بخشی از مقاله
چکیده
خواص مخلوط آسفالتی در طول زمان تحت شرایط مختلف تغییر مییابد که این تغییرات به طور مستقیم روی عملکرد مخلوط آسفالتی اثر میگذارد. از مواد جوانساز برای اصلاح خواص رئولوژیکی و مکانیکی قیر پیرشده موجود در روسازی استفاده میشود تا با حفظ یکپارچگی خود از خرابیهای اساسی بعدی جلوگیری کند. با توجه هدف اصلی پژوهش که اثبات تاثیر استفاده از مواد جوانساز بر روی خواص پیرشدگی مخلوط آسفالتی است، 4 ترکیب به عنوان جوانساز ساخته شد و به قیر پیرشده توسط آزمایشات RTFO و PAV ، اضافه شدند. آزمایشات درجه نفوذ و نقطه نرمی قبل و بعد از اعمال مواد جوانساز انجام شد. با توجه به اینکه یکی از اصلیترین دغدغههای متخصصین در استفاده از مواد جوانساز پاششی و به صورت در محل، کاهش چشمگیر اصطکاک سطح پس از اعمال این مواد میباشد، لذا آزمایش آونگ انگلیسی نیز جهت اطمینان از اصطکاک سطح جهت بازگشایی ترافیک انجام شد. نتایج اثبات کرد در مورد آزمایشهای درجه نفوذ، و نقطه نرمی تمامی ترکیبات مشخصات را بهبود بخشیدند و تفاوت چشمگیری بین آنها نبود. نتایج آزمایش آونگ انگلیسی نیز حاکی از عملکرد مناسب این مواد از حیث اصطکاک سطح روسازی پس از اعمال مواد جوانساز بود.
-1 مقدمه
روسازی راه، سازهای است صلب یا ارتجاعی که روی بستر طبیعی و یا اصلاح شدهی راه، با هدف بوجود آوردن یک سطح هموار و در عین حال با ایمنی کافی برای استفاده کنندگان از راه و فرودگاه احداث میگردد. هدف اصلی از اجرای روسازی، کاهش تنشهای ناشی از بار چرخ خودروها به میزان قابل تحمل برای خاک بستر با افزایش سطح باربر میباشد. از میان انواع روسازی صلب و ارتجاعی بدلیل وجود منابع سرشار نفت و تولید قیرنسبتاً ارزان در کشور امروزه اغلب از روسازیهای انعطافپذیر در احداث راههای بین شهری و خیابانهای درون شهری استفاده میگردد. خواص مخلوط آسفالتی در طول زمان تحت شرایط مختلف تغییر مییابد که این تغییرات به طور مستقیم روی عملکرد مخلوط آسفالتی اثر میگذارد. یکی از مواردی که سبب تغییر خواص آسفالت در طول عمر روسازی میشود، سختشدگی1 آسفالت میباشد .[1] این پدیده در منابع علمی با نام پیرشدگی2 مخلوط آسفالتی بیان میشود. پیرشدگی مخلوط آسفالتی پدیدهای غیر قابل برگشت است که کیفیت روسازی را کاهش داده و در طرف مقابل هزینه تعمیر و نگهداری را افزایش میدهد. پیرشدگی به عوامل مختلفی وابسته است که از جمله آن میتوان شرایط محیطی، خواص فیزیکی و شیمیایی قیر، میزان عبور و مرور ترافیک و مورفولوژی مخلوط آسفالتی شامل ترکیب سنگدانهها، تخلخل، توزیع فضای خالی در مخلوط آسفالتی نام برد. مشخصات مکانیکی و به طور کلی رفتار مخلوطهای آسفالتی متاثر از خواص مکانیکی و رئولوژیکی مصالح تشکیل دهنده آن میباشند. در این میان قیر به عنوان ماده چسباننده نقش تعیین کنندهای در سختی مخلوطهای آسفالتی ایفا می کند.. بنابراین فهم درست از خواص فیزیکی و شیمیایی قیر و همچنین مورفولوژی مخلوط آسفالتی به پیشبینی درست از عملکرد مخلوط آسفالتی در بلندمدت کمک میکند .[2]
قیر موجود در آسفالت، در طی مدت اجرا و همچنین مدت خدمت دهی، بدلیل واکنش با اکسیژن هوا بتدریج فرسوده و سخت شده است .[3] مکانیسمهای زیادی روی خرابی مخلوط آسفالتی اثر میگذارد که پیرشدگی از مهمترین این عوامل است. در اثر پیرشدگی دوام مخلوط آسفالتی را کاهش داده و استعداد رخ دادن خرابیهای دیگر از جمله ایجاد ترک3، جداشدن دانهها و خرابی رطوبتی4 را بالا میبرد. با وجود اینکه قیر فقط بخش کوچکی از مخلوط آسفالتی را تشکیل میدهد، ولی عملکرد مخلوط آسفالتی تا حد زیادی به خواص ویسکوالاستیک5 قیر بستگی دارد .[4] مکانیسمهای مختلفی برای پیرشدگی مخلوط آسفالتی وجود دارد که واکنش با اکسیژن موجود در اتمسفر، تبخیر گازهای فرار، جدایی بین فاز قیر و سنگدانه و تغییر ساختمان مولکولی قیر از مهمترین آن به شمار میآید .[5] اکسیژن موجود در اتمسفر میتواند درون قیر نفوذ کند و با هیدروکربنهای موجود در ساختار قیر واکنش دهد. میزان این نفوذ با دمای محیط رابطهی مستقیم دارد. نتیجهی این واکنش تولید موادی است که سبب تغییر در مشخصات ویسکوالاستیک قیر و سخت شدن آن میشود. این پدیده با نام پیری-اکسیداسیون1 شناخته میشود. اگرچه این سخت شدن موجب کاهش رخ ادن پدیدهی شیارشدگی2 روسازی در دمای بالا میشود ولی موجب بالارفتن میزان خستگی، افزایش احتمال ترک دمای پایین و بالارفتن حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی شده که در نتیجه عمر روسازی کاهش مییابد و سبب افزایش هزینههای ترمیم و بازسازی روسازی میشود .[6]
-2-1 جوانسازها
یکی از روشهای نگهداری از راهها برای جلوگیری از خرابیهای بزرگتر استفاده از مواد جوانساز برای اصلاح خواص رئولوژیکی3 و مکانیکی4 قیر پیرشده موجود در روسازی میباشد تا روسازی دچار ترکخوردگیهای مختلف نشده و یکپارچگی خود را حفظ کرده تا دچار خرابیهای اساسی بعدی نگردد. همچنین استفاده از این مواد جوانساز، بدلیل وجود خواص آببندی آنها، باعث جلوگیری از ورود آب به روسازی میشود. جوانسازها مواد نفتی برپایه مالتن5 میباشند که قابلیت جذب یا نفوذ در روسازی بتن آسفالتی را داشته و خواص از دست رفته قیر موجود در روسازی - همان مواد مالتندار - که بر اثر گذشت زمان و به دلیل اکسیداسیون رخ میدهند را به قیر بازمیگردانند. جوانسازها مواد اسپری شوندهی فراری هستند که به صورت امولسیون6 مورد استفاده قرار میگیرند .[7]
