نشریه شماره ۷۰۶

بنا بر مفاد قانون برنامه و بودجه، سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور موظف به تهیه و ابلاغ نشریه، مشخصات فنی، آیین نامه‌ها و استانداردهای اجرایی مورد نیاز طرح‌های عمرانی کشور است. با توجه به تنوع و گستردگی طرح‌های عمرانی، طی سال‌های اخیر سعی شده در تهیه و تدوین این گونه مدارک علمی از مراکز تحقیقاتی و توان فنی دستگاه‌های اجرایی ذیربط استفاده شود. از این رو نشریه شماره ۷۰۶ با عنوان ” دستورالعمل طراحی و اجرای مخلوط های آسفالتی درشت دانه” با همکاری پژوهشکده حمل و نقل مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی و بهره‌مندی از توان علمی و تخصصی جمعی از کارشناسان با تجربه کشور تهیه شده است.

مخلوط آسفالت درشت دانه

مخلوط‌های آسفالتی درشت دانه که به مخلوط های LSAM معروف هستند، در میان موسسات متولی ساخت و بهسازی روسازی‌ها از اعتبار خاصی برخوردارند. مقاومت بالای مخلوط‌های آسفالتی درشت دانه در برابر تغییر شکل باعث شده که این مخلوط‌ها در ساخت جاده‌های دارای ترافیک بسیار سنگین مورد توجه قرار گیرند. مقاومت مخلوط‌های آسفالتی درشت دانه، بیشتر به دلیل ایجاد شرایط اتصال سنگدانه به سنگدانه در آن‌ها هستند.

مخلوط آسفالتی درشت دانه در واقع همان مخلوط آسفالتی گرم است که حداکثر اندازه سنگدانه‌های آن بین 25تا ۶۳ میلیمتر است. نیاز به قیر کمتر به دلیل (‌سطح مخصوص کمتر مصالح سنگی درشت دانه)، امکان اجرا در ضخامت‌های بیشتر از آسفالت‌های متداول و شیار افتادگی کمتر در جاده‌ها، موجب گسترش روز افزون استفاده از این مخلوط‌ها شده است.

خصوصیات مخلوط های آسفالتی درشت دانه در نشریه شماره ۷۰۶

استفاده از مخلوط‌های آسفالتی درشت دانه مزایای فنی و اقتصادی متعددی دارد. موارد زیر به خلاصه‌ا‌ی از آن‌ها اشاره می‌کند.

امکان اجرای آسفالت در ضخامت زیاد

آسفالت‌های حاوی مصالح سنگی درشت دانه امکان اجرای لایه آسفالت در ضخامتی بیشتر از ضخامت اجرای آسفالت‌های با دانه بندی‌های متوسط و ریز را فراهم می‌کنند. به این ترتیب که ضخامت لایه‌های آسفالتی براساس دستورالعمل‌های آئین نامه‌ای نشریه شماره ۷۰۶ نباید بیش از ۱.۵ برابر اندازه بزرگترین سنگدانه‌های مخلوط باشد. با به کارگیری مصالح درشت دانه، حاصل ضرب بزرگترین اندازه سنگدانه‌ها در عدد فوق رقم بزرگتری را حاصل می‌دهد. لذا با استفاده از مصالح سنگی درشت دانه می‌توان لایه‌های آسفالتی را در ضخامتی تا دو برابر ضخامت‌های متداول متراکم نمود، به شرطی که از روش تراکم سنگین استفاده شود.

مقاومت

اتصال سنگدانه‌های درشت به یکدیگر در یک مخلوط عموماً منجر به حصول مقاومت بیشتر مخلوط آسفالت می‌شود. با انتخاب مصالح درشت دانه در صورتی که سنگدانه‌ها خود دارای مقاومت کافی بوده و از جنس مصالح سست نباشند، این مقاومت در مقایسه با مخلوط‌های با دانه بندی ریزتر به مراتب بیشتر است.

کاهش تاثیر نقش قیر در مخلوط

در مخلوط‌های آسفالتی ریز دانه نظیر مخلوط آسفالت ماسه‌ای، خصوصیات قیر نقش کلیدی در عملکرد آسفالت دارد. در این مخلوط‌ها در مناطق گرمسیری الزاماً باید از قیرهای سفت استفاده کرد تا آسفالت تهیه شده با آن دچار تغییر شکل نشود. بالعکس در مناطق سردسیری باید از قیرهای نسبتاً روان استفاده شود تا آسفالت دچار ترک‌های حرارتی نشود.

