نشریه تخصصی صنعت قیر و عوامل وابسته

مجله WPB شماره ژانویه

شماره ژانویه مجله دنیای نفت و قیر

همکاران

جلب توجه صنعت به تغییرات تازه در فناوری سوسپانسیون قیری

به گزارش دنیای نفت و قیر، گزارش‌هایی که در برخی محافل فنی منتشر شده نشان می‌دهد ارزیابی‌های مربوط به سوسپانسیون‌های قیری تازه‌مهندسی‌سازی‌شده با سرعتی بیشتر از پیش‌بینی‌های اولیه پیش رفته و توجه دوباره‌ای را نسبت به ظرفیت این مواد برای تأثیرگذاری بر راهبردهای زیرساختی جلب کرده است. اطلاعات موجود بیانگر تغییری در شیوه بررسی، تنظیم و استفاده از فرمولاسیون‌های مبتنی بر قیر است؛ فرمولاسیون‌هایی که در محیط‌های کنترل‌شده، به‌ویژه در حوزه‌هایی که نگهداشت سطحی و بهره‌وری منابع بر تصمیم‌گیری اثر می‌گذارد، مورد بازبینی قرار می‌گیرند. این تحولات بدون هیاهویی که معمولاً پروژه‌های بزرگ ساختمانی را همراهی می‌کند، پدیدار شده‌اند، اما کارشناسان دنبال‌کننده نوآوری‌های مصالح به ویژگی‌های غیرمعمولی که در رفتار جریان، پایداری و سازگاری این سوسپانسیون‌های قیری دیده شده توجه کرده‌اند. ارزیابی‌های اولیه نشان می‌دهد این مخلوط‌ها توانایی حفظ ویژگی‌های عملکردی در شرایط دمایی متغیر را دارند و همین موضوع آن‌ها را در مناطقی که آسفالت‌های گرم متعارف به دلیل تنش‌های حرارتی یا محدودیت‌های تأمین دچار مشکل می‌شوند، به گزینه‌هایی قابل‌اعتنا تبدیل می‌کند.

یافته‌های اخیر به یک مجموعه مشخص صنعتی یا یک قطعه آزمایشی جاده گره نخورده و بیشتر نشان‌دهنده یک روند پژوهشی گسترده است که هدف آن بهینه‌سازی سامانه‌های سرد و کم‌مصرف شامل ذرات ریز قیر، سنگدانه‌های انتخاب‌شده و افزودنی‌های پایدارکننده است تا یکنواختی مخلوط در زمان اجرا حفظ شود. رفتار این مخلوط‌ها هنگام مقیاس‌پذیری فراتر از مرحله آزمایشگاهی، اکنون موضوع بحث گسترده‌تری شده و مدیران دارایی‌های زیرساختی به این فکر می‌کنند که آیا می‌توان از این ترکیبات به عنوان جایگزینی برای روش‌های حرارتی استفاده کرد و در عین حال دوام لایه‌های سطحی را نیز افزایش داد.

گروه‌های فنی دخیل در ارزیابی‌ها اعلام کرده‌اند که سوسپانسیون‌های تازه‌شناسایی‌شده دارای زمان گیرش قابل پیش‌بینی و رفتار گسست کنترل‌شده هستند؛ ویژگی‌هایی که در گذشته برای امولسیون‌ها یا مخلوط‌های رقیق قیری، کمتر قابل دستیابی بوده است. زمانی که قیر در چنین غلظت‌هایی با آب و افزودنی‌ها مخلوط می‌شود، کنترل میزان آب، شیمی سورفکتانت‌ها و توزیع بار ذرات اهمیت زیادی پیدا می‌کند، زیرا کوچک‌ترین انحراف در این پارامترها موجب ناپایداری سریع مخلوط می‌شود. با این حال، گزارش‌های اخیر نشان می‌دهد تکنیک‌های جدید ایجاد توازن الکترواستاتیکی در سیستم باعث چسبندگی بهتر سنگدانه‌ها و کاهش افت چسبندگی در مراحل اولیه تحت بارگذاری شده است. بهبودهای مذکور، جایگاه این مخلوط‌ها را از کاربردهای متداول سطحی فراتر برده و در حد میانی بین روکش‌های حفاظتی معمول و لایه‌های سنگین‌تر قرار می‌دهد. این موضوع از نظر راهبردی اهمیت دارد، زیرا نهادهایی که شبکه‌های راهی گسترده را مدیریت می‌کنند باید همواره هزینه، عمر مفید و محدودیت‌های زیست‌محیطی را در نظر بگیرند و این نوع سوسپانسیون قیری می‌تواند نحوه تخصیص منابع را در برنامه‌های چندساله تعمیر و نگهداشت تغییر دهد.

