مرزهای سنجش قیر تغییر کرد
به گزارش سیناپرس به نقل از ایرنا، تحقیقات علمی همیشه سرآغازی برای تحول در زندگی بشری بوده است؛ فرقی ندارد از سوی محققان خارجی باشد یا محققان پرتلاش ایرانی، در ایران انجام شده باشد یا در خارج از کشور. هرقدر دایره فراگیری این تحقیقات بیشتر باشد، اثر آن هم فراگیرتر خواهد بود. اگر روی ساختارهایی همچون راه سازی باشد که هزینه آن بسیار زیاد و بهره مندی مردم هم بی شمار است، تاثیرات اقتصادی و حتی اجتماعی آن نیز فراوانی بیشتری خواهد داشت.
از این رو، به سراغ پژوهشگرانی رفتیم که در کنفرانس تحقیقات حمل و نقل 2019 (TRB 2019)، نظریه ای جدید برای سنجش و رده بندی قیرهایی دادند که درروسازی های آسفالتی به کار می روند. این کار حاصل یک ایده ای بود که از آزمایشگاه فنی مکانیکی خاک در ایران آغاز و با تداوم آن در مرکز تحقیقات آسفالت آمریکا (National Center for Asphalt Technology) که زیر مجموعه دانشگاه آبرن (Auburn) در ایالت آلاباما است، به نتیجه رسید.
مصطفی نخعی و فرهنگ جلالی دانشجویان دکترای ایرانی در این مرکز هستندکه دانش و پژوهش خود را صرف آسفالت کرده و توانسته اند نظریه دکتر اندرسون آمریکایی که از حدود 30 سال پیش در جهان به اجرا در آمده است را به صورت دقیق تر برای رده بندی نوع قیر در دمای پایین برای محیط های مختلف ارائه دهند.
مصطفی نخعی که در سال 2018 نیز موفق به کسب جایزه دکتر دیوید جانز در رشته روسازی شده است، در گفت وگو با خبرنگار ایرنا درباره پژوهش خود گفت: از حدود 30 سال پیش آمریکا تحقیقات وسیعی را به نام شارپ شروع کرد که در آن با رویکردی علمی تلاش برای ساخت راه هایی با کیفیت تر شد که بخش عمده ای از آن به رده بندی و کیفیت قیرارتباط داشت، در ایران هم این نوع رده بندی قیر به تازگی اجرایی شده است.
این دانشجوی ایرانی مقیم آمریکا افزود: این تحقیقات، قیرها و ترکیب آن را به صورت علمی دسته بندی کرده است. یعنی اگر راهی در شمال آمریکا ساخته می شود باید قیر مخصوص به آن آب و هوا در ساخت رویه آسفالتی استفاده شود و همچنین در بقیه مناطق آب و هوایی نیز قیرهایی با خواص مختلف استفاده شوند.
نخعی در توضیح این مساله اظهار کرد: دسته بندی قیر ها بر اساس دما صورت می گیرد، به گونه ای که همچون روغن موتور خودرو، دارای بیشترین و کمترین درجه حرارت است و هر قیر می تواند تنها در این محدوده دمایی عملکرد مناسبی داشته باشد. این کار در تحقیقات شارپ و تحت نظر دکتر اندرسون انجام گرفت و در جهان هم بر همین اساس عمل می شود.
وی با بیان اینکه تمام معاملات و خرید و فروش های بین المللی قیر با این رده بندی ها انجام می شود، اضافه کرد: برای رده بندی کردن قیر، به عنوان مثال امکان رساندن دما به 22 درجه زیر صفر یا پایین تر از آن در آزمایشگاه ها به دلیل طولانی شدن روند آزمایش و کاهش تغییر شکل قیر، وجود ندارد. از این رو در 10 درجه گرم تر آزمایش می کنند که قیر شل تر باشد تا سریع تر به نتیجه برسند و جواب را به اضافه 10 می کنند.