در مخلوط‌های آسفالتی با دانه بندی متوسط این نقش کاهش پیدا می‌کند. اما چنانچه دانه بندی مخلوط در محدوده دانه بند‌های توپر قرار نگیرد و هنگام پخش، جدایی دانه بندی صورت گیرد، دیگر قفل و بست لازم بین مصالح حاصل نشده و دوباره قیر نقش تعیین کننده در عملکرد مخلوط خواهد داشت. اما در مخلوط‌های حاوی مصالح درشت دانه که در آن‌ها امکان اتصال سنگدانه بین سنگدانه‌های درشت افزایش می‌یابد، عامل مقاومت، اتصال سنگدانه‌های درشت به یکدیگر شده و قیر تاثیر به مراتب کمتری در ایجاد مقاومت و پایداری این مخلوط‌ها خواهد داشت. به علاوه این گونه آسفالت‌ها با تغییر آب و هوا دچار تغییرات چندانی نشده و می‌توانند به راحتی شرایط زمستانی و تابستانی را تحمل کنند.

کاهش میزان مصرف قیر

در این راستا هر چه دانه بندی مصالح انتخاب شده ریزتر باشد، سطح مخصوص سنگدانه‌ها بیشتر شده و مصرف قیر مخلوط بالا می‌رود. بالعکس هر چه دانه بندی درشت‌تر باشد، با کاهش سطح مخصوص سنگدانه‌ها، میزان مصرف قیر در مخلوط افزایش می‌یابد. به طوری که، مخلوط‌های آسفالت ماستیکی که عمدتاً حاوی مصالح سنگی ریز دانه هستند بعضاً تا حدود ۱۰ درصد قیر دارند. برعکس در مخلوط‌های اساس آسفالتی که عموماً دارای مصالح سنگی درشت دانه هستند، درصد قیر حدود ۳.۵ % و حتی کمتر از آن است. بدیهی است با افزایش قیمت قیر در سال‌های اخیر کاربرد مخلوط‌های حاوی مصالح درشت دانه می‌تواند نقش قابل توجهی در کاهش هزینه اجرای پروژه‌های روسازی داشته باشند.

تولید آسفالت دارای قابلیت زهکشی

از آنجا که میزان فضای خالی بین مصالح سنگی در مخلوط‌های آسفالتی حاوی مصالح درشت دانه زیاد است، این مخلوط‌ها قابلیت زهکشی مناسبی داشته و ضمن تأمین مقاومت می‌توانند آب‌های بارندگی را از خود عبور دهند. شاید به همین دلیل است که در طراحی مخلوط‌های اساس آسفالتی، مصالح سنگی با دانه بندی‌های درشت بیشتر مورد کاربرد قرار می‌گیرند.

معایب مخلوط آسفالت درشت دانه

برخی از مواردی که شاید بتوان آن‌ها را به عنوان معایب مخلوط‌های آسفالتی حاوی مصالح درشت دانه (در مقایسه با مخلوط‌های حاوی مصالح میان دانه و مخلوط‌های حاوی مصالح ریز دانه) دانست موارد زیر است که تقریباً همه آ‌نها با انجام طراحی اصولی و دقت در انتخاب پارامترهای طراحی و اجرا قابل پیش بینی و پیشگیری است.

فضای خالی زیاد

وجود فضای خالی زیاد منجر به نفوذ آب و نفوذ هوا در مخلوط می‌شود. حضور آب در مخلوط یا گذر آن بصورت دائم بروز پدیده عریان شدگی مصالح سنگی را به دنبال دارد. گذر هوا از مخلوط آسفالتی باعث پدیده پیرشدگی زودرس قیر و فرسودگی آن در مخلوط می‌شود. برای جلوگیری از پدیده فوق لازم است این مخلوط‌ها را در لایه‌های آسفالتی قشرهای زیرین از سطح روسازی استفاده نمود یا این که روی آن‌ها آسفالت‌های حفاظتی نازک، نظیر مخلوط‌های دوغاب قیری (اسلاری سیل)، آسفالت سطحی یا آسفالت‌های میکروسرفیسینگ اجرا نمود.

