بخشی از مقاله
چکیده
فیلر ریزدانه ترین بخش مصالح سنگی مصرفی در تولید بتن آسفالتی است. وجود فیلر در آسفالت برای تولید مخلوط توپر، چسبنده، با دوام، و مقاوم در برابر آب ضروری است. علیرغم اینکه فیلر بخش بسیار کوچکی از مصالح سنگی آسفالت را تشکیل میدهد، با توجه به قابلیت جذب قیر بالنسبه زیاد، تغییرات جزئی در مقدار و یا خصوصیات آن میتواند سبب پر قیر و یا کم قیر جلوه کردن مخلوط آسفالتی شود. هدف از این تحقیق بررسی تأثیر کاربرد فیلرهای مختلف بر خواص مخلوطهای فیلر –قیر و نیز مخلوطهای آسفالتی روسازی بود. در این تحقیق یک نوع مصالح سنگی با دانه بندی پیوسته، یک نوع قیر خالص ۰۷/۰۶، و چهار نوع مختلف فیلر معدنی مورد استفاده قرار گرفت. فیلرها عبارت بودند از یک فیلر سنگ آهکی، یک فیلر سنگ سیلیسی، یک فیلر سنگ سیلیسی اصلاح شده با افزودن آهک هیدراته، و یک فیلر از مصالح روبار معدن - خاکی - .
نتایج نشان میدهد که خواص سفت کنندگی فیلرها در مخلوطهای فیلر - قیر بسته به نوع و نسبت فیلر در مخلوط تغییر میکند.
همچنین، نوع فیلر مصرف شده بر خواص مکانیکی و دوام بتن آسفالتی تأثیر داشته و مصرف فیلر از انواع نامناسب میتواند این خواص را در جهت نامطلوب تغییر دهد. افزودن آهک هیدراته به فیلر سیلیسی میتواند عملکرد این نوع فیلر در مخلوط آسفالتی را بطور قابل ملاحظه ای بهبود بخشد.
کلید واﮊه ها: فیلر، مخلوط فیلر – قیر، بتن آسفالتی، دوام
۱- مقدمه
فیلر بخش بسیار ریز دانه مصالح سنگی بتن آسفالتی بوده و معمولاﹰ در روند فرآوری مصالح سنگی بدست می آید. درعمل برای تهیه مصالح سنگی آسفالت، مصالح خام اولیه از معادن کوهی و یا رودخانه ای که از لحاظ کیفی قابل قبول شناخته شده است استخراج و به محل فرآوری حمل میگردد. در مورد معادن رودخانه ای، در صورت عدم دقت وکنترل، خاک روبار که اغلب حاوی مصالح نا مناسب بویژه از جنس رس میباشد، با مصالح سنگی مخلوط شده و جایگزین فیلر میگردد. حتی در مواردی که خاک روبار از لحاظ کیفی به عنوان فیلر قابل قبول باشد، این نحوه عمل کار کنترل نسبتها در مخلوط مصالح سنگی را دشوار خواهد کرد. در این تحقیق “ فیلر خاکی” تهیه شده از بخش ریز دانه مصالح خام معدن رودخانه ای، با هدف ارزیابی تأثیر کاربرد آن در مخلوطهای آسفالتی مورد استفاده قرار گرفته است.
در مواردی که امکان تهیه مصالح سنگی - واز جمله فیلر - از منابع سنگ آهکی بعلت بعد مسافت و غیره ممکن و اقتصادی نباشد، بناچار از منابع دیگر و از جمله سنگهای سیلیسی استفاده میشود. اینگونه مصالح معمولاﹰ از لحاظ چسبندگی قیر به سطح دانه ها و پایداری آسفالت در شرایط بهره برداری مشکلاتی بهمراه دارند ]۱ و ۲.[ استفاده از فیلر سیلیسی و نیز اصلاح آن با افزودن آهک هیدراته، با هدف مقایسه و نشان دادن امکان ارتقاﺀ کیفی فیلر سیلیسی در شرایط الزام به استفاده از آن صورت گرفته است.