این پژوهشگر ایرانی ادامه داد: در تحقیقی که انجام دادیم، به دنبال پاسخ این سوال بودیم که آیا اضافه کردن این 10 درجه درست است و برای همه مناطق جهان پاسخ درستی می دهد یا خیر؟ از این رو، بر روی حدود 64 قیر از منابع مختلف آمریکا و 16 قیر از ایران آزمایش انجام دادیم.
نخعی گفت: نتیجه به دست آمده این بود که اضافه کردن این 10 درجه همواره درست نیست و 97 درصد قیرهای بررسی شده، دمای انتقالی بیشتر از 10 درجه و با میانگین 12 داشتند.
وی در پاسخ به این سوال که تاثیر 2 درجه چه خواهد بود، اظهار کرد: اتفاقا یکی از داوران هم این سوال را مطرح کرد که 2-3 درجه اختلاف دما تفاوت چندانی ندارد. اما وجود همین اختلاف کوچک سبب شد که 33 درصد قیرها در آمریکا نادرست طبقه بندی و در نهایت نادرست خریداری شوند. خیلی ساده به نظر می رسد اما وقتی که قیر را اشتباه خریداری می کنید مانند آن است که در موتور ماشین، روغن اشتباه بریزید.
این دانشجوی دکترا در مرکز تحقیقات آسفالت آمریکا یادآور شد: این عدد در ایران نزدیک به 40 درصد بود یعنی کمی کمتر از نیمی از قیرها، به صورت اشتباه طبقه بندی و خریداری می شوند. ساخت هر مایل راه، نزدیک به یک میلیون دلار هزینه دارد، تصور کنید در یک مسیر 100 مایلی چه خسارت سنگینی تحمیل خواهد شد اگر قیر به طور اشتباهی استفاده شده باشد.
نخعی با بیان اینکه دسته بندی فعلی قیر پلکان 6 تایی است و هر 6 درجه دما در یک دسته قرار می گیرند، افزود: تاثیر این 2-3 درجه در تغییر این دسته بندی ها مشهود می شود و این دسته بندی ها دماهای کاملا متفاوتی به خود می گیرند.
وی خاطرنشان کرد: ما ثابت کرده ایم که اضافه کردن این 10 درجه در آزمایشگاه ها درست نیست و برای هر قیر متفاوت است . نرم افزاری هم طراحی کرده ایم که نشان می دهد که این دما برای هر قیر در چه درجه ای خواهد بود.
این پژوهشگر ایرانی در پاسخ به این سوال که آیا این نظریه در مجامع علمی پذیرفته شده است یا خیر؟ گفت: نتیجه تحقیق ما در مجامع علمی آمریکا پذیرفته شده است. در کنفرانس «ترنسپورتیشن ریسرچ بورد 2019» واشنگتن دی سی ارائه شد و کاملتر آن هم به زودی در مجله دیگری منتشر می شود.
نخعی ادامه داد: در همین کنفرانس هم با دکتر اندرسون دیدار و دستاورد خود را تشریح کردیم. او هم تایید کرد اما اجرای این کار باید در ابعاد وسیع بین المللی تحقق یابد چرا که تولید کنندگان قیر در سطح جهان با استانداردهای پیشین کار می کنند.
وی با بیان اینکه در برخی کشورها از قیر بازیافتی و ترکیب آن با قیر تازه برای ساخت آسفالت استفاده می شود، گفت: برای جبران تفاوت دمای عملکردی قیر بازیافتی و قیر تازه از موادی به نام «جوان ساز» استفاده می کنند تا دمای قیربازیافتی را به قیر طبیعی برساند. این مساله ممکن است در تابستان هم خود را به شکل شل شدن قیر نشان دهد چرا که قیر بازیافتی، دمای بالای کمتری دارد. قیمت جوان سازها کم نیست و اگر دمای قیر به درستی استفاده شود شاید در خیلی از موارد نیازی به صرف هزینه هنگفت جوان ساز هم نباشد.
این دانشجوی دکترای دانشگاه آبرن در پاسخ به اینکه آیا کیفیت قیر ایران با آمریکا متفاوت است، گفت: از نظر فیزیکی و کشسانی هیچ تفاوتی ندارند و همه تولیدکنندگان با استاندارد یکسانی کار می کنند اما از نظر شیمیایی قطعا متفاوت هستند. در حال حاضر خرید و فروش قیر با آزمایش های فیزیکی انجام می شود و به مواد شیمیایی کار ندارند.
