بخشی از مقاله
آسفالتهاي سطحي
1-1مقدمه :
آسفالتهاي سطحي يك لايه نازك وكم خرج رويه آسفالتي است كه معمولا براي راههاي اصلي وفرعي كه ميزان آمد و شد آنها زياد نباشد ( كمتر از 300 بوسيله نقليه سنگين در روز ) بكار مي رود آسفالتهاي حفاظتي يا سطحي به آن گروه از عمليات آسفالتي اطلاق مي شود كه جهت پوششي ومحافظت سطح راه در مقابل عوامل جوي وجلوگيري از فرسايش آن توسط آمد و شد وسايل نقليه اجرا مي شود اين نوع آسفالت را ميت وان در بسته هاي خاكي شني ويا رويه هاي آسفالتي وبتني اجرا نمود.
ضخامت لايه آسفالت سطحي معمولا كم است و در نتيجه كمك قابل ملاحظه اي بر افزايش باربري سيستم روسازي مي كند ضخامت آسفالتهاي سطحي كمتراز 5/2 سانتيمتر است و علي الاصول جز روسازي راه محسوب نمي شدند بنابراين رويه آسفالت سطحي بايد بر روي سطح آماده شده راهي كه داراي قابليت باربري كه داراي قابليت باربري كافي است ساخته شود رويه آسفالت سطحي ممكن است دريك لايه و يا چند لايه ريخته شود.
هر يك از لايه هاي آسفالت سطحي به اين ترتيب ساخته مي شود كه ابتدا قير لازم بمقدار كافي بر روي سطح آماده شده راه پخش و سپس بر روي آن بميزان لازم مصالح سنگي پخش شده با غلتك زدن كوبيده مي شود تا حدود دو سوم قطر دانه هاي در قير فرو رود هرگاه لازم باشد كه رويه آسفالت سطحي در چند لايه ساخته شود مصالح ساخته شود مصالح سنگي درشت دانه ترد رلايه هاي زيرين و مصالح سنگي ريزدانه در لايه هاي بالايي بكار ميرود تا دانه ها دريكديگر قفل و
بست و سطح نهايي بدست آمده و داراي خلل و فرج كمتري باشد. آسفالت هاي سطحي چند لايه اي در صورتي كه ضخامت كل لايه آسفالت سطحي قابل توجه باشد علاوه بر دارا بودن مزاياي آسفالت هاي سطحي نازك ميتوانند بر قدرت باربري سيستم روسازي نيز بيافزايد. در برخي از انواع آسفالتهاي حفاظتي حتي مصالح سنگي هم مصرف نمي شوند بعضي فقط به بخش قير بر بسته آماده شده خاكي ما شني و يا آسفالته راه اكتفا مي شود و همچنين بمنظور جلوگيري از گرد وغبار ناشي از حركت وسايل نقليه بكار مي رود. 1
2-1 موارد كاربرد آسفالتهاي سطحي :
1. در راههائيكه تكميل ضخامت لايه روسازي و با رويه راه در چند مرحله انجام مي شود گاهي اوقات از آسفالت سطحي در نخستين مرحله اجراي طرح استفاده مي كنند تا در مرحله بعدي آنرا با آسفالت گرم ويا بتني سيماني روكش وتقويت نمايند
2. درراههائيكه احداث رويه هاي بتني سيماني ويا بتني آسفالتي از نظر فني اقتصادي وميزان درآمد و شد قابل توجيه نيست بعد از روسازي آنرا با يك دو لايه آسفالت سطحي رويه سازي مي كنند.
3.سطوح تيره رنگ رويه هاي سياه آسفالتي اغلب بعلت فقدان درخشندگي لازم و محدود كردن وسعت ديد رانندگان بهنگام نسبت خطراتي ايجاد مي كند اين نقص عمده را مي توان با اجراي يك لايه آسفالت سطحي با مصالح سنگي شفاف و روشني برطرف كرد.
4. آسفالت سطحي از نفوذ آب وهوا و يخبندان در قشرهاي روسازي ورويه هاي كه بمرور زمان فرسايشي يافته خشك و هوا زده و ترك خورده اند
جلوگيري مي كند و بدين ترتيب مانع كاهش ناب آوري وتوان بارپذيري راه مي شود.
5. غبار ناشي بسترراههاي شني و خاكي ويا ايجاد يك لايه نسبتا مقاوم از طريق پخش لايه هاي متعدد ومتناوب قير بر روي اين بسترها يكي از موارد كاربرد آسفالت سطحي است زيرا لايه قيري سطح راه غيرقابل نفوذ نموده و مانع اشتباع لايه هاي خاكي راه در برابر نفوذ آب مي شود و بدين ترتيب موجب ثبت وتقويت و تحكيم و در نهايت افزايش نسبي تحمل بارپذيري راه مي شود.
