همه چیز در باب بتن آسفالتی

بتن آسفالتی که به آن آسفالت می‌گویند، یک کامپوزیت یا ماده مرکب است.

معمولاً برای روسازی جاده‌ها، پارکینگ‌ها، فرودگاه‌ها و همچنین هسته مرکزی سدهای خاکی از آن استفاده می‌شود.

استفاده از آسفالت برای روسازی جاده‌ها از ابتدای قرن ۲۰ شروع شده ‌است.

آسفالت با توجه به نحوه کاربرد و اختلاط، به سه دسته تقسیم‌‌بندی می‌شود.

• بتن آسفالتی گرم
• بتن آسفالتی حفاظتی
• بتن آسفالتی سرد

آشناترین نوع آسفالت همان آسفالت گرم یا بتن آسفالتی گرم است.

در این نوع آسفالت قیر و مصالح سنگی گرم مخلوط می‌شوند و گرماگرم در هنگام کار پخش می‌شوند.

در آسفالت گرم مصالح سنگی معمولا بیش از ۹۰ درصد مخلوط آسفالت را تشکیل می‌دهند.

آسفالت رویه توپکا:

آسفالت رویه آخرین قشر بتن آسفالتی است که در تماس مستقیم با بارهای وارده از ترافیک و عوامل جوی محیط قرار می‌گیرد.

آسفالت رویه طوری طراحی و اجرا می‌گردد که تحمل بارهای وارده را داشته و در مقابل اثرات سوء آب، یخبندان و تغییرات درجه حرارت، مقاومت کرده و دوام آورد.

آسفالت آستر بیندر:

این قشر بتن آسفالتی، بین قشر رویه و قشر اساس قیری و در صورت عدم وجود قشر اساس قیری، بین قشر رویه و قشر اساس سنگ شکسته قرار می‌گیرد.

اساس قیری:

این قشر به عنوان اولین قشر روسازی بتن آسفالتی می‌تواند مستقیماً روی قشر زیراساس و یا اساس قرار گیرد.

اساس قیری دارای دانه‌بندی درشت‌تر و مقدار قیر آن کمتر از آسفالت آستر و رویه می‌باشد.

ماسه آسفالت:

ماسه آسفالت از اختلاط ماسه شکسته و یا ماسه طبیعی شسته و یا مخلوطی از این دو با قیر تهیه می‌گردد.

ماسه آسفالت را می‌توان در قشرهای به ضخامت حداقل ۱۵ میلی‌متر و بیشتر پخش و اجرا کرد.

از ماسه آسفالت به عنوان قشر تسطیح آسفالت‌های قدیمی (قبل از روکش) نیز استفاده می‌شود.

آسفالت متخلخل:

این آسفالت از اختلاط قیر خالص اصلاح شده با مصالح سنگی صد در صد شکسته دارای دانه‌بندی باز در کارخانه آسفالت گرم تهیه و با ضخامت حدود ۲۵ تا ۴۰ میلیمتر اجرا می‌شود.

فضای خالی این آسفالت گرم بعد از کوبیده شدن در سطح راه، حدود ۲۰ درصد است.

این قشر، جزء سیستم روسازی محسوب نمی‌شود و نمی‌توان از آن بعنوان قشر جایگزین رویه اصلی استفاده کرد.

آسفالت‌های حفاظتی‌ نوعی از رویه‌سازی آسفالتی است که برای سطح راه‌های شنی یا آسفالتی از انها استفاده می‌شود.

ضخامت این نوع رویه‌سازی، حداکثر ۲۵۵ میلیمتر است و که جزء سازه باربر روسازی راه محسوب نمی‌شود و عملکرد ساز‌ه‌ای ندارد.

در آسفالت‌های حفاظتی از قیرهای محلول، قیرآبه‌ها یا قیرهای خالص با کندروانی کم استفاده می‌شود.

آسفالت‌های حفاظتی هر کدام به منظور خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• آسفالت حفاظتی از نوع یک لایه 
• آسفالت حفاظتی از نوع چند لایه 
• آسفالت حفاظتی سرد پیش اندود
• نوع پریمکت 
• نوع تک کت 
• نوع سیل‌کت‌ها 
• حفاظتی نوع ردمیکس Road Mix

آسفالت‌های حفاظتی برای غیر قابل نفوذ کردن بستر راه‌ها، جلوگیری از گرد و غبار، افزایش تاب سایشی و لغزشی راه‌ها و نیز بهسازی موقت رویه‌های موجود آسفالتی و بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این نوع رویه‌سازی به علت سرعت و سهولت در اجرا و نیاز محدود به ماشین‌آلات و تجهیزات آسفالتی، در مقایسه با آسفالت گرم، بسیار مقرون به صرفه است.

