تم تحضير نماذج اسفلتية عديدة من خلال مزج اسفلت بيجي مع نسب مختلفة من البولي ستايرين في درجة حرارة (175-180)ºم وزمن (20) ساعة ، ورب سائلٍ يسأل عن دواعي استخدام حرارة عالية وزمن طويل بالرغم من أننا قد أشرنا في الفصل الأول من هذه الدراسة إلى ان عملية المزج المثالية هي تلك التي تنجز بأقل درجة حرارة ممكنة واقصر وقت ممكن^[1] ، وللإجابة عن ذلك نشير إلى ان أهم الصعوبات التي تواجه عملية تحوير الاسفلت بالبوليمرات هي صعوبة ذوبان البوليمر بالاسفلت نظراً لاختلاف مكونات الاسفلت من ناحية التركيب الكيميائي، اللزوجة ، الكثافة. كذلك نجد ان اغلب الدراسات تفضل معالجة الاسفلت بالبوليمر في حدود حرارية فوق درجة حرارة الانتقال الزجاجي Tg للبوليمر وباستخدام محرك ميكانيكي عالي القص^[3,2].

يتحول البوليمر عند درجة حرارة الانتقال الزجاجي من الحالة الزجاجية إلى الحالة المرنة ، وان استمرار ارتفاع درجة الحرارة يجعل البوليمر يقترب من حالة السيولة وهذا ما حاولناه في دراستنا هذه من اجل ضمان انتشار البولي ستايرين في الاسفلت. ان درجة حرارة الانتقال الزجاجي Tg للبولي ستايرين ~ 82 ºم وقد اخترنا ان تتم معالجة الاسفلت بالبولي ستايرين في حدود حرارية (175-180)ºم ولمدة طويلة (20) ساعة لإتاحة الفرصة للبولي ستايرين للتذاوب مع الاسفلت ويرينا الجدول (5) نتائج هذه المعالجة:

ظـروف المعالجـة:

درجة الحرارة: 175-180ºم ، زمن المزج: 20 ساعة

عند ملاحظة النتائج الواردة في الجدول السابق نجد ان إضافة البولي ستايرين أدت وبشكل عام إلى زيادة ملحوظة في قيم درجات التلين وانخفاض في قيم النفاذية والاستطالة ويعزى ذلك إلى زيادة نسبة التراكيب ذات الأوزان الجزيئية المتوسطة والعالية في النموذج الاسفلتي. ان ما يلفت النظر هو ان إضافة البولي ستايرين بنسبة قليلة (0.5 %) أدت إلى انخفاض قيم الاستطالة بشكل كبير (49 % من قيمة الاستطالة للنموذج الأصلي) .

ان هذه التغيرات في مواصفات الاسفلت يمكن ان نعزيها إلى طبيعة المادة المضافة التي تتصف بشكل عام بالهشاشة وانعدام الاستطالة ومن الطبيعي ان تكون الصفات النهائية لأي مزيج عبارة عن محصلة لصفات مكوناته.

من جهة أخرى نلاحظ ان إضافة البولي ستايرين وإلى حدود 3% من نسبة الاسفلت الناتج (نموذج رقم 4) لم تؤدِّ إلا إلى انخفاض محدود في قيم النفاذية ، في حين ان زيادة كمية البولي ستايرين المضافة إلى حدود 4% أدت إلى انخفاض قيم النفاذية بشكل كبير.

أما فيما يتعلق بالحساسية الحرارية للنماذج والممثلة بدالة تعرف بدليل الاختراق (Penetration Index) هي عبارة عن علاقة متطورة تربط بين درجة ليونة النموذج ودرجة نفاذيته في (25)ºم ويمكن حسابها من العلاقة الرياضياتية الآتية^[4]:

حيث أن PI  هو دليل الاختراق ، Pent. هي درجة نفاذية النموذج الاسفلتي، T_RBهي درجة ليونة النموذج ، T هي درجة الحرارة التي يتم عندها قياس النفاذية وتساوي (25) ºم .

يظهر لنا من الجدول (5) ان قيمة (PI) تزداد بصورة عامة مع زيادة نسبة البولي ستايرين وهذا يعني ان الحساسية الحرارية للنماذج تتغير نحو الأحسن.

ولغرض معرفة كيفية انتشار البولي ستايرين خلال الاسفلت قمنا بدراسة المورفولوجي Morphology وذلك بإعداد شرائح ميكروسكوبية للنماذج الاسفلتية المستحصلة وتم تعتيقها لفترات زمنية لا تقل عن ثلاثة اشهر ، ومن ثم تمت ملاحظة مدى التجانس ويوضح الشكل [3-1] صور الشرائح الميكروسكوبية لنماذج الاسفلت المحورة بنسب مختلفة من البولي ستايرين .

يتضح لنا من ملاحظة صور الشرائح ان دقائق البولي ستايرين تبدو بيضاء منتشرة في الاسفلت وكلما زادت نسبة البولي ستايرين المضافة لوحظ ان حجم دقائق البولي ستايرين يزداد حيث تتجمع دقائق البولي ستايرين إلى بعضها البعض ويمكننا رؤية النماذج (7،8) اللاتي يبدو فيهما البولي ستايرين بشكل كتل غير متجانسة مع الاسفلت بسبب الزيادة المطردة في نسبة البولي ستايرين المضافة ، هذا فضلاً عن ان البولي ستايرين مميز بسلاسل جزيئية صلبة (Rigid) وقوة انصهار عالية مما يصعب من ذوبانه وانتشاره في الاسفلت^[1].

ومن الجدير بالذكر ان الاسفلت يجب ان يحتوي على أجزاء كافية من الزيت لإذابة وانتشار البولي ستايرين^[5] فنلاحظ انه عندما تكون كمية البولي ستايرين (اقل من 4%) يكون النظام عبارة عن طور من الاسفلت المستمر وطور من البولي ستايرين منتشر خلاله وفي هذه الحالة يقل محتوى الزيت. وعندما تزداد كمية البولي ستايرين (4% و 8%) يكون النظام عبارة عن طورين الأول من البولي ستايرين المنتفخ ، والثاني يضم مكونات الاسفلت غير المتذاوبة.إضافة إلى ذلك نلاحظ ان زيادة كمية البولي ستايرين إلى اكثر من (8%) تجعل النظام يبدو وكأنه ليس اسفلتياً بل بولي ستايرين مُلدن بوساطة زيوت في الاسفلت.

-------------------------------------------------------------------------------

1. Yvonne,B.; Maryro,P.M. and Yajaira,R., "Polymer Modified Asphalt". Vision Technologica,Vol.9,No.1,pp.39-50,(2001).

2 Hailong,J.; Guangtao,G.; Yong,Z.; Yinxi,Z.; Kang.S. and Yongzhong,F., "Improved Properties of Polystyrene-Modified Asphalt Through  Dynamic Vulcanization".Polymer Testing,Vol.21,pp.633-640,(2002).

3. Guian,W.; Yong,Z.; Yinxi,Z.; Kang,S. and Yongzhong,F., "Rheological  Characterization of Storage-Stable SBS-Modified Asphalts".Polymer  Testing,Vol.21,pp.295-302,(2002).

4. صالح ،ل.ع. "رسالة ماجستير"،جامعة الموصل،كلية العلوم،قسم الكيمياء،(1992).

5. Zielinski,j.;Bukowski,A. and Osowiecka,B., "An Effect of Polymers on Thermal Stability of Bitumens",Journal of Thermal Analysis, Vol.43,No.1,pp.271,(1995).