بازیافت سرد آسفالت

بازیافت سرد آسفالت عملیات کندن، شخم زدن، تراشیدن و خرد کردن مصالح لایه آسفالتی با یا بدون قشرهای اساس و زیر اساس موجود را شامل می شود. که ضخامت قشر مورد بازیافت در نقشه های اجرایی نشان داده شده است. این مصالح بعد از فراوری مجدد در محل پروژه و در سطح را یا در یک کارخانه آسفالت مرکزی و اختلاط با مواد قیری نظیر امولسیون قیر یا کف قیر با یا بدون موادی مانند سیمان، آهک یا خاکستر بادی و در صورت لزوم مصالح سنگی جدید، در دمای محیط و بدون استفاده از حرارت و نهایتاً تولید محصولی سازه‌ای دارد در سطح را پخش و متراکم می‌شود. این قشر معمولاً به تناسب شرایط تارفیکی محور با بتن آسفالتی یا آسفالت سطحی روکش می‌شود.

امتیازات بازیافت سرد آسفالت

بازیافت سرد آسفالت بسیاری از انواع خرابی‌ها و آسیب دیدگی‌های سطحی و سازه‌ای را با استفاده از مصالح سنگی و قیری روسازی موجود و صرفه جویی عمده در مصرف انرژی و حفظ منابع طبیعی، اصلاح و تقویت کند و نهایتاً موجب کاهش هزینه کلی بهسازی شود. از مزایای بازیافت سرد درجا و کارخانه‌ای موراد زیر را می‌توان نام برد.

• حفظ منابع طبیعی از طریق استفاده مجدد از مصالح موجود
• کاهش جلوگیری از آلودگی زیست محیطی
• صرفه جویی در مصرف انرژی و امکان استفاده از مصالح سنگی سرد و مرطوب
• امکان استفاده و اصلاح سنگی لایه‌های غیر چسبنده روسازی با دامنه خمیری زیاد
• افزایش کیفیت روسازی با حفظ رقوم پروژه و بدون افزایش ضخامت روسازی
• تثبیت و تقویت دانه‌ای و غیر آسفالتی روسازی از طریق افزودن مواد قیری یا هیدرولیکی یا ترکیبی از این دو
• حذف تمامی ترک‌های انعکاسی و حرارتی روسازی
• افزایش مقاومت سیستم روسازی در مقابل یخبندان و رطوبت از طریق تبدیل غیر آسفالتی موجود به اساس تثبیت شده قیرییا سیمانی
• کاهش تردد کامیون‌های سنگین عملیات راهسازی از روی محور موجود یا از روی محور بهسازی شده به ویژه در فرایند بازیافت درجا
• عدم نیاز به احداث راه دسترسی و انحرافی باز نگهداشتن راه بر روی استفاده کنندگان
• عدم نیاز به محل تخلیه و انبار کردن مواد زائد

انوع بازیافت سرد آسفالت

بازیافت سرد آسفالت به طور کلی به دو روش درجا یا کارخانه‌ای انجام می‌شود.

بازیافت درجا

در این روش تمامی بازیابی به صورت درجا و د رمحل پروژه انجام می‌گیرد و طی آن بخشی یا تمامی لایه آسفالتی و لایه‌های غیر چسبنده روسازی موجود، مطابق ضخامتی که در نقشه‌های اجرایی نشان داده شده تراشیده و خرد می‌شوند. سپس این مصالح دانه بندی شده و مواد قیری و هیدرولیکی به آن افزوده و محصول تولید شده در سطح راه پخش و متراکم می‌شود. تمام این عملیات در محل و به طور مداوم به کمک یک سری ماشین آلات انجام می‌شود. با استفاده از این روش می‌توان تا عمق ۳۰ سانتیمتر از روسازی موجود را مورد بهسازی قرار داد.

بازیافت کارخانه‌ای

در این روش مصالح برداشت شده از روسازی به یک کارخانه آسفالت مرکزی حمل و بعد از فراوری و تغذیه مصالح به کارخانه و تولید محصول بدون استفاده از حرارت و در دمای محیط و حمل به محل مصرف، پخش و کوبیده می‌شود.