6.اغلب راههاي آسفالتي كه نواقصي اساسي و زيربنايي ندارد ولي در سطح آنها آسيب ديدگاهي ايجاد شده است مي توان نخست با انجام تعميرات و لكه گيري اين نواقص را اصلاح نموده و سپس با اجراي آسفالت سطحي يك لايه ي ويا دو لايه ي براي آن آرايشي نوين كه يك نواخت هم باشد تامين كرد و عمر مفيد آنرا افزايش داد.
7. سطوح آسفالتي قيرزده و لغزنده ويا رويه هاي بتني صيقل يافتند و غالبا بعلت فقدان تاب لغزشي بويژه بعد از بارندگي وبهنگام خيس بودن سطح راه براي وسايل نقليه حوادث زيان آوري ايجاد مي نمايد اجراي آسفالت سطحي بر روي اين سطوح لغزنده بعنوان يك تجربه مفيد در جهت تامين بي خطري و اصلاح و افزايشي ناب لغزشي سطح راه كاربرد رايج ومتداولي دارد. 3
3-1 انواع آسفالت هاي سطحي :
1. آسفالت هاي سطحي يك لايه اي و چند لايه اي
2. اندودهاي آب بندي
3.روغن پاشي راه
4. غبار نشاني
5.مخلوط آسفالتهاي متخلخل 2
4-1 آسفالت سطحي يك لايه اي و چند لايه اي :
4-1-1 تعريف : بخش يك لايه قير روي سطح آماده شده راه اعم از آسفالته بتني يا سطح قير اندود شده نفوذي قشر اساسي كه بلافاصله روي آن مصالح شكسته و تميز پخش گردد آسفالت سطحي يك لايه اي ناميده مي شود.
ضخامت آسفالت سطحي يك لايه اي تقريبا معادل حداكثر اندازه اسمي مصالح سنگي مي باشد. آسفالت سطحي دو يا چند لايه اي اجراي دو يا چند بار آسفالت سطحي يك لايه ايست كه حداكثر ضخامت آن به 25 ميلي متر مي رسد حداكثر درشتي مصالح سنگي در آسفالت سطحي دو لايه اي نصف حداكثر اندازه اسمي لايه اول وبراي آسفالت سطحي سه لايه اي نصف حداكثر اندازه اسمي لايه دوم مي باشد. 1
4-1-2 مصالح سنگي :
مصالح سنگي آسفالت سطحي بايد از سنگ يا شن شكسته يا سنگ كوهي تهيه شده وبايد دانه هاي آن تميز و سخت و بادوام باشد براي تعيين درصد ميزان شكستگي تميزي سختي ودوام مصالح بترتيب از آزمايشات تعيين درصد شكستگي هم ارز ما سه اي سايشي لوس آنجلس و دوام استفاده مي شود.
دانه هاي مصالح سنگي آسفالت سطحي بايد حتي الامكان يك اندازه باشد تا سطحي كه فقط يك لايه از دانه هاي پوشيده مي شود سطح يكنواختي باشد (شكل 1 ) اگراختلاف اندازه دانه هاي مصالح سنگي زياد باشد دانه هاي كوچكتر كاملا در لايه اندود قير آسفالت سطحي فرو رفته و دانه
هاي بزرگتر به سبب نداشتن قفل و بست كافي در اثر نيروي را شني كه در اثر حركت چرخهاي وسايل نقليه تند رو به آنها دارد مي شود و سطح راه كنده مي شود.
علاوه بر اندازه دانه هاي مصالح سنگي شكل دانه ها نيز تاثير زيادي بر روي كيفيت آسفالت سطحي دارد مناسب ترين شكل براي دانه هاي مصالح سنگي شكل مكعبي وشكل هرمي است . دانه هاي مكعبي و يا هرمي شكل بخوبي در يكديگر قفل وبست شده و زير اثر وزن چرخهاي وسايل نقليه پايدار است از بكار بردن دانه هاي سنگي صفحه اي و سوزني شكل در آسفالت
سطحي بايد اجتناب شود زيرا اين دانه ها نه تنها بخوبي در يكديگر قفل و بست نشده وزير وزن چرخ وسايل نقليه پايدار نيست بلكه اين دانه ها كاملا در لايه اندود قير آسفالت سطحي فرو مي رود.
مصالح سنگي آسفالت سطحي بايد عاري خاك رسي ومواد ديگري مانه از چسبيدن قير به دانه هاي سنگي است باشد مصالح سنگي بايد خشك باشد تا قير بخوبي به آنها بچسبد . براساس تجربي بدست آمده توسط انستيتو آسفالت معلوم شده است كه اگر مصالح سنگي قبل از پختن با مقدار كمي نفت سفيد با قيراندود شوند بهتر به قير مي چسبند ونتيجه بهتري از ساختن لايه
آسفالت سطحي عايد مي شود.
