بخشی از مقاله
چکیده
عوامل زیست محیطی و تاکید بر کاهش مصرف سوختهای فسیلی محققین رشتههای مختلف از جمله صنعت راهسازی را به استفاده از تکنولوژیهای سازگار بر محیط زیست ترغیب کرده. نمونههایی از این تکنولوژیها استفاده از مخلوطهای آسفالتی گرم و بهره بردن از تراشههای آسفالتی دانست. هدف از این مطالعه نمایش مشخصات شیارافتادگی مخلوطهای آسفالتی گرم - WMA 3 - و مخلوطهایی که دارای مقدار زیادی تراشههای آسفالتی - RAP4 - میباشند است و اثرات دمای تولید و نوع مصالح را روی تغییر شکلها نشان میدهد. با توجه به مطالعات انجام شده آسفالت تولید شده با فنآوری مخلوطهای آسفالتی داغ و تراشههای آسفالتی بالا دارای کمترین مقدار شیار افتادگی است.
-1مقدمه
در سال 1959 پروفسور Ladis Csany ایدهی ترکیب قیر با آب و تولید کف قیر را مطرح کرد40 .[10] سال بعد، این ایده در عرصهی راه سازی انقلابی بوجود آورد. برای مخلوط کردن مصالح سنگی با قیر در شرایط دمای محیط یا دمای کمتر از دماهای اختلاط آسفالت گرم که در آن قیر سخت است نیاز میباشد ویسکوزیتهی قیر اولیه را کاهش داده شود.
در شیوهی سنتی این کار با افزایش دمای مصالح و قیر انجام میشود. روش دیگر تبدیل قیر به قیر امولسیون و استفاده از حلالها میباشد. فناوری استفاده آسفالتهای گرم نظیر تبدیل قیر به کف قیر که از ایدهی پروفسورCsany اقتباس شده است این کار را با افرودن آب به قیر داغ - همانند ورود آب به روغن داغ - و تبدیل قیر به کف قیر انجام میدهند. این تکنولوژی در اروپا برای کاهش تولید گازهای گل خانه-ای، صرفه جویی در انرژی و جلوگیری از دست رفتن خواص قیر که در دماهای بالا اتفاق میافتد شروع به کار کرد
مخلوطهای آسفالتی را در 4 گروه دسته بندی میکنند:
مخلوطهای آسفالتی داغ - : - 1HMA این گروه از مخلوطها با حرارت دادن قیر برای کاهش ویسکوزیته و خشک کردن مصالح از هر گونه رطوبتی تولید میشوند. مخلوطهای آسفالتی داغ معمولاً در دمای حدود 150 تا 160 درجهی سانتیگراد تولید میشود. پخش و تراکم این مخلوطها در دمای بالاتر از 130 درجهی سانتیگراد باید انجام شود که همین امر باعث محدودیتهایی در این روش میشود زیرا در مناطق سردسیر به علت اختلاف دمای زیاد سرعت کاهش دمای مخلوط زیاد میباشد که این مشکل را در روشهای دیگر کمتر مشاهده میکنیم. در ضمن به علت صرف انرزی زیاد برای بالا بردن دمای مخلوط باعث بوجود آمدن مقدار بسیار زیادی دود و سایر آلایندههای زیست محیطی میشود.
مخلوطهای آسفالتی گرم - : - WMA این مخلوطها در دمایی پایینتری نسبت به مخلوطهای آسفالتی داغ تولید و پخش می-شوند. این کاهش دما حدود 20 تا 40 درجهی سانتیگراد است که اجازه میدهد در دمای 100 تا 130 درجهی سانتیگراد مخلوط تولید و پخش شود. این کاهش دما باعث تولید آلایندههای زیست محیطی کمتری شده و میتوان از این نوع مخلوط در مناطق سردسیر راحتتر استفاده کرد. ضمن اینکه این مخلوطها ویژگیهای مشابهی با با مخلوطهای آسفالتی داغ دارند و در جایگاه مشابهی قرار میگیرند.
مخلوطهای آسفالتی نیمه گرم - : - 2HWMA این مخلوطها در دمای بین 80 الی 100 درجه سانتیگراد تولید میشوند. با توجه به این کاهش زیاد دما حدود پنجاه درصد نسبت به مخلوطهای آسفالتی داغ در مصرف انرژی صرفه جویی میشود و آلایندهی کمتری تولید میکنند ولی این نوع مخلوط مشخصات رفتاری مشابهی با آسفالتهای داغ و گرم ندارند به همین دلیل در لایهی اساس استفاده میشوند.
