بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی اقتصادی مزایای استفاده از آسفالت رنگی در مقایسه با آسفالت معمولی در بکارگیری در معابر وشریان های ترافیکی
چکیده
همانطور که می دیده روسازی راه موضوعی است که هر ساله بودجه ی هنگفتی را به ترمیم با ساخت آن اختصاص می دهیم و برای اقتصادی و سازگار بودن طرح آن با معیط زیست باید تدابیر کارآمدی در این زمینه اندیشیده در کشور ایران به دلیل کمبود منابع سیمان و ولور منابع گیر از روسازی آسفالتی در ساخت راهها استفاده می شود. آسفالتی که به طور معمول از گذاشته تا به حال در سطح راهها استفاده شده است با قیمت بالایی تهیه شده و تنومی در رنگ آن وجود ندارد. از لحاظ دوامه مقاومت و تاثیرات زیست محیطی نیز جای بحث دارد که همواره هزینه های جانبی بسیاری در این زمینه ها صرف شده است. این تحقیق به معرفی آسفالت رنگی می پردازد و نحوه ی تولید و میزان هزینه های تمام شده آن را در ایران با سایر کشورها مقایسه نموده و شرحی از مشخصات و مزای آن را ارائه می نماید.
کلید واژه: آسفالت رنگی، کیر، روسازی، مخلوط کرم آسفالتی، آسفالت سرد
1- مقدمه
1. 1-تعریف آسفالت و انواع آن
آسفالت ترکیبی است سیاه، چسبناک و شبه جامد که اساسا از مخلوط شن و ماسه و قیر ساخته می شود و در ساخت جاده، باند فرودگاه و پشت بام ساختمانها و.... به کار گرفته میشود. مخلوطهای آسفالتی بر اساس کاربری، مشخصات مصالح و شرایط ساخت به چهار دسته آسفالتهای حفاظتی آسفالت ماکادام نفوذی، آسفالت سرد و بتن آسفالتی گرم تقسیم بندی می گردند. آسفالتهای حفاظتی به آن دسته از مخلوطهای قیر و مصالح سنگی اطلاق می شود که جهت پوشش و محافظت راه در مقابل عوامل جوی به کار گرفته می شوند. این آسفالت به سهولت اجرا میشود و ضخامت آن معمولا تا 2 . 5 سانتی متر است، که انواع آن عبارتست از: آسفالت سطحی یک یا چند لایه ای، سیلکوتها با اندودهای آببند، اسلاریسیل، مخلوط های آسفالت متخلخل، غبار نشانی و روغن پاشی راه آسفالت ماکادام نفوذی نوعی از روسازی راه است که از مصالح سنگی شکسته درشت دانه با دانه بندی یکنواخت و یا باز تشکیل شده و به وسیله غلتک کوبیده و در هم قفل و بست گردیده و سپس فضای خالی بین آنها ابتدا با قیر تحت فشار و بلافاصله با مصالح سنگی متوسط پر شده باشد. ضخامت لایه آسفالت ماکادام نفوذی معادل ضخامت متوسط یک سنگدانه است که بر حسب نوع دانه بندی انتخابی تعیین میشود و میانگین آن حدود 75 میلیمتر است. آسفالت سرد به مخلوطی از مصالح سنگی و قیر مخلوط و با امولسیون قیر گفته می شود که مواد اولیه آن در دمای محیط مخلوط شوند. در برخی انواع آسفالت سرد، ممکن است قیر بر حسب ضرورت گرم شود، اما سایر مصالح بدون گرم شدن با قیر مخلوط می شوند. آسفالت سرد به دو دسته تقسیم بندی می شود، آسفالت سرد پیش ساخته (Plant Mixed cold mix)، رود میکس (Road Mix). آسفالت گرم به آن دسته از آسفالت هایی اطلاق می گردد، که در آنها قیر و مصالح سنگی گرماگرم مخلوط شوند و گرما گرم پخش و متراکم گردند. آسفالت گرم دارای سه نوع بتن آسفالتی، رلد آسفالت و آسفالت ماستیک می باشد.