ميزان نفت سفيد يا قير مصرفي براي اين منظور كم است و در حدود 2 تا 4 ليتر نفت سفيد براي هر تن مصالح سنگي و با حدود يك درصد وزني مصالح سنگي قير كند گير است .
مصالح سنگي آسفالت سطحي بايد سخت بادوام توپر و شكسته باشد طبق آيين نامه سازمان بر نامه مصالح سنگي كه براي آسفالت سطحي بكار مي رود نبايد ضريب سايشي آن در آزمايش سايشي لوس آنجلس از 35 درصد تجاوز كند همچنين نبايد افت آن پس از آنكه 5 بار با سولفات سديم مورد آزمايش دوام شد واقع شد از 8 درصد بيشتر باشد بعلاوه درصد جذب آب مصالح سنگي نبايد از 2 درصد تجاوز كند.
طبق آئين نامه مصالح سنگي كه براي آسفالت سطحي بكار مي رود نبايد ضريب سايشي آن در آزمايش سايشي لوس آنجلس از 20 درصد درمورد راههاي با آمد و شد سنگيني (بيش از 150 وسيله نقليه سنگين در روز ) و از 25 درصد در مورد راههاي با آمد و شد ديگر تجاوز كند ضمناً مصالح سنگي كه از شكستن مصالح طبيعي حاصل مي شود بايد به اندازه اي شكسته باشد كه نسبت بين اندازه الكي كه 100 درصد مصالح طبيعي را نگه مي دارد و الكي كه 100 درصد مصالح شكسته را عبور مي دهد بيش از 4 باشد.
اندازه الك (ميليمتر ) درصد وزني رده شده از الك
دانه بندي 1 دانه بندي 2 دانه بندي 3
25 100
14 100-85 100
10 15-0 100-85 100
3/6
15-0 100-85
4
15-0
5/2
1
جدول دانه بندي مصالح سنگي آسفالت سطحي سازمان برنامه – انستيتو آسفالت
اندازه الك (ميليمتر ) درصد رد شده از الك
الف ب ج د
25 100 - - -
19 100-90 100 - -
5/12 55-20 100- 90 100 -
5/9 15-0 70-40 100-85 100
4
5-0 15-0 30-10 100-85
8
- 15-0 10-0 40-10
16
- - 5-0 10-0
50
- - - 5-0
4-1-3 قير :
انتخاب نوع مناسب قير براي انجام آسفالت سطحي تابع عوامل زيادي است وبراي اين منظور بايد عوامل ذكر شده در زير در نظر گرفته شود :
1. درجه حرارت هوا 2. درجه حرارت سطحي كه بايد قير اندود شود . 3. درصد رطوبت هوا وسرعت باد 4. شرايطي كه بايد قيراندود شود 5. جنس و شرايط مصالح سنگي 6. نوع وسائل مصرفي براي اجراي آسفالت سطحي
درجه قير مصرفي بايد طوري انتخاب شود كه :
1.به اندازه كافي روان باشد تا به سهولت پخش شده وسطح مورد نظر را بطور يكنواخت اندود نمايد. 2.به اندازه كافي روان بماند تا پس از پخش مصالح سنگي به آن بچسبد. 3. بسرعت خود را گرفته وبه دانه هاي مصالح سنگي بچسبد. 4. داراي چسبندگي كافي به مصالح سنگي باشد كه حتي پش از آنكه رويه آسفالت سطحي تحت اثر آمد وشد وسايل نقليه تندرو قرار گرفت دانه هاي مصالح سنگي از سطح قيراندود شده را جدا نشود. 5. پس از مصرف رو نزده وبعلاوه سطح رويه در اكثر كنده شدن دانه هاي مصالح سنگي شيار نشود. قيرهاي مناسب براي آسفالت سطحي قيرهاي خالص با درجه نفوذ بالا قيرهاي محلول و اموليسون قيرنند شكن هستند.
نكته : استفاده از قير در مناطق گرم مناسب نيست.