دشواری تراکم

از آنجا که ضخامت آسفالت‌های حاوی مصالح سنگی درشت دانه معمولاً بیشتر از ضخامت مخلوط‌های آسفالتی متداول است. لذا امکان متراکم نمودن آن‌ها با غلتک‌های معمولی و سبک بسیار دشوار خواهد بود. بنابراین برای متراکم نمودن لایه‌های آسفالتی حاوی مصالح سنگی درشت دانه و لایه‌های ضخیم از غلتک‌های سنگین (نظیر غلتگ استاتیک ده تن) و یا غلتک‌های ویبره استفاده شود تا تراکم لازم حاصل شود.

سایش

در صورت پایین بودن مقاومت سایشی سنگدانه‌ها، درون مخلوط و در سطح راه ایجاد مشکل خواهد شد. درون مخلوط در محل اتصال سنگدانه‌ها به یکدیگر در اثر تکرار بارگذاری و پدیده خستگی، سایش بین سنگدانه‌ها ایجاد خواهد شد. در اثر سایش سنگدانه‌ها اولاً قفل بست ناشی از اتصال آنها به یکدیگر کاهش پیدا کرده و آسفالت در معرض تغییر شکل یا پدیده شیار افتادگی زیر چرخ قرار خواهد گرفت. ثانیاً سنگدانه‌های سائیده شده درون مخلوط، فیلر ایجاد می‌کنند. این فیلر بوجود آمده در شرایط گرما بخشی از قیر سفید موجود درون مخلوط را به خود جذب کرده و مخلوط کم کم سخت و شکننده خواهد شد. در آسفالت‌های اجرا شده در قشر رویه نیز در صورت سست بودن سنگدانه‌ها و مقاومت پایین آن‌ها در مقابل سایش، با عبور وسایل نقلیه کم کم مصالح سنگی سائیده شده و سطح راه صاف و مستعد لغزنده شدن می‌شود.

کاربردهای نشریه شماره ۷۰۶

از مخلوط‌های آسفالتی درشت دانه معمولاً برای ساخت لایه‌های میانی و آستر روسازی‌های انعطاف پذیر استفاده می‌شود. غالباً بر روی اینگونه از مخلوط‌ها یک لایه سطحی به منظور هموار سازی بهتر سطح راه و جلوگیری از شن زدگی احداث می‌شود. نوع لایه سطحی بر اساس وظایف عملکردی روسازی و میزان ترافیک پیش بینی شده، تعیین می‌شود. در جاده‌های پرترافیک، این لایه سطحی معمولاً از مخلوط‌های آسفالتی توپر با کیفیت عالی (با اندازه اسمی ۱۹ میلیمتر) ساخته می‌شود. در سایر موارد می‌توان از مخلوط‌های آسفالتی حفاظتی نظیر آسفالت‌های میکروسرفیسینگ و اسلاری سیل و آسفالت سطحی جهت پوشش مخلوط‌های آسفالتی درشت دانه استفاده نمود.

آزمایشات کنترل کیفیت مخلوط آسفالتی تهیه شده (قبل از اجرا)

آزمایشات لازم بر روی مخلوط‌های آسفالتی قبل از پخش و متراکم نمودن آنها در نشریه شماره ۷۰۶، به منظور تایید کیفیت پیش بینی شده و عملکرد آنها در جاده است. لازم است قبل از استفاده از این مخلوط‌ها، آزمایش‌های زیر بر روی نمونه‌های ساخته شده انجام شود.

1. تجزیه کامل آسفالت به منظور انجام آزمایش دانه بندی و تعیین میزان قیر مصرفی
2. آزمایش مارشال به منظور تعیین استقامت مارشال، وزن مخصوص، روانی، درصد فضای خالی، درصد فضای سنگی مصالح سنگی و درصد فضای خالی پر شده با قیر
3. آزمایش تاثیر آب روی مخلوط آسفالتی گرم (آزمایش فشار تک محوری)

آزمایشات کنترل کیفیت مخلوط آسفالتی اجرا شده

به منظور تعیین کیفیت مخلوط آسفالتی پخش و متراکم شده در سطح راه نیاز است آزمایش‌هایی انجام شود. این آزمایشات به شرح زیر است.

1. تجزیه کامل آسفالت به منظور انجام آزمایش دانه بندی و تعیین میزان قیر مصرفی
2. آزمایش تعیین حداکثر وزن مخصوص مخلوط آسفالتی
3. آزمایش تعیین وزن مخصوص مخلوط آسفالتی کوبیده شده در محل

در رابطه با مصالح سنگی آسفالت درشت دانه

مصالح سنگی مورد استفاده در بتن آسفالتی درشت دانه در نشریه شماره ۷۰۶ باید از نظر دانه بندی، سختی، دوام، تمیزی، شکل و کیفیت سطح دانه‌ها دارای مشخصات ویژه‌ای باشند. دانه بندی مصالح سنگی با انجام آزمایش و رسم منحنی مربوط به آن مشخص می‌شود. دانه بندی مناسب با توجه به عوامل متعددی از قبیل نوع روسازی، نوع و محل قرار گرفتن لایه مورد نظر در سیستم روسازی، ضخامت لایه آسفالتی و اندازه بزرگترین دانه انتخاب می‌شود. دانه بندی مصالح سنگی باید مطابق با استاندارد و در بین دو منحنی حدی بالا و پایین و حتی الامکان در وسط و به موازات آنها قرار گیرد.

روند تعیین طرح اختلاط مخلوط‌های آسفالتی درشت دانه

به منظور تعیین طرح اختلاط مخلوط‌های آسفالتی درشت دانه در نشریه شماره ۷۰۶ لازم است مراحل زیر انجام شود.

• انتخاب مصالح سنگی درشت و ریز و فیلر
• انتخاب حدود دانه بندی مطلوب و تطابق آن با آیین نامه
• تعیین نسبت درصدهایی که مصالح سنگی درشت و ریز و فیلر باید با هم مخلوط شوند
• تعیین چگالی مصالح سنگی درشت، ریز و فیلر و چگالی قیر
• تهیه نمونه‌های بتن آسفالتی با استفاده از مصالح سنگی و درصدهای مختلف قیر
• تعیین چگالی نمونه‌های بتن آسفالتی تهیه شده
• انجام آزمایش مارشال و ثبت استقامت و روانی مارشال
• محاسبه درصد فضای خالی مصالح سنگی و درصد فضای خالی نمونه‌های بتن آسفالتی
• رسم منحنی‌های تغییرات وزن مخصوص بتن آسفالتی، استقامت، درصد فضای خالی بتن آسفالتی، درصد فضای خالی مصالح سنگی، درصد فضای خالی پرشده با قیر و روانی بتن آسفالتی به ازاء درصدهای مختلف قیر مصرفی
• تعیین درصد قیر بهینه

فهرست مطالب نشریه شماره ۷۰۶

درفصل سوم نشریه شماره ۷۰۶ روش‌های تولید و اجرای مخلوط‌های آسفالتی درشت دانه و الزامات مربوط به آنها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. روش‌های تولید و اجرای مخلوط‌های آسفالت درشت دانه بسیار شبیه مخلوط‌های آسفالت با دانه بندی متداول است با این تفاوت که در ساخت مخلوط‌های آسفالتی درشت دانه الزاماتی بیشتر بایستی رعایت شود.

اطلاعات به دست آمده در بخش فنی فصل ۴ نشریه شماره ۷۰۶، اساس بررسی‌های مالی طرح را تشکیل می‌دهد. طبقه بندی و تجزیه و تحلیل اطلاعات مربوط به امکانات،محدودیت‌ها ، برآورد نیازهای سخت افزاری و نرم افزاری جهت اجرای پروژه‌های سرمایه گذاری و در نهایت پیش بینی سودآوری پروژه و تاثیرات اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی از جمله دستاوردهای انجام مطالعات امکان سنجی صحیح و علمی است. ارزش پولی اقلام تعریف شده در بخش فنی، به عنوان اطلاعات ورودی در این بخش مورد استفاده قرار می‌گیرد.  پس از انجام محاسبات و به دست آمدن روندی از وضعیت مالی طرح در سال‌های آینده، تحلیل‌های لازم و مفیدی را جهت تصمیم گیری در مورد نحوه سرمایه گذاری و اخذ تسهیلات ارائه می‌دهد و سود آوری طرح را در سال‌های آتی پیش بینی می‌نماید.

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