روسازی راه
در گذشته تحقیقات در رابطه با خرابیهای روسازی راه انجام شده است. این تحقیقات نشان میدهند که ترک خوردگی را میتوان به عنوان یکی از خرابیهای اصلی روسازیها در نظر گرفت که به دلایل مختلفی به وقوع میپیوندد. خستگی یکی از دلایل ترک خوردگی روسازیها است که در نتیجه بارهای ترافیکی تکراری بوجود میآید. این نوع خرابی دردماهای متوسط تا پایین روسازی، تحت بارهای تکراری ترافیک و در طول عمر روسازی اتفاق میافتد. ولی زمانی که شروع میشود، به سرعت گسترش مییابد و منجر به خرابی کلی سازه روسازی آسفالتی میشود. انقباض روسازی در دماهای سرد و تغییر شکل آن منجر به ایجاد تنشهای کششی در روسازی و وقوع ترکهای عرضی در سازه روسازی میشود. که از دلایل ترکخوردگی روسازی است.
تغییر شکلهای ماندگار و دائمی روسازی که عمدتاً بصورت شیار افتادگی و موج زدگی در سطح روسازیها دیده میشود، یکی دیگر از خرابیهای اصلی روسازیهای آسفالتی است. این خر ابی در اثر ایجاد تنشهای برشی در لایه آسفالتی روسازی بوجود آمده و اگر مقاومت برشی مخلوط آسفالتی کم باشد و یا مخلوط آسفالتی سفتی کمی داشته باشد، شیار افتادگی در روسازی آسفالتی ظاهر خواهد شد. در دماهای بالای سرویس دهی روسازی آسفالتی، از رفتار الاستیک مخلوط آسفالتی کاسته شده و به رفتار ویسکوز آن افزوده میشود و هر چه قیر مورد استفاده بتواند در دماهای بالا رفتار الاستیک و سفتی بیشتری داشته باشد، مخلوط آسفالتی بهتر میتواند در برابر مکانیزم تغییر شکل دائمی روسازی ایستادگی نماید. برای کاهش خرابی روسازیهای آسفالتی راههای مختلفی وجود دارند که میتوانند عمر بهره برداری روسازی را بیشتر کنند که به شرح زیر است.
- تولید قیرهای جدید با مشخصات شیمیایی، فیزیکی و رئولوژیکی بهتر
- بهبود طرح اختلاط مخلوط آسفالتی و طرح لایه روسازی آسفالتی
- بهبود روشهای ساخت و اجرا و فنون نگهداری راهها
قیرهای اصلاح شده یکی از مهمترین راهکارها برای برطرف نمودن خرابی روسازیها هستند. برای تولید قیر اصلاح شده روشهای متفاوتی با استفاده از مواد افزودنی مختلف در مقادیر اصلاح سازی متفاوت وجود دارند. در سالهای اخیر استفاده از پلیمر به عنوان یک روش رایج در صنعت روسازی آسفالتی در نظر گرفته شده که میتواند برای بهبود مشخصات قیر مورد استفاده قرار گیرد. قیر اصلاح شده میتواند مشخصات گستردهای را که برای عملکرد بهتر راهها نیاز است، فراهم نماید و میتواند در شرایط آب و هوایی و بارگذاری شدید سرویسدهی کند.
افزودن پلیمر به قیر مهمترین شکل اصلاح کردن قیر به دلیل بازه گسترده کاربرد آن و فرصتهای استعمال آن است و امروزه تکنولوژی پلیمر به عنوان یک جزء ثابت راه سازی در نظر گرفته میشود. ازسوی دیگر کاربرد پودر لاستیک بدست آمده از لاستیکهای ضایعاتی و دور ریز به عنوان یک افزودنی اصلاح کننده کمک میکند تا بتوان مشکلات جدی شرایط محیطی و آب و هوایی را حل نموده و عملکرد روسازی آسفالتی را بهبود داد. پلیمرهای تجاری و مصنوعی امکان تولید مخلوطهایی را بوجود میآورند که بتوانند در مقابل شیار افتادگی و ترک خوردگی مقاومت نمایند. کاربرد افزودنی پلیمری برای پروژههای راه سازی به عوامل مختلفی از جمله هزینه ساخت، توانایی اجرا، در دسترس بودن و عملکرد مورد انتظارب ستگی دارد. اصلاح پلیمری قیر بخصوص در کشورهای در حال توسعه، بدلیل اینکه پلیمر از کشورهای دیگر وارد میشود، هزینه بیشتری به دنبال خواهد داشت.
تأثیر ضایعات لاستیکی در بهبود خواص بتن آسفالتی
سالیانه حدود یک میلیارد تایر ضایعاتی در دنیا تولید میشود. به دلیل کمبود فضای دفن زباله و مباحث زیست محیطی بازیافت تایرهای فرسوده امری ضروری به نظر میرسد. بازیافت لاستیکهای مستعمل به چند روش انجام میشود.
۱-جمع آوری و استفاده مجدد به عنوان لاستیک دسته دو در کشورهایی که استفاده خودرو رو به افزایش است نظیر برزیل- دمونیکن- ال سال وادوار- هندوراس و مکزیکو که جز بزرگترین خریداران لاستیک دسته دو در دنیا هستند که به صورت مستقیم یا با ایجاد روکش مجدد روی لاستیک به استفاده مجدد از آن میپردازند.