کارخانه‌های آسفالت مرکزی جهت عملیات بازیافت سرد باید که مجهز به ماشین آلات و وسایل مختلفی از جمله سنگ شکن، تسمه نقالع با سیلوهای تغذیه مصالح خرده آسفالتی، سیستم مکانیزه و دقیق جهت افزودن آب به مخلوط در شرایط مصرف کف قیر یا امولسیون قیر و مواد مضاف هیدرولیکی و شیمایی ، سیلوی ذخیره آسفالت و سایر دستگاه‌های مورد نیاز باشد. از روش کارخانه‌ای در شرایطی استفاده می‌شود که حجم مصالح بازیافتی بستیر زیاد بوده یا برای تهیه مخلوط‌، کنترل دقیقی در تمامی مراحل تولید آسفالت مورد نظر باشد.

معیارهای انتخاب بازیافت سرد آسفالت

انتخاب پروژه و ارزیابی آن برای اجرای موفقیت آمیز بازیافت سرد از اهمیت خاصی برخوردار است. این انتخاب با توجه به وضعیت روسازی و زیرسازی موجود ضمن نمونه گیری و آزمایش قشرهای غیر آسفالتی و بستر روسازی و با اطلاع از سوابق ساخت و نگهداری راه، آمار ترافیکی گذشته و حال و شرایط جوی محیطی منطقه‌، سیستم‌های زهکشی سطحی و عمقی‌، راه‌های دسترسی در محدوده پروژه و نهایتاً با تاکید بر استفاده از شیوه‌های متدوال مطالعات توجیه فنی اقتصادی مبتنی بر هزینه‌های چرخه عمر روسازی باید توسط مشاور طرح صورت گیرد.

شرایط آب و هوایی

دمای محیط در حین اجرای بازیافت سرد آسفالت با کف قیر و امولسیون قیر عامل موثری محسوب می‌شود. دمای محیط کمتر از ۱۰ درجه سانتیگراد پوشش قیری سنگدانه‌های با کف قیر را کاهش می‌دهد. ضمن آنکه مدت عمل آوری مخلوط‌های آسفالت سرد امولسیونی را نیز افزایش داده و شکستن امولسیون قیر را به تاخیر می‌اندازد. به طور کلی افزایش دمای سنگدانه‌ها از ۲۰ درجه سانتیگراد به ۶۵ درجه سانتیگراد در موارد استفاده از کف قیر موجب می‌شود تا ابعاد سنگدانه‌ی که پوشش قیری کامل می‌یابند از یک میلیمتر به پنج میلیمتر افزایش داده شود.

نوع و کیفیت مصالح روسازی

تنوع کیفیت مصالح روسازی و زیر سازی به شرح زیر باید مد نظر قرار یرد.

• ‌ضخامت روسازسی کم و در نتیجه ظریفت سازه ای ضعیف به ندرت برای بهسازی با روش بازیافت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• ‌در شرایطی که CBR خاک بستر روسازی کمتر از ۳ درصد باشد استفاد‌ه از بازیافت سرد توصیه نمی‌شود. زیرا مصالح تثبیت شده با ضخامت‌های معمول ۳۰-۲۵ سانتیمتر با روش بازیافت سرد بر روی زیرسازی ضعیف را نمی‌توان متراکم کرد.
• ‌در شرایط ضخامت روسازی کافی وقتی مشکلات سازه‌ای راه به قشر اساس محدود شود استفاده از بازیافت سرد آسفالت گزینه مناسبی است.

رطوبت لایه‌های روسازی و وضعیت زهکشی

برای روسازی‌هایی که خرابی آنها از مصالح غیر آسفالتی مرطوب به وجود آمده که ناشی از عدم تخلیه آب و زهکشی نامناسب باشد، یا در شرایطی که مصالح ریزدانه بستر روسازی موحب کاهش کیفیت سازه‌ای و زهکشی مصالح روسازی شده است. برای بازیافت سرد درجا مناسب نیست. ولی از طریق بازیافت سرد کارخانه‌ای می‌توان این لایه‌ها را بعد از برداشت لایه‌های آسفالتی جمع آوری و با مصالح مرغوب جایگزین نمود.

