کتاب الیاف وخواص مکانیکی آسفالت

فصل 1 9
بتن آسفالتی 9
انواع بتن آسفالتی 9
انواع آسفالت گرم 11
آسفالت خود ترمیم شونده 121
آسفالت حفاظتی 141
آسفالت سرد 14
انواع مصالح سنگی آسفالت 15
تولید بتن آسفالتی .16
حمل و پخش آسفالت 17
نحوه اجرای بتن آسفالتی 18
متراکم کردن آسفالت 19
افزودنی‌های پلیمری به بتن آسفالتی 21
اصلاح کننده‌های پلیمری قیر 23
محاسبه قیمت هر متر مربع آسفالت 26
نحوه محاسبه حجم آسفالت 26
فصل 2 29
کارخانجات آسفالت 29
قسمت‌هاي مختلف كارخانه آسفالت مرحله اي 29
سيلوي مصالح سرد 29
مشخصات عمومي كارخانه آسفالت 32
بازرسي كارخانه آسفالت 33
اختلاط مصالح سنگي با قير 33
آزمايش‌هاي كنترل كيفيت 34
مشخصات فني لازم جهت اندود نفوذي يا پريمكت 37
حمل مخلوط آسفالتي 38
پخش آسفالت 38
ماشين آلات پخش 39
مشخصات غلتكهاي چرخ لاستيكي 40
معايب ایجاد شده در آسفالت هنگام پخش و كوبيدن 41
روش اجرا آسفالت 43
زیرسازی آسفالت 43
لایه‌های زیرسازی و روسازی 46
قیر و انواع آن51
ميزان قير و نحوه اجراي اندود نفوذي 53
پخش آسفالت 55
پخش با فينيشر 55
پخش با گريدر 56
درجه حرارت پخش 57
تراكم آسفالت 57
فصل 3 69
تراکم آسفالت 69
فصل4 80
استفاده از الیاف در آسفالت 80
ترك‌ها در آسفالت 81
آسفالت الیافی 83
مزایای آسفالت الیافی 83
کاربری‌های آسفالت الیافی 84

ویژگی‌‌های آسفالت‌‌های مسلح شده با الیاف متنوع 85
کاربرد‌های الیاف در آسفالت 87

انواع الیاف 88
ژئوگریدها 91
مسلح كردن لایه اساسی جاده‌ها با روكش آسفالتی 91
مسلح كردن قسمت اساسی جاده‌ها بدون روكش آسفالت 93
نتیجه گیری 93
منابع و مآخذ  94

آسفالت حفاظتی

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. قیر‌های مورد استفاده در آسفالت‌های حفاظتی شامل قیرهای محلول، قیرآبه‌ها و قیرهای خالص با کندروانی کم می‌باشند.

کاربرد آسفالت حفاظتی

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.

انواع آسفالت‌های حفاظتی

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

آسفالت خود ترمیم شونده

آسفالت به طور مداوم در معرض عوامل مخرب ناشی از فشار ترافیک، تغییرات آب و هوایی، رطوبت و بارندگی و تغییر شکل لایه های زیرسازی قرار دارد که در صورت عدم رسیدگی باعث فرسایش و از بین رفتن آسفالت می‌شود. یکی از علت‌های آن استفاده از قیر نامناسب و بی‌کیفیت در آسفالت بوده و یا به دلیل از دست رفتن خاصیت قیر ناشی از شرایط نامساعد جوی می‌باشد.

به همین خاطر آسفالت نیاز به تعمیرات و نگهداری دوره ای دارد که هر بار نیز با صرف هزینه و ایجاد آلودگی‌های محیط زیستی همراه است. در این روش باید آسفالت قدیمی را تراشیده و آسفالت جدید را جایگزین کرد که باعث نارضایتی مردم، افزایش ترافیک و تصادفات و صرف هزینه‌های اضافی می‌شود. استفاده از تکنولوژی آسفالت خود ترمیم شونده در سطوح خیابان و جاده، راهکاری نوین جهت افزایش طول عمر سطوح و کاهش نیاز به ترمیم در جاده هاست.

کاربردهای آسفالت خود ترمیم شونده

وقتی سطح آسفالتی جاده خراب می‌شود باعث به وجود آمدن ناهمواری و پستی و بلندی‌هایی در جاده می‌شود که به دنبال آن، تصادف و آسیب دیدن خودروها و مسافرین نیز افزایش پیدا می‌کند. حتی ممکن اتفاقات ناگواری افتاده و علاوه بر ایجاد هزینه‌های مالی، عوارض جبران ناپذیری نیز در پی داشته باشد. با استفاده از آسفالت خود ترمیم شونده در جاده های کشور می‌توان از بروز این اتفاقات پیشگیری کرده و همچنین هزینه‌های تعمیر و نگهداری آسفالت را نیز کاهش داد.

آسفالت خود ترمیم شونده تاثیر بسیاری در کاهش سر وصدا، ترافیک، زمان و هزینه دارد. این آسفالت دوام و ماندگاری بیشتری نسبت به آسفالت معمولی دارد و ترمیم آن نیز شامل هزینه کمتری می‌شود. همچنین اجرای آن زمان کمتری نیاز دارد و بنابراین ترافیک ناشی از مسدود شدن جاده نیز کاهش می‌یابد در تولید آسفالت خود ترمیم شونده از منابع طبیعی کمی استفاده می‌شود و سازگاری بیشتری با محیط طبیعی دارد. علاوه بر این قیر به کار رفته در آسفالت خود ترمیم شونده به علت خاصیت فیزیکی خود، در برابر رطوبت و آسیب‌های ناشی از آن، مقاوم بوده و دوام و طول عمر بیشتری نیز دارد.

این نوع قیر در برابر سایر تغییرات دمایی و شرایط نامساعد جوی، عملکرد خوبی از خود ارائه می‌دهد آسفالت خود ترمیم شونده پس از تردد وسایل نقلیه سبک و حتی سنگین و خیلی سنگین، قابلیت ترمیم دارد. همچنین پلیمر موجود در قیر به دلیل واکنش پذیری با آب، باعث ترمیم روسازی شده و بدین صورت مشکل تخریب روسازی آسفالت در اثر نفوذ رطوبت نیز رفع خواهد شد.

انواع روش تولید آسفالت خود ترمیم شونده

الف). تولید آسفالت‌ خود ترمیم شونده با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی

فاکتور اصلی ساخت آسفالت‌های خود ترمیم شونده، نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن می‌باشد. در این روش مقدار معینی از نانو ذرات مغناطیسی را با ماده ای چسبناک به نام قیر مخلوط کرده و در تولید آسفالت از آن استفاده می‌کنند که باعث چسبندگی و یکنواختی بهتر ترکیب آسفالت نیز می‌شود. پس از آن با اعمال حرارت کم، ذرات مغناطیسی مخلوط با قیر را ذوب کرده و در مدت چند دقیقه ترک‌های موجود روی آسفالت را برطرف می‌کنند.

گرمایش در ترکیبات آسفالت خود ترمیم یکی از فاکتورهای اساسی محسوب می‌شود. در آزمایشگاه از مایکروویو و در پروژه‌های آسفالت کاری از کامیون‌های شعله پخش کن استفاده می‌شود. به این ترتیب که کامیون شعله پخش کن قسمت آسیب دیده را حرارت داده که با این عمل ترک ایجاد شده به مرور بسته شده و سطحی صاف به وجود می‌آید.

اگر هوا سرد بود باید در این شرایط از تجهیزاتی که میدان مغناطیسی تولید می‌کنند استفاده کرد. این ماشین‌ها با حرکت خود روی سطوح، باعث ایجاد میدان مغناطیسی شده که منجر به ایجاد بار مغناطیسی روی آسفالت می‌شوند.

ب). تولید آسفالت‌ خود ترمیم شونده از ترکیب نانو لوله‌های کربنی با قیر

در تهیه آسفالت با این روش، با استفاده از حساسیت القای بالای نانو لوله‌های کربنی چند جداره، علاوه بر کاهش هزینه‌های تولید آسفالت، هزینه‌های ترمیم و نگهداری آسفالت نیز کاهش می‌یابد. در این روش توسط مایکروویو به لوله‌های کربنی حرارت داده می‌شود. آسفالت فعال شده و می‌تواند ترک‌های موجود را رفع کند. استفاده از این روش راحت تر و کم هزینه تر از روش تولید آسفالت خود ترمیم شونده با ذرات مغناطیسی است و نیاز به تغییر ترکیبات آسفالت نیست.

به طور کلی ترمیم آسفالت با استفاده از فناوری خود ترمیم شونده، بازدهی و کارایی بیشتری نسبت به ترمیم آسفالت به وسیله الیاف فلزی دارد. به دلیل اینکه در نانو لوله های کربنی تنها بخش کوچکی از قیر را گرما می‌دهند و نیازی به تغییر ساختاری و کامپوزیتی آسفالت نیست. همچنین هنگام ترمیم خرابی‌ها فقط به قسمتی که آسیب دیده، حرارت داده می‌شود.

مزایای آسفالت خود ترمیم شونده شامل

• کاهش مسافت حمل و انتقال آسفالت
• کاهش تولید گازهای گلخانه ای
• کاهش انواع آلودگی‌های زیست محیطی.
• کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری آسفالت.
• کاهش زمان مسدود شدن جاده و ایجاد ترافیک.
• کاهش تصادفات جاده ای.
• افزایش ماندگاری آسفالت و کاهش روند فرسایش.
• عدم نیاز به نگهداری و ترمیم، طی چندین سال.
• امکان اجرای آن روی آسفالت‌های قدیمی.
• حفظ منابع اولیه.

آسفالت سرد

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.

انواع آسفالت سرد

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:

الف. 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.

ب. 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.

دامنه آسفالت سرد

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. آسفالت سرد را بیشتر بطور برجا می‌سازند.

موارد استفاده از بتن آسفالتی شامل راه‌ها، خیابان‌ها، فرودگاه‌ها، باراندازها، پایانه‌ها و پارکینگ‌ها می‌باشد.

انواع مصالح سنگی آسفالت

 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.

تولید بتن آسفالتی

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.

1-4 ویژگی‌های آسفالت در قسمت‌های مختلف راه

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.