۲-جمع آوری و تبدیل به گرانول یا خرده لاستیک که خود شامل چند نوع فرآیند استفاده است.
- در مخلوطهای آسفالتی
- در قیرهای اصلاح شده
- در کفپوشها
جهت استفاده از سوخت مشتق از لاستیک که رایجترین حالت بازیافت است حدود ۴۴/۷ درصد لاستیکهای ایالت متحده آمریکا در این امر استفاده میشود.
خرده لاستیک ضایعاتی
معضل وجود لاستیکهای مستعمل در جهان امروزه یکی از دغدغههای مدیریت کلان محسوب میشود. از طرفی گسترش سریع شبکه راهها، افزایش ترافیک و بار محوری ناشی از آن، مهندسان را ملزم به چاره اندیشی جهت بالا بردن کیفیت راهها مینماید. بدین ترتیب با تبدیل لاستیک به پودر پلاستیک و استفاده از آن به عنوان یک افزودنی و اصلاح کننده رفتار عملکردی قیر بخشی از نگرانیها از بابت مسائل زیست محیطی و در پی آن عدم کارایی لازم مخلوطهای آسفالتی مرتفع شد.
هدف اصلی این پژوهش مطالعه اثر مواد زائد موجود در طبیعت یعنی لاستیکهای فرسوده به شکل پودر لاستیک بر روی مشخصات و رفتار رئولوژیکی و شکل پذیری قیر و عملکرد شیار افتادگی و ترک خوردگی و دوام رطوبتی مخلوط آسفالتی و همچنین مقایسه آنها با پلیمر تجاری رایج موسوم SBS است که با توجه به وارداتی بودن و بهای گران این محصول نیاز به توجه بیشتر به زبالهای به نام لاستیک مستعمل است.
استفاده از خرده لاستیک ضایعاتی به عنوان یک ماده اصلاح کننده در آسفالت طی چهار دهه اخیر مورد توجه محققین بوده است. تحقیقات صورت گرفته در ساخت روسازی آسفالت لاستیکی بیانگر کاهش ضخامت روسازی، افزایش عمر روسازی، کمتر شدن میزان بازتابش شکست نور، کم شدن سر و صدای ترافیک، کاهش هزینههای نگهداری و بهبود مسایل زیست محیطی است. با گذشت زمان و با توجه به افزایش بارهای ترافیکی، روند خرابی و گسیختگی روسازی آسفالتی رشد بیشتری یافت. اما مصالحی که برای روسازی به کار میرفت همان مصالحی بود که پاسخگوی ترافیک گذشته و بارهای محوری عادی بود. بنابراین عملکرد ضعیف و گسیختگی زودرس روسازیهای آسفالتی محققین و مهندسین را به فکر اصلاح عملکرد مخلوطهای آسفالت انداخت. عملکرد روسازی اساساً تابعی از ماهیت قیر به کار رفته در آن است. بنابراین یکی از راههای بهبود عملکرد مخلوطهای آسفالت اصلاح خصوصیات مکانیکی قیر است. برای بهبود خواص قیر میتوان موادی موسوم به مواد افزودنی را به مخلوط اضافه کرد افزودنیها به موادی اطلاق میشود که قبلاً به قیر اضافه شده و یا تحت شرایط معین کاملاً با آن مخلوط شده یا در حین تهیه مخلوطهای آسفالتی به واحد مخلوط کننده کارخانه آسفالت در جریان اختلاط قیر و مصالح سنگی اضافه میشود با این هدف خواص یا عملکرد قیر حاوی مواد افزودنی بهبود مییابد.
یکی از موارد اصلاح قیر افزودن خرده لاستیک بازیافتی از تایرهای فرسوده بر قیر خالص است. به طور کلی وجود خرده لاستیک در مخلوطهای آسفالتی سبب بهبود عمر خستگی رویه، کاهش هزینههای نگهداری، افزایش مقاومت شیار افتادگی، افزایش مقاومت لغزشی، کاهش ترک انعکاسی در روکشها و کاهش آلودگی صوتی میشود. افزودن خرده لاستیک به قیر خالص علاوه بر بهبود رفتار مکانیکی مخلوط آسفالتی مشکلات زیست محیطی مربوط به حذف لاستیکهای فرسوده را تا حدود زیادی مرتفع میسازد.
نتایج این پژوهش نشان می دهد افزایش پودر لاستیک در قیر اصلاح شده نقطه نرمی را افزایش و درجه نفوذ را کاهش میدهد و مقدار برجهندگی با افزایش استفاده از پودر لاستیک در قیر افزایش مییابد که در دمای بالای روسازی ارزشمند است. درصد استفاده بیشتر از پودر لاستیک رفتار الاستیک قیر را افزایش داد که باعث دوام بیشتر در مقابل تغییر شکل دائمی و شیار افتادگی مخلوط آسفالتی است. همچنین با افزایش درصد استفاده از پودر لاستیک در قیر اصلاح شده، شاخص مکانیزم ترک خوردگی خستگی در دماهای میانی کاهش مییابد.
افزودنی SBS نسبت به پودر لاستیک قابلیت بیشتری در بهبود چسبندگی قیر به مصالح سنگ و دوام مخلوط آسفالتی در برابر زیانهای رطوبتی به میزان حدوداً دو برابر دارد و اصلاح قیر خالص توسط SBS و پودر لاستیک شاخص TSR را بالا میبرد (مقاومت کشتی غیرمستقیم).