عندما أُضيف البوليمر إلى الاسفلت لوحظ ان مواصفات الاسفلت المحور تعتمد على:

أولا- ظـروف المـزج  Mixing Conditions

من المتغيرات التي تلعب دوراُ مؤثراً على كفاءة عملية المزج ما يأتي^[3,2,1]:

.1 طبيعـة البوليمـر Nature of the polymer

يتفاوت الوقت المطلوب لإنجاز خليط متجانس من الاسفلت والبوليمر حسب نوع البوليمر، وزنه الجزيئي وتركيبه الكيميائي ، حيث تؤدي زيادة الوزن الجزيئي إلى إطالة الزمن اللازم لتحقيق امتزاج جيد ما بين الاسفلت والبوليمر والعكس صحيح.

.2 الشكـل الفيزيـاوي للبوليمـر (مسحوق،فُتات،حُبيبات) Physical form of the polymer (powder;crumbs;granules)

ان حجم جسيمات البوليمر الأصغر هي الأفضل انتشاراً وذلك لان المساحة السطحية لكل وحدة كتلة ستزداد كلما صغر حجم جسيمة البوليمر وبالتالي سيكتمل انحلال البوليمر في الاسفلت بسرعة اكثر . حيث نلاحظ ان البوليمرات المستخدمة بشكل مسحوق ستنتشر وتذوب بسرعة اكبر من غيرها.

3. طبيعـة الاسفلـت  Nature of the Asphalt

يلعب الاسفلت دوراً معقداً في عملية المزج من ناحيتين ، الناحية الأولى - تأثير مكوناته على عملية المزج ، حيث ان الاسفلت يجب ان يحتوي على أجزاء كافية من الزيوت لتذويب وتوسيع البوليمر، إضافة إلى كمية عالية من المكونات المكثفة لضمان تحمل وصمود مزيج الاسفلت-بوليمر. كذلك يؤثر نوع هذه الزيوت من حيث طبيعتها ان كانت بارافينية أو ارومية على قابلية التذاوب مع البوليمر المضاف.

أما الناحية الثانية - فهي تأثير لزوجة الاسفلت ، فنلاحظ ان اللزوجة الواطئة ستساعد على انتشار البوليمر بسرعة اكثر من خلال التقليل من حجم جسيمات البوليمر بسرعة اكبر.

4. نـوع أجهـزة المـزج  Type of mixing equipment

يوجد نوعان من طرائق المزج ،أحدهما- مزج عالي القص ،والاخر مزج واطئ القص.

في المزج العالي القص يتم تقليل حجم جسيمات البوليمر بالقص الميكانيكي باستعمال محرك ميكانيكي مع تزويد المزيج بمصدر حراري . أما بالنسبة للمزج الواطئ القص فيتألف من حاوية بسيطة للنموذج مع محرك بشكل مجذاف ويستعمل حين تكون المادة المحورة بشكل مسحوق.

5. الوقـت والحـرارة خـلال المـزج   Time-temperature during mixing

يفضل لعملية المزج المثالية ان تنجز بأقل درجة حرارة ممكنة وبأقصر وقت ممكن لتحقيق حدوث اندماج كامل للبوليمر في الاسفلت علماً بأن أهمية ذلك تكمن في التقليل من تأثير الحرارة على البوليمر بالإضافة إلى الجانب الاقتصادي للمعالجة.

ثانياً- توافـق البوليمـر مـع الاسفلـت  Compatibility of polymer with Asphalt

ان التوافق Compatibility هو عامل مهم يحكم نجاح عملية تحوير الاسفلت بالبوليمر وعادة يمكن تمثيل عملية مزج الاسفلت بالبوليمر بإحدى الحالات الثلاث الآتية: متوافق Compatible أو قليل التوافق Slightly compatible أو غير متوافق incompatible .

يجب ان يكون البوليمر متوافقاً بشكل كافٍ مع الاسفلت ويحافظ على هذا التوافق بحيث لا يحدث انفصال طور Phase separation خلال تطبيقات الخزن والاستعمال، وهذه مهمة صعبة جداً بسبب اختلاف مكونات الاسفلت المحور بالبوليمر (PMA) من ناحية الوزن الجزيئي ، التركيب الكيميائي ، اللزوجة والكثافة^[5,4].

من اجل تحسين التوافق والاستقرار لمزائج اسفلت –بوليمر أُقترحت العديد من الطرائق:

1. إضافـة انهيدريـد الماليـك  Addition of maleic anhydride

 ان معظم البوليمرات تظهر توافقاً قليلاً مع الاسفلت ولذلك تميل مزائج اسفلت-بوليمر للانفصال عند درجات الحرارة المرتفعة. وقد وجد ان إضافة ماليك انهيدرايد خلال المزج سيؤدي إلى حدوث تفاعلات مع مجاميع معينة في الاسفلت مثل مجموعة الكاربوكسيل وبذلك ينتج مزيج اسفلتي اكثر توافقاً .

