بخشی از مقاله

خلاصه

راه ها شریان های حیاتی یک کشور هستند. هزینهی راهسازی چه در بحث ساخت - هزینه های اولیه - و چه در بحث تعمیر و نگهداری - هزینه های ثانویه - جز پرهزینه ترین بخش های عمرانی هر کشوری به خصوص کشور وسیعی چون ایران میباشد. این موضوع با افزایش راه های ساخته شده و همچنین افزایش شدت بار و تعداد ترافیک در سالهای اخیر، بیشتر نمود پیدا کرده است. با توجه به آنکه مناطق زیادی از ایران جز مناطق گرم و بیابانی با آب و هوای گرم است، لذا جاده ها در این مناطق باید در برابر خرابی عمدهی این مناطق مقاومت کنند. خرابی عمدهی راههای آسفالتی در آب و هوای گرم، تغیی ر شکل های دائمی است.برای مقابله با این خرابیها، راه حل هایی پیشنهاد شده که از جملهی آن ها، اصلاح، بهبود کیفیت و افزایش مقاومت آسفالت میباشد.

اصلاح آسفالت با استفاده از مواد اصلاح کننده صورت میگیرد. مواد اصلاح کنندهی زیادی در بازار برای فروش عرضه میشوند که هر کدام ادعای خاص خود را دارند. در این پژوهش سعی شده است تا اثرات چند مادهی اصلاح کننده که تولید داخلی هستند و یا جز مواد وارداتی پر مصرف میباشند، بر روی مقاومت در برابر شیارشدگی و خزش دینامیکی مخلوط های آسفالتی بررسی شود. در نهایت با انجام آزمایش شیارشدگی با دستگاه ویلتراک هامبورگ و خزش دینامیکی با دستگاه UTM بر رو ی مخلوطهای آسفالتی اصلاح شده، سولفورپلیمر به عنوان تاثیرگذارترین ماده بر روی مقاومت شیارشدگی و خزش آسفالت مشخص شد و همچنین سولفورپلیمر به عنوان بهترین ماده برای افزایش مقاومت شیارشدگی و خزش به لحاظ تحلیل فنی- اقتصادی انتخاب شد.

کلمات کلیدی: مواد اصلاح کننده ی آسفالت، شیارشدگی، ویلتراک، دماهای بالا، خزش دینامیکی، UTM، سولفورپلیمر

.1 مقدمه

آسفالت از سه بخش سنگدانه، قیر و هوا تشکیل شده است .[1] قیر ماده ای ویسکوالاستیک 1 است و از آنجا که در ساخت آسفالت به کار می رود بنابراین آسفالت نیز ماده ای ویسکوالاستیک است. ویسکوالاستیک به خاصیتی گفته می شود که میزان تغییر شکل موادِ دارای این خاصیت به دمای بارگذاری، شدت و مدت زمان بارگذاری بستگی دارد .[ 1.2.3] بنابراین شاید بتوان این خاصیت را مهمترین خاصیت آسفالت که تعیین کننده بسیار از ویژگیهای آن است در نظر گرفت.خرابی های آسفالت متنوع و گسترده است ولی با توجه به توضیحات ارائه شده درباره ی خاصیت ویسکوالاستیک و اهمیت آن در تعیین ویژگیهای آسفالت میتوان سه خرابی عمده را با در نظر گرفتن سه محدودهی دمایی برای آسفالت مطرح کرد : [4.5]

· محدوده ی دمایی بالا یا گرم که در آن محدوده به دلیل نرم شدن قیر و نزدیک شدن آن به حالت مایع و روان شدن، آسفالت نیز نرمتر و روانتر میشود. خرابی عمده در این حالت، شیارشدگی است .[3.6]

· محدوده ی دمایی متوسط یا معتدل که در این محدودهی دمایی قیر حالتی بین مایع و جامد دارد که این حالت در آسفالت نیز پدیدار میشود. خرابی عمدهی آسفالت در این محدودهی دمایی، ترکهای خستگی است .[6]

·محدوده ی دمایی پایین یا سرد که در آن قیر بیشتر به حالت جامد نزدیک است و سفت و سخت می شود، به همین دلیل این خاصیت در آسفالت هم به چشم میخورد. خرابی عمدهی آسفالت در این محدودهی دمایی، ترکهای دمای پایین است .[6]عوامل موثر در ایجاد خرابی های مختلف در آسفالت شامل علل گوناگونی چون نیروی کار ضعیف، ساخت بد، اجرای بد، زیرسازی ضعیف، مصالح نامناسب، قیر نامناسب، تردد وسایل نقیله در گذر عمر روسازی، گرمای هوا، سرمای شدید و بسیاری عوامل دیگر است .[5.7.8]مناطق زیادی از کشور دارای آب و هوای گرم و بیابانی هستند. معمولا دمای هوای این مناطق در تابستان به بالای 40 درجه میرسد که آسفالت را مستعد تغییر شکلهای ماندگار تحت بار ترافیکی میکند.

