بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه با افزایش روز افزون ترافیک وسایل نقلیه، نیاز به اجرای روسازی های با دوام و با مقاومت بیشتر و با خصوصیات بسیار ممتازتری جهت کاهش هزینه های ناشی از تعمیر خرابی های راه و نگهداری آن، بیش از هر زمان دیگری احساس می شود. از این رو مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای SMA به عنوان یک گزینه روسازی مناسب می تواند برای پیشگیری از وقوع این نوع خرابی های رایج در روسازی ها و افزایش طول عمر خدمت رسانی روسازی مطرح شود. این مخلوط نیازمند برخی افزودنی ها همچون ساسوبیت برای بهبود عملکرد مقاومتی آن است. بر این اساس در این تحقیق سعی شده است خصوصیات مقاومتی مخلوط های آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای در برابر خرابی ها و تغییر شکل های دائمی بخصوص شیار افتادگی سطح روسازی مورد بررسی قرار گیرد. در ادامه آزمایش های تعیین مدول برجهندگی، خزش دینامیکی و شیار افتادگی ویل تراک برای پیش بینی مقادیر عمق شیار در مخلوط های آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای مورد بررسی قرار گرفته و تأثیر مثبت استفاده از ساسوبیت بر عملکرد این مخلوط های آسفالتی در یرایر تغییر شکل های دائمی مورد بررسی قرار گرفته است.
کلمات کلیدی: ساسوبیت، شیار افتادگی، مدول برجهندگی، خزش دینامیکی، ویل ترک، مخلوط .SMA
-1 مقدمه
مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ایSMA 1 یا تحت عنوان اروپایی آن آسفالت ماستیک سنگی اکنون بیش از دو دهه است که بازار جهانی روسازی های آسفالتی را از آن خود کرده است و علاقه به استفاده از این نوع مخلوط آسفالتی به صورت چشم گیری در حال افزایش است.[1] مخلوط های آسفالتی گرم محبوب ترین مواد برای روسازی جاده ها محسوب می شوند که قدمت تاریخی استفاده از آن ها به بیش از 130 سال پیش بر می گردد .[2] آسفالت ماستیک سنگی نوعی مخلوط آسفالت گرم1 با دانه بندی منفصل2است که از درصد بالایی سنگ دانه و قیر تشکیل شده است. سنگدانه ها عموما مصالح درشت دانه با قطر بیش از 4/75 میلی متر و 100درصد شکسته می باشند که سطح صدایی در حدود 97/2 دسی بل ایجاد می کنند. در صورت استفاده از مصالح ریز دانه اثر جذب صدا توسط این نوع آسفالت ناچیز بوده که باید از آن اجتناب نمود.[3]
این ساختار سنگدانه ای با ماستیکی از قیر، فیلر و تثبیت کننده ها پر می شود و به دلیل وجود فضای خالی کم، تقریبا مخلوطی نفوذ ناپذیر است .[4] از مزایای استفاده این نوع مخلوط آسفالتی می توان به مقاومت بالا در برابر شیار شدگی3، ارتقاء عملکرد حرارتی مخلوط، افزایش عمر خدمت رسانی، کاهش صدا و حذف عملیات تراکم با غلتک های سنگین اشاره کرد.[5] این مزایای مطلوب سبب شده اند تا از آسفالت ماستیک سنگی هم در روسازی های بزرگراه ها و هم در روسازی باند های پرواز فرودگاه ها در قاره اروپا استفاده کنند .[6] اما مخلوط آسفالت ماستیک سنگی دارای معایبی از قبیل موارد زیر نیز است:
-1به دلیل حجم بالای قیر، مصالح سنگی و سایر مواد ممکن استفاده در آن هزینه بالاتری نسبت به مخلوط های آسفالتی سنتی در بر خواهد داشت .[7]
-2زمان مخلوط کردن بیشتری را جهت تولید نیاز دارد و بنابراین نرخ تولید روزانه کاهش پیدا می کند .[7]
-3تاخیر ممکن در باز گشایی مسیر به دلیل نیاز به سرد شدن کافی آسفالت برای جلوگیری از تاب خوردگی4 در سطح جاده .[7]
که در مقایسه با مزایایی که از آسفالت ماستیک سنگی می توانیم داشته باشیم این معایب قابل چشم پوشی است، البته در ادامه به بررسی مفصل تر این مزایا و معایب خواهیم پرداخت و به راه کارهای موجود جهت جلوگیری یا کاستن از این معایب نیز اشاره می گردد.
