بخشی از مقاله
خلاصه
از آنجا که در مخلوط هاي آسفالتی ،تماس با آب به دلیل نفوذ آب از میان خلل و فرج روسازي و همچنین نفوذ و نشت آب از طریق درزها و ترکهاي موجود در روسازي ، امري اجتناب ناپذیر است مسئله مقاومت و عملکرد مخلوط هاي آسفالتی در برابر آب باید مطالعه و بررسی شود .
براي بررسی تأثیر رطوبت بر عملکرد مخلوط هاي آسفالتی در آیین نامه هاي مختلف، معیارهایی چون مقایسه مقاومت مارشال - استحکام - و مقاومت کششی غیر مستقیم در دو حالت مرطوب - اشباع - و خشک در نظر گرفته شده است . در این پژوهش چند نوع دانه بندي از سنگدانه ها در نظر گرفته شده و عملکرد آنها از لحاظ حساسیت رطوبتی طبق آخرین روشهاي استاندارد بررسی می شود.
1. مقدمه
در دهه هاي 1970 و 1980 مشخص شد که رطوبت تأثیر مخربی بر عملکرد روسازي هاي بتن آسفالتی دارد. همچنین ملاحظه گردید که خرابی هاي زودرس از قبیل شیارشدگی، شن زدگی و ساییدگی در اثر رطوبت در سطوح روسازي شدت بیشتري می یابد. خرابی ها و اضمحلال روسازي در بسیاري از این گونه روسازي ها نتیجه آسیب ناشی از رطوبت - حساسیت رطوبتی - و نشانه اي از اهمیت و شدت مشکل بیان شدند. علت اصلی حساسیت رطوبتی که در نهایت منجر به اضمحلال روسازي می گردد به طور کلی می تواند به دو مکانیزم اصلی تفکیک شود: - 1 کاهش چسبندگی - 2 کاهش پیوستگی.
کاهش چسبندگی در اثر نفوذ آب میان قیر و سنگدانه بوجود می آید که عریان شدگی مصالح سنگی از لایه قیر را به همراه دارد. کاهش پیوستگی در اثر نرم شدن قیر در مخلوط آسفالتی بوجود می آید. ممکن است دو مکانیزم به طور همزمان در روسازي بوجود آیند و حساسیت رطوبتی را در مخلوط آسفالتی سبب شوند. علاوه بر این موارد، آسیب رطوبتی ممکن است تابعی از چند عامل دیگر مانند تغییر در چسبنده هاي قیري، کاهش مقدار قیر همراه با افزایش ترافیک عبوري، تغییر در کیفیت مصالح و سنگدانه ها و کنترل کیفیت ضعیف در اجرا باشد
در گذشته چندین روش آزمایشگاهی براي ارزیابی پتانسیل آسیب رطوبتی در مخلوط هاي آسفالتی مورد استفاده قرار می گرفتندکه این آزمایشات در آسفالت متراکم شده و یا متراکم نشده براي تعیین حساسیت رطوبتی مصالح روسازي انجام می شدند، البته این آزمایشات توانایی پیش بینی عملکرد روسازي و مشخصات مخلوط روسازي بعد از انجام مراحل ساخت و بهره برداري را نداشتند.
بنابراین لازم بود روشهاي آزمایش و ابزارهایی جهت پیش بینی عملکرد روسازي جهت ایجاد ارتباط بین اثرات رطوبت بر مشخصات مخلوط هاي آسفالتی گرم و پیش بینی عملکرد روسازي در زمان بهره برداري ایجاد گردد و همچنین تخمین رفتار مخلوط از جهت مقاومت در برابر شیارشدگی، خستگی و ترکهاي انقباضی هنگامی که روسازي در معرض رطوبت و یا سطوح ترافیک مختلف در شرایط آب و هوایی گوناگون قرار می گیرد بررسی گردد.
استاندارد AASHTO T283 با عنوان "مقاومت مخلوط هاي قیري متراکم شده در برابر آسیب رطوبتی"،روشی براي پیش بینی آسیب ناشی از رطوبت بر عملکرد مخلوط هاي بتن آسفالتی ارائه می کند
روشهاي اجرایی براي کاهش آسیب رطوبتی و به خصوص عریان شدگی، استفاده از مصالح خوب و با کیفیت و استفاده از افزودنی ها عنوان می شوند. یکی از این افزودنی ها آهک هیدراته می باشد. بر اساس آزمایشهاي انجام شده در محل روسازي و در آزمایشگاه در چند سال اخیر، ثابت شده است که آهک هیدراته، ترکیب مخلوط قیري را از لحاظ پیوستگی و چسبندگی میان قیر و سنگدانه ها بهبود قابل توجهی می بخشد.
از عواملی که بر حساسیت رطوبتی آسفالت تاثیر گذارند می توان به مواردي چون نوع قیر مصرفی ، جنس مصالح سنگی، ملاحظات اجرایی و کنترل کیفیت در پخش و متراکم کردن آسفالت در محل روسازي، کیفیت و چگونگی اجراي لایه هاي سیل کت و تک کت جهت آب بندکردن و جلوگیري از نفوذ آب به لایه هاي روسازي و غیره اشاره نمود که البته در منابع مطالعاتی مختلف مورد پژوهش قرار گرفته اند.
هدف این پژوهش مقایسه دانه بندي هاي مختلف از لحاظ پتانسیل ایجاد حساسیت رطوبتی در آسفالت و پیشنهاد دانه بندي هایی با عملکرد بهتر در برابر رطوبت جهت ساخت لایه هاي آستر و رویه در روسازي هاي آسفالتی می باشد.
