آسفالت

چكيده

در صنعت ساخت روسازي هاي راه و فرودگاه ، آسفالت كف قيري، به دليل برتري زيست محيطي، اجراي سريع، كاهش مصرف انرژي و كاهش هزينه هاي نهايي پروژه ، مي تواند گزينه مناسبي براي استفاده در ساختار روسازي باشد.

آسفالت كف قيري از اختلاط مصالح متداول راهسازي در دماي محيط و رطوبت طبيعي با كف قير حاصل مي گردد. حاصل اين اختلاط پوشش مصالح درشت دانه با قير و تشكيل ملاتي از قير و ريزدانه ها است كه عامل افزايش مقاومت برشي و چسبندگي مخلوط است. با وجودگسترش سريع استفاده از اين فن آوري، هنوز روش استانداردي براي طراحي اين نوع مخلوطها تدوين نشده است.

نتايج آزماشي مقاومت فشاري تك محوري بر روي نمونه هاي كف قيري ساخته شده با درصدهاي مختلف آهك و سيمان با نتايج بدست آمده از ديگر آزمايشات مورد مقايسه قرار گرفت. همچنين از بررسي نتايج، رابطه اي مستقيم ما بين مقاومت كششي غير مستقيم و مقاومت فشاري تك محوري در شرايط خشك بدست آمد.

كلمات كليدي:

قير ، آسفالت ، راه سازي ، چگالي ، فيلر

آسفالت

آسفالت ماده‌ای سیاه، چسبناک و بسیار چسبنده یا شبه جامد می‌باشد. آسفالت ماده‌ای ترکیبی است که از مخلوط کردن شن و ماسه و قیر ساخته می‌شود و در ساخت جاده، باند فرودگاه و پشت بام ساختمان‌ها به کار گرفته می‌شود.

تعریف آسفالت

آسفالت به‌صورت عام به مایع غلیظ، شبه جامد یا جامدی اطلاق می‌شود که عمدتاً از هیدروکربن‌ها و مشتقات آنها تشکیل شده است و در کربن دی‌سولفید به‌طور کامل حل می‌شود. [۱]

انواع آسفالت

آسفالت با توجه به نحوه کاربرد و اختلاط، به سه دسته آسفالت گرم، آسفالت حفاظتی و آسفالت سرد تقسیم‌بندی می‌شود.

آسفالت گرم

آسفالت گرم به آن دسته از آسفالت‌هایی اطلاق می‌گردد، که در آن‌ها قیر و مصالح سنگی گرماگرم مخلوط شوند و گرماگرم پخش و متراکم گردند. [۲]

آسفالت گرم دارای انواع زیر می‌باشد:بتون آسفالتی

این نوع از آسفالت دارای چند مجموعه اجرائی می‌باشد:گرم مخلوط شونده و گرم اجرا شونده

این نوع مخلوط آسفالتی بتنی که گرم تهیه و گرم نیز اجرا شود تشکیل شده‌است از: قیر خالص (AC)، مصالح سنگی بد دانه بندی شده، مصالح سنگی خوب دانه بندی شده. در موقع اجرا، استفاده از میله استحکام نیز رایج می باشد.

سرد مخلوط شونده و سرد اجرا شونده

رلد آسفالت

آسفالت ماستیک

آسفالت‌ حفاظتی

آسفالت‌های حفاظتی به آن دسته از مخلوط‌های قیر و مصالح سنگی اطلاق می‌شود که جهت پوشش و محافظت راه در مقابل عوامل جوی به‌کار گرفته می‌شوند. آسفالت حفاظتی باعث جلوگیری از فرسایش سطح راه‌های شنی و یا آسفالته می‌شود. این آسفالت به سهولت اجرا می‌شود و ضخامت آن معمولاً تا ۲٫۵ سانتی‌متر است. [۲]

البته آسفالت حفاظتی می تواند کاملاً قیر نیز باشد، که در این نوع از آسفالت حفاظتی مصالح سنگی به کار نرفته است و به نوعی آن را از مخلوط های آسفالتی نیز می توان جدا نمود. که هدف از ایجاد لایه حفاظتی و اختصاصا از این نوع آسفالت ایجاد یک لایه قیر بر روی مصالح سنگدانه است تا مصالح سنگی را به مخلوط آسفالتی که بعدا مورد استفاده قرار می گیرد بچسباند. در این نوع آسفالت نباید از قیری استفاده شود که به لایه سنگدانه نفوذ کند، اما باید آسفالت بالا را بچسباند.