عبور بارهای ترافیکی، بخصوص کامیون، در شرایطی که دمای هوا زیاد است می تواند باعث ایجاد شیارشدگی در آسفالت شود .[2] تابش شدید خورشید نیز از عواملی است که باعث تسریع و شدت این امر در هوای گرم میشود.در سال های اخیر، میزان ترافیک و شدت بار آن بطور چشمگیری افزایش داشته است. بطور مثال تعداد سفر کامیون از 9524414 در سال 1375 به 25748000 در سال 1394 افزایش یافته است و این فقط رشد تعداد سفر کامیون ها می باشد. میزان کالای حمل شده در کشور در سال 1394 بر حسب تن- کیلومتر برابر 186411000000 می باشد که یک رقم بسیار بزرگ است و نشانی نسبی از میزان بارگذاری جاده ها دارد. همچنین مقدار کالای جابجا شده در سال 1394 در سطح کشور برابر 508 میلیون تن میباشد و این نشانی نسبی از شدت بارگذاری بر روی جادههای کشور را نشان میدهد .[9.10]

.2 شیارشدگی

شیارشدگی یا شیارافتادگی به تغییر شکل های دائمی ای گفته می شود که در مسیر حرکت چرخ اتومبیل ها و کامیون ها به وجود می آید و در واقع موازی با مسیر حرکت وسایل نقلیه است .[2.11] این تغییر شکل تا مادامی که به یک حدی محدود باشد باعث ایجاد مشکل نمیگردد ولی زمانیکه از حد مجاز آن - که این حد مجاز برای انواع راهها با ترافیکهای مختلف و سرعت طرحهای مختلف، متفاوت میباشد - بیشتر شود باعث بروز مشکلاتی مانند جمع شدن آب حاصل از نزولات جوی، مشکلات کنترل وسیله ی نقلیه که ناشی از قرارگیری چرخ وسیله در شیار است، ناهمواری مسیر و نارضایتی رانندگان و غیره میشود.

میزان عمق شیارشدگی که در سطح آسفالتی مشاهده و اندازه گیری می شود در واقع جمع تغییر شکل های لایه های روسازی از خاک بستر تا آسفالت می باشد که به صورت شیار در روی آسفالت مشاهده میگردد. عامل پیدایش شیارشدگی، تجمع کرنش های پسماند حاصل از عبور وسایل نقلیه در گذر زمان است که رفته رفته با جمع شدن این تغییر شکل های کوچک، تغییر شکل بزرگی مثل شیارشدگی ظاهر می شود و در صورت عدم تعمیر آن، رفته رفته به میزان عمق آن افزوده میشود. بنابراین شیارشدگی همان تجمع کرنشهای پسماند هست .[2.5]
برای فهم دلیل ایجاد شیار باید ابتدا خواص آسفالت بررسی گردد.

همان طور که پیش از این اشاره شد قیر ماده ای ویسکوالاستیک است و از آن جا که آسفالت نیز از قیر و سنگدانه تشکیل شده است لذا این خاصیت - ویسکوالاستیک - به آسفالت منتقل می شود و آسفالت هم در زمره ی مواد ویسکوالاستیک قرار میگیرد. ویسکوالاستیک خاصیتی است که تغییر شکلهای موادی که دارای این خاصیت هستند به شدت بستگی به دما، شدت و سرعت بارگذاری دارد .[12]قیر یک ماده ویسکو الاستیک است و هر چقدر در دمای بالاتری بارگذاری شود، تغییر شکلهای آن بیشتر است و همچنین هر چقدر میزان بار یا شدت باری که روی آن قرار می گیرد بیشتر باشد و یا زمان قرارگیری بار بر روی آن بیشتر باشد، باعث تغییر شکل های بزرگتری ایجاد می شود. از اینرو با توجه به آنچه که در مورد مواد ویسکوالاستیک اشاره شد می توان نتیجه گرفت از آنجا که آسفالت های مناطق گرم در معرض درجه حرارت بالا هستند، استعداد شیارشدگی در آن ها بیشتر است.

همچنین جاده های ترانزیتی که میزان تردد کامیونها در آنها بالاتر است نیز تحت بارهای شدیدتری قرار دارند و غالبا سرعت کامیونها نیز کمتر از سواریها است بنابراین جادهها بیشتر دچار شیارشدگی میشوند .[2]تحلیل عملکرد شیارشدگی آسفالت، زمانی اهمیت می یابد که بیشتر پهنه ی کشور را مناطقی با آب و هوای گرم تشکیل می دهند و اکثر این جاده ها جز مسیرهای ترانزیتی با عبور کامیون و بارهای سنگین می باشند. پس با این اوصاف، میزان حجم شیارشدگی در کشور زیاد است و شدت آن نیز با توجه به عبور کامیونها، بالا است. بخش عمدهای از روسازی های موجود در کشور از نوع روسازی های انعطاف پذیر آسفالتی می باشد که پدیده ی شیارشدگی یکی از خرابی های رایج مشاهده شده در این نوع از روسازی است. به وجود آمدن و گسترش این نوع خرابی به عوامل متعددی از جمله مشخصات لایههای روسازی و مصالح تشکیل دهنده، حجم ترافیک عبوری، وزن محورها، سرعت خودروها، شرایط آب و هوایی و غیره بستگی دارد.

.3  خزش دینامیکی

خزش دینامیکی مانند شیارشدگی، آزمایشی است که به وسیله ی آن می توان مقاومت آسفالت را در برابر تغییر شکل های دائمی، بررسی کرد. خزش به تغییر شکلهای آسفالت در طول زمان زیاد اطلاق میگردد که در اثر باگذاریهای تکراری

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید