بخشی از مقاله
چکیده
تغییر شکل دائمی روسازیهای آسفالتی کهمعمولاً به صورت شیار شدگی در طول مسیر ظاهر میشود، یکی از رایجترین خرابیهای روسازیهای آسفالتی است، انجام تحقیقات به منظور ارائه راه کارهای مناسب برای کاهش خرابیهای ناشی از آن امری مهم محسوب میشود. شیارشدگیاساساً حاصل ایجاد تغییرشکل در لایهها، تحکیم لایه آسفالتی یا جابجایی مخلوط آسفالتی به علت کاهش پایداری مخلوط است.
پایداری مخلوط آسفالتی به خصوصیات سنگدانهها و دانهبندی آنها، نوع و محتوای آسفالت، نوع ترافیک، درجه حرارت و کیفیت ساخت روسازی بستگی دارد. لذا اصلاح دانه بندی مصالح سنگی و یا به عبارتی ارائه محدودههای دانه بندی که بتواند میزان تغییر شکلهای دائمی روسازی را کاهش دهد میتواند صرفه جویی کلانی را در سطح ملی ایجاد کند. و به عبارتی با بهبود عملکرد روسازی ها از هزینه های اضافی که خرابیهای روسازی به اقتصاد کشور تحمیل میکند، بکاهد.
با افزایش فشار تایرها، بارهای محوری و تعداد تکرار بار، تمایل به کاربرد مخلوط با سنگدانههای درشت افزایش مییابد. گزارشات حاکی از آن است که روسازیهای آسفالتی که با قیر نرم، دانهبندی با تراکم بالا، خلل و فرج کمتر و بیشترین اندازهی سنگدانه 1 - اینچ یا بزرگتر - ساخته میشوند، مقاومت خوبی در برابر شیارشدگی از خود نشان دادهاند. براساس مشاهدات، کاربرد سنگدانههای با اندازه حدود ضخامت لایه، میتواند در کاهش تمایل به شیارشدگی مخلوطهای تحت فشار ترافیک سنگین مفید باشد. آسفالت مرکب - combi_layer - با توجه به دارا بودن تمام این خصوصیات، مشکلات مربوط به ناپایداری و شیارشدگی روسازی را بهبود میبخشد . در این تحقیق با تهیه نمونه های آزمایشگاهی و ارزیابی آن ها با آزمایشها تعیین مقاومت و خصوصیات کششی، روش تعیین درصد بهینه اجزای این آسفالت ترکیبی و از آن جمله مقدار بهینه دوغاب سیمان آن ارائه شده است.
.1 مقدمه
با توجه به افزایش سطح تولید سیمان در کشور و توجه به اینکه صادرات کامل این محصول با تحریم ها دچار مشکل شده، لازم است در زمینه کاربردهای سیمان در پروژههای عمرانی زمینه مناسبی فراهم گردد. از طرف دیگر افزایش فشارهای ترافیکی روی جادههای موجود کشور، موجب بروز خرابیهایی نظیر تغییرشکل و شیارشدگی شده است. در حالی که عمر رویههای آسفالتی حدود 20 سال است، استفاده از رویههای مرکب بتنی، عمر مفید راهها را به چند برابر افزایش میدهد. با توجه به منابع غنی سیمان و قیر در کشور و نیاز مبرم کشور به افزایش استحکام و ایمنی راهها، اهمیت ساخت این نوع روسازی نوین در سالهای اخیر موجب شده تا با تحقیقات فراوان، ساخت نمونههایی از این نوع آسفالت با درصدهای متفاوت قیر و سیمان و ارزیابی آزمایشگاهی آن صورت گیرد.
از آنجا که تغییر شکل دائمی روسازیهای آسفالتی که به صورت شیار شدگی ظاهر میشود، و این یکی از مهم ترین خرابی های آسفالت می باشد، انجام تحقیقات به منظور ارائه راه کارهای مناسب برای کاهش خرابی های ناشی از آن امری مهم محسوب می شود [1] و .[2] کاربرد سنگدانههای درشت در آسفالت و کاربرد قیر سفت میتواند در کاهش تمایل به شیارشدگی مخلوطهای تحت فشار تایر بالا مفید باشد اما این موارد خود اشکالات متعددی دارند.
آسفالت مرکب [3] - combi_layer - با توجه به استحکام بالا مشکلات مربوط به ناپایداری و شیارشدگی روسازیهای متداول را ندارد. از آنجا که تاکنون در این زمینه در کشور تحقیقات زیادی انجام نشده است، بررسی این موضوع با مصالح و مواد موجود در کشور ضرورت دارد. آسفالت مرکب Combi_layer با توجه به شرایط محیطی ایران و با قیر معمولی ساخته میشود که برای افزایش مقاومت روسازی به ویژه در مکانهایی نظیر محل توقف هواپیماها، مسیرهای تاکسیرو، فرودگاه ها، بزرگراه ها و مانند آنها استفاده می شود. نسبت به تغییر شکل مقاوم بوده و خواص مکانیکی آن دردماهای بالا قابل توجه است.