نخعی با بیان اینکه قیر و آسفالت، بیشتر کاربرد فیزیکی دارد و کمتر به ترکیب شیمیایی توجه می شود، افزود: تحقیق ما برای ایران کاربرد بیشتری دارد. ما در این تحقیق نشان دادیم که در ایران 40 درصد قیرها با دمای نامناسب استفاده می شوند. نکته این است که این 10 درجه در شرایط آمریکا تحقیق و در ایران هم عدد بدون هیچ تغییری استفاده شده است که ممکن است دمای آن متفاوت باشد.
وی با بیان اینکه تا چند سال اخیر در ایران از سیستم سنجش منسوخ شده درجه نفوذ استفاده می شد، ادامه داد: چند سالی است که بر اساس بخشنامه وزارت راه، استانداردهای پیشین تغییر کرده واینک قیرها به صورت بین المللی طبقه بندی می شوند.
این پژوهشگر ایرانی با ابراز امیدواری از اینکه نتایج این تحقیقات در ایران هم مورد توجه واقع شود، گفت: ایده اولیه این تحقیق از آزمایشگاه فنی- مکانیکی خاک ایران گرفته شد و فکر می کنم نتیجه آن هم بیشتر برای آنها مفید باشد. البته شرایط در ایران به گونه ای است که خیلی از دستاوردهایی که در حد تحقیق است و اجرایی نشده، استقبال نمی کنند.
نخعی در پاسخ به این سوال که آیا با توجه به تحقیقات جدید، پالایشگاه ها توانایی تولید چنین قیرهایی را دارند، اظهار کرد: می دانید که قیر در گذشته یک پسمانده پالایشگاهی بوده اما اکنون قیر پسماند نیست و ماده ارزشمندی است که حتی می تواند به بنزین و سایر ترکیبات تبدیل شود. از این رو، پالایشگاه ها می توانند هرنوع قیری را تولید کنند.
وی ادامه داد: پالایشگاه ها بر اساس نیاز بازار، قیر تولید می کنند و اگر به فرض نیاز مشتری قیری با مشخصات حداکثر دمای 64 و حداقل منهای 22 باشد، پالایشگاه ها هم تولید می کنند و اگر بازار، قیری با دمای متفاوتی تقاضا کند، آنها هم تطبیق می دهند. مهم این است که مشتری بداند که چه قیری را باید سفارش دهد.
این پژوهشگر حوزه آسفالت، در پاسخ به این سوال که آیا دلیل خرابی جاده ها ناشی از این تفاوت دمای قیر است، گفت: خرابی های آسفالت دلایل مختلف دارد، به عنوان مثال خرابی هایی همچون چاله های کوچک به وجود آمده پس از بارندگی، ناشی از ترکیبات شیمیایی موجود در قیر و سنگ دانه است چرا که سنگ ریزه ها در مواجهه با آب، قیر را رها کرده و آب را جذب می کنند.
نخعی افزود: اما خرابی های دیگر، ساختاری است. تصور کنید اگر یک میز شیشه ای داشته باشید و یک بار سنگین بر آن وارد کنید، خرد می شود. شکل خرابی ساختاری آسفالت، ترک های به هم پیوسته یا پوست سوسماری است. این نوع خرابی به آرامی شروع می شوند.
وی ادامه داد: خرابی دیگری هم هست که در فواصل معینی روی می دهد مثلا هر 10 فوت یک ترک عرضی در خیابان ایجاد می شود. این به تحقیق ما ارتباط دارد یعنی آسفالت به دلیل سرما جمع شده است. اگر قیر انتخابی به اندازه کافی کشسانی داشته باشد، نباید ترک بخورد.
این کارشناس آسفالت اضافه کرد: تصور کنید اگر در جایی قیری با رده عملکردی منفی 22 انتخاب کرده باشیم، کافی است تنها یک بار دما پایین تر از این حد برسد، در این صورت آسفالت ترک خواهد خورد.
