abs من المسحوق المخلوط مع الاسفلت (10، 20، 30، 240 نسبة وزنية ). خضع PET لإعادة التدوير من خلال التحلل(619:0017:515) ، والذي يُعرف atl طريقة فعالة للغاية لإعادة التدوير. يخضع البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) لعملية إزالة البلمرة عن طريق استخدام جلايكول الإيثيلين داخل دورق ودرجة حرارة 197 درجة مئوية لإنتاج مسحوق (DPET) بعد ذلك، يخضع المنتج الناتج للفحمص عبر الفحص المجهري باستخدام تقنيات المسح الإلكتروني ( (SEM) والتحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء باستخدام تحويل فورييه ( (FTIR) للتأكد من حجم الجسيمات والتركيب الكيماوي. خضعت عينات الاسفلت المعدلة لاختبارات ميكانيكية وحرارية؛ بما في ذلك قياسات الاختراق، المطيلية ( السحب) ، نقطة التليين، واللزوجة. علاوة على call تخضع العينات للتحليل من خلال (FTIR) و(5134) لإظهار خصائص الامتزاج والتشكل. بعد خلط الركام والمادة المالئة مع الاسفلت anal) تم اختبار ثبات مارشال (MS) والخصائص الحجمية، وقوة الشد غير المباشرة (IDT) والفراغات الهوائية، ومسار العجلات((01). أشارت نتائج التصميم للخلطة الاسفلتية إلى أن نسبة الاسفلت المثلى في الخلطات النموذجية هي %5 أظهرت نتائج الدراسة أن استخدام 09/020 بالوزن من مادة (DPET) مع الاسفلت أدى إلى أفضل النتائج في تحسين الخواص الميكانيكية للخليط الإسفلتي. وجد أن إضافة %20 من (DPET) إلى الاسفلت يمكن أن يحسن مقاومة عمق التخدد الى 3.11 مرة ، 1.5 مرة زيادة قوة الشد غير المباشر (IDT) 1.65 مرة زيادة في (MS) مقارنة مع الخليط الاسفلتي الذي يحتوي على الاسفلت غير المعدل DPET) 096) في حين كانت نسبة الفراغات الهوائية في نطاق ASTM ويمكن أن يحسن 7-40 (DPET) مقاومة عمق التخدد الى 2.3 مرةء في حين كان (MS) بنفس النتيجة مع الخليط الاسفلتي الذي يحتوي على الاسفلت غير المعدل ولنفس نسبة ال ،(DPET) مع انخفاض بمقدار 0.72 مرة في فحص '11(1، ونسبة عالية من الفراغات الهوائية, وانخفاض شديد في الخواص عند نسبة %30 .DPET ومن ثم، فإن استخدام النفايات البلاستيك بنسبة في الخلطات البيتومينية في مشاريع رصف الطرق يوفر طريقة مستدامة بيئيًا التخلص من النفايات البلاستيكية غير القابلة للتحلل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه الطريقة تحسين الخواص الميكانيكية للخلائط الاسفلتية مثل (مسار العجلة، Cols مارشال، قوة الشد غير المباشرة). تناول البحث المشكلة المتنامية في العراق بشكل مختلف عن الأبحاث المتوفرة في الدراسات السابقة. ولم يتم استخدام النفايات البلاستيكية مباشرة مع الاسفلت ، فقد ظهرت مجموعات وظيفية نشطة في النفايات بعد معالجتها كيميائيا( مونمرات GIS مجاميع وظيفية مرتبط كيميائيا مع البيتيومين)؛ مما أدى إلى تفاعل قوي ومتداخل بين مادة PBT متفكك البلمرة و الاسفلت ، مما انعكس في تحسين خواصها IDT ،MS) و (RD بشكل ممتاز مما سينعكس على أدائها في تلبية احتياجات الخلطة الإسفلتية وأكثر , مقاومة للتخددء ومتجانسة، ومقاومة al gall البيئية القاسية، وزيادة قدرتها على تحمل الأحمال العالية.

In recent years, there has been a progressive rise in plastic garbage, which has emerged as a matter of considerable apprehension owing to its probable role in exacerbating carbon dioxide emissions and subsequent environmental contamination due to the vast accumulated amounts of waste plastic. As a result, numerous researchers have endeavoured to recycle this trash by integrating into road construction projects. The primary objectives of this research encompass enhancing the mechanical characteristics and performance of asphalt while concurrently mitigating the emissions linked to the rising of plastic waste accumulation. The study's goal was to improve the features of Asphalt mixtures by a wet method, which includes mixing the powder of depolymerized polyethylene terephthalate (DPET) waste plastic of water bottles with Asphalt grade (40 ̷ 50) to fabricate modified binder material. In this study The DPET mass fractions of powder mixed with Asphalt were (10, 20, 30, and 40 wt%). polyethylene terephthalate (PET) is subjected to recycling through glycolysis, recognized as a very efficient method for recycling. PET undergoes depolymerization by utilizing ethylene glycol within a batch reactor and with temperature of 197° C to produce DPET powder. Subsequently, the resultant product undergoes investigation via microscopy with scanning electron techniques (SEM) and infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR) to ascertain the particle size of DPET. The modified Asphalt specimens subjected to mechanical and thermal tests, including penetration, ductility, softening point, and viscosity measurements. Furthermore, the specimens undergo analysis through FTIR and SEM to show the miscibility and morphology properties. Once aggregates and filler were combined with modified Asphalt, its Marshall stability (MS), volumetric properties, indirect tensile strength (IDT), air voids, and wheel track were tested. The research findings indicated that the optimal Asphalt ratio in typical mixtures was 5%. The study's results revealed that utilizing 20 wt % of DPET with Asphalt led to the most advantageous results improving the mechanical properties of the asphalt mixture. It was found that adding 20% of DPET to the Asphalt can enhance the resistance of rut depth (RD) 68% as compared with the control mixture (0% DPET), 33% increase indirect tensile strength (IDT), 38% (MS), the air voids were in the range of ASTM(2041), and asphalt mixture of 40% DPET can enhance the resistance of the Rut depth (RD) 57%. In contrast, MS was the same with a mixture containing unmodified Asphalt, a 37% decrease in IDT, a high percentage of air voids, and high drop in properties at asphalt mixture of 30% DPET. Hence, using plastic scraps in bituminous mixtures for pavement construction offers an environmentally sustainable method for addressing the disposal of non-biodegradable plastic waste. The research addressed the growing problem in Iraq differently from the research available in the literature. Plastic waste was not used directly with Asphalt. Still, active functional groups were shown in the waste after it was chemically treated, leading to a strong and overlapping interaction between the depolymerized PET and the Asphalt, which was reflected in improving its properties (MS, IDT, and RD). Furthermore, it will be reflected in its performance in meeting the requirements of the asphalt mixture, more resistant to rutting, homogeneous, resistant to stripping environmental factors, and increased ability to bear high load.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب