بخشی از مقاله
چکیده
تخریب زودهنگام روسازی های آسفالتی قرار گرفته در مجاورت آب، عمومی ترین مسئله و تنها فاکتور ضعف این روسازی ها است. مهمترین دلیل این رخداد، جاذبه بیشتر بین سنگدانه و آب نسبت به سنگدانه و قیر، و در نتیجه چسبندگی نامناسب و ضعیف بین قیر و سنگدانه می باشد . برای بهبود چسبندگی بین قیر و سنگدانه ها، مواد افزودنی ضدعریان شدگی به قیر و یا به مصالح سنگی اضافه می شوند تا عمر روسازی را افزایش دهند. در این پژوهش تأثیر استفاده از نانوماده افزودنی ضدعریان شدگی مایع به نام زایکوسویل و پودر سنگ آهکی، بطور مستقل بر روی حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالت گرم مورد بررسی قرار گرفته است. قیر پایه مورد استفاده در این تحقیق با درجه نفوذ 60-70 و مصالح سنگی مورد استفاده از نوع سنگدانه های سیلیسی می باشند. برای بررسی حساسیت رطوبتی مخلوط های مختلف از تست حساسیت رطوبتی به روش AASHTO T283 و تست تعیین نسبت مقاومت نمونه های اشباع به خشک مارشال استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که استفاده از پودر سنگ آهکی سبب پایداری بهتر مخلوط آسفالت گرم در برابر آسیب های رطوبتی می گردد و افزودن نانوماده زایکوسویل به قیر، علی رغم بهبود خصوصیات رایج قیر پایه، نمی تواند حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی را کاملا بهبود بخشد.
واژه های کلیدی: آسفالت گرم، حساسیت رطوبتی، عریان شدگی، پودر سنگ آهکی، زایکوسویل
.1 مقدمه
مقاومت مخلوط آسفالت در برابر زیان رطوبتی برای عملکرد دراز مدت آن بسیار حیاتی است. اگر مخلوط آسفالت حساس به آسیب رطوبتی باشد، در نهایت می تواند در هر یک از حالت های خرابی یعنی شیارشدگی، خستگی، ترک خوردگی حرارتی، شن کش شدن، و غیره مزمحل شود.[1] نکته مهم دیگری که حائز اهمیت می باشد این است که اگر این خرابی کنترل نشود، می تواند باعث تحمیل هزینه های هنگفت بهسازی برای متولیان راه و ترابری شود.[2] سال هاست تخریب روسازی های آسفالتی توسط رطوبت، آنگونه که نیاز روز افزون به بودجه جهت نگهداری و تعمیر راه ها نشان می دهد، برای نهاد های دولتی و ایالتی متولی امور راه ها مشکلی اساسی بوده است. به منظور کاهش این نیاز هادرک فرایند هایی که باعث تخریب در اثر رطوبت می شوند و متعقباً دانستن شیوه اندازه گیری شدت تخریب آسفالت توسط رطوبت پیش از اجرا لازم است. در نتیجه، در دو دهه گذشته، تکنولوژی آسفالت بطور مداوم به دنبال راه های جدید برای بهبود عملکرد آسفالت، افزایش بهره وری ساخت و ساز، حفظ منابع طبیعی، و پیشبرد حفاظت از محیط زیست و مسائل اقتصادی بوده است.[3]
بطور کلی عواملی که باعث عریان شدگی مخلوط های آسفالتی می شوند به دو دسته عوامل داخلی و عوامل خارجی تقسیم می شوند. عوامل داخلی عموما مربوط به نوع سنگدانه ها و نوع قیر و عوامل خارجی مربوط به تغییرات دمایی،چرخه های ذوب و یخبندان و چگونگی زود ویا دیر خشک شدن روسازی پس از بارندگی می شوند. بسیاری از محققین بر این باورند که استفاده از سنگدانه های آبدوست - هیدروفیلیک - در پروژه های آسفالتی باید منع شود و یا اینکه به طریقی مشکل آبدوست بودن این سنگدانه ها اصلاح گردد.[2]
یکی از رویکردها برای کاهش حساسیت رطوبتی مخلوط های آسفالتی، استفاده از عامل ها و مواد ضد عریان شدگی است که این عوامل در حالی که باعث بهبود اتصال سنگدانه با قیر آسفالت می شوند، یک سد محکم و محافظ در سنگدانه ها برای جلوگیری ازنفوذ آب ایجاد می کنند و سنگدانه ها را ضد آب می کنند.[4] در این زمینه، از روش های پرکاربرد و شناخته شده می توان استفاده از آهک هیدراته[5]، سیمان پرتلند به عنوان فیلر[6]، مواد ضدعریان شدگی مایع در قالب مواد آمینه [7]و استفاده از مواد نانو[9][8]و پلیمرهای مشتق شده از مواد شیمیایی مختلف [13][12][11][10] را بیان نمود که بسته به نوع آنها و تصمیم استفاده کننده می توانند به بخش سنگدانه و یا قیر افزوده گردند.
رویکرد دیگر، بحث تغییر مصالح است که از دیدگاه اجرایی، انتخاب سنگدانه و قیر برای یک پروژه خاص، عمدتا بر اساس در دسترس بودن و مسائل اقتصادی صورت می گیرد و گزینه تغییر مصالح، عموما هنگامی مطرح می شود که با سایر روش ها نتوان به مخلوط مورد نظر دست یافت. در نتیجه برای کاهش اثر خرابی رطوبتی در مخلوط های آسفالتی، استفاده از این عوامل ضدعریان شدگی بیان شده، متناسب با نوع سنگدانه، قیر، شرایط محیطی و ترافیکی منطقی به نظر می رسد.[14]
مطالعات آزمایشگاهی و میدانی نشان داده اند که استفاده از آهک هیدراته در مقایسه با سایر افزودنی های ضد عریان شدگی جهت کم کردن یا حذف مشکل عریان شدگی در روسازی های آسفالتی تاثیر بهتری دارد.[15] بر اساس مطالعات انجام گرفته فیلر به دو طریق مکانیکی و فیزیکی- شیمیایی باعث بهبود چسبندگی قیر به سنگدانه ها می شود. از لحاظ مکانیکی فیلر باعث افزایش ویسکوزیته قیر شده و چسبندگی قیر و سنگدانه افزایش می یابد. از سوی دیگر برخی فیلرها در سطح تماس قیر با سنگدانه واکنش های فیزیکی- شیمیایی ایجاد می نمایند؛ به خصوص وقتی که فیلر از جنس مصالح بازی مثل پودر سنگ آهکی و یا آهک هیدراته باشد که این واکنش شدیدتر و عمیق تر است.[16] با این وجود، امروزه در کلیه نقاط دنیا بیشتر پیمانکاران و عوامل اجرایی به جهت سهولت استفاده از مواد ضدعریان شدگی مایع نسبت به پودر آهک هیدراته، به علت اینکه بدون گرد و غبار هستند و استفاده از آنها آسان تر است و نیازی به اضافه نمودن آب به مصالح دانه ای - آهک جهت هیدراته شدن - ندارند و در مواردی حتی اقتصادی تر می باشند، تمایل به استفاده از این مواد را دارند.[17]
.2 هدف
در این تحقیق، تاثیر دو عامل ضدعریان شدگی متفاوت که یکی، نانوماده و مایع بوده و به قیر اضافه می گردد و دیگری پودر سنگ آهکی بوده و به مصالح سنگی افزوده می شود، بطور مجزا، بر حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالت گرم
بررسی و مقایسه می گردد . سنگدانه های مورد استفاده مربوط به یکی از پروژه های آزادراهی کشور بوده و از قیر با درجه نفوذ 60-70 استفاده شده و اثر نانوماده مایع بر خصوصیات رایج قیر نیز بررسی می گردد.
.3 مصالح مصرفی
.3.1 مصالح سنگی
مصالح سنگی مورد استفاده در این تحقیقتماماً، کوهی بوده و بخش عمده ای از کانی های سنگدانه های آن، کانی سیلیس می باشد که این سنگدانه ها را در دسته سنگدانه های اسیدی قرار می دهد. نتایج آزمایشات کنترل کیفیت سنگدانه ها در جدول 1 آمده است.
جدول :1 نتایج آزمایشات مرغوبیت مصالح سنگی
با دانه بندی مصالح، فرمول کارگاه را بر اساس یک سطح قابل قبول از جدول 1-9 آیین نامه روسازی راه های ایران تهیه نموده و بر اساس آن اقدام به تهیه طرح اختلاط نمودیم.[18] بر اساس طرح اختلاط، میزان قیر بهینه نظیر 4 درصد فضای خالی برابر 5/3 درصد تعیین شد. نتیجه دانه بندی فرمول کارگاه به شرح جدول2 می باشد.
جدول :2 دانه بندی مورد استفاده در تهیه نمونه مخلوط های آسفالتی
.3.2 پودر سنگ آهکی
دانه بندی پودر سنگ آهکی مورد استفاده به شرح جدول 3 می باشد و در این تحقیق به میزان 2/5 درصد وزن مصالح سنگی از پودر سنگ آهکی استفاده شده است.
جدول :3 دانه بندی پودر سنگ مورد استفاده در مخلوط های آسفالتی