.2 الكلـورة    Chlorination

من المعروف عن مزيج اسفلت-بولي اثيلين حدوث انفصال طور في أثناء الخزن لفترات طويلة وعند درجات حرارية عالية. غير ان الدراسات أثبتت ان عملية كلورة بولي اثيلين تؤدي إلى تحسين التوافق من خلال تغير القطبية وتقليل البلورية وزيادة كثافة البوليمر .بحيث تجاري كثافته الاسفلت^[6].

3. إضافـة اثنيـن أو اكثـر مـن البوليمـرات المختلفـة  Addition of two or more different polymers

قابلية البوليمرات المختلفة للاندماج في الاسفلت ساعدت في الحصول على اسفلت محور بمواصفات عالية جداً ومثال ذلك ستايرين-بيوتادايين-ستايرين (SBS) وبولي اثيلين^[7](PE).

4. إضافة بوليمرات ذات مجاميع وظيفيـة     Addition of functionalized polymer

معظم البوليمرات الممتزجة مع الاسفلت يحصل لها انتشار فيزيائي في الاسفلت لكن لا تتفاعل كيميائياً معه مما يؤدي إلى مزائج غير متجانسة.

لقد أثبتت الأبحاث^[8,7] ان إضافة بوليمر ذي مجاميع وظيفية functionalized polymer إلى الاسفلت يؤدي إلى تكوين تآصر هيدروجيني Hydrogen bonding بين البوليمر والاسفلت فضلاً عن بعض التفاعلات الكيميائية بين المجاميع الوظيفية لمكونات المزيج وبذلك يحدث توافق كيميائي Chemical compatibilization وخير مثال لبوليمر يتفاعل مع الاسفلت هو بوليمر ثلاثي عشوائي مكون من اثيلين-بيوتايل اكريلات-كلاسديل ميثاكريلات (GMA)

يبدو كما نلاحظ ان جزيئة GMA مسؤولة عن التفاعل عندما يمزج البوليمر مع الاسفلت الحار. هذا النوع من البوليمرات المشتركة يتفاعل مع الاسفلت لتكوين نظام
Polymer-linked-asphalt.

5. إضافـة الكبريـت                  Addition of sulfur

خلال الثلاثين سنة الأخيرة ازداد ميل الباحثين تجاه استعمال الكبريت لتحسين الاستقرارية والتوافق لمزائج اسفلت-بوليمر^[9] وقد تم إضافة الكبريت بطرائق مختلفة:

*يضاف إلى الاسفلت قبل مزجه مع البوليمر.

*يضاف إلى البوليمر قبل مزجه مع الاسفلت.

*يضاف إلى مزيج اسفلت-بوليمر.

*يضاف كعجينة سائلة Slurry من الكبريت الصلب في الزيوت.

يعتقد ان الكبريت يزدوج (يقترن) كيميائياً بالبوليمر والاسفلت خلال تكوين أواصر كبريتيد (RSR) Sulfide bonds و/أو كبريتيدات متعددة (RSxR) Polysulfide-bonds كذلك يعمل الكبريت كعامل تشابك Crosslinking.

6. إضافـة الحوامـض المعدنيـة               Addition of mineral acid

وجد ان إضافة الحامض إلى الاسفلت قبل البوليمر يحسن من استقرارية خليط اسفلت-بوليمر اكثر مما لو أضيف الحامض إلى الاسفلت بعد إضافة البوليمر وقد سجل هذا الاكتشاف كبراءة اختراع^[10].

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

1. 46. Morgan,P.;Mulder,A., "The Shell Bitumen Industrial Hand Book".  Shell Bitumen,Surrey,United.Kingdom,(1995).
2. 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).
3. . Brûlé,B.;Brion,Y. and Tanguy,A., "Paving Asphalt Polymer Blends:  Relationships Between Composition,Structure and Properties".
4. . Yvonne,B.; Maryro,P.M. and Yajaira,R., "Polymer Modified Asphalt". Vision Technologica,Vol.9,No.1,pp.39-50,(2001).
5. . Giavarini,C. "Polymer-Modified Bitumen,Asphaltenes and Asphalts, .Developments in Petroleum Science".Vol.40,edited by T.F.Yen,and G.V.Chilingarian,Elservier Science,pp.381,(1994).
6.  Morgan,P.;Mulder,A., "The Shell Bitumen Industrial Hand Book". Shell Bitumen,Surrey,United.Kingdom,(1995).
7.  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). . Brûlé,B.;Brion,Y. and Tanguy,A., "Paving Asphalt Polymer Blends: Relationships Between Composition,Structure and Properties".
8.  Yvonne,B.; Maryro,P.M. and Yajaira,R., "Polymer Modified Asphalt". Vision Technologica,Vol.9,No.1,pp.39-50,(2001).
9. . Giavarini,C. "Polymer-Modified Bitumen,Asphaltenes and Asphalts, 1.Developments in Petroleum Science".Vol.40,edited by T.F.Yen,and   G.V.Chilingarian,Elservier Science,pp.381,(1994).
10. . Hannele,Z.; Lufti,R.; Stephen,S.; George,M. and John,R.,"Performance  of Polymer.Modified Asphalt-Aggregate Mixtures in Alaska",Journal of  Cold Regions Engineering ,Vol.16,Issue 4,pp.170-190,(2002).