آسفالت‌ سرد

آسفالت سرد (Cold Mix) به مخلوطی از مصالح سنگی و قیر مخلوط و یا امولسیون قیر گفته می‌شود که مواد اولیه آن در دمای محیط مخلوط شوند. در برخی انواع آسفالت سرد، ممکن است قیر بر حسب ضرورت گرم شود، اما سایر مصالح بدون گرم شدن با قیر مخلوط می‌شوند. [۲] آسفالت سرد به دو دسته زیر تقسیم‌بندی می‌شود:آسفالت سرد پیش ساخته (Plant Mixed cold mix)

ردمیکس (Road Mix)

خواص فیزیکی

چگالی آسفالت فشرده برابر ۲٫۲ تن بر متر مکعب می‌باشد. [۳]

آسفالت بطور کلی مخلوطی است از مصالح سنگی با دانه بندی پیوسته و یک ماده چسباننده که معمولا قیر است. آسفالت با توجه به کاربرد آن به صورتهای گوناکون ساخته می شود. آشناترین نوع آسفالت همان آسفالت گرم یا بتن آسفالتی گرم است. مصالح سنگی معمولا بیش از 90 درصد مخلوط آسفالت را تشکیل می‌دهند. از اینرو مصالح سنگی تاثیر بسزایی در کیفیت آسفالت حاصله دارد.

بتن آسفالتی

بتن آسفالتی ، پوسته متراکم و سیاهرنگی است که قسمت عمده و بطور کلی استخوان بندی آن را مصالح سنگی دارای دانه بندی پیوسته (با کمترین فضای خالی) تشکیل می‌دهد و ذرات آن به توسط قیر به هم چسبیده‌اند. بتن آسفالتی جسم همگن و توپری است که خود بار می‌برد، مقاومت برشی نسبتا زیاد دارد، در برابر عوامل جوی و چرخ وسایل نقلیه پایداری می‌کند و نیاز به تعمیر همیشگی ندارد.

به عبارت دیگر بتنی است که در آن ، به جای دوغاب سیمان ، قیر بکار رفته است و برای پر کردن هر چه بیشتر فضاهای خالی آن از گرد سنگ استفاده شده است. بتن آسفالتی را به روش گرم و معمولا در ماشینهای خودکار ساخته و مخلوط می‌کنند و سپس در سطح راه پخش نموده و می‌کوبند. آسفالت را تا 4 یا 5 سانتیمتر در یک قشر و کلفت تر از آن را در بیش از یک قشر می‌سازند.

ویژگیهای آسفالت در قسمتهای مختلف راه

معمولا قشرها از رویه و آستر تشکیل می‌شود. لایه رویی که تحت تاثیر عوامل جوی و چرخ وسایل نقلیه است، باید از جنس ممتاز ساخته شود. یکی از وظایف اصلی لایه زیرین که در روی پی (زیرسازی) راه قرار می‌گیرد و ممکن است خود از یک یا چند لایه درست شده باشد، انتقال بار از رویه به زیرسازی راه است. قشر آستر معمولا با دانه بندی درشت تر و قیر کمتر و قشر رویه با دانه بندی ریزتر و قیر بیشتر ساخته می‌شود.

در زمان تهیه آسفالت ، علاوه بر نوع مصرفی که خواهد داشت به حمل مصرف آن توجه می‌شود. از آن جمله است: آفتابی یا سایه بودن محل ، روباز بودن یا قرار گرفتن درون تونل ، خشکی و نمناکی محل کار ، تغییرات دمایی که باید تحمل کند، فصل ساختن راه و مانند آن.

انواع مصالح سنگی آسفالت

مصالح سنگی درشت

شامل ذرات درشت تر از الک شماره 8 (یا 10) است. این مصالح که معمولا از شن طبیعی و سنگ یا قلوه سنگ شکسته است، باید عاری از مواد پوشاننده سطح دانه‌ها (مانند لای یا رس) یا هر نوع ماده مضر دیگر که مانع چسبیدن قیر به ذرات می‌شود ذرات سست و کلوخه‌های گلی و سنگهای تجزیه شده باشد. ساییدگی این مصالح در 500 دور چرخش ماشین لوس آنجلس نباید از 40 برای آستر و از 30 برای رویه تجاوز کند. همچنین باید لااقل 60 درصد وزنی دانه‌های درشت ، حداقل در دو چشمه شکسته باشند. مقاومت اینگونه مصالح در مقابل عوامل جوی پس از 5 چرخه آزمایش با سولفات سدیم نباید از 8 درصد بیشتر باشد.

مصالح سنگی ریز

به مصالحی اطلاق می‌گردد که از الک شماره 8 می‌گذرند، ولی روی الک شماره 200 باقی می‌مانند. این مصالح از شکستن سنگ یا شن یا از ماسه