در دنیای امروز که تکنولوژی های جدید ساخت و نگهداری روسازی ها به سرعت در حال پیشرفت است باید به سمتی پیش رفت که هزینه ها را تا حد ممکن کاهش داد و همچنین سعی کرد با پایین آوردن دمای تولید و اختلاط مخلوط های آسفالتی از مصرف بیش از اندازه سوخت های فسیلی اجتناب نمود که این کاهش دما باعث کاهش تولید گازهای گلخانه ای - GHG - و حفظ محیط زیست نیز می گردد6]و.[8 برای رسیدن به این هدف یکی از روش ها استفاده از افزودنی های
آسفالت نیمه گرم است.این افزودنی ها انواع مختلفی دارند از جمله افزودنی های اورگانیک که ساسوبیت یکی از این افزودنی های اورگانیک بوده که قادر است دمای اختلاط را تا حدود 30 درجه سانتیگراد کاهش دهد.[9] این افزودنی با نام به ثبت رسیده ساسوبیت توسط شرکت بین المللی ساسول وکس تولید شده و از سال 1997 در دنیا مورد آزمایش و استفاده قرار گرفته و در کشور ما نیز تا به حال جزو افزودنی های بسیار جدید محسوب می گردد.[6]
-2 تاریخچه
ابداع مخلوط SMA به اواسط دهه 1960 میلادی در کشور آلمان بر می گردد. از دکتر زیچنر1 یک مهندس آلمانی و مدیر آزمایشگاه مرکزی ساخت جاده یکی از شهر های آلمان به عنوان مبتکر این نوع آسفالت نام برده می شود. در ابتدا تلاش دکتر زیچنر یافتن راه حلی برای مشکل خرابی و خوردگی لاستیک چرخ های وسایل نقلیه بود. در آن زمان برای روسازی های کشور آلمان عموما از آسفالت گوس2استفاده می شد که از مخلوط آسفالتی ای همراه با لایه کمی از ریزدانه تشکیل شده بود. این نوع روسازی ها لاستیک های چرخ ها را در معرض خوردگی شدید و سریعی قرار می دادند و هر دو مولفه آسفالت گوس، یعنی آسفالت و ریزدانه نیز مقاومت کمی در برابر خوردگی نشان می دادند و از دوام کافی برخوردار نبودند. بنابراین به دلیل هزینه های سرسام آور بازیافت و روکش مجدد روسازی عزم قوی ای برای یافتن مخلوط روسازی جدیدی که بتواند در برابر خوردگی دوام داشته باشد به وجود آمد و نتیجه اش به دست یابی آسفالت ماستیک سنگی منجر گردید .[4] نام ابتدایی این نوع روسازی به زبان آلمانی اسپیلیت ماستیکس آسفالت3 است که در سال 1990 سازمان آشتو اروپا برگردان آن به انگلیسی را تحت عنوان آسفالت ماستیک سنگی عنوان نمود .[3]
در آسفالت ماستیک سنگی دیگر از سنگدانه های 2/5 رایج خبری نبود و این خود مشکل دیگری را تحت عنوان ریزش دانه ها4 به وجود می آورد. حجم بالای قیر به همراه نبود ریزدانه زیاد برای نگه داشتن قیر در مخلوط دلیلی را فراهم می کرد تا قیر روان و از لایه سنگدانه جدا شود. نهایتا پس از بررسی این مشکل مهندسین آلمانی به این نتیجه دست یافتند که استفاده از الیافت های پنبه ای - 5 به عنوان تثبیت کننده - می تواند راه حلی در پیش گیری از پدیده ریزش دانه ها باشد.
-3 تحقیقات پیرامون آسفالتSMA
در سال 2014، آقای جودیکی6 به بررسی تأثیر سختی فیزیکی بر مقاومت کششی در حرارت پایین آسفالت SMA و مقایسه آن با آسفالت HMA پرداختند. ایشان سه نمونه SMA و سه نمونه HMA را در دمای -20 درجه سانتی گراد در بازه های زمانی مختلف تا 16 روز برای آزمایش مدول سختی و مقاومت کششی غیر مستقیم بکار گرفتند و آزمایشات تحت بار دینامیکی نشان داد که سختی فیزیکی تمامی مخلوط ها افزایشی بر مدول سختی نشان داد ولی تغییراتی بر مقاومت های کششی مشاهده نشد. تفاوت های سختی فیزیکی در این دو نوع آسفالت، مشاهده گردید و در شروع آزمایش در دمای -20 درجه سانتی گراد، این سختی فیزیکی برای SMA کندتر انجام گرفت. پس از 5 الی 16 روز SMA سختی فیزیکی بیشتری را از HMA نشان داد.[8]
آقای مونیاندی و همکاران7 در سال 2014، به ارزیابی آزمایشگاهی خستگی برای قیرهای در مخلوط آسفالتی SMA پرداختند که نمونه های آزمایش در طول آزمایش کشش غیر مستقیم تکراری و شروع و گسترش ترک و در نهایت شکست