مخلوطهای آسفالتی سرد - : - 3CMA مخلوطی از مصالح سنگی و قیر مخلوط و یا امولسیون قیر گفته میشود 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 میشوند. دمای تولید این مخلوطها 20 الی 80 درجه سانتیگراد است. بیشتر در لایههای اساس آسفالتی کار برد دارند.
شیارشدگی یا تغییر شکل دائمی یکی از مهمترین خرابیهایی است که بر عملکرد روسازی اثر میگذارد که آن را به عنوان جمع تغییر شکلهای کوچک برگشت ناپذیر حاصل از نیروی وارده بر روسازی تعریف میکنند .[1] کاهش دما در تولید آسفالت مزایای زیست محیطی مانند کاهش آلایندهها و کاهش مصرف انرژی را همراه دارد و به طور مستقیم بر دوام قیر تاثیر دارد. اگر دما کاهش یابد میزان اکسیداسیون و سخت شدگی قیر کاهش مییابد که ممکن است باعث کم شدن ثبات مخلوط در دمای زیاد وافزایش شیار افتادگی شود.[3] ولی بهبود تراکم در مخلوطهای آسفالتی گرم باعث خنثی کردن این قضیه تا حدی میشود.
آزمایشاتی که بر روی مخلوطهای آسفالتی گرم که با روشهای مختلفی تولید شدهاند، نشان میدهند که این مخلوطها دارای مقاومتی تقریباً برابر با مخلوطهای آسفالتی داغ هستند
از طرفی استفاده از تراشههای آسفالتی میتواند با توجه به مزایای زیست محیطی و بالا رفتن قیمت مواد نفتی، بخشی از اهداف ما را پوشش دهد. تکنولوژی تولید مخلوطهای آسفالتی گرم با مقدار تراشههای آسفالتی بالا دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی مانند کاهش هزینه, کاهش ضایعات, کاهش تولید گازهای گل خانهای و کاهش مصرف سوخت و حفاظت از منابع طبیعی است. طراحی و ساخت مخلوط با مقدار بالای تراشههای آسفالتی میتواند به علت حضور قیر خسته کار چالش بر انگیزی باشد که میتواند مشکلاتی برای کارایی و سازگاری مخلوط بوجود آورد. تکنولوژی آستفاده از مخلوطهای آسفالتی گرم میتواند برای استفاده از تراشههای آسفالتی به دو علت مفید باشد:
- 1 با کاهش ویسکوزیته، به تراکم کمک خواهند کرد.
- 2 با کم کردن میزان اکسید شدن قیر که بوسیلهی کم کردن دمای تولید حاصل میشود میتواند اثر قیرهای اکسید شده در تراشههای آسفالتی را جبران کند.
در این مقاله سعی شده مقاومت مخلوطهای گرم که با افزودنیهای مختلف تولید میشوند و مخلوطهایی که دارای تراشههای بالا هستند مورد بررسی قرار گیرند. همچنین نقش دو عامل نوع مصالح و دمای تولید بر میزان شیار افتادگی بررسی شده است.
-2مشخصات مخلوطهای مورد بررسی
آزمایشاتی روی قطعات نشان داده شده در جدول - 1 - برای بررسی میزان شیار افتادگی در نمونههای مختلف آسفالتی انجام شده. این قطعات شامل مخلوط گرم تولید شده با کف قیر و افزودنی، مخلوط آسفالتی گرم با 50 درصد تراشه، مخلوط آسفالتی داغ با 50 درصد تراشههای آسفالتی و مخلوط شاهد بودند.
نام قطعه
مخلوط شاهد مخلوط گرم با کف قیر مخلوط گرم با افزودنی
مخلوط داغ با 50 درصد تراشهی آسفالتی
مخلوط گرم با 50 درصد تراشهی آسفالتی
جدول -1 توصیف قطعات
همهی مخلوطها با استفاده از متدهای سوپرپیو 1 طراحی شدهاند و مشخصات حجمی یکسانی دارند. دمای تولید در جدول - - 2 نشان داده شده است استفاده از تکنولوژی مخلوطهای آسفالتی گرم اجازه کاهش دما را بین 35 تا 50 درجهی سانتی-گراد داده است. ضخامت لایهی ساخته شده از اعماق مورد مطالعه در طول ساخت و ساز در جدول - 3 - نشان داده شده است.
