نشریه شماره ۷۰۶
بنا بر مفاد قانون برنامه و بودجه، سازمان مديريت و برنامهريزي كشور موظف به تهيه و ابلاغ نشریه، مشخصات فني، آيين نامهها و استانداردهاي اجرايي مورد نياز طرحهاي عمراني كشور است. با توجه به تنوع و گستردگي طرحهاي عمراني، طي سالهاي اخير سعي شده در تهيه و تدوين اين گونه مدارك علمي از مراكز تحقيقاتي و توان فني دستگاههاي اجرايي ذيربط استفاده شود. از اين رو نشریه شماره ۷۰۶ با عنوان ” دستورالعمل طراحي و اجراي مخلوط هاي آسفالتي درشت دانه” با همكاري پژوهشكده حمل و نقل مركز تحقيقات راه، مسكن و شهرسازي و بهرهمندي از توان علمي و تخصصي جمعي از كارشناسان با تجربه كشور تهيه شده است.
مخلوط آسفالت درشت دانه
مخلوطهاي آسفالتي درشت دانه كه به مخلوط هاي LSAM معروف هستند، در ميان موسسات متولي ساخت و بهسازي روسازيها از اعتبار خاصي برخوردارند. مقاومت بالاي مخلوطهاي آسفالتي درشت دانه در برابر تغيير شكل باعث شده كه اين مخلوطها در ساخت جادههاي داراي ترافيك بسيار سنگين مورد توجه قرار گيرند. مقاومت مخلوطهاي آسفالتي درشت دانه، بيشتر به دليل ايجاد شرايط اتصال سنگدانه به سنگدانه در آنها هستند.
مخلوط آسفالتي درشت دانه در واقع همان مخلوط آسفالتي گرم است كه حداكثر اندازه سنگدانههاي آن بين ۲۵تا ۶۳ ميليمتر است. نياز به قير كمتر به دليل (سطح مخصوص كمتر مصالح سنگي درشت دانه)، امكان اجرا در ضخامتهاي بيشتر از آسفالتهاي متداول و شيار افتادگي كمتر در جادهها، موجب گسترش روز افزون استفاده از اين مخلوطها شده است.
خصوصيات مخلوط هاي آسفالتي درشت دانه در نشریه شماره ۷۰۶
استفاده از مخلوطهاي آسفالتي درشت دانه مزاياي فني و اقتصادي متعددي دارد. موارد زير به خلاصهاي از آنها اشاره میکند.
امكان اجراي آسفالت در ضخامت زياد
آسفالتهاي حاوي مصالح سنگي درشت دانه امكان اجراي لايه آسفالت در ضخامتي بيشتر از ضخامت اجراي آسفالتهاي با دانه بنديهاي متوسط و ريز را فراهم ميكنند. به اين ترتيب كه ضخامت لايههاي آسفالتي براساس دستورالعملهاي آئين نامهاي نشریه شماره ۷۰۶ نبايد بيش از ۱٫۵ برابر اندازه بزرگترين سنگدانههاي مخلوط باشد. با به كارگيري مصالح درشت دانه، حاصل ضرب بزرگترين اندازه سنگدانهها در عدد فوق رقم بزرگتري را حاصل ميدهد. لذا با استفاده از مصالح سنگي درشت دانه ميتوان لايههاي آسفالتي را در ضخامتي تا دو برابر ضخامتهاي متداول متراكم نمود، به شرطی كه از روش تراكم سنگين استفاده شود.
مقاومت
اتصال سنگدانههاي درشت به يكديگر در يك مخلوط عموماً منجر به حصول مقاومت بيشتر مخلوط آسفالت ميشود. با انتخاب مصالح درشت دانه در صورتي كه سنگدانهها خود داراي مقاومت كافي بوده و از جنس مصالح سست نباشند، اين مقاومت در مقايسه با مخلوطهاي با دانه بندي ريزتر به مراتب بيشتر است.
كاهش تاثير نقش قير در مخلوط
در مخلوطهاي آسفالتي ريز دانه نظير مخلوط آسفالت ماسهاي، خصوصيات قير نقش كليدي در عملكرد آسفالت دارد. در اين مخلوطها در مناطق گرمسيري الزاماً بايد از قيرهاي سفت استفاده كرد تا آسفالت تهيه شده با آن دچار تغيير شكل نشود. بالعكس در مناطق سردسيري بايد از قيرهاي نسبتاً روان استفاده شود تا آسفالت دچار تركهاي حرارتي نشود.