گرچه هنوز مشخص نیست این مواد در چه مقیاسی از آزمایش خارج شده و در میدان واقعی قرار گرفته‌اند، متخصصان مصالح معتقدند اهمیت کار در این است که اکنون امکان تنظیم دقیق رفتار سوسپانسیون به میزان بیشتری فراهم شده و این تنظیم‌پذیری شامل کنترل منحنی گرانروی در نرخ‌های برشی مختلف، تثبیت مخلوط در برابر ته‌نشینی در دوره‌های طولانی، و فراهم آوردن قابلیت پخش یکنواخت بدون گسست زودرس است. این ویژگی‌ها در مناطقی اهمیت بیشتری دارد که شرایط آب‌وهوایی متغیر، محدودیت نیروی انسانی، یا کمبود تجهیزات باعث پیچیدگی در نگهداشت رایج می‌شود. سوسپانسیونی که در دوره حمل‌ونقل، انبارداری یا مخلوط‌سازی در محل پایدار باقی می‌ماند، می‌تواند اختلال‌های اجرایی را کاهش داده و وابستگی به سامانه‌های حرارتی و تانکرهای دمای‌بالا را کمتر کند. مجموع این عوامل نشان می‌دهد که این فناوری سطح تازه‌ای از انعطاف‌پذیری عملیاتی ایجاد می‌کند و می‌تواند برای نهادهایی که به دنبال راه‌حل‌های کم‌کربن و قابل گسترش در نگهداری سطحی هستند، جذاب باشد.

تحلیلگران محیط‌زیست که چرخه عمر مصالح را بررسی می‌کنند نیز به این سوسپانسیون‌ها علاقه‌مند شده‌اند، زیرا سامانه‌های سرد معمولاً انتشار مستقیم کمتری نسبت به محصولات قیری حرارتی دارند. فرمولاسیون‌های حاضر به نظر می‌رسد نیاز به سوخت کمتر در زمان آماده‌سازی داشته و تبخیرهای حاصل از حرارت‌دهی را در زمان اجرا کاهش می‌دهند و بنابراین با مسیرهای نظارتی مورد انتظار سازگارند. بحث‌ها در این‌باره هنوز مقدماتی است، اما الگوی مشاهده‌شده نشان می‌دهد که گرایش به سمت هماهنگ‌سازی نگهداشت روسازی با سیاست‌های مسئولانه‌تر زیست‌محیطی جدی‌تر شده است. اگر استفاده از سوسپانسیون‌های قیری در شرایط مختلف قابل اعتمادتر شود، احتمال سازگاری با مقررات سختگیرانه‌تر در مناطقی که از روش‌های داغ فاصله می‌گیرند افزایش می‌یابد.

با وجود این، اجراکردن آنها بستگی مستقیم به ثبات زنجیره تأمین دارد، زیرا قیر در نهایت از منابعی می‌آید که نوسان در دسترسی به آنها همیشه وجود داشته است. فناوری سوسپانسیون قادر نیست همه مشکلات بالادست را حل کند، اما می‌تواند آسیب‌پذیری‌های بخش پایین‌دست را کاهش دهد، چراکه کمتر به ذخیره‌سازی دما-کنترل‌شده، سامانه‌های گرمایی و حمل‌ونقل ویژه نیاز دارد. این ویژگی شاید بتواند دوره‌های نگهداشت را در محیط‌هایی که بودجه زیرساختی محدود است یا کارگاه‌های تولید قیر داغ در فصول خاصی غیرفعال‌اند، پایدارتر کند. برخی ارزیابان معتقدند اگر دوره اجرای عملیات نگهداشت بدون نیاز به حرارت‌دادن به قیر افزایش یابد، امکان جلوگیری از تخریب شدید لایه‌های سطحی و پیشگیری از خرابی‌های ساختاری بیشتر خواهد شد.

