استفاده از ضایعات پلاستیکی در روسازی‌های آسفالت

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

پلاستیک‌ها معمولا در تمام جنبه‌ها در زندگی روزمره استفاده می‌شوند. فقدان رویکردهای مناسب برای تصفیه پسماندها و نسل عظیمی از زباله‌های پلاستیکی باعث بروز مشکلات زیست ‌محیطی جهانی خواهد شد. رایج ترین انواع پلاستیک‌های پسماندی در جریان زباله‌های جامد شهری ایالات متحده (MSW[1]) شامل پلی‌اتیلن با چگالی بالا(HDPE[2]) ، پلی‌اتیلن با چگالی کم(LDPE[3]) ، پلی‌پروپیلن(PP[4]) ، پلی‌استایرن(PS[5]) ، پلی‌اتیلن ترفتالات(PET[6]) ، اتیل وینیل استات (EVA[7]) و پلی‌وینیل کلرید (PVC[8]) هستند. مخلوط گرم آسفالت (HMA[9])  به دلیل استفاده زیاد در ساخت و ساز بزرگراه، مکان ایده آلی برای استفاده مجدد از ضایعات پلاستیکی در کاربردهای با ارزش بالا در نظر گرفته می‌شود. این مقاله به طور جامع انواع ضایعات پلاستیک در روسازی آسفالتی را از طریق فرآیندهای مرطوب و خشک بررسی می‌نماید. به‌طورکلی، ادغام ضایعات پلاستیک در مخلوط‌های آسفالتی باعث بهبود مقاومت در برابر شیار شیاری شدن (بر اثر فشار چرخ های وسایل نقلیه مختلف)، مقاومت در برابر فرسودگی و مقاومت در برابر رطوبت شده است. با این حال، مشکلات سازگاری و عملکرد دمای پایین در طول استفاده از آسفالت اصلاح شده پلاستیکی باقی است. رویکردهای مختلفی برای بهبود محدودیت‌های فوق اتخاذ شده است، از جمله افزودنی‌های پلیمری، افزودنی‌های شیمیایی و نانومواد. مطالعات اضافی باید بر روی اثر کهنه شدن، نظارت بر عملکرد روسازی، تثبیت بین پلیمرها، نگرانی‌های اقتصادی و زیست محیطی استفاده از پلاستیک در روسازی های آسفالتی متمرکز گردد.

نتیجه گیری و نگرانی‌های آینده

به طور خلاصه، این مقاله مروری جامع در استفاده از پلاستیک در روسازی‌های آسفالت را ارائه می‌دهد. پلاستیک‌های رایج برای اصلاح آسفالت از طریق فرآیند مرطوب و خشک مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج زیر حاصل گشته است:

•   فرآیند مرطوب برای پلاستیک‌هایی با نقطه ذوب پایین مناسب است، که مقاومت در برابر شیار شیاری شدن، مقاومت در برابر رطوبت و مقاومت در برابر فرسودگی مخلوط‌های چسبنده را بهبود می‌بخشد. پلاستیک‌هایی با نقطه ذوب بالاتر تمایل به افزایش ویسکوزیته بیشتر دارند اما شکل پذیری بیشتری از مخلوط چسبنده را کاهش می‌دهند.
•  ادغام پلاستیک در آسفالت از طریق فرآیند مرطوب ممکن است با دو نگرانی بالقوه مواجه شود: جداسازی فاز و عملکرد در دمای پایین مخلوط چسبنده. پلاستیک‎هایی با نقطه ذوب بالا تمایل به تشدید در چنین نگرانی‌هایی دارند.
• چندین رویکرد را می‌توان برای کاهش سازگاری و مشکلات دمای پایین اتخاذ نمود، از جمله افزودن مواد لاستیکی، مواد افزودنی شیمیایی، نانومواد، و غیره. به طور خاص، مواد لاستیکی با هدف افزایش شکل‌پذیری مخلوط‌های چسبنده، افزودنی‌های شیمیایی برای تشکیل شبکه‌های پلیمری مفید هستند و نانومواد می‌توانند سطح کافی را فراهم کنند و پراکندگی و برهمکنش بین پلاستیک و آسفالت را بهبود بخشند.
•  فرآیند خشک برای همه انواع پلاستیک به منظور افزایش مقاومت در برابر شیار شیاری شدن و رطوبت روسازی‌های آسفالتی قابل اجرا است. پلاستیک‌های با نقطه ذوب بالا معمولاً به عنوان جایگزین سنگ ریزه‌ها استفاده می‌شوند، در حالی که پلاستیک‌های با نقطه ذوب پایین می‌توانند یک لایه نازک برای افزایش چسبندگی بین آسفالت، پلاستیک‌ها و سنگریزه‌ها تشکیل دهند.
•   پروژه‌های میدانی روسازی آسفالتی حاوی پلاستیک نشان می‌دهد که ادغام پلاستیک در روسازی آسفالت می‌تواند مقاومت در برابر رطوبت را بهبود بخشد، خواص چسبندگی را افزایش دهد و عملکرد دمای بالا را بدون افزایش هزینه‌های ساخت و انتشار گازهای سمی تسهیل کند. برای ارزیابی بیشتر LCA[10] و LCCA[11] باید داده‌های کمی جمع آوری شود.

برای مطالعات آتی، از نظر فرآیند مرطوب، رویکردهای نوآورانه‌ای نیز برای بهبود سازگاری بین آسفالت و پلاستیک، به ویژه پلاستیک‌هایی با نقطه ذوب بالا، مورد نیاز است. سازگارکننده‌های مؤثر باید برای تثبیت نانومواد، پلاستیک‌ها و سایر افزودنی‌های پلیمری برای بهبود خواص دمای پایین مخلوط‌های چسبنده ایجاد شوند. علاوه بر این، اثرات کهنه شدن مخلوط‌های آسفالت اصلاح‌شده با پلاستیک به آزمایش‌ها و اعتبارسنجی بیشتری برای ارزیابی عملکرد طولانی‌مدت آسفالت اصلاح‌شده با پلاستیک نیاز دارند. با توجه به فرآیند خشک، مکانیسم‌های استفاده از پلاستیک و برهمکنش بین آسفالت، سنگ ریزه‌ها و پلاستیک‌ها قابل بررسی است. مشکل همگنی پوشش بین پلاستیک و سنگریزه‌ها برای بهبود کارایی در طول ساخت و ساز باید حل شود. از نقطه نظر سطح کار، بخش‌های آزمایشی بیشتری برای ساخت با انواع پلاستیک‌ها برای ارتقا و عملکرد روسازی برای ارزیابی بلند مدت لازم است. در نهایت، LCA و LCCA قرار است اثرات اقتصادی و زیست ‌محیطی افزودن پلاستیک‌های مختلف را در کل چرخه زندگی ارزیابی کنند.

[1] municipal solid waste

[2] high‐density polyethylene

[3] low‐density polyethylene

[4] polypropylene

[5] polystyrene

[6] polyethylene terephthalate

[7]ethyl vinyl acetate

[8] polyvinyl chloride

[9] Hot mix asphalt

[10] life cycle cost analysis

[11]life cycle assessment

source : https://doi.org/10.1016/j.clema.2021.100031