در مخلوطهاي آسفالتي با دانه بندي متوسط اين نقش كاهش پيدا ميكند. اما چنانچه دانه بندي مخلوط در محدوده دانه بندهاي توپر قرار نگيرد و هنگام پخش، جدايي دانه بندي صورت گيرد، ديگر قفل و بست لازم بين مصالح حاصل نشده و دوباره قير نقش تعيين كننده در عملكرد مخلوط خواهد داشت. اما در مخلوطهاي حاوي مصالح درشت دانه كه در آنها امكان اتصال سنگدانه بين سنگدانههاي درشت افزايش مييابد، عامل مقاومت، اتصال سنگدانههاي درشت به يكديگر شده و قير تاثير به مراتب كمتري در ايجاد مقاومت و پايداري اين مخلوطها خواهد داشت. به علاوه اين گونه آسفالتها با تغيير آب و هوا دچار تغييرات چنداني نشده و ميتوانند به راحتي شرايط زمستاني و تابستاني را تحمل كنند.
كاهش ميزان مصرف قير
در اين راستا هر چه دانه بندي مصالح انتخاب شده ريزتر باشد، سطح مخصوص سنگدانهها بيشتر شده و مصرف قير مخلوط بالا ميرود. بالعكس هر چه دانه بندي درشتتر باشد، با كاهش سطح مخصوص سنگدانهها، ميزان مصرف قير در مخلوط افزايش مييابد. به طوري كه، مخلوطهاي آسفالت ماستيكي كه عمدتاً حاوي مصالح سنگي ريز دانه هستند بعضاً تا حدود ۱۰ درصد قير دارند. برعكس در مخلوطهاي اساس آسفالتي كه عموماً داراي مصالح سنگي درشت دانه هستند، درصد قير حدود ۳٫۵ % و حتي كمتر از آن است. بديهي است با افزايش قيمت قير در سالهاي اخير كاربرد مخلوطهاي حاوي مصالح درشت دانه ميتواند نقش قابل توجهي در كاهش هزينه اجراي پروژههاي روسازي داشته باشند.
توليد آسفالت داراي قابليت زهكشي
از آنجا كه ميزان فضاي خالي بين مصالح سنگي در مخلوطهاي آسفالتي حاوي مصالح درشت دانه زياد است، اين مخلوطها قابليت زهكشي مناسبي داشته و ضمن تأمين مقاومت ميتوانند آبهاي بارندگي را از خود عبور دهند. شايد به همين دليل است كه در طراحي مخلوطهاي اساس آسفالتي، مصالح سنگي با دانه بنديهاي درشت بيشتر مورد كاربرد قرار ميگيرند.
معايب مخلوط آسفالت درشت دانه
برخي از مواردي كه شايد بتوان آنها را به عنوان معايب مخلوطهاي آسفالتي حاوي مصالح درشت دانه (در مقايسه با مخلوطهاي حاوي مصالح ميان دانه و مخلوطهاي حاوي مصالح ريز دانه) دانست موارد زير است كه تقريباً همه آنها با انجام طراحي اصولي و دقت در انتخاب پارامترهاي طراحي و اجرا قابل پيش بيني و پيشگيري است.
فضاي خالي زياد
وجود فضاي خالي زياد منجر به نفوذ آب و نفوذ هوا در مخلوط ميشود. حضور آب در مخلوط يا گذر آن بصورت دائم بروز پديده عريان شدگي مصالح سنگي را به دنبال دارد. گذر هوا از مخلوط آسفالتي باعث پديده پيرشدگي زودرس قير و فرسودگي آن در مخلوط میشود. براي جلوگيري از پديده فوق لازم است اين مخلوطها را در لايههاي آسفالتي قشرهاي زيرين از سطح روسازي استفاده نمود يا اين كه روي آنها آسفالتهاي حفاظتي نازك، نظير مخلوطهاي دوغاب قيري (اسلاري سيل)، آسفالت سطحي يا آسفالتهاي ميكروسرفيسينگ اجرا نمود.
دشواري تراكم
از آنجا كه ضخامت آسفالتهاي حاوي مصالح سنگي درشت دانه معمولاً بيشتر از ضخامت مخلوطهاي آسفالتي متداول است. لذا امكان متراكم نمودن آنها با غلتكهاي معمولي و سبك بسيار دشوار خواهد بود. بنابراین براي متراكم نمودن لايههاي آسفالتي حاوي مصالح سنگي درشت دانه و لايههاي ضخيم از غلتكهاي سنگين (نظير غلتگ استاتيك ده تن) و يا غلتكهاي ويبره استفاده شود تا تراكم لازم حاصل شود.
سايش
در صورت پايين بودن مقاومت سايشي سنگدانهها، درون مخلوط و در سطح راه ايجاد مشكل خواهد شد. درون مخلوط در محل اتصال سنگدانهها به يكديگر در اثر تكرار بارگذاري و پديده خستگي، سايش بين سنگدانهها ايجاد خواهد شد. در اثر سايش سنگدانهها اولاً قفل بست ناشي از اتصال آنها به يكديگر كاهش پيدا كرده و آسفالت در معرض تغيير شكل يا پديده شيار افتادگي زير چرخ قرار خواهد گرفت. ثانياً سنگدانههاي سائيده شده درون مخلوط، فيلر ايجاد ميكنند. اين فيلر بوجود آمده در شرايط گرما بخشي از قير سفيد موجود درون مخلوط را به خود جذب كرده و مخلوط كم كم سخت و شكننده خواهد شد. در آسفالتهاي اجرا شده در قشر رويه نيز در صورت سست بودن سنگدانهها و مقاومت پايين آنها در مقابل سايش، با عبور وسایل نقليه كم كم مصالح سنگي سائيده شده و سطح راه صاف و مستعد لغزنده شدن ميشود.
كاربردهای نشریه شماره ۷۰۶
از مخلوطهاي آسفالتي درشت دانه معمولاً براي ساخت لايههاي مياني و آستر روسازيهاي انعطاف پذير استفاده ميشود. غالباً بر روي اينگونه از مخلوطها يك لايه سطحي به منظور هموار سازي بهتر سطح راه و جلوگيري از شن زدگي احداث ميشود. نوع لايه سطحي بر اساس وظايف عملكردي روسازي و ميزان ترافيك پيش بيني شده، تعيين ميشود. در جادههاي پرترافيك، اين لايه سطحي معمولاً از مخلوطهاي آسفالتي توپر با كيفيت عالي (با اندازه اسمي ۱۹ ميليمتر) ساخته ميشود. در ساير موارد ميتوان از مخلوطهاي آسفالتي حفاظتي نظير آسفالتهاي ميكروسرفيسينگ و اسلاري سيل و آسفالت سطحي جهت پوشش مخلوطهاي آسفالتي درشت دانه استفاده نمود.
آزمايشات كنترل كيفيت مخلوط آسفالتي تهيه شده (قبل از اجرا)
آزمايشات لازم بر روي مخلوطهاي آسفالتي قبل از پخش و متراكم نمودن آنها در نشریه شماره ۷۰۶، به منظور تاييد كيفيت پيش بيني شده و عملكرد آنها در جاده است. لازم است قبل از استفاده از اين مخلوطها، آزمايشهاي زير بر روي نمونههاي ساخته شده انجام شود.
- تجزيه كامل آسفالت به منظور انجام آزمايش دانه بندي و تعيين ميزان قير مصرفي
- آزمايش مارشال به منظور تعيين استقامت مارشال، وزن مخصوص، رواني، درصد فضاي خالي، درصد فضاي سنگي مصالح سنگي و درصد فضاي خالي پر شده با قير
- آزمايش تاثير آب روي مخلوط آسفالتي گرم (آزمايش فشار تك محوري)
آزمايشات كنترل كيفيت مخلوط آسفالتي اجرا شده
به منظور تعيين كيفيت مخلوط آسفالتي پخش و متراكم شده در سطح راه نياز است آزمايشهايي انجام شود. این آزمایشات به شرح زیر است.
- تجزيه كامل آسفالت به منظور انجام آزمايش دانه بندي و تعيين ميزان قير مصرفي
- آزمايش تعيين حداكثر وزن مخصوص مخلوط آسفالتي
- آزمايش تعيين وزن مخصوص مخلوط آسفالتي كوبيده شده در محل
در رابطه با مصالح سنگي آسفالت درشت دانه
مصالح سنگي مورد استفاده در بتن آسفالتي درشت دانه در نشریه شماره ۷۰۶ بايد از نظر دانه بندي، سختي، دوام، تميزي، شكل و كيفيت سطح دانهها داراي مشخصات ويژهاي باشند. دانه بندي مصالح سنگي با انجام آزمايش و رسم منحني مربوط به آن مشخص ميشود. دانه بندي مناسب با توجه به عوامل متعددي از قبيل نوع روسازي، نوع و محل قرار گرفتن لايه مورد نظر در سيستم روسازي، ضخامت لايه آسفالتي و اندازه بزرگترين دانه انتخاب ميشود. دانه بندي مصالح سنگي بايد مطابق با استاندارد و در بين دو منحني حدي بالا و پايين و حتي الامكان در وسط و به موازات آنها قرار گيرد.
روند تعيين طرح اختلاط مخلوطهاي آسفالتي درشت دانه
به منظور تعيين طرح اختلاط مخلوطهاي آسفالتي درشت دانه در نشریه شماره ۷۰۶ لازم است مراحل زير انجام شود.