آسفالت‌ سرد از مخلوط کردن مصالح سنگی با قیر (قیر محلول، امولسیون) بدست می‌آید.

این اختلاط قیر و مصالح در درجه حرارت محیط انجام می‌گیرد و در همین دما پخش و متراکم می‌شود.

سنگدانه‌ها در زمان اختلاط با قیرآبه می‌تواند مرطوب باشد ولی با قیرهای محلول، در دمای محیط و یا تحت اثر حرارت باید خشک شده باشد.

مخلوط‌های آسفالت سرد که با قیرهای محلول غلیظ مانند MC-3000 یا SC-3000 تهیه می‌شود.

عملاً مانند آسفالت گرم باید در درجه حرارت ۹۵ درجه سانتیگراد یا بیشتر با قیر مخلوط شده و در محدوده همین دما، پخش و متراکم شود.

آسفالت سرد را می‌توان در مسافت‌های زیاد حمل و سپس پخش کرد و یا آن را در کارگاه انبار نمود و بعداً مورد استفاده قرار داد.

آسفالت سرد را می‌توان برحسب روش تهیه و اجرا به دو دسته آسفالت سرد کارخانه‌ای و آسفالت سرد مخلوط در محل تقسیم کرد.

آسفالت سرد کارخانه‌ای:

آسفالت سرد کارخانه‌ای در کارخانه‌های ثابت و مرکزی آسفالت تهیه می‌شود و سپس برای پخش به محل مصرف حمل می‌شود.

آسفالت سرد مخلوط در محل:

آسفالت سرد مخلوط در محل به دو روش زیر تهیه می‌شود:

• نوع مخلوط در محل که سنگدانه‌ها در کنار و امتداد راه ریسه شده و روی آن قیرپاشی می‌شود.

سپس عمل اختلاط و پخش با گریدر یا وسایل نظیر آن انجام می‌گیرد.

• نوع مخلوط در کارگاه که عمل اختلاط قیر و سنگدانه‌ها در کارگاه‌های ثابت یا موقت انجام و مخلوط تهیه شده برای پخش به محل مصرف حمل می‌شود.

آسفالت سرد در کلیه لایه‌های روسازی کاربرد دارد مشروط بر آن که تمام ضوابط و معیارهای طراحی و محدودیت‌های ترافیکی مسیر رعایت شده باشد.

این نوع آسفالت در قشرهای رویه، آستر و اساس قیری برای ترافیک سبک و متوسط و در قشر اساس قیری برای ترافیک سنگین و خیلی سنگین می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.

• راه‌ها
• خیابان‌ها
• فرودگاه‌ها
• باراندازها
• پایانه‌ها
• پارکینگ‌ها 

مصالح سنگی درشت:

شامل ذرات درشت‌تر از الک شماره 8 (یا 10) است.

این مصالح که معمولا از شن طبیعی و سنگ یا قلوه سنگ شکسته است، باید عاری از مواد پوشاننده سطح دانه‌ها (مانند لای یا رس) یا هر نوع ماده مضر دیگر که مانع چسبیدن قیر به ذرات می‌شود ذرات سست و کلوخه‌های گلی و سنگ‌های تجزیه شده باشد.

ساییدگی این مصالح در 500 دور چرخش ماشین لوس آنجلس نباید از 40 برای آستر و از 30 برای رویه تجاوز کند.

همچنین باید لااقل 60 درصد وزنی دانه‌های درشت، حداقل در دو چشمه شکسته باشند.

مقاومت اینگونه مصالح در مقابل عوامل جوی پس از 5 چرخه آزمایش با سولفات سدیم نباید از 8 درصد بیشتر باشد.

مصالح سنگی ریز:

به مصالحی اطلاق می‌گردد که از الک شماره 8 می‌گذرند، ولی روی الک شماره 200 باقی می‌مانند.

این مصالح از شکستن سنگ یا شن یا از ماسه طبیعی یا مخلوطی از آنها بدست می‌آیند.

مصالح سنگی ریز، باید تمیز و سخت و بادوام و تا حد امکان گوشه‌دار و عاری از پوشش رسی، لای یا هرگونه مواد مضر دیگر، که مانع چسبیدن قیر به ذرات می‌گردد، باشند.

علاوه بر آن باید عاری از کلوخه‌های رسی و دانه‌های سست سنگ‌های تجزیه شده باشند.

مقاومت این مصالح در مقابل عوامل جوی پس از 5 چرخه آزمایش با سولفات سدیم باید کمتر از 8 درصد باشد.

مصالح سنگی فیلر (پرکننده):

فیلر به دانه‌های ریزی از مصالح سنگی اطلاق می‌شود که از الک شماره 200 می‌گذرند.

این ذرات باید عاری از مواد آلی و رس باشند.

فیلر را می‌توان از شکستن و خرد کردن سنگ‌های مناسب بدست آورد.

هرگاه فیلر موجود (حاصل از شکستن سنگ یا قلوه سنگ و شن) کافی یا مرغوب نباشد، می‌توان از گرد سنگهای آهکی، آهک شکفته، سیمان پرتلند یا سایر موارد معدنی مشابه که خمیرسان نباشند و با استاندارد کار وفق دهند، استفاده کرد.

فیلر مصرفی در آسفالت، چه به صورت فیلر موجود در مصالح سنگی درشت و ریز و چه به صورت فیلری که احیانا جداگانه تهیه و به مخلوط اضافه می‌شود، باید به اندازه‌ای باشد که دانه بندی مصالح سنگی و فیلر به روی هم در حدود فرمول کارگاهی شود.

مصالح سنگی بتن آسفالتی باید دارای دانه‌بندی پیوسته باشد.

به نحوی که ذرات ریز فضاهای بین ذرات درشت‌تر را پر نماید.

دانه‌بندی مصالح سنگی و فضای خالی آن فوق‌العاده در کیفیت آسفالت حاصله تاثیر دارد.

مصالح سنگی پس از آن که بر طبق فرمول کارگاهی مخلوط شدند، باید آزمون ارزش ماسه‌ای بر روی آنها انجام شود.

نتیجه این آزمون باید لااقل 50 باشد.

قیر مصنوعی در آسفالت گرم معمولا 70/60 است.

البته ممکن است، با توجه به وضع آب و هوا و نوع ترافیک، از انواع دیگر قیر نیز استفاده شود.

مقدار قیر مصرفی در مخلوط آسفالت بیشتر به صورت درصد قیر نسبت به مخلوط آسفالت نشان داده می‌شود.

کمیت و کیفیت مصالح سنگی و قیر و نحوه اختلاط آنها معمولا بر طبق بررسی‌هایی که در مورد همان کار مخصوص انجام گرفته و به طرح آسفالت موسوم است، انجام می‌شود.

آسفالت‌ها انواع دیگری نیز دارند که از آن میان می‌توان از آسفالت نفوذناپذیر نام برد.

که برای جلوگیری از نفوذ آب به داخل جسم راه اجرا می‌شود.

یا آسفالت سرد که در آن به عنوان ماده چسبنده از مخلوط قیر و قطران، که در سرما نیز مایع است، استفاده می‌شود.

آسفالت سرد را بیشتر بطور برجا می‌سازند.

معمولا قشرها از رویه و آستر تشکیل می‌شود.

لایه‌رویی که تحت تاثیر عوامل جوی و چرخ وسایل نقلیه است، باید از جنس ممتاز ساخته شود.

یکی از وظایف اصلی لایه زیرین که در روی پی (زیرسازی) راه قرار می‌گیرد و ممکن است خود از یک یا چند لایه درست شده باشد، انتقال بار از رویه به زیرسازی راه است.

قشر آستر معمولا با دانه‌بندی درشت‌تر و قیر کمتر و قشر رویه با دانه‌بندی ریزتر و قیر بیشتر ساخته می‌شود.

در زمان تهیه آسفالت، علاوه بر نوع مصرفی که خواهد داشت به حمل مصرف آن توجه می‌شود از جمله:

آفتابی یا سایه بودن محل، روباز بودن یا قرار گرفتن درون تونل، خشکی و نمناکی محل کار، تغییرات دمایی که باید تحمل کند، فصل ساختن راه و مانند آن.

حمل آسفالت از محل کارخانه تا محل پخش به وسیله کامیون انجام می‌گیرد.

جدار داخلی کامیون و سطوحی که با آسفالت تماس دارد باید کاملا تمیز و عاری از هرگونه مواد خارجی باشد.

به منظور پیشگیری از چسبیدن آسفالت به دیواره‌های اطاق کامیون بایستی قبل از ریختن آسفالت اطاق کامیون را در محل با آب آهک (یک حجم آهک و سه حجم آب) شستشو داده و تمیز نمود.

شستشو با هر نوع روغن و گازوئیل ممنوع می‌باشد.

هرگاه در مدت زمان حمل آسفالت درجه حرارت آسفالت بیش از 10 درجه سانتیگراد افت کند، کامیون حمل آسفالت، بایستی با برزنت پوشیده شود تا سطح آسفالت سرد نشده و خاصیت و یکنواختی خود را از دست ندهد.

حداکثر زمان حمل آسفالت 45 دقیقه و حداکثر فاصله حمل با کامیون 70 کیلومتر می‌باشد.

افزایش زمان و اعمال درجه حرارت زیاد آسفالت در جریان حمل موجب می‌گردد که مقداری از قیر مخلوط آسفالتی در کف کامیون جمع شده و آسفالت بالای کامیون، کم قیر و آسفالت کف کامیون، پر قیر شود.

این جدایی قیر موجب می‌شود که آسفالت از حدود مشخصات خارج شده و هنگام پخش بیش از نیمی از حجم کامیون آسفالت کم قیر و قسمت کمی از حجم کامیون آسفالت با قیر زیاد پخش شود.

در قسمت کم قیر طول عمر آسفالت کوتاه و در قسمت پر قیر قیرزدگی در آسفالت روی خواهد داد.

آسفالت توسط کامیون به محل اجرا حمل شده و توسط کامیون ها در فینیشر در محل پخش تخلیه می‌شود.

درجه حرارت آسفالت تخلیه شده در فینیشر برای دانه‌بندی‌های پیوسته نبایستی از 120 درجه سانتیگراد کمتر باشد.

مشخصات فینیشر باید به تایید دستگاه نظارت رسیده باشد.

پیمانکار باید مشخصات و محدودیت‌های فینیشر مورد استفاده را قبلا جهت بررسی و تایید به دستگاه نظارت تسلیم کند.

هرگاه دستگاه فینیشر و یا اطوی آن و یا دستگاه‌های تنظیم ضخامت دارای نواقصی باشد که آسفالت کاملا یکنواخت و با سطحی کاملا هموار و یکسان پخش نگردد، دستگاه نظارت بایستی دستور اصلاح و یا تعویض فینیشر را صادر کند.

فینیشر مخلوط آسفالتی را در عرض و ضخامتی که در مشخصات تعین شده (پس از کوبیده شدن کامل) و با شیب عرضی مشخص پخش می‌کند.

ضخامت آسفالت پخش شده توسط فینیشر (قبل از کوبیدن) با توجه به وضع دانه بندی و میزان کوبیدگی محاسبه می‌شود.

در روکش‌های آسفالتی و برای تصحیح ناهمواری سطوح آسفالتی موجود و قدیمی و همچنین در آزادراه‌ها و راه‌های اصلی بایستی از فینیشر تمام اتوماتیک استفاده کرد.

اطوی فینیشر و ارتعاش آن باید به سهولت قابل تنظیم باشد.

بطوری که قادر باشد لایه آسفالت را تا حد لازم، همگن و با بافت سطحی یکنواخت، تسطیح کرده و اطو کند.

حرارت به وسیله گرم کردن اطوی فینیشر بایستی قابل کنترل باشد.

در صورتیکه آسفالت در بیش از یک خط و بیش از یک قشر پخش شود، رعایت نکته های زیر ضروری می‌باشد.

• به منظور اتصال درز طولی آسفالت، ترتیبی داده شود که در طول یک روز خطوط آسفالت مجاور هم، پخش و از پخش یک خط عبور آسفالت در طول زیاد و ادامه عملیات آسفالتی در خط مجاور در روز یا روزهای بعد، خودداری شود.
• هنگامی که لایه‌ای پخش می‌شود از آنجا که طرفین کناری لایه با غلتک زنی معمولی خوب کوبیده نمی‌شود لازم است تمهیداتی اعمال شود تا در آینده این امر معضلی برای بروز درز طولی در راه نباشد.

برخی اقدامات موثر به شرح زیرن که بر حسب نظر دستگاه نظارت و آمادگی پیمانکار حداقل یکی از روش‌ها باید اعمال شود:

1. بلافاصله پس از پخش و کوبیدن اولیه آسفالت هنگامی که هنوز آسفالت گرم است قسمت کناری آن که خوب متراکم نشده است بوسیله یک چرخ برش (حتی المقدور ماشینی) در حدود 2 تا 3 سانتیمتر در طول راه بریده شده و کنار گذاشته شود.
2. چنانچه کار بند اول فوق هنگامی که آسفالت گرم است اجرا نشد می‌توان این کار را در روزهای بعد (قبل از اجرای لایه مجاور) انجام داد.

اجرای این کار می‌تواند توسط یک چرخ برش که روی تیغه گریدر نصب می‌شود صورت گیرد.

راننده مسلط گریدر با کنترل چرخ برش عمل بریدن حدود 3-2 سانتیمتر قسمت کوبیده نشده را انجام می‌دهد و سپس محل برش داده شده بایر جاروب شود.

3. هنگام پخش آسفالت گرم از فینیشرهایی استفاده شود که در قسمت کناری آنها دستگاه مخصوصی نصب است که می‌تواند آسفالت بیشتری را در اطراف مورد نظر وارد کند تا وزن مخصوص نهایی این نقاط حاشیه‌ای افزایش داده شود.

4. برای متراکم کردن آسفالت، از غلتک‌هایی استفاده شود که یک چرخ کوچک در کنار چرخ‌های اصلی آنها نصب است که هنگام غلتک زنی با اعمال نیروی هیدرولیکی به قسمت کناری آسفالت فشار آورده و این قسمت‌ها را علاوه بر چرخ‌های اصلی غلتک با این چرخ اضافی نیز می‌کوبد.

عدم رعایت حداقل یکی از روش‌های فوق سبب بروز ترک طولی دوبندی در آسفالت در زمان بهره‌برداری خواهد شد.

موارد فوق همچنین برای جلوگیری از بروز درزهای دوبندی عرضی و پله شدن آسفالت نیز صادق است.

در این خصوص نیز باید تمهیدات لازم صورت گرفته و حداقل یکی از روش‌های فوق الذکر در اجرای دوبندی‌های عرضی نیز مورد عمل قرار گیرد.

برای پخش آسفالت در قشرهای روی قشر قبلی بایستی عرض پخش آسفالت در فینیشر تغییر داده شود.

به طوری که درز اتصال طولی هر قشر با قشر زیر حداقل 30 سانتیمتر و با قشر رویه 15 سانتیمتر فاصله داشته باشد تا درزهای طولی روی هم قرار نگیرد.

در اجرای آخرین قشر رویه باید پخش آسفالت برنامه‌ریزی شود که محل دوبندی‌ها دقیقا در مجاور محل خط‌کشی جاده در زمان بهره‌برداری قرار گیرد تا عبور چرخ وسایل نقلیه از محل دوبندی‌ها به حداقل برسد.

• غلتک‌های فولادی:

1.غلتک‌های استاتیک

هریک از غلتک‌های سه ‌چرخ و یا ردیف دوچرخ و سه‌چرخ باید هنگام کار باری معادل 45 الی 65 کیلوگرم بر سانتیمتر در عرض چرخ عقب غلتک اعمال نموده و وزنشان کمتر از 8 تن نباشد.

روی چرخ‌های غلتک‌های فلزی باید گلگیر و لوله آبپاش نصب شده باشد تا چرخ‌ها را همواره تمیز و مرطوب نگه داشته و از چسبیدن مخلوط آسفالتی به آنها جلوگیری نماید.

مصرف روغن سوخته و یا گازوییل جهت تمیز کردن چرخ غلتک‌ها به هیچ وجه مجاز نیست.

سطح پیرامون کلیه چرخ‌ها باید کاملاً صاف و هموار و فاقد فرو رفتگی‌های کوچک و بزرگ باشد.

برای افزایش وزن آنها باید فضای کافی در این نوع غلتک‌ها تعبیه شود.

سرعت غلتک‌های فولادی استاتیک هنگام کار باید حتی‌المقدور کم و یکنواخت باشد.

جز در شرایط خاص از حدود 5 کیلومتر در ساعت تجاوز ننماید.

2.غلتک‌های لرزشی

غلتک‌های لرزشی مورد استفاده در عملیات آسفالتی باید خودرو بوده و نوع کششی آنها مجاز نیست.

این غلتک‌ها معمولاً از نوع ردیف دوچرخ می‌باشند که سیستم ارتعاش در یک یا هر دو چرخ آنها تعبیه شده است.

وزن آنها نباید کمتر از 7 تن بوده و بار خطی استاتیک آنها بین 25 تا 35 کیلوگرم باشد.

تناوب و میدان نوسان غلتک‌های لرزشی با توجه به شرایط کار باید توسط دستگاه نظارت تنظیم شده و یا از کاتالوگ کارخانه سازنده استخراج شود.

ولی در هر حال تناوب غلتک نباید خارج از 3000 – 2000 ارتعاش در دقیقه، و میدان نوسان آن 4/0 – 8/0 میلیمتر باشد.

سرعت غلتک‌های لرزشی حداکثر پنج کیلومتر در ساعت می‌باشد.

سایر خصوصیات مربوط به گلگیرها، آبپاش، عدم مصرف گازوییل و روغن سوخته روی چرخ‌ها، و بالاخره صاف و هموار بودن سطح پیرامون چرخ‌ها به شرح بند اول فوق می‌باشد که باید کاملاً رعایت شود.

• غلتک‌های لاستیکی:

غلتک‌های لاستیکی باید خودرو بوده، وزن آنها با توجه به شرایط کار بین 15 الی 30 تن باشد.

وزن دقیق غلتک توسط دستگاه نظارت تعیین می‌شود.

در غلتک باید فضای کافی جهت افزایش وزن آن در صورت لزوم تعبیه گردد.

فشار باد چرخ‌های غلتک لاستیکی باید بین 5 تا 5/8 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع بوده و تغییرات فشار نیز نسبت به رقم حداقل و حداکثر تعیین شده از 0.3 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع تجاوز ننماید.

چرخ‌های غلتک لاستیکی باید طوری قرار گرفته باشند که در هر گذر تمام عرض غلتک توسط چرخ‌ها کوبیده شده و امتداد اثر چرخ‌ها در عرض کافی یکدیگر را در حین حرکت بپوشانند.

برای اینکه آسفالت به چرخ‌ها نچسبد، باید حتی‌المقدور سعی نمود که چرخ‌ها در تمام مدت کار گرم بماند و در غیر این صورت باید از لوله آبپاش و گلگیرهای پارچه‌ای ضخیم جهت تمیز نگهداشتن چرخ‌ها استفاده نمود.

مصرف مواد روغنی و گازوییل برای این منظور مجاز نخواهد بود.

لاستیک‌ها باید سالم و صاف بوده و نخ‌زدگی نداشته باشند.

زیرا اثر نخ‌زدگی لاستیک‌ها در روی سطح آسفالت با غلتک زدن‌های بعدی نیز از بین نخواهد رفت.

سرعت غلتک لاستیکی نباید از 8 کیلومتر در ساعت تجاوز نماید.

روسازی‌های آسفالتی برای مقاومت در مقابل خرابی‌های بنیادی از جمله شیارشدگی‌، خستگی و ترک خوردگی دماهای پایین طراحی می‌شوند‌.

عملکرد مخلوط آسفالتی بستگی به نوع قیر و مصالح سنگی مصرفی و خصوصیات حجمی مخلوط آسفالتی دارد که باید برای شرایط آب و هوایی و محیطی محل مورد نظر طراحی شود.

خواص فیزیکی و شیمیایی قیر تاثیر عمده‌ای در عملکرد مطلوب‌، دوام و پایداری مخلوط‌های آسفالتی دارد.

در حال حاضر با توجه به رشد عوامل ترافیکی شامل بارهای سنگین‌تر، حجم‌های بالاتر و فشارهای تایر بیشتر، نیاز به مخلوط‌های آسفالتی مقاومتر احساس می‌شود.

در دهه‌های اخیر استفاده از افزودنی‌ها به خصوص پلیمرها جهت اصلاح قیر و مخلوط‌های آسفالتی برای بالا بردن عمر سرویس دهی و بهبود خصوصیات روسازی‌های آسفالتی مورد توجه قرار گرفته است.

پدیده شکست بر اثر تکرار، تغییر و تناوب دینامیکی بار خستگی نامیده می‌شود.

ممکن است حتی کمتر از مقاومت نهایی استاتیکی مخلوط آسفالتی باشد.

مقاومت خستگی روسازی‌، قدرت تحمل آن در برابر بارهای خمشی تکراری بدون شکست است.

اندازه‌گیری خصوصیات خستگی نمونه‌‌های مخلوط آسفالتی در محدوده‌های ترافیکی‌، آب و هوایی و شرایط محیطی مختلف، اهمیت ویژه‌ای دارد و فرایند مهمی در طراحی روسازی‌های آسفالتی جدید است.

عوامل تاثیرگذار بر روی رفتار خستگی مخلوط‌های آسفالتی شامل مشخصات مواد تشکیل دهنده مخلوط آسفالتی شامل :

درصد هوا، نوع و مقدار قیر، ضخامت غشای قیر، مشخصات رئولوژیکی قیر و نوع و دانه بندی مصالح سنگی

شرایط بارگذاری شامل:

روش آزمایش‌، دما‌، مد بارگذاری، زمان استراحت بین بارهای متوالی، اندازه و فرکانس پارارمترهای تنش‌ یا کرنش که در طول آزمایش هستند.

اگر چه قیر سهم وزنی کمی در مخلوط آسفالتی دارد، نقش بسزایی در رفتار خستگی روسازی ایفا می‌کند.

قیر خصوصیات ویسکوالاستیک مخلوط را در دوران تولید، اجرا و خدمت‌رسانی کنترل می‌کند.

رفتار قیر وابسته به دما و نرخ بارگذاری است.

درصد قیر مصرفی و خصوصیات ذاتی آن از جمله ویسکوزیته به طور مستقیم و تاثیر میزان قیر در میزان قیر در مقدار فضای خالی و نقش قیر در پیر شدگی مخلوط آسفالتی به طور غیر مستقیم در عمر روسازی بتن آسفالتی موثرند.

بنابراین با توجه به نقش کلیدی قیر می‌توان انتظار داشت با درک کامل از قیر و کنترل خصوصیات آن بتوان تا حدود زیادی عمر روسازی را افزایش داد.

قیر ماده‌ای به رنگ قهوه‌ای تیره تا سیاه است که ساختار شیمیایی آن متشکل از هیدروکربورهای مختلف است.

ترکیب شیمیایی قیر به فرآیند تولید و نفت خام اولیه‌ای که از آن مشتق شده، بسیار وابسته است.

در دماهای پایین یا بارگذاری‌های کوتاه مدت، قیر مشابه یک جسم جامد الاستیک، عمل می‌کند.

در دماهای بالا ‌یا بارگذاری‌های طولانی، عملکرد آن مانند یک مایع ویسکوز خواهد بود.

اما در دماها و مدت زمان بارگذاری کیانی قیر رفتاری بسیار پیچیده از خود نشان می‌دهد.

ویسکوزیته قیر مهم‌ترین عامل تاثیرگذاری در انعطاف پذیری مخلوط و پاسخ به بارهای سیکلی است.

قیرهای با ویسکوزیته کمتر به دلیل سختی کمتر، عمر خستگی بیشتری دارند.

با کاهش ویسکوزیته قیر از ۲۷۰ به ۱۶۰ سانتی استوکس‌، عمر خستگی حدود ۲۰ درصد افزایش می‌یابد.

افزایش درصد قیر سبب افزایش عمر خستگی می‌شود.

درصد قیر بهینه مخلوط به خصوصیات مصالح سنگی و دانه بندی آن بستگی دارد.

تحقیقات نشان می‌دهد که عمر خستگی یک نمونه با افزایش درصد قیر از ۴ درصد به ۶ درصد‌، به مقدار ۷۰ درصد افزایش می‌یابد.

هر چند افزیش درصد قیر باعث افزایش عمر روسازی می‌شود اما خطر بروز تغییر شکل لایه‌ی قیر را باید در نظر گرفت‌.

درصد‌ قیر مخلوط آسفالتی در کنترل پایداری و تغییر شکل‌های دائم آن بسیار موثر است.

رشد عوامل ترافیکی مانند بارهای سنگین‌تر‌، حجم‌های بالاتر و فشارهای تایر بیشتر، محققان را بر آن داشته‌ تا در‌صدد اصلاح مخلوط‌های آسفالتی برآیند.

با توجه به تاثر قیر بر خصوصیات روسازی آسفالتی، تحقیقات زیادی در زمینه اصلاح خصوصیات قیر انجام گرفته است.

استفاده از افزودنی‌ها یک روش متداول برای اصلاح قیر است.‌

اضافه کردن افزودنی‌ها در سال‌های اخیر از محبوبیت بالایی برخوردار است.

این مسئله به دلیل بهبود خصوصیات متنوع مورد نیاز برای ایجاد روسازی‌هایی با عملکرد بهتر است.

پلیمرها یکی از مهمترین اصلاح کننده‌های قیر به شمار می‌روند.

که سبب بهبود عملکرد مخلوط در دماهای بالا و پایین، مقاومت در برابر شایر شدگی و ترک‌های گرمایی و افزایش کارایی آن می‌شود.

در پلیمرها مانند قیر، از نفت تولید شده و موادی پایدار و قابل بازیافت هستند.

با استفاده از فرایند شیمیایی می‌توان پلیمرهای جدید با خواص مطلوب تهیه نمود.

استفاده از پلیمر، بهبود شایانی در رفتار ویسکوالاستیک قیر پدید می‌آورد.

این مواد خاصیت الاستیکی‌ را در دماهای بالاتر حفظ می‌نمایند.

لازمه تغییرات ذکر شده پدید آمدن یک شبکه پلیمری در داخل قیر است.

یعنی تا زمانی که این شبکه به وجود نیامده باشد، بهبودی در خصوصیات قیر مشاهده نمی‌شود.

باید توجه داشت که کارایی پلیمر به مقدار زیادی به وسیله مقدار آسفالتین در قیر تحت تاثیر قرار می‌گیرد.

همچنین علی رغم تولیدات زاید مواد پلیمری، تعداد نسبتاً کمی از آنها برای اصلاح قیر مناسب است‌ که به برخی از آن اشاره می‌شود.

پلاستیک‌ها از پلیمرهای مصنوعی هستند که تحت فشار و دما، قابل ذوب و شکل پذیر هستند.

پلاستیک‌ها به دو دسته اصلی ترموست‌ها و ترموپلاستیک‌ها تقسیم می‌شوند.