2. روشهاي ارزیابی حساسیت رطوبتی
روشهاي آزمایشگاهی مختلفی براي ارزیابی حساسیت رطوبتی روسازي هاي آسفالتی از دهه 1930 توسعه یافتند. هم اکنون براي ارزیابی حساسیت رطوبتی چهار روش استاندارد وجود دارد که عبارتند از:
آزمایش جوشان طبق استاندارد ASTM D 3625، آزمایش فشاري در حالت غوطه ور طبق AASHTO T 165 و روش لاتمن اصلاح شده که طبق استاندارد AASTHO T 283 و یاASTM D 4867 انجام می شوند.
علاوه بر روشهاي استاندارد ذکر شده، چندین روش تحقیقاتی براي ارزیابی حساسیت رطوبتی مطرح شده اند که از آن جمله می توان به روش هامبورگ و سیستم شرایط محیطی که در طی تحقیقات برنامه استراتژیک شاهراه در امریکا توسعه یافتند اشاره کرد.
روش لاتمن، مؤثرترین روش تشخیص حساسیت رطوبتی مخلوط هاي آسفالتی گرم می باشد که در مطالعات گوناگون از جمله در پروژه 192 از تحقیقات NCHRP استفاده گسترده اي از آن شده است. حاصل تلاشهاي آقاي لاتمن و همچنین روت و تونی کلیف در سال 1985 منجر به نشر استاندارد T283 در آیین نامه آشتو گردید. [4] این روش که بر پایه اندازه گیري مقاومت کششی غیرمستقیم در مخلوط آسفالتی می باشد در سالهاي 1989 و 2003 بازنگري شد. با اینکه براي طرح اختلاط مخلوط هاي آسفالتی روش جدیدي به نام سوپرپیو مطرح گردید ولی باز هم براي ارزیابی حساسیت رطوبتی توسط محققان در برنامه تحقیقاتی و استراتژیک شاهراه - SHRP - در امریکا، همان روش فوق الذکر پیشنهاد گردیده است.
در نشریه 234 آیین نامه روسازي راههاي آسفالتی ایران نیز براي بررسی حساسیت رطوبتی و دوام مخلوط هاي آسفالتی در برابر آب به سه روش اشاره شده است که دو روش آن که شامل تعیین مقاومت فشاري و تعیین مقاومت کششی می باشد طبق استانداردهاي فوق الذکر انجام می شود.
اما روش اصلی و بهتر در ارزیابی حساسیت رطوبتی، تعیین مقاومت کششی غیرمستقیم طبق استاندارد AASHTO T 283 و یا ASTM D 4867 می باشد که در ادامه به چگونگی کاربرد و تطابق نتایج آن با عملکرد روسازي در واقعیت و در محل روسازي - عملکرد صحرایی - پرداخته خواهد شد.
3. روند آزمایشهاي انجام شده بر روي نمونههاي آسفالتی
در این پژوهش براي ارزیابی حساسیت رطوبتی مخلوطهاي آسفالتی از دو آزمایش استفاده شده است.آزمایش اول مربوط به روشی است که در بند 6-7-9 قسمت پ آیین نامه روسازي آسفالتی راههاي ایران - نشریه - 234 براي بررسی دوام مخلوطهاي آسفالتی در برابر آب مطرح شده است و به صورت نسبت مقاومت - استحکام - نمونههاي مارشال که 24 ساعت در آب 60 درجه قرار گرفتهاند به مقاومت - استحکام - نمونههاي مارشالی که 30 تا 40 دقیقه در آب 60 درجه قرار گرفتهاند تعیین میگرددکه طبق معیار نشریه نباید از 75 درصد کمتر باشد.
آزمایش دوم مربوط به روش مطرح شده دراستانداردASTM D4867 ویا AASHTO T283 میباشد که در بند فوق الذکر در نشریه 234 نیز به آن اشاره شده استکه معیار مطرح شده در مورد آن نسبت 80 درصد می باشد.
علاوه بر آزمایشهایی که در بالا براي ارزیابی حساسیت رطوبتی مخلوطهاي آسفالتی اشاره شد روي نمونههاي معمولی مارشال آزمایشهاي تعیین وزن مخصوص واقعی نمونههاي آسفالتی، تعیین وزن مخصوص ماکزیمم آسفالت موسوم به آزمایش رایس و آزمایش تعیین استحکام - مقاومت - و روانی نمونههاي مارشال براي تعیین درصد قیر بهینه انجام گردید.
4. مشخصات مصالح مصرفی
جهت تعیین مشخصات مصالح سنگی آزمایشات تعیین وزن مخصوص، سایش لوس آنجلس، درصد شکستگی در یک و دو وجه طبق استاندرد انجام شدند که نتایج این آزمایشات در جداول ذیل آورده شده اند.
جدول -1 نتایج آزمایش وزن مخصوص مصالح درشتدانه، ریزدانه و فیلر
جدول -2 نتایج آزمایشات انجام شده بر روي مصالح سنگی
5. مشخصات قیر مصرفی
آزمایشات درجه نفوذ، خاصیت انگمی، تعیین نقطه نرمی و تعیین وزن مخصوص بر روي قیرمصرفی انجام گردید که نتایج آزمایشات در جدول - 3 - آورده شده است.
جدول -3 نتایج آزمایشات انجام شده بر روي قیر 60/70 مصرفی