- انتخاب مصالح سنگي درشت و ريز و فيلر
- انتخاب حدود دانه بندي مطلوب و تطابق آن با آيين نامه
- تعيين نسبت درصدهايي كه مصالح سنگي درشت و ريز و فيلر بايد با هم مخلوط شوند
- تعيين چگالي مصالح سنگي درشت، ريز و فيلر و چگالي قير
- تهيه نمونههاي بتن آسفالتي با استفاده از مصالح سنگي و درصدهاي مختلف قير
- تعيين چگالي نمونههاي بتن آسفالتي تهيه شده
- انجام آزمايش مارشال و ثبت استقامت و رواني مارشال
- محاسبه درصد فضاي خالي مصالح سنگي و درصد فضاي خالي نمونههاي بتن آسفالتي
- رسم منحنيهاي تغييرات وزن مخصوص بتن آسفالتي، استقامت، درصد فضاي خالي بتن آسفالتي، درصد فضاي خالي مصالح سنگي، درصد فضاي خالي پرشده با قير و رواني بتن آسفالتي به ازاء درصدهاي مختلف قير مصرفي
- تعيين درصد قير بهينه
فهرست مطالب نشریه شماره ۷۰۶
درفصل سوم نشریه شماره ۷۰۶ روشهاي توليد و اجراي مخلوطهاي آسفالتي درشت دانه و الزامات مربوط به آنها مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. روشهاي توليد و اجراي مخلوطهاي آسفالت درشت دانه بسيار شبيه مخلوطهاي آسفالت با دانه بندي متداول است با اين تفاوت كه در ساخت مخلوطهاي آسفالتي درشت دانه الزاماتي بيشتر بايستي رعايت شود.
اطلاعات به دست آمده در بخش فني فصل ۴ نشریه شماره ۷۰۶، اساس بررسيهاي مالي طرح را تشكيل ميدهد. طبقه بندي و تجزيه و تحليل اطلاعات مربوط به امكانات،محدوديتها ، برآورد نيازهاي سخت افزاري و نرم افزاري جهت اجراي پروژههاي سرمايه گذاري و در نهايت پيش بيني سودآوري پروژه و تاثيرات اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي از جمله دستاوردهاي انجام مطالعات امكان سنجي صحيح و علمي است. ارزش پولي اقلام تعريف شده در بخش فني، به عنوان اطلاعات ورودي در اين بخش مورد استفاده قرار ميگيرد. پس از انجام محاسبات و به دست آمدن روندي از وضعيت مالي طرح در سالهاي آينده، تحليلهاي لازم و مفيدي را جهت تصميم گيري در مورد نحوه سرمايه گذاري و اخذ تسهيلات ارائه ميدهد و سود آوري طرح را در سالهاي آتي پيش بيني مينمايد.
کلیات
- خصوصیات مخلوطهای آسفالتی درشت دانه
- روشهای آزمایش مخلوط آسفالت درشت دانه
- روشهای طرح اختلاط و ملاحظات مربوط به دانهبندی مخلوط
- آزمایشات کنترل کیفیت مخلوط آسفالتی تهیه شده (قبل از اجرا)
- آزمایشات کنترل کیفیت مخلوط آسفالتی اجرا شده
مطالعات آزمایشگاهی (طرح اختلاط و آزمایشات مخلوطهای درشت دانه)
- روند تعیین طرح اختلاط مخلوطهای آسفالتی درشت دانه
- نتایج طرح اختلاط مصالح سنگی و تعیین دانهبندی مطلوب
- مقایسه نتایج طرح اختلاط مخلوطهای متداول و مخلوطهای آسفالت درشت دانه
- تحلیل نتایج آزمایش طرح اختلاط
- نتایج حاصل از تعیین روش طرح اختلاط با استفاده از مصالح درشت دانه
- آزمایش مقاومت کشش غیر مستقیم
- نتایج آزمایش شیار افتادگی
- نتایج تجزیه و تحلیل آزمایش شیار افتادگی
- تجزیه و تحلیل آزمایش خزش دینامیکی
ساخت و اجرای آسفالت درشت دانه
- کارخانه آسفالت
- آماده سازی سطوح زیرین
- حمل آسفالت
- نکات قابل توجه در خصوص کامیونهای حمل آسفالت
- عوامل تاثیر گذار در ضخامت و لایه آسفالت پحش شده
ویژگیهای اقتصادی مخلوط آسفالتی حاوی مصالح درشت دانه
- عوامل موثر در انتخاب نوع روسازی
- فرایند انتخاب نوع روسازی