تورم و انبساط لایه‌های روسازی

خرابی و آسیب دیدگی ناشی از تورم و انبساط و حساسیت مصالح لایه روسازی و زیرسازی در مقابل یخبندان برای بازیافت سرد گزینه مناسبی محسوب نمی‌شود.

دوره طرح پروژه مورد بازیافت

در مرحله انتخاب پروژه برای بازیافت سرد، قابیلت باربری و سازه‌ای لایه‌های روسازی موجود بعد از عملیات بازیافت باید با توجه به وضعیت ترافیک دروه طرح و سی بی آر خاک بستر روسازی ارزیابی شده و پیش بینی‌های لازم برای کنترل عمر واقعی طرح و نگهداری‌های دوره‌ای آن بررسی و مطالعه شده است.

وضعیت هندسی محور موجود

در برخی موارد عرض راه، ضخامت لایه‌های روسازی، رقوم خط پروژه و وجور مستحدثات مختلف در اطراف محور موجود، محدودیت‌هایی به وجود می‌آورد که عملاً احداث راه جدید به معنای تخریب کامل راه موجود و ایجاد قشرهای جدید در محل راه قدیمی خواهد بود. در چنین شرایطی استفاده ا‌ز روش بازیافت سرد درجا راه حل مناسبی برا‌ی فائق آمدن بر مشکلات فوق محسوب می‌شود.

کف قیر

برای تهیه کف قیر مصرفی د‌ر آسفالت بازیافت سرد، از قیر خالص با درجه نفوذ معین استفاده می‌شود. که معمولاً باید در محدوده ۲۰۰- ۴۰۰ باشد. مشخصات قیر خالص انتخاب شده باید با ضوابط مربوط به این قیرها، مطابقت داشته باشد. نوع قیر خالص برای تهیه کف قیر، در هر پروژه باید در مشخصات فنی خصوصی قید شود.

• درجه نفوذ
• وزن مخصوص
• افت حرارتی
• کندروانی بر حسب سانتی استکس د ر۱۳۵ درجه سانتیگراد
• کندروانی بر حسب پواز در ۶۰ سانتیگراد
• نقطه نرمی
• تعیین درجه حرارت بهینه گرم کردن قیر برای تهیه کف قیر
• تعیین درصد بهینه مقدار آب برا یتولید کف قیر با قیر خالص
• تعیین نسبت انبساط و زمان نیمه عمر کف قیر بر حسب ثانیه و رسم نمودار مربوطه
• آزمایش مواد ضد کف در صورت لزوم

طرح اختلاط بازیافت سرد آسفالت با امولسیون قیر

برای طرح آسفالت بازیافت سرد با امولسیون قیر از روس اصلاح شده مارشال مطابق ASTM-D1559 یا آشتو T245 که با روش طراحی آسفالت گرم تفاوت دارد استفاده می‌شود. دامنه کاربرد این دستورالعمل محدود به مخلوط‌هایی است که برای تهیه آنها امولسیون قیر یا امولسیون‌های جوان کننده منطبق با مشخصات ASTM-D5505‌، مصالح RAP و در صورت لزوم مصالح سنگی جدید مصرف می‌شود. مقدار امولسیون مصرفی در این روش معمولاً از ۱ تا ۲ درصد و امولسیون‌های جوان کننده از ۰/۵ تا ۱/۲۵ درصد نسبت به وزن مخلوط قیری متغیر است. مقادیر بیشتر برای مخلوط‌هایی است که درصد مصالح سنگی شکسته آن زیاد و مقدار قیر موجود در RAP کمتر است و درصدهای پایین برای مخلوط‌های با میزان زیاد ریزدانه و گرد گوشه مصرف می‌شود‌. وقتی که مصالح سنگی جدید به RAP اضافه شود از امولسیون‌های جوان کننده استفاده نمی‌شود ضمن اینکه درصد امولسیون قیر را نیز باید افزایش داد.

طرح اختلاط بازیافت سرد آسفالت با کف قیر

در شرایط حاضر برای تهیه طرح اختلاط بازیافت سرد آسفالت با کف قیر روش استاندارد شده‌ای وجود ندارد. روش‌هایی که هم اینک در کشورهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد بر پایه ضوابط و معیارهای متفاوتی استوار است. در شمار عوامل موثری که در جریان تهیه طرح اختلاط باید مد نظر قرار بگیرد لزوماً نیازی به تعیین درصد قیر بهینه برای تامین حداکثر مقاومت مخلوط وجود ندارد بلکه هدف طراحی باید دستیابی به حداقل مشخصات و معیارهایی باشد که با رفتار و دوام دراز مدت آن مربوط می‌شود.

آب مصرفی برای تولید کف قیر باید تمیز و عاری از اسید‌، قلیا‌، نمک، شکر و دیگر مواد آلی یا شیمیایی زیان بخش باشد. چنانچه آب مورد استفاده از منابع آب شرب عمومی تامین نشود باید قبلاً مورد آزمایش قرار بگیرد.

دمای مصالح سنگی در زمان اختلاظ با کف قیر در میزان پوشش قیر و خواص نهایی مخلوط بازیافت سرد آسفالت حاوی کف قیر نقش بسزایی دارد. به عنوان مثال چنانچه دمای مصالح سنگی قبل از اختلاط از ۲۰ درجه سانتگیراد به ۶۵ درجه سانتگیراد افزایش داده شود‌. ابعاد سنگدانه‌هایی که میزان کامل قیری پیدا می‌کند از ۲ میلیمتر به ۵ میلیمتر افزایش می‌یابد. لذا کنترل و تعینی دمای مصالح سنگی قبل از تهیه مخلوط بازیافت الزامی است.

مشخصات کف قیر

• درجه نفوذ قیر خالص تنها مشخصه تعیین کننده جهت انتخاب قیر خالص برای تولید کف قیر نیست. دو خاصیت مهم کف قیر شامل موارد زیر است.
• نسبت انبساط که بر حسب نسبت حداکثر حجم قیر در حالت کف به حجم قیر پس از محو شدن تعریف می‌شود و تعیین‌کننده چگونگی توزیع قیر در مخلوط است.
• نیمه عمر، مدت زمانی که حداکثر حجم کف نصف می‌شود و معرف پایداری کف قیر و سرعت محو شدن آن د‌ر مدت اختلاط قیر و مصالح سنگی است.

ضخامت روکش بازیافت سرد آسفالت

از مخلوط‌های بازیافت سرد عمدتاً به عنوان لایه میانی در بهسازی روسازی‌های آسفالتی و یا قشر اساس تثبیت شده با قیر در نوسازی‌ها استفاده می‌شود که در هر دو حالت مقاومت سازه‌ای و یا ضریب لایه‌ای و نهایتاً ضخامت روکش آسفالت تقویتی که روی لایه بازیافت اجرا می‌شود باید تعیین شود.

در شرایط فعلی ضابطه و معیار خاصی در آیین نامه روسازی آسفالتی راه‌های ایران نشریه شماره ۲۳۴ سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور برای ضریب α لایه بازیافت سرد وجود ندارد‌. ولی می‌توان از طریق تهیه و آزمایش نمونه‌های آزمایشگاهی در جریان عملیات اجرایی بازیافت و اندازه‌گیری مدول مقاومتی آنها یا انجام آزمایشات غیر مخرب از جمله FWD مطابق ASTM‌-D4694‌، جهت محاسبات مربوط به تعیین ضخامت روکش اقدام نمود. در این دستورالعمل برای تعیین ضخامت روکش لایه‌های بازیافت سرد، از دو روش آشتو و انستیتو آسفالت استفاده شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه به نشریه شماره ۳۳۹ مراجعه شود.

اجرای عملیات بازیافت سرد آسفالت

به دلیل سرعت و توان بالای اجرایی روش‌های بازیافت سرد، برنامه ریزی باید قبل از شروع کار تهیه شود.

مقررات ترافیکی

عموماً عملیات بازیافت در نیمی از عرض راه انجام می‌شود. یا اینکه برای اجرای آن تنها بخشی از راه مسدود نشود. علائم هشدار دهنده ترافیکی، چراغ‌های چشمک زن، سایر کنترل‌های ترافیکی لازم بر اساس آیین نامه‌های جاری وزرات راه و ترابری برای تامین ایمنی در عملیات اجرایی باید قبل از شروع عملیات بازیافت برای پروژه مورد نظر مدل‌سازی و اجرا شود.

نقشه برداری

در پروژه‌های بهسازی رقوم سطح را موجود تا فاصله ۲۰ متر از دو طرف شانه‌های راه برداشت می‌شود. و پروفیل‌های طولی و عرضی راه موجود ترسیم شده و خط پروژه مطلوب نهایی برای عملیات بهسازی مورد نظر تعیین می‌شود.

آسفالت تراشی اولیه

اغلب قبل از شورع عملیات بازیافت نیاز به برداشتن و آسفالت تراشی بخشی از لایه‌ها یروسازی موجود وجود‌ دارد. این کا‌ر به این دلیل انجام می‌شود که رقوم نهایی عملیات بازیافت با نقاط اجباری موجود در مسیر از قبیل جوی‌های آب، پیاده‌روها، شبکه جمع آوری آب‌های سطحی‌، تقاطع‌ها و پل‌های موجود در مسیر مطابقت نماید و در عین حال امکان انجام عملیا بازیافت طبق ضخامت‌های تعیین شده در طرح فراهم باشد.

مشخصات روسازی متفاوت در مقاطع عرضی

در بسیاری از موارد مشخصات روسازی موجود به جهت برخی ملاحظات در طراحی مرحله اولیه ساخت راه یا اعمال روش‌های مختلف بهسازی در طول بهره‌برداری از محور د‌ر مقاطع عرضی با یکدیگر تفاوت دارد. در این موارد قبل از شورع عملیات اجرایی برنامه کاری مناسبی برای تغییرات باید تدوین شود.

شیب راه

وقتی شیب طولی راه زیاد باشد و جهت حرکت دستگاه بازیافت رو به بالای شیب قرار داشته باشد نیروی کششی زیاد بین چرخ‌های لاستیکی و سطح قشر بازیافتی ایجاد می‌شود. این امر باعث می‌شود تا هنگامی که چرخ‌های جلو دستگاه بازیافت بر رو‌ی مصالح متراکم نشده می‌لغزد. درصد قیر و آب تزریق شده به مخلوط بازیافتی بیشتر از مقادیر لازم باشد. در چنین مناطقی باید عمل بازیافت در جهت سرازیری و رو به پایین شیب انجام شود. و عمل تزریق قیر و آب از تانکرهای مربوطه به کمک پمپ‌های مناسب انجام شود.

پخش و کوبیدن

عموماً وسایل و دستگاههایی که جهت پخش و کوبیدن آسفالت بازیافت سرد درجا و آسفالت بازیافت سرد کارخانه‌ای به کار می‌رود مشابه دستگاه‌های مورد استفاده جهت آسفالت گرم است. د‌ر برخی راه‌های کم ترافیک نظیر راه‌های فرعی و روستایی می‌توان عمل پخش مصالح بازیافتی را با گریدر انجام داد و برا‌ی متراکم کردن آن نیز از غلتک‌های سبک استفاده کرد. و برای حصول نتیجه مطلوب عمل پخش و تراکم را د‌ر چند لایه با ضخامت‌های کمتر اجرا نمود. ا‌ز سوی دیگر در راه‌های با اهیمت بالا و در مواقعی که ضخامت لایه‌های بازیافتی در محل زیاد باشد استفاده از غلتک‌های سنگین مخصوص فلزی مورد نیاز است. د‌ر عملیات آسفالت بازیافت سرد اصولاً مرحله پخش اولیه مخلوط نیز توسط دستگاه بازیافت صورت می‌گیرد. در دستگاه‌های یک بخشی که عملیات پخش از دقت کافی برخوردار نیست اینکار ممکن است پس از اتمام کار بازیافت به کمک دستگاه‌های مناسب نظیر گریدرهای پیشرفته انجام گیرد تا رقوم نهایی زمین با تراز پروفیل‌های طولی و عرضی منطبق شود.