آسفالت حفاظتی ریزدانه

رفتار یک روسازی به شرایط ساختاری و عملکردی آن بستگی دارد. عملکرد روسازی نیز به ظرفیت و قدرت تحمل بار روسازی و بستر راه وابسته است. شرایط عملکردی یک جاده شرایطی است که بهره بردار، ضمن احساس راحتی و ایمنی از یک نقطه به نقطه دیگر مسیر با سرعت مناسب حرکت کرده و هزینه‌ها نیز در حد قابل قبول باشد. با انجام عملیات نگهداری پیشگیرانه و بکارگیری روش‌های ترمیم سطح روسازی ضمن حفظ شرایط عملکردی، کیفیت بهره برداری نیز بهبود یافته و با ارائه راه حل‌های کم هزینه، بهر‌ه‌وری روسازی افزایش می‌یابد. این روش‌ها باید توسط مدیران و مهندسین در زمان انتخاب استراتژی بهسازی مورد ملاحظه قرار گیرند. روسازی‌هایی که وضعیت موجود آنها توان تحمل بار ترافیک طراحی شده را داشته ولی نیاز به اصلاح سطح رویه دارند، لازم است با آسفالت‌های حفاظتی مورد بهسازی قرار گیرند.

بعنوان یکی از روش‌های نوین مرمت (‌Microsurfacing)، مخلوط آسفالت حفاظتی ریزدانه رویه‌های آسفالتی از سال ۱۹۸۰ مورد استفاده قرار گرفته است. این آسفالت یک نوع رویه حفاظتی است که از قیر امولسیونی پلیمری، مصالح سنگی صددرصد شکسته، فیلر معدنی، آب و سایر افزودنی‌های کنترل کننده تشکیل شده است. در صورتی که این آسفالت به خوبی طراحی شده و با تجهیزات مناسب اجرا شود نتایج خوبی در اصلاح خصوصیات اصطکاکی سطح رویه خواهد داشت. همچنین قادر است اثرات شیارهای چرخ‌ها را اصلاح کرده و ناهمواری‌های سطحی را به حداقل رساند. در این تحقیق سعی شده‌ تا ضمن معرفی این نوع آسفالت حفاظتی، پارامترهای مؤثر بر روش طرح و اجرای آن بررسی شود.

خصوصیات و کاربرد

معمولاً از نوع ‌‌آسفالت حفاظتی ریز دانه یک مخلوط ترکیبی از قیرامولسیونی پلیمری اصلاح شده مصالح سنگی صد در صد شکسته، فیلر معدنی، آب و افزودنی‌های مورد نیاز است. فیلر ، ‌کند شکن معدنی معمولاً سیمان و در جاهایی که شرایط اجازه دهد (امکان تخصیص زمان گیرش طولانی میسر باشد) از آهک هیدراته استفاده می‌شود. افزودنی‌های کنترلی نیز بعضاً جهت تنظیم زمان شکستن قیر امولسیون مورد کاربرد قرار می‌گیرند.

آسفالت حفاظتی ریز دانه اساساً یک نوع اسلاری سیل حاوی قیرهای امولسیونی پلیمری است که گاهاً مصالح سنگی درشت دانه نیز در آن استفاده می‌شود. مخلوط‌های اسلاری سیل عموماً در ضخامتی معادل ۱/۵ برابر اندازه درشت ترین سنگدانه مخلوط اجرا می‌شوند و در ضخامت‌های نسبتاً نازکتری قابل اجرا هستند. در مقایسه با آسفالت گرم که در هوای خشک قابل اجرا است، آسفالت حفاظتی ریزدانه در دماهای مختلف، بسته به شرایط قیر امولسیون انتخاب شده، قابل اجرا هستند. شکنندگی و سختی امولسیون در خلال یک پروسه الکترو شیمیایی و با از دست دادن آب، حاصل میشود.

آسفالت حفاظتی ریز دانه همچنین یک نوع مخلوط آسفالت سرد نیز نامیده می‌شود. بیشترین موارد کاربرد آسفالت حفاظتی ریز دانه به عنوان سیل‌کت‌های سطحی، مواد پرکننده خط افتادگی چرخ‌ها، زبر کردن سطح راه، پرکردن منافذ رویه‌های آسفالتی و اصلاح شیب عرضی روسازی است‌. بعضی کشورها آسفالت حفاظتی ریز دانه را برای اهداف دیگری نیز مورد استفاده قرار می‌دهند، که این اهداف شامل موارد زیر است.

• اصلاح قیر زدگی
• اصلاح شن زدگی
• اجرای قشر رگلاژی
• پرکردن ترک‌ها
• پرکردن فضاهای خالی و چاله های کوچک
• لکه گیری چاله‌های کوچک و کم عمق

اگر چه آسفالت حفاظتی ریزدانه ابتدا برای اصلاح رویه‌های آسفالتی مورد استفاده قرار گرفت اما در برخی از کشورها از آن در حفاظت از رویه‌های بتنی و روکش پل‌ها نیز استفاده می‌شود.

روانی مخلوط و نسبت پخش

هنگامی که مخلوط آسفالت حفاظتی ریزدانه به محفظه پخش وارد می‌شود، باید استقامت و روانی دلخواه را داشته باشد. اگر مخلوط خیلی سفت باشد ممکن است در محفظه پخش زودتر از حد موعد دچار گیرایی شده و زیر دستگاه پخش بصورت شیار شده و خط افتاده اجرا شود. اگر خیلی روان باشد، ممکن است سنگدانه‌ها دچار جداشدگی شوند و قیر امولسیون به کانال‌ها یا کناره راه جریان پیدا کند.

میزان شکست و گیرایی قیرامولسیون

پیش بینی و کنترل فرآیند شکست قیرامولسیون برای اجرای مناسب آسفالت‌های حفاظتی بسیارحیاتی است. دما و رطوبت بر شکست، عمل آمدن و روانی آسفالت‌های حفاظتی تاثیر گذارند. با افزایش دما و کاهش رطوبت مدت زمان شکست امولسیون و حذف آب کاهش می‌یابد. نوع مصالح سطح روسازی و خصوصیات جذب و خواص شیمیایی مصالح در زمان شکست و مقدار قیر باقیمانده روی سنگدانه تأثیر دارند.

افزودنی‌ها

در طول اجرا معمولاً از افزودنی‌ها برای کنترل زمان شکست و گیرایی امولسیون استفاده می‌شود. روش‌های طرح اختلاط در مورد نوع و مقدار مجاز افزودنی‌ها پیشنهاداتی ارائه می‌دهند و کاربر بر اساس شرایط محیط در مورد مقدار استفاده از آنها تصمیم می‌گیرد. در هوای بسیار گرم از افزودنی‌های مناسب برای افزایش زمان شکست استفاده می‌شود. اگر زمان شکست با اضافه کردن افزودنی‌ها قابل کنترل نباشد، ممکن است نیاز به فرمولاسیون مجدد امولسیون باشد.

آزمایش صحرایی

آسفالت حفاظتی ریزدانه یک سیستم با گیرایی سریع است که به شرایط گیرش بستگی دارد. چنانچه شرایط گیرش در آزمایشگاه با شرایط صحرایی متفاوت باشد مشکلاتی ایجاد خواهد شد. مخلوطی که در شرایط آزمایشگاهی طرح شده ممکن است در شرایط میدانی به خوبی عمل نکند. برای اطمینان از مناسب بودن طرح و تعیین دقیق زمان گیرش، توصیه میشود قبل از شروع اجرای کامل طرح، یک باند آزمایشی شبیه اجرای واقعی ساخته شده و موارد اجرایی نظیر کنترل زمان گیرش و تعیین مقادیر دقیق آب و مواد افزودنی مشخص شوند.

کیفیت ساخت

‌پوشش و تامین بافت سطحی

آسفالت‌های حفاظتی باید پوشش کامل سطح روسازی را فراهم کرده و سطحی صاف و غیر لغزنده حاصل شود. برای دستیابی به این هدف، سطح نهایی کار باید عاری از هر گونه رگه‌های قیری، برش‌خوردگی، چین و چروک و دیگر نامنظمی‌ها باشد. به علاوه کیفیت مناسب و پوشش درزهای طولی و عرضی باعث ارتقاء کیفیت رانندگی و منظر جاده می‌شود. اگرچه استانداردهای مختلف حدود و مقررات مشخصی برای چگونگی وضعیت سطح تمام شده ارائه نکرده‌اند اما پروژه‌های مختلف آسفالت حفاظتی اجرا شده در مناطق مختلف عموماً ساخت خوبی داشته است.

چین خوردگی (موج‌های متوالی)

چین خوردگی‌ها که به نام موج‌های متوالی هم شناخته می‌شوند، پستی و بلندی‌های عرضی هستند که در سطح روسازی با فواصل منظم ظاهر می‌شوند. اجرای لایه در ضخامتی بسیار نازک یا کم بودن مقدار مخلوط، از عوامل ایجاد موجه‌های عرضی هستند. سرعت پخش نیز ممکن است تاثیر گذار باشد. همچنین مشاهده شده‌ که سرعت زیاد پخش مواد منجر به موجدار شدن سطح نهایی شده است. برای جلوگیری از بروز این خرابی چگونگی عملکرد دستگاه پخش نیز مهم است. تجربه نشان داده است که استفاده از تیغه لاستیکی در دستگاه پخش برای ماله کشی مخلوط معمولاً نتایج بهتری از نوع فولادی آن می‌دهد.

ایجاد رگه‌های طولی

بروز رگه یا شیار شدگی طولی نیز از دیگر خرابی‌های ناشی از اجرای نا‌مناسب است که اغلب به دلیل استفاده از تیغه‌های پخش کثیف، شکسته و نامناسب ایجاد میشود. استفاده از مصالح درشت‌دانه و عدم یکنواختی مخلوط از نظر میزان روانی نیز ممکن است از عوامل بروز این خرابی باشند. توصیه‌های مربوط به جلوگیری از بروز چین خوردگی‌ها نیز می‌تواند برای پیشگیری از بروز این خرابی‌ها مفید باشد. دلیل دیگر ایجاد خط افتادگی نرخ پخش مصالح و مواد کمتر از اندازه طراحی شده است. در این راستا لازم است از نرخ‌های پخش کمتر از‌ ضخامت ۱/۵ برابر سایز بزرگترین سنگدانه اجتناب شود. همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترک‌های انعکاسی در روسازی، ترک‌های موجود باید به صورت یکنواخت و هم‌سطح قبل از اجرای آسفالت حفاظتی پر شوند.

یکنواختی سطح

نامنظمی‌های جزئی که در سطح روسازی وجود دارد با تنظیم قسمت پخش کن دستگاه اجرای آسفالت حفاظتی ریزدانه در حین عملیات اجرایی قابل اصلاح است. تیغه‌های لاستیکی که می‌توانند کار ماله کشی را انجام دهند برای اصلاح پروفیل عرضی مناسب و موثر نیستند چرا که همراه با
ناهمگونی‌های پروفیل موجود آسفالت تغییر حالت داده و در نتیجه بدون توجه به پروفیل موجود مقدار ثابتی از مخلوط را در عرض روسازی پخش می‌کنند. به منظور اصلاح شیب عرضی سطح نهایی باید با یک تیغه سه متری صاف برای ایجاد مقطع عرضی کنترل شود. در مقاطع شیبدار استفاده از مخلوط‌های با روانی زیاد باعث ایجاد مشکل در اجرا شده و امکان پخش مخلوط در ضخامت کنترل شده را دشوار می‌کند.

لذا در شرایط فوق مخلوط با روانی بیش از حد نباید مورد استفاده قرار گیرد. فرمولاسیونامولسیون‌ها باید به گونه‌ای باشد که به پیمانکاران اجازه استفاده از مخلوط نسبتا خشک در هر گونه شرایط را بدهد. محفظه‌های پخش مدرن به پیمانکاران اجازه می‌دهند تا سرعت و جهت همزن‌های حلزونی شکل را کنترل کنند. این امر هنگامی که در مقاطع قوسی و شیب دار مخلوط پخش می‌شود، حائز اهمیت است. محفظه‌های پخشی که نتوانند مواد را به راحتی درون محفظه توزیع کنند، نباید مورد استفاده قرار گیرند.

ترمیم سطحی

در مواردی که سطح روسازی ناصاف بوده و یا جایی که عمق شیار افتادگی چرخ‌ها بین ۵ تا 10میلیمتر باشد، اجرای دو لایه آسفالت حفاظتی می‌تواند موثرتر باشد. لایه اول که به منظور اصلاح زیرسازی و بازسازی پروفیل عرضی اجرا می‌شود، با یک لایه سطحی تکمیل می‌شود. اگر عمق شیارها بیش از ۱۰ میلیمتر باشد، شیارها ابتدا بایدد توسط ماشین پخش آسفالت حفاظتی پر شوند و سپس لایه نهایی اجرا شود. لایه زیرین توسط ماشین پخش کننده تمام عرض با تیغه ماله کش فولادی اجرا می‌شود. در حین اجرا شمشه دستگاه طوری تنظیم می‌شود تا با بالاترین قسمت سطح روسازی در تماس باشد و نقاط پایینتر را پر کند.‌

اجرا روی روسازی‌های بتنی

استفاده از آسفالت حفاظتی روی روسازی‌های بتنی خیلی معمول نیست، اگرچه این آسفالت‌ها برای افزایش ضریب اصطکاک سطح آنها و عرشه پل‌ها کاربرد دارند. آسفالت حفاظتی که مستقیماً روی روسازهای بتنی اجرا می‌شود در یک دوره کوتاه مدت ممکن است شروع به جدا شدن کند. برای اطمینان از پیوستگی مناسب با سطح بتن موجود، اجرای لایه اندود قیری سطحی قبل از اجرای آسفالت سطحی توصیه میشود.

‌استفاده برروی سطوح روسازی‌های صیقلی

از این نوع آسفالت برای تصحیح و به حداقل رساندن سطوح صیقلی شده نیز استفاده می‌شود. در آسفالت حفاظتی که روی روسازی‌های صیقلی شده به کار می‌رود باید بر اساس میزان شدت صیقلی سطح، از مصالح با شکستگی متوسط تا زیاد متناسب با شرایط رویه استفاده شود.

کاربرد روی سطوح متخلل و یا زبر شده

اگر آسفالت سطح روسازی موجود از نوع متخلخل باشد ابتدا باید با پخش یک قشر قیری امولسیونی رقیق و یا یک لایه مخلوط آسفالت حفاظتی نازک و روان سطح مورد نظر درزگیری شود و سپس لایه اصلی اجرا شود.‌

کاربرد روی سطوح ناصاف و هوازده

اگر سطح رویه خیلی ناصاف و هوازده باشد ممکن است اجرای یک لایه آسفالت حفاظتی یا آسفالت گرم نازک مطلوب باشد. روش تراشیدن همراه با بازیافت گرم نیز برای از بین بردن هوازدگی و تصحیح ناصافی سطح کاربرد دارد. در این حالت روی سطح بازیافت شده اجرای آسفالت حفاظتی توصیه می‌شود.

پارامترهای جنبی مورد نظر در طرح و اجرا

سروصدا

آسفالت‌های حفاظتی ریزدانه معمولاً نسبت به روسازی‌های آسفالتی و بتنی قدری بیشتر سروصدا ایجاد می‌کنند. این امر ممکن است به دلیل دانه‌بندی مصالح و زبری کلی و شکل و نوع سطح اجراشده باشد. البته سروصدای اضافی مربوط به زبری مصالح شکسته است که خود عامل ایجاد اصطکاک سطحی بوده و موجب افزایش ایمنی روسازی میشود.

قیر زدگی

عواملی که ممکن است باعث قیر زدگی آسفالت‌های حفاظتی بشوند عبارتند از بازگشایی سریع راه بر روی ترافیک، مقدار قیر یا آب زیاد در مخلوط و هوای گرم. به علاوه در راه‌های پرترافیک از مخلوط‌های ریزدانه تر نباید استفاده شود]. در بررسی‌های میدانی مشخص شد که وقتی شیارهای عمیق مسیر عبور چرخ‌ها ( بیش از ۳۰ میلیمتر) در یک بار عبور پر شده باشند، روسازی پس از مدت کوتاهی قیرزده خواهد شد.

شن زدگی

آسفالت‌های حفاظتی به یکی از دلایل زیر ممکن است دچار شن زدگی شوند.

1. مقدار قیر ناکافی
2. مقدار مصالح ریزدانه ناکافی (‌که بتوانند ذرات درشت را به هم چسبیده نگهدارند)
3. اجرای نازک و ضعیف
4. قیر خالص با کیفیت پایین
5. آب ناکافی
6. هوای سرد حین اجرا و یا تا ۲۴۴ ساعت بعد از آن

عریان شدگی مصالح سنگی

عریان شدگی مصالح سنگی مخلوط که علت آن همانا تضعیف یا فقدان چسبندگی بین مصالح توسط قیر است، معمولاً در اثر حضور رطوبت یا جریان آب بین سطح مصالح سنگی و قیر در آسفالت گرم یا مخلوط‌های آسفالتی دیگر ایجاد می‌شود. در صورت استفاده از قیر امولسیون مناسب که با مصالح سنگی انتخابی هم‌خوانی داشته باشد، آسفالت‌های حفاظتی مقاومت خوبی از خود در برابر این پدیده و جداشدگی لایه‌ها از یکدیگر نشان داده‌اند.

هزینه‌ها

هزینه‌های آسفالت حفاظتی ریزدانه به بسیاری از عوامل ازجمله شرایط محل، در دسترس بودن مصالح مرغوب و پیمانکاران با تجربه و نرخ اجرا، وابسته است. درمتره و برآورد هزینه تهیه و اجرا آسفالت حفاظتی موارد زیر باید صورت گیرد.

1. اندازه گیری مقدار مصالح و قیر امولسیون اصلاح شده با پلیمر
2. اندازه گیری مقدار مخلوط
3. اندازه گیری سطح پوششی

چنانچه آسفالت حفاظتی ریزدانه به خوبی طراحی و اجرا شود، می‌تواند عملکرد مناسبی در ارتقاء خصوصیات اصطکاکی راه و نیز پرکردن شیارهای ناشی از عبور چرخ وسایط نقلیه در شرایط مختلف ترافیکی و آب و هوایی از خود نشان دهد. علاوه بر اینها برای مقبولیت بیشتر آسفالت حفاظتی همکاری و تجربیات موسسات دولتی و پیمانکاران مورد نیاز است. به کارگیری یک روش بازرسی کنترل ساخت و اجرا مبتنی بر مشخصات فنی حاصل از نتایج می‌تواند کیفیت محصول را تضمین کند.