آسفالت مرکب Combi_layer ترکیبی از آسفالت متخلخل [2] و دوغاب سیمان است که در آن فضاهای خالی با دوغاب سیمان پر میشود. این نوع آسفالت به دلیل استفاده از قیر به مقدار کم و استفاده از سیمان یک نوع مخلوط مقاوم در برابر تغییر شکل بوده و در کشور می تواند جایگاه اقتصادی و فنی خوبی ایجاد کرده و مشکلات عدیدهای که روسازیهای انعطاف پذیر متداول با آن مواجه است را رفع نماید.
این نوع آسفالت ترکیبی از مزایای روسازیهای انعطاف پذیر و روسازیهای صلب است [2] و به عبارتی نوعی مخلوط بین بتن سیمانی و بتن آسفالتی با خواص مشابه بتن در دماهای بالا است که حساسیت مخلوط در برابر تغییرشکل دائمی را در دماهای بالا کاهش میدهد. لذا محصولی انعطافپذیر، مقاوم و یک رویه مناسب از لحاظ تامین اصطکاک برای روکش جادهها میباشد که دارای استحکام بالا بوده و مشکل فنی آسفالت را بهبود بخشیده و آن را از دیگر آسفالتها متمایز میکند.
بدلیل وجود سیمان، حساسیت کمتری نسبت به حرارت در دماهای بالا از خود نشان می دهد. این مخلوط آسفالتی با درصد ریزدانه بسیار کم و درصد تخلخل زیاد با دوغاب سیمان پر شده است و با تهیه مخلوط حاوی درصدهای قیر مناسب میتوان آن را در مناطق با دماهای مختلف مورد استفاده قرار داد. به منظور ارزیابی این نوع مخلوط، نمونههایی از یک مخلوط آسفالتی متخلخل در درصدهای متفاوت دوغاب سیمان اشباع شده و مورد آزمایش های مارشال، خزش و کشش غیر مستقیم در دماهای -10، صفر و 40 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. نمونههای بهینه، مقاومت مطلوبی داشته و نتایج نشان داد که مخلوط های اشباع شده با دوغاب سیمان ضمن تامین خصوصیات مخلوط های آسفالت متخلخل - نظیر مقاومت در مقابل اصطکاک - اشکالات و ضعف این مخلوط ها را که همانا مقاومت پائین آنها در دمای بالا می باشد را نیز ندارند.
.2 ویژگیها و مزایای آسفالت مرکب Combi-layer
اهم مزایای آسفالت مرکب را می توان در موارد زیر خلاصه نمود: -1 کاهش مشکلات مربوط به ناپایداری و شیارشدگی روسازی -2 کاهش تغییر شکل دائم در روسازی -3 بالا بردن مقاومت سطح روسازی بویژه در : - شکل1و - 2
• جاده های دارای ترافیک سنگین
• سکوها و محل توقف هواپیماها
• محلهای با حجم ترافیک زیاد
• محوطههای بارگذاری در بنادر
• بزرگراهها
• مسیرهای با تردد سنگین
• پروژه های ریلی
• تونلها
• مناطق دارای هوای گرم و مرطوب
• مسیرهای کوهستانی با شیب تند
• محل های با آلودگی های نفتی
• محوطههای بارگیری
• محلهای سوختگیری - پمپ بنرین -
• مناطق در معرض یخبندان شکل - 2 محلهای با حجم ترافیک زیاد و بزرگرهها
• مناطق در معرض ریزش آب و روغن
-4 محل های با ضرورت افزایش اصطکاک سطحی روسازی
.3 مشخصات آسفالت مرکب
-1-3 دانه بندی
دانه بندی مخلوط آسفالت مرکب بطور کلی از نوع با دانه بندی باز یا متخلخل - Porous mix - است که اندازه اسمی سنگدانههای آن در نشریه 101 سازمان مدیریت و برنامه ریزی 19 mm و در آلمان 20 mm تعیین شده است .[1] دانه بندی استفاده شده در این تحقیق براساس حداقل نشریه 101 و مطابق - شکل - 3 میباشد و با این تفاوت که بدلیل ضرورت ایجاد فضای خالی زیاد - حدود 20 % - ، این دانه بندی بطور کلی فاقد فیلر - مواد عبور کرده از الک شماره - 200 می باشد. درصد شکستگی مصالح مورد استفاده در یک جبهه % 95 و در دو جبهه %78 و هم ارز ماسه ای آن %42 بوده است لذا از این جهت با مشخصات مندرج در نشریه 101 تطابق دارد .[1]
-2-3 قیر
قیر مصرفی در آسفالت مرکب از نوع قیرهای خالص است. انتخاب نوع قیر با توجه به نوع دانه بندی مصالح سنگی، شرایط آب و هوایی محل اجرای طرح، میزان ترافیک و غالبا˝ بر اساس یکی از روش های تجربی شناخته شده صورت میگیرد.
