شیار افتادگی مخلوط‌های آسفالتی

شبکه‌ی راه، بخشی از سرمایه‌ی هر کشور محسوب می‌شود که امروزه با افزایش روز افزون آمد و شد وسائط نقلیه و تنوع آب و هوایی باید از این سرمایه‌ی بزرگ که می‌تواند زمینه‌ی پیشرفت در ابعاد مختلف را برای کشور محیا سازد و دارای اهمیت بالایی است، حفظ و نگهداری کرد. در عصر حاضر مطالعه و تحقیق درباره‌ی مخلوط‌های آسفالتی با ویژگی‌هایی از قبیل انعطاف پذیری قابل قبول، مقاومت در قبال خستگی و مقاومت در برابر شیار افتادگی (تغییر شکل دائم) مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است.

تغییر شکل دائم یکی از مهم ترین خرابی‌های روسازی محسوب می‌شود که سالانه مبالغ قابل توجهی از هزینه‌ی ترمیم و نگهداری را به خود اختصاص می‌دهد. بارگذاری متناوب، کیفیت نامناسب مخلوط از نظر مقاومت برشی و نرسیدن به تراکم مورد نظر منجر به وقوع این نوع خرابی در روسازی راه می‌شود و تنها راه علاج این مشکل، ارزیابی کیفیت مخلوط در مرحله‌ی طراحی است.

روسازی راه

عملیات احداث راه شامل دو قسمت عمده‌ی زیرسازی و روسازی راه (Road surface) است. به طور کلی هدف از زیرسازی راه، انجام عملیات خاکی تا رسیدن به سطح بستر (subgrade) به عنوان خط پروژه راه بوده (بستر طبیعی یا بستر اصلاح شده‌ی راه) که با احداث ابنیه‌ی فنی (شامل پل، تونل، دیوار حائل، زهکش و…) و پس از انجام شیب عرضی منطبق با طرح، تکمیل می‌شود. یک مقطع راه از اجزای مختلفی اعم از زیر اساس، اساس و رویه تشکیل شده است. اساس قسمت عمده‌ی باربری را بر عهده دارد، در حالی که وظیفه‌ی اصلی رویه ایجاد سطحی برای رانندگی مطلوب با مقاوت لغزشی مناسب در شرایط مختلف و حذف آب مانده بر روی آسفالت و جلوگیری از پدیده‌ی پاشش است. در جاده‌های بتنی، معمولاً اساس و‌ رویه با هم ترکیب می‌شوند در حالی که در روسازی‌های انعطاف پذیر (Flexible pavement) این دو قشر از هم مجزا هستند‌.

آسفالت هات رولد از پرکاربردترین مخلوط‌های آسفالتی در کشور انگلستان است که برای جاده‌های پرترافیک استفاده می‌شود. این آسفالت در حرارت ۱۶۰ درجه‌ی سانتی گراد تهیه و به محل پروژه حمل و در حالی که هنوز گرم است، پخش و کوبیده می‌شود. پس از تراکم این آسفالت کاملاً آب بند می‌شود‌.

نوع دیگری از روسازی که در کشور ما هم کاربرد  دارد، استفاده از آسفالت متخلخل (Porous Asphalt) است، که در نواحی اقلیمی پربارش به دلیل وجود مصالح نفوذ پذیری منجر به انتقال آب سطحی به لایه‌های زیرین و نهایتاً زهکشی آن می‌شود. لایه‌ی مرکب آسفالت و بتن، ماده‌ای انعطاف پذیر، مقاوم و مناسب برای روکش جاده است و به دلیل وجود سیمان، حساسیت کمتری نسبت به حرارت در دماهای بالا دارد. این مخلوط که مرکب از آسفالت متخلخل و ترکیب آن با دوغاب سیمان است، باعث کاهش حساسیت در قبال تغییر شکل دائمی‌ در دماهای بالا می‌شود‌. لایه‌ی مرکب، یک نوع آسفالت با تخلخل زیاد (حدود ۲۵ %) است که با دوغاب سیمان اشباع شده باشد. این آسفالت به عنوان محیطی بین، بتن سیمانی و بتن آسفالتی متداول با خواص مشابه بتن در دماهای بالا است.

درسال ۱۹۵۰ در کشور فرانسه استفاده از بتن آسفالتی و اهمیت مقاومت این مخلوط در برابر تغییر شکل مورد بررسی قرار گرفت‌. در سال ۱۹۶۰ این نوع روسازی ساخته شده است، اما نقص‌هایی در طراحی آن وجود داشته است. سالویسیم اولین کسی بود که دانه بندی آسفالت متخلخل را برای ارتش آمریکا تهیه کرده است‌. دانه بندی پیشنهاد شده سبب ساختار آسفالت متخلخل با درصد تخلخل در حدود ۱۵ تا ۲۵ درصد شد که اندازهی آن به طور معمول ۱۰ % کمتر از دانه بندی استاندارد موجود است. تخلخل کم دلیل اصلی گسیختگی ملات سیمان در نمونه‌های آزمایش شده بود و در سال ۱۹۷۰ در کشور آلمان کاربرد بتن آسفالتی با درصد بالای تخلخل مورد بررسی قرار گرفت. خواص فیزیکی و مکانیکی این نوع‌ آسفالت از لحاظ کشش و فشار متفاوت بوده و سبب افزایش مقاومت سطح روسازی در برابر بارهای سنگین می‌شود.

طرح اختلاط آسفالت مرکب

هدف کلی از طرح مخلوط‌های آسفالت متخلخل و بتن آسفالتی، انتخاب مناسب‌ترین و با صرفه‌ترین مخلوط مصالح سنگی و قیر است.

دانه بندی

دانه بندی مخلوط آسفالت مرکب به طور کلی از نوع دانه بندی باز یا منقطع (Gap graded) است. اندازهی اسمی دانه‌ها ۱۹ میلیمتر تعیین شده است. درصد شکستگی مصالح مورد استفاده در یک جبهه ۹۵ % و در دو جبهه ۷۵ % و هم ارز ماسه‌ای آن ۴۲ % بوده است.

جدول دانه بندی استفاده شده برای ساخت نمونهی آسفالت متخلخل

قیر

قیر مصرفی از نوع قیرهای خالص است که باید همگن و فاقد آب باشد و هنگامی که تا دمای ۱۷۵ درجه‌ی سانتی گراد، گرم می‌شود کف نکند. انتخاب قیر با توجه به نوع دانه بندی مصالح سنگی، شرایط آب و هوایی و میزان ترافیک صورت می‌گیرد.

سیمان

سیمان استفاده شده در این تحقیق از نوع سیمان پرتلند معمولی است.

دانلود مقاله تحت عنوان ارزیابی آزمایشگاهی کاهش اثر شیار افتادگی مخلوط های آسفالتی در روسازی راه با استفاده از آسفالت سیمان دار (آسفالت مرکب)