فیلر به عنوان یک از اجزاﺀ متشکله مخلوطهای آسفالتی روسازی، نقش مهمی در تعیین خواص و رفتار مخلوط ایفا میکند. بطور کلی نشان داده شده است که فیلر سبب سفت شدن قیر و در نتیجه کاهش حساسیت حرارتی و برشی آن در مخلوط میگردد ]۲ و ۳.[ میزان این سفت شدن به منشاﺀ قیر و جنس فیلر و ریزی آن بستگی دارد. از اینرو فیلر بر مقاومت بتن آسفالتی در برابر رطوبت، خاصه های پیر شدگی مخلوط، و نیز خاصه های کارپذیری و تراکم آن تأثیر دارد ]۳ و ۴ و ۵ و ۶ و ۷.[ در واقع نقش فیلر در مخلوط چیزی بیش از یک پر کننده صرف است. فیلرازیک سو به عنوان یک ماده خنثی برای پر کردن حفره های بین مصالح سنگی درشت تر در مخلوط و از سوی دیگر بعلت ریزی و خاصه های سطحی اش به عنوان بخشی از چسباننده بصورت یک ماده فعال عمل میکند. در عین حال نقش انواع فیلر در سفت کردن قیر با توجه به خواص منفذ ایجاد کنندگی فیلرها، و تمایل آنها به جذب قیر توضیح داده شده است]۴ و ۸.[ در این فرضیه استدلال میشود که قیر مورد نیاز حداقل مقدار لازم برای پر کردن منافذ تشکیل شده در فیلر متراکم شده - قیر ثابت - ، بعلاوه مقدار مورد نیاز برای روانی سازی ذرات فیلر - قیر آزاد -
میباشد.
دوام مخلوطهای آسفالتی روسازی به پایدار بودن چسبندگی قیر به دانه های سنگی بستگی دارد. از بین رفتن چسبندگی موجب عریان شدن دانه ها ودر نتیجه ناپایداری شده خرابی روسازی آسفالتی را تشدید میکند. این وضعیت در صورت استفاده از مصالح سنگی آب دوست که توان جذب و نگهداری قیر کمتری دارند - مثل کوارتزیت و بعضی گرانیتها - بیشتر قابل مشاهده است ]۱ و ۲ و ۴.[ اصلاح خواص چسبندگی قیر با استفاده از افزودنیهای مناسب، و اصلاح خواص سطحی مصالح سنگی از طریق پیش اندود کردن آنها، روشهای شناخته شده است. راه حل دیگر این مشکل توجه به تأثیر مصالح متشکله مخلوط، مثل فیلر، بر چسبندگی بین مصالح سنگی و قیر است. در این تحقیق تأثیر فیلر های مختلف و بویژه تأثیر اصلاح فیلر سیلیسی بر دوام آسفالت مورد بررسی قرار گرفته است.
۲- مصالح مصرفی
در این تحقیق، یک نوع قیر خالص ۰۷/۰۶، یک نوع مصالح سنگی شکسته دولومیتی - درشت دانه و ریزدانه - با دانه بندی پیوسته وحداکثر اندازه اسمی mm ۹۱، و چهار نوع مختلف فیلر شامل آهکی، سیلیسی، سیلیسی اصلاح شده - حاصل از اختلاط فیلر سیلیسی و آهک هیدراته به نسبت وزنی ۴ به ۱ - ، و خاکی مورد استفاده قرار گرفت. در تهیه نمونه های بتن آسفالتی دانه بندی و جنس مصالح سنگی - باستثناﺀ فیلر - ثابت نگهداشته شد.کلیه فیلرها از الک ۰۰۲ mµ - ۵۷ - عبور داده شده، و بخش گذشته از الک مورد استفاده قرار گرفت. خواص فیلرهای مورد استفاده در جدول - ۱ - و منحنی دانه بندی آنها در شکل - ۱ -
نشان داده شده است. در شکل مذکور دانه بندی نظری ذرات با بیشترین دانسیته - کمترین منافذ - ، که بر اساس رابطه فولر طبق رابطه:
۳- روشهای آزمایش
ارزیابی تأثیر سفت کنندگی قیر انواع فیلر از طریق مطالعه تغییرات در خواص رئولوﮊیکی مخلوطهای فیلر- قیر صورت گرفت. بمنظور امکان مقایسه بین رفتار فیلرهای مختلف در مخلوط، اختلاط فیلر و قیر به نسبتهای حجمی فیلر به قیر برابر با ۲/۰ ، ۳/۰، ۴/۰، و ۵/۰ که حدود معمول نسبت فیلر به قیر در مخلوطهای آسفالتی میباشد انجام شد. برای آماده سازی مخلوط های فیلر- قیر ابتدا نمونه های فیلر و قیر در گرمخانه در دمای ºC ۰۶۱ گرم شده و سپس با افزودن تدریجی فیلر به قیر و همزدن منظم، اختلاط تا حصول مخلوط با درصد فیلر مورد نظر ادامه یافت. بر روی قیر خالص و نیز مخلوطهای فیلر – قیر آزمایشات درجه