قيرهاي كندگير مناسب براي مناطق گرم وخشك هستند زيرا در اينگونه مناطق حلالهاي نفتي قير بر سرعت تبخير مي شود در مداري كه از قيرهاي محلول براي اجراي آسفالت سطحي استفاده مي شود. نبايد تا قبل از آنكه اين نوع قيرها خود را بگيرند راه مورد استفاده وسايل نقليه بخصوص تندرو
قرار گيرد. قير مصرفي براي انجام آسفالت سطحي بايد قبل از مصرف گرم شود تا قابل پخش با ماشين قير پاشتي باشد درجه حرارت مناسب براي پخش قير در درجه حرارتي است كه كند رواني كينماتيكي قير در آن درجه حرارت بين 20 تا 120 سانتي متر استوكسي است . 1
جدول نوع و درجه حرارت پخش قيرآسفالت سطحي
نوع قير درجه قير درجه حرارت پخش سانتي گراد
قير خالص
200-140
195-135
قير محلول
85-50
110-80
120-95
140-110
110-80
125-100
145-100
125-100
145-120
اموليسون قير
55-25
70-45
55-25
70-45
4-1-4 طرح آسفالت سطحي يك لايه اي :
در طرح آسفالت سطحي هدف تعيين عناصر بنيادي زيرين است :
1.تعيين مقدار مصالح سنگي مصرف در واحد سطح راه
2.تعيين مقدار قير مصرفي در واحد سطح راه
در هريك از دو مورد رعايت عوامل و عناصر مربوط به شرايط فيزيكي سطح راه نوع آمد و شد و هدف از جداي آسفالت سطحي تعيين كننده و ضروري است .
فرضيات و تئوريهاي زيرساختار تشكيل دهنده طرح آسفالت سطحي يك لايه اي را توسز انستيتو آسفالت بيان مي كند :
1.فضاي خالي بين دانه هاي سنگي بلافاصله پس از پخش روي بستر قيري راه و قبل از غلتك زدن با توجه به آرايشي نامتعادل و ناپيوسته سنگندانه هاتقريبا 50% است .
2. فضاي خالي بين سنگدانه بعد از غلتك زدن جابجا شدن و فرونشستني پايدار در لايه قيري به 30درصد كاهش مي يابد.
3. در رويه هاي آسفالتي دو لايه اي سنگدانه هاي كوچكتر در لايه دوم فضاي خالي بين سنگدانه ها لايه اول را پر مي كند و ضخامت نهايي رويه آسفالتي دو لايه اي تقريبا معادل اندازه بزرگترين سنگدانه مصرفي در لايه اول است .
4.براي آنكه رويه آسفالت سطحي عملكرد مفيد طولاني بادوام و رضايت بخش داشته باشد مقدار قير بهينه بجاي مانده پس از تصعيد وتبخير مواد حلال و آب در صورتيكه از قيرهاي مخلوط و
اموليسون قير استفاده شده بايد حدود 75% از 25 % فضاي خالي باقيمانده را در شرايطي كه آمد و شد كم باشد پركند.
5.بعد از عبور و مرور كافي وسايل نقليه در شرايط هواي گرم ومناسب فضاي خالي به 20% مي رسد كه در اين حالت سنگدانه ها آرايشي واستقرار متعادل ثابت وپايداري يافته و بطور عمده وروي پهن ترين سطح و جبهه خود در بستر قيري راه فرو نشسته اند به نحوي كه راستاي كمترين ضخامت سنگدانه عمود بر سطح راه قرار مي گيرد.
6.ضخامت متوسط رويه آسفالت سطحي برابر است با ميانگين بعد دانه هاي مصالح سنگي آن 3
-1-5 نحوه تعيين ميانگين كوچكترين بعد :
روش سريع براي تعيين ميانگين كوچكترين بعد دانه هاي مصالح سنگي استفاده از آباك نشان داده شده در شكل 1 كه توسط مك لويد ارائه شده است با استفاده از اين آباك و با در دست داشتن اندازه متوسط وضريب تخت بودن مصالح سنگي مي توان ميانگين كوچكترين بعد دانه ها را بدست
آورد اندازه متوسط دانه ها طبق تعريف اندازه الكي است كه 50 % وزني مصالح سنگي از آن عبور مي كند .2
جدول تاثير ميزان آمد وشد بر روي درصد قير مناسب براي آسفالت سطحي
ميزان آمد و شد وسايل نقليه (وسيله در روز ) درصد فضاي خالي مصالح سنگي پر شده با قير
كمتر از 100 85
500-100 75
1000-500 70
2000-1000 65
بيشتر از 2000 60
4-1-6 طرح آسفالت سطحي دو يا چند لايه اي :
اگر آسفالت سطحي دو لايه اي يا بيشتر از دو يا چند آسفالت سطحي يك لايه اي تشكيل مي شود لذا براي محاسبه مقادير مصالح سنگي و قير هر يك از لايه هاي دوم يا سوم از معادلات 1و2 داده شده براي سنگ و قير دو يا سه بار انجام مي دهيم و در هرمورد با توجه بعوامل و عناصر مربوطه به مقدار قير وسنگ را محاسبه مي كنيم در اين محاسبات بايد به نكات زير توجه كنيم :
1. حداكثر درشتي مصالح سنگي براي لايه دوم نبايد از نصف حداكثر درشتي مصالح سنگي مصرفي در لايه اول بيشتر باشد.
2.ضريب هدر رفتن مصالح سنگي يا E بشرح جدول زير براي لايه هاي دوم و سوم برابر يك فرض مي شود.