[1و2و4] و معایب آسفالت قیری - مقاومت: آسفالت قیری در مقابل فشارهای فیزیکی مقاومت چندانی ندارد، این مقاومت در مرغوبترین آسفالت قیری ایران معادل 85-75 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است و در برابر تغییرات جوی و تغییر دما تغییر شکل می دهد و عمر مفید کوتاهی دارد. - آلودگی هوا و محیط زیست: برای تهیه آسفالت قیری به دمایی حدود 140 درجه سانتیگراد نیاز هست و در نتیجه برای تولید این نوع آسفالت مقادیر قابل توجهی سوخت به مصرف می رسد و میتوان گفت به لحاظ زیست محیطی، اقتصادی و خصوصا آلودگی هوا در کلان شهرها بسیار نامناسب است. - عدم سازگاری با شرایط آب و هوایی: بخش قابل توجهی از افت کیفیت آسفالتهای قیری در عبور از فصل سرما و یخبندان اتفاق می افتد و عواملی از قبیل پدیده جذب آب و یخ زدگی و آب شدگی، نفوذ آب به لایه های زیرین و با استفاده از نمک برای یخ زدائی از جمله عوامل اصلی تخریب آسفالت های قیری در عبور از فصل سرما می باشد. در مناطق گرمسیر با مشکل تغییر شکل آسفالت فیری مواجه هستیم. - عدم دوام در برابر مواد شیمیایی: آسفالت قیری در برابر مواد نفتی مانند گازوئیل، نفت، بنزین و اسیدهایی که در محوطه های صنعتی وجود دارند تخریب می شوند. [3]
2- روش رنگی کردن مصالح قیری
در ابتدا به خلاصه ای از شرح روش رنگی کردن مصالح قیری می پردازیم ها برای مصالح قیری می توان از قیر قطران ذغال سنگ یا قیر معدنی یا از هر نوع محصول طبیعی یا پس ماند تقطير نفتی دیگر استفاده کرد. ابتدا فیلر مورد نظر را با مصالح قیری مخلوط کرده به طوری که مخلوطی شامل 5 تا 25 % فيلر ایجاد شود. فیلر انتخابی در این تحقيق رس مونت موریلونیت است، اما می توان از مواد دیگری برای فیلر مانند رس های دیگر (کائولین یا آتا پولگیت) آلومینا، سیلیکا، آزبست، تالک، مگنسيا، لایم، اکسید باریم،
سرباره نرم کوبیده شده یا خاک اره استفاده کرد. اندازه فیلرها ترجيحا کمتر از مش 100 یا در حالت بهتر کمتر از مش 200 است. (بخش 10 شکل 1) ها برای ایجاد یک نوع گل حفاری (Slurry) به طور جداگانه یک ماده معلق کننده (امولسیون کننده را با آب داغ (80 تا 100 درجه سانتیگراد) مخلوط کرده، به طوری که شامل 5 تا 15 % ماده امولسیون کننده باشد. ترجیحا ماده امولسیون کننده بنتونیت انتخاب شده است اما می توان از مواد دیگری مانند سایر رس ها، متیل سلولز یا کلوئیدال سیلیکا استفاده کرد.
(بخش 12 شکل 1) له بعد از آن، مخلوط مصالح قیری شماره 1 و گل حفاری شماره 2 را با هم در آسیاب کلوئیدی قرار داده به طوری که محتویات آسیاب شامل 30 تا 70 درصد آب باشد. اگر مصالح قیری در دمای بالاتر از نقطه جوش آب (100 درجه سانتیگراد) ذوب می شود می توان فشار درون آسیاب را بالا نگه داشت، محصول بدست آمده از آسیاب یک امولسیون آبی از مصالح قیری است که همچنان به رنگ سیاه می باشد. (بخش 13 شکل 1) سپس یک ماده پوششی را با مخلوط امولسیونی شماره 3 در نسبتی شامل 1 تا 10 % ماده پوششی مخلوط نموده، ترجیحا ماده پوششی رس مونت موریلونیت انتخاب شده است، اما می توان از سایر رس ها مانند بنتونیت نیز استفاده کرد. ماده پوششی روی ذرات معلق مصالح قیری را می پوشاند و رنگ آن خاکستری می شود. (بخش 14 شکل 1) ها در این مرحله مصالح رنگی کننده و یک ماده رزینی را با امولسیون خاکستری در نسبتی شامل 1 تا 5 ٪ مصالح رنگی و 2 تا10 ٪ ماده رزینی ترکیب می کنیم. برای مصالح رنگی می توان از موادی مانند رنگ های تالوسيانين، رنگ های وت، رنگدانه های تالوسيانين، رنگ های سولفور با رنگدانه های فلزی مانند:
ZnO , cds , Fe304 , Fe2O3 , TiO2 , Cr203
استفاده کرد. برای رزین ها می توان از رزین های طبیعی یا لاتکس لاستیکی سینتیک (استرینبوتادین، بوتادین اکریلونیتریل، کلروپرین)، لاتکس پلیمر وینیل، لاتکس پلیمر اکریلیک و چسب های طبیعی مانند عshella استفاده کرد. (بخش 15 شکل 1) مراحل گفته شده در شکل زیر شرح داده شده است: [5] |
3- بررسی تغییرات رنگ سطح روسازی در دوره های زمانی گوناگون
محو شدن رنگ آسفالت رنگی باعث کاهش زیبایی در روسازی و نو کردن مجدد روسازی می شود که این سبب افزایش هزینه تعمیرات می شود. اما روسازی آسفالت رنگی می تواند به تناسب کیفیت ایمنی و یکنواختی در رانندگی تصویر بهتری ایجاد کند. در این بخش از تحقیق به طور مختصر به بررسی تغییرات رنگ سطح روسازی در دوره های زمانی گوناگون و میزان های متفاوت از رنگ می پردازیم. همانگونه که در شکل 2 می بینید نمونه ها در دو فضای HIS و RGB اسپری می شوند و در معرض نور ماورای بنفش قرار می گیرند و تصاویر آنها با دوربین دیجیتالی برای رسم نمودار شدت، رنگ و درجه اشباع نمونه ها تهیه می شود.
مصالح مصرفی در این تحقیق عبارت است از: رنگ هایی که برای ساخت آسفالت قرمز و سبز بکار می رود از یک کارخانه اروپایی تهیه و مشخصات آنها در جدول زیر شرح داده شده اند
- بررسی تغییرات رنگ سطح روسازی در دوره های زمانی گوناگون
محو شدن رنگ آسفالت رنگی باعث کاهش زیبایی در روسازی و نو کردن مجدد روسازی می شود که این سبب افزایش هزینه تعمیرات می شود. اما روسازی آسفالت رنگی می تواند به تناسب کیفیت ایمنی و یکنواختی در رانندگی تصویر بهتری ایجاد کند. در این بخش از تحقیق به طور مختصر به بررسی تغییرات رنگ سطح روسازی در دوره های زمانی گوناگون و میزان های متفاوت از رنگ می پردازیم. همانگونه که در شکل 2 می بینید نمونه ها در دو فضای HIS و RGB اسپری می شوند و در معرض نور ماورای بنفش قرار می گیرند و تصاویر آنها با دوربین دیجیتالی برای رسم نمودار شدت، رنگ و درجه اشباع نمونه ها تهیه می شود.
مصالح مصرفی در این تحقیق عبارت است از: رنگ هایی که برای ساخت آسفالت قرمز و سبز بکار می رود از یک کارخانه اروپایی تهیه و مشخصات آنها در جدول زیر شرح داده شده اند
محتويات شیمیایی اصلی رنگ قرمز، کروم و پتاسیم و در مورد رنگ سبز، آهن و پتاسیم می باشد. آسفالت معمولی در این تحقیق از مخلوط قیر، چسب، روغن و مصالح قطبی تهیه و در یک کارخانه آسفالت در کشور تایوان تولید شده است. با حرارت دادن آسفالت معمولی در گرمکن تا 160 درجه سانتیگراد و سپس مخلوط کردن آن با رنگ قرمز و سبز در نسبت های متفاوت آسفالت رنگی مورد نیاز برای این تحقیق تهیه می شود. همانطور که در شکل 3 می بینید، سیستم فضای رنگ Red , Green , Blue ) RGB ) یک مکعب رنگ با مختصات دکارتی است که رنگ قرمز محور » رنگ سبز محور لا، رنگ آبی محور 2 می باشد و هر محور از 0 تا 255 واحد برای 8 بیت رنگ است. فضای رنگ ( HIS ( Hue , Intensity , Saturation یک فضای استوانه ای در کنار فضای RGB است برای تعیین رنگ، شدت و درجه اشباع.
مقادیر رنگ، شدت و درجه اشباع از طریق روابط ذیل حاصل می شود