‌ ترموست‌ها به علت شرایط خاص مولکولی، در اصلاح قیر کاربردی ندارند.

ترموپلاست‌ها آن دسته از پلاستیک‌ها هستند که در اثر گرما، نرم و پس از سرد شدن مجدداً جامد می‌شوند.

این عمل به دفعات، بدون اینکه در جنسیت پلاستیک‌ها تغییر حاصل شود، می‌تواند انجام گیرد.

از انواع ترموپلاست‌ها می‌توان پلی وینیل‌ها، پلی اتیلن‌ها‌، پلی استرها و پلی پروپیلن را نام برد.

که بسته به درصد اختلاط قیر سبب افزایش نقطه نرمی‌، کاهش درجه نفوذ و حساسیت حرارتی آن می‌شود.‌

عملکرد قیر را در دمای بالای بدون به مخاطره انداختن رفتار دمای پایین آن بهبود می‌بخشد.

لاستیک ماده‌ای آلی است که از طبیعت یا از طریق سنتز به دست می‌آید.

مهم‌ترین نشانه لاستیک افزایش طول آن تحت تاثیر نیروی کششی و بازگشت به حالت اولیه پس از رها شدن است.

لاستیک‌های با منشا غیر طبیعی از جمله پلی ایزوپرون، پلی بوتادین استادین و غیره وارد بازار شدند.

عامل ولکانیزاسیون همه‌ی آنها گوگرد بوده ‌و بعد از آن انواع دیگری نیز با عامل ولکانیزاسیون پر اکسید‌ ابداع شدند.

از مهم‌ترین لاستیک‌های شناخته شده استایرن بوتادین‌ رابر است.‌

از کوپلیمریزاسیون استایرن و بوتادین در سیستم امولسیون تولید می‌شود. ‌

محصول به صورت شیرابه‌ای سفید رنگ حاصل می‌شود.

در صورت شکسته شدن امولسیون، این لاستیک از آب جدا می‌شود.

معمولاً این کوپلیمر به هر دو شکل امولسیون و پلیمر خالص به قیر اضافه می‌شود.

خاصیت بازیابی کشسان نمونه قیری را بهبود می‌بخشد.

‌ در دمای پایین انعطاف پذیری قیر را افزایش و ترک‌های حرارتی را کاهش می‌دهد.

همچنین بررسی‌های انجام شده در مورد روسازی‌های آسفالتی حاوی این نوع پلیمر نشان داده که مخلوط‌های اصلاح شده مقاومت بیشتری در برابر ترک‌های انعکاسی نسبت به مخلوط آسفالتی اصلاح نشده دارند.

استفاده از افزودنی‌های پلیمری در شکل‌های پلاستیک و لاستیک به صورت مجزا، تنها برخی خواص را بهبود می‌بخشند.

بر خواص دیگر بی‌تاثیر و یا دارای اثری ناچیز هستند.

بنابراین با ترکیب الاستومر‌ها و پلاستومرها و استفاده توام از یک کاتالیست (روغن) جهت امتزاج بهتر و ایجاد مخلوطی نرم‌تر مجموعه اثرات مطلوبی را که الاستومرها و پلاستومرها به تنهایی در قیر ایجاد می‌کردند را بدون اثر متقابل و تاثیر منفی بر یکدیگر در قیر ایجاد نمایند.

برای مثال:

استفاده از استایرن بوتادین رابر و پلی اتیل سبک به همراه روغن سنگین سبب بهبود بازیابی الاستیک و کارایی قیر می‌شود.

این پلیمرها دارای خواص توام پلاستیکی و لاستیکی هستند و به طور گسترده در بهبود خواص قیر به کار می‌روند.

قیرهای اصلاح شده با این پلیمرها در دمای اختلاط و تراکم، دارای کندورانی مناسبی بوده و ضمن آن که در دمای خدمت دهی و خصوصاً دماهای پایین، خواص الاستی سیته آن حفظ می‌شود.

این امکان را می‌دهد تا قیرهای اصلاح شده با این پلیمرها را در هر شرایط آب و هوایی به کار بگیرند.

استفاده از این پلیمر در مخلوط آسفالتی خاصیت‌هایی را به همراه داردکه شامل:

• چسبندگی بهتر
• عملکرد خوب در هر دو محدوده دمای بالا و پایین
• انعاطف پذیری بیشتر در دمای پایین
• مقاومت در برابر تغییر شکل و شیار افتادگی در دماهای بالا
• کاهش حساسیت دمایی
• بهبود مقاومت کششی و افزایش مدول سختی

امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد

نویسنده : سیدعلی منتظری

منبع : بخش مقالات تخصصی سایت استوارسازان

امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد