تأثیر تراشههای خرده آسفالت بر روی خصوصیات قیر و مخلوطهای آسفالتی گرم
محدودیت منابع و مصالح سنگی مرغوب و قیر، حل معضلات زیست محیطی ناشی از تولید تراشههای خرده آسفالت و فواید اقتصادی سبب بهره برداری مجدد از مصالح موجود در صنعت روسازی شده است. روش بازیافت گرم مخلوطهای آسفالتی، یکی از روشهای مناسب برای ترمیم، بهسازی و بازسازی روسازیهای آسفالتی است.
در این روش رویههای آسفالتی که دچار خرابی و فرسودگی شدهاند از سطح راه تراشیده شده و در ترکیب مخلوطهای آسفالتی جدید استفاده میشوند. بنابراین لازم است برای تشخیص عملکرد مناسب مخلوطهای آسفالتی حاوی تراشههای خرده آسفالت تحقیقات بیشتری انجام شود. با توجه به این که قیر موجود در تراشههای خرده آسفالت، در طی مدت اجرا و همچنین مدت خدمت دهی، به دلیل واکنش با اکسیژن هوا به تدریج فرسوده و سخت میشوند، بنابراین بررسی قیر ترکیبی (قیر تراشههای خرده آسفالت و قیر جدید) مخلوطهای آسفالتی حاوی تراشههای خرده آسفالت ضروری و مهم است.
اقتصادی و حفظ منابع طبیعی از دلایل عمده استفاده از تراشههای خرده آسفالت در روسازی راههاست. یکی از موارد استفاده از تراشههای خرده آسفالت بکارگیری آنها در مخلوطهای آسفالتی گرم است.
اولین گام در استفاده مجدد از روسازی موجود تبدیل مصالح آسفالتی و سنگدانهای به مصالح استاندارد و قابل استفاده در ساخت روسازی جدید است. از تراشههای خرده آسفالتی میتوان در کلیه عملیات آسفالتی از قبیل نوسازی، اجرای روکش و یا ترمیم و بهسازی روسازی راهها استفاده کرد. به طور کلی بازیابی مصالح آسفالتی به فرآیندی اطلاق میشود که در آن قیر و مصالح سنگی فرسوده طی فرآیندی قابل استفاده میشوند. بنابراین بررسی رفتار مخلوطهای آسفالتی گرم حاوی تراشههای خرده آسفالت حائز اهمیت است.
سختی(پیر شدگی) قیر
پیری یا سختی در طول عمر قیر سبب افزایش خاصیت ویسکوزیته قیر شده و سختی مخلوطهای آسفالتی را در پی دارد. سختی قیر میتواند سبب سختی زیاد و شکنندگی مخلوطهای آسفالتی شده و مخلوطی آسفالتی با ضعف ترک خوردگی را به وجود آورد. همچنین در تحقیقاتی نشان داده شده است سختی قیر موجب میشود، مقاومت لغزشی مخلوطهای آسفالتی کاهش یافته و حساسیت رطوبتی آنها زیاد شده و یک مخلوط آسفالتی، با داوم کمتر به وجود آید.
قیر دارای دو مرحله پیری است.
- دوره کوتاه مدت
- دوره بلند مدت.
دلیل اصلی پیری کوتاه مدت قیر، تبخیر است و در هنگام گرم کردن مخلوط یا اجرا حادث میشود. در حالی که پیری بلند مدت قیر در محل اتفاق میافتد و به خاطر اکسیداسیون است. بررسی اثر پیری روی قیر هنگامی که مخلوط شامل خرده آسفالت با قیر سخت شده از زمان ساخت بوده، مهم است.
زمانی که از مخلوطهای آسفالتی شامل تراشه خرده آسفالت استفاده میشود، دانستن خصوصیات قیر، درصد قیر و دانه بندی خرده آسفالت ضروری است. قبل از تعیین دانه بندی خرده آسفالت، باید قیر و سنگدانهها از هم جدا شوند. چندین روش برای جداسازی قیر از سنگدانهها و مشخص کردن درصد قیر وجود دارد که شامل جداسازی به وسیله حلال، روش هستهای، روش پیکنومتر، ثبت اتوماتیک و روش حرارت دادن است در روش جداسازی با حلال از حلالهایی مانند متیلن و تری متیلن استفاده میشود که به وسیله آن، قیر از سنگدانههای ریز جدا میشود. تحقیقات نشان میدهد روش جداسازی به وسیله حلال و روش حرارت دادن در گرمخانه نسبت به بقیه روشها مناسبتر هستند.
یکی از موانع قابل توجه در روش جداسازی با حلال، انحراف استاندارد بالای آزمایش است. با وجود موانع، یکی از فواید جداسازی قیر به وسیله حلال جمع آوری قیر برای انجام آزمایشهای بیشتر (ویسکوزیته، آزمایش نفوذ و …) است و بهترین روش برای تعیین درصد قیر تا وقتی است که روش حرارت دهی درگرمخانه بهبود یابد.
پیر شدگی، تغییرات زیادی در خصوصیات قیر ایجاد میکند که از آن جمله میتوان به افزایش ویسکوزیته و سختی و کاهش درجه نفوذ و تغییر شکل پذیری اشاره کرد که سبب میشود مخلوطهای آسفالتی سخت و ترد شوند. خصوصیات مخلوطهایی که شامل تراشههای خرده آسفالت هستند، اساساً تحت تأثیر خصوصیات پیر شدگی قیر و مقدار تراشههای خرده آسفالت مورد استفاده در تهیه مخلوطها هستند. با افزایش مقدار تراشههای خرده آسفالت در مخلوطهای آسفالتی، مقاومت فشاری و سختی، افزایش و شکل پذیری، کاهش مییابد.
قیر مخلوطهایی که شامل تراشههای خرده آسفالت هستند نسبت به قیر مخلوطهای متداول (بدون تراشههای خرده آسفالت) با نسبت آهستهتری پیر میشود.
با افزایش مقدار تراشههای خرده آسفالت مقاومت کششی مخلوطها نیز افزایش مییابد که این میتواند ناشی از افزایش سختی قیر مخلوطها باشد. همچنین نتایج آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم نشان میدهند میزان چسبندگی مخلوطهای آسفالتی با افزایش مقدار تراشههای خرده آسفالت کاهش نیافته است، زیرا یکی از دغدغههای اصلی استفاده از تراشههای خرده آسفالت این است که ممکن است با افزایش مقدار تراشههای خرده آسفالت میزان چسبندگی مخلوطهای آسفالتی کاهش یابد.
با افزایش مقدار تراشههای خرده آسفالت در حدود ۵۰ درصد سرعت پیر شدن قیر خالص با شدت بیشتری افزایش مییابد، در حالی که قیر مخلوطهای بدون تراشههای خرده آسفالت و مخلوطهای حاوی ۲۵ درصد تراشههای خرده آسفالت تفاوت چندانی با هم ندارند. به دلیل این که قیر خرده آسفالت در حین ساخت، اجرا و مدت زمان بهره برداری دچار پیر شدگی میشود، در نتیجه روند پیر شدن آن در استفاده مجدد بسیار اندک است و افزایش قیر جدید در این حالت هر چند مقدار آن کم است، ولی در جهت بهبود خصوصیات قیر خرده آسفالت عمل میکند.
افزایش حدود ۲۵ درصد تراشه خرده آسفالت تأثیر چندانی بر روی قیر مخلوط ندارد، در حالی که افزایش حدود ۵۰ درصد تراشه خرده آسفالت بر روی قیر جدید و مخلوط مؤثر است. همچنین استفاده از تراشههای خرده آسفالت به میزان بیشتر از ۵۰ درصد موجب میشود خصوصیات قیر مخلوط مشابه خصوصیات قیر تراشههای خرده آسفالت اولیه مورد استفاده قرار گیرد. در نتیجه استفاده از تراشههای خرده آسفالت به مقدار زیاد (در صورتی که دانهبندی آن مشابه دانه بندی مورد نیاز در طراحی باشد) مستلزم استفاده ازقیر نرمتر و یا جوان ساز است. البته در این حالت باید سایر پارامترهای مقاومتی مخلوط مورد بررسی قرار گیرند.