برخی متخصصان حوزه‌های غیرراهی نیز متوجه ابعاد دیگری از این دستاورد شده‌اند. ترکیب‌های سوسپانسیون‌گونه قیر ممکن است در بخش‌هایی خارج از جاده نیز کاربرد داشته باشند؛ از جمله پوشش‌های محافظ صنعتی یا لایه‌های مقاوم رطوبتی که در آنها نیاز به انعطاف‌پذیری و چسبندگی بیشتر از مقاومت فشاری اهمیت دارد. اگر مشخص شود که پایداری این سوسپانسیون‌ها در این حوزه‌ها نیز قابل حصول است، ممکن است الگوی تخصیص جریان‌های قیر پالایشگاهی تغییر کند و تولیدکنندگان نمونه‌های جدیدی را در سبد محصولات خود بگنجانند. این موضوع از نظر بازار می‌تواند بر قیمت‌گذاری و ظرفیت تولید نیز تأثیر داشته باشد، هرچند تحلیلگران آن را در حال حاضر احتمال‌پذیر می‌دانند و معتقدند دارای قطعیت نیست.

با وجود نبود داده‌های میدانی گسترده، الگوی اطلاعاتی این تحولات نشان می‌دهد که تلاش در این حوزه محدود به یک تیم پژوهشی تنها نیست و حاصل همکاری چندین گروه در حال مطالعه است. چنین الگویی بیانگر این است که موضوع سوسپانسیون قیری دیگر فقط در آزمایشگاه‌های مواد مطرح نیست، بلکه وارد بحث‌های رایج نهادهایی شده که در زمینه نگهداشت روسازی، پوشش‌های صنعتی یا انطباق زیست‌محیطی فعالیت دارند. حتی اگر اجرای آزمایشی عمومی نشده باشد، همین بحث‌های داخلی که از سوی دپارتمان‌های فنی گزارش شده بیانگر انتظار برای افزایش نقش این سوسپانسیون‌ها در راهبردهای آتی دارایی‌های زیرساختی است.

تحلیلگران منطقه‌ای نیز بر اساس داده‌های در دسترس، احتمال می‌دهند که این سوسپانسیون‌ها بتوانند در مناطقی که دوره‌های دمایی متغیر، نیاز نگهداشت بالا یا سایش سطحی سریع دیده می‌شود، به سمت ایجاد فرآیندهای مرحله‌ایِ نوسازی سوق دهند. اگر رفتار پایدار در برابر چرخه‌های حرارتی تأیید شود، ممکن است از خرابی‌های گسترده جلوگیری کرده و نیاز مداوم به عملیات سنگین را کاهش دهد. پیامد چنین وضعیتی کاهش مصرف انرژی، کاهش نیاز به نیروی انسانی ویژه و تغییر در برنامه‌ریزی بودجه‌ای خواهد بود و شاید در نهایت مدل‌های پیش‌بینی فرسودگی سطح معابر را دگرگون کند.

هنوز مشخص نیست کدام ناحیه‌های جهان برای اجرای رسمی این فناوری پیش‌قدم خواهند شد، اما بحث‌های فنی موجود نشان می‌دهد علاقه‌مندی به آن میان محیط‌های گوناگون با اقلیم‌ها، محدودیت‌ها و شیوه‌های اجرایی متفاوت دیده می‌شود.

آنچه این مناطق را به هم مرتبط می‌کند اهمیت قیر در شکل‌دهی سطح معابر و زیرساخت‌های مشابه است و اینکه کنترل بهتر رفتار قیر از طریق فناوری سوسپانسیون می‌تواند بر برنامه‌ریزی راهبردی فراتر از نگهداشت معمول اثر بگذارد. هم‌گرایی دغدغه‌های زیست‌محیطی، محدودیت‌های مالی و پیشرفت قابلیت‌های مصالح، بستر این تحول را شکل داده و باعث شده حتی تغییرات کوچک در نحوه آماده‌سازی قیر، پتانسیل ایجاد تأثیرات گسترده در سیستم‌های نگهداشت را داشته باشد. از آنجا که سوسپانسیون‌ها وابستگی به حرارت را کاهش می‌دهند و عملکرد کنترل‌شده‌ای در شرایط مختلف ارائه می‌کنند، بسیاری از ارزیابان پیش‌بینی می‌کنند که این فناوری در دوره نزدیک‌تر به محور اصلی برنامه‌ریزی زیرساختی تبدیل شود. اثر کلی آن هنوز در اعداد قطعی قابل بیان نیست، اما نشانه‌های موجود نشان می‌دهد که این مسیر در حال تقویت و گسترش است.