دراسة تأثير الزيوليت الطبيعي السوري في خواص المجبول البيتوميني

اسم الباحث : المهندس محمود علي عبد الله

اسم المشرف: الأستاذ الدكتور فايز سليمان + الدكتور باسم علي

العنوان : دراسة تأثير الزيوليت الطبيعي السوري في خواص المجبول البيتوميني

العنوان باللغة الإنكليزية : Effect of Syrian Natural Zeolite on Bituminous Concrete Properties

العام :2022

القسم :هندسة المواصلات والنقل

الملخص: يهدف البحث إلى دراسة تأثير الزيوليت الطبيعي السوري في الخواص الفيزيائية والريولوجية للرابط البيتوميني، وتحسين خواص المجبول البيتوميني الساخن، بالإضافة إلى البحث في إمكانية استخدامه كمعدل لإنتاج المجبول الدافئ، وذلك لتحقيق أهداف اقتصادية وبيئية من خلال الوفر الحاصل في كلفة الإضافات المطلوبة للإنتاج من جهة، والتقليل من كمية الطاقة المستهلكة والغازات المنبعثة من جهة أخرى.

تم في هذه الدراسة توصيف الزيوليت الطبيعي السوري باستخدام طريقة الأشعة السينية المفلورة (XRF)، وقياسات حيود الأشعة السينية (XRD)، وإجراء التحليل الوزني الحراري (TGA)، وتحليل الأشعة تحت الحمراء الطيفي (FTIR).

تم في المرحلة الأولى دراسة خواص الرابط البيتوميني غير المعدل والمعدل بإضافات الزيوليت الطبيعي وفق أربعة نسب وزنية %(3, 4, 5, 6)، عن طريق إجراء اختبارات الرابط البيتوميني التقليدية قبل وبعد التعرض للتعب قصير الأمد وفق اختبارRTOFT. وأشارت نتائج هذه المرحلة إلى تحسن خواص الرابط البيتوميني المعدل بالزيوليت الطبيعي وزيادة مقاومته للتعب، وإلى عدم إمكانية التنبؤ بقابلية تشغيل المجبول البيتوميني المعدل بإضافات الزيوليت الطبيعي وفقاً لاختبارات الرابط البيتوميني، وضرورة دراسة تأثير الإضافة المباشرة للزيوليت الطبيعي في خواص المجبول البيتوميني.

تضمنت دراسات المجبول البيتوميني الساخن إنتاج نوعين من الخلطات البيتومينية وفق طريقة مارشال: الخلطات الساخنة المرجعية، والخلطات الساخنة المعدلة بنسب وزنية مختلفة من الزيوليت الطبيعي %(0.9, 0.6, 0.3). وأشارت نتائج هذه المرحلة إلى تحسن الخواص الفيزيائية والميكانيكية للخلطات البيتومينية المعدلة بالزيوليت الطبيعي عند جميع النسب المدروسة، مع عدم حدوث تغيرات هامة في نسبة الرابط البيتوميني المُثلى، وإلى أن النسبة المثلى لاستخدام الزيوليت الطبيعي في تحسين خواص المجبول البيتوميني الساخن هي %0.6 من الوزن الكلي للحصويات، والتي تم الحصول عندها على أعلى ثبات وأعلى مقاومة للتشوه الدائم، وقيم انسياب وفراغات هوائية جیدة وضمن حدود المواصفات المحلية والعالمية المسموحة.

وبهدف البحث في إمكانية استخدام الزيوليت الطبيعي السوري في إنتاج المجبول البيتوميني الدافئ، تم تخفيض درجات حرارة إنتاج المجبول البيتوميني بمقدار ∁°25، وإنتاج خلطات دافئة معدلة بالزيوليت الطبيعي وفق عدة نسب %(1.2 ,0.9 ,0.60, ) من الوزن الكلي للحصويات. وأشارت النتائج إلى أن النسبة المقترحة لهذا الاستخدام هي %0.9 من الوزن الكلي للحصويات، والتي اقتربت عندها الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمجبول الدافئ إلى حدٍ كبير من خواص المجبول الساخن، باستثناء مشكلة انخفاض مقاومة المجبول الدافئ ضد خطر الرطوبة. ولضمان مقاومة جيدة ضد خطر الرطوبة، كان لابد من تعديله باستخدام موانع الانسلاخ.

اعتمدت دراسات تقييم حساسية الرطوبة على استخدام الكلس المطفأ كمانع انسلاخ لتحسين مقاومة المجبول الدافئ ضد خطر الرطوبة كبديل جزئي عن المواد المالئة وفق عدة نسب وزنية
%(1.5, 2, 2.5) من الوزن الكلي للحصويات، وتوصلت إلى أن النسبة المقترحة لاستخدام الكلس المطفأ في تحسين حساسية المجبول البيتوميني الدافئ ضد خطر الرطوبة هي %2 من الوزن الكلي للحصويات.

وبالنتيجة تم التوصل إلى تحسن خواص المجبول البيتوميني الساخن المعدل بالزيوليت الطبيعي، وإلى نجاح الزيوليت الطبيعي في تخفيض درجات حرارة إنتاج المجبول البيتوميني بمقدار ∁°25 عند نسبة إضافة %0.9، مع الحاجة لتعديل المجبول بالكلس المطفأ بنسبة %2 لضمان مقاومة جيدة ضد خطر الرطوبة.

الكلمات المفتاحية: المجبول البيتوميني الساخن، المجبول البيتوميني الدافئ، الزيوليت الطبيعي/الصناعي، مقاومة الشد غير المباشر، حساسية الرطوبة، موانع الانسلاخ.

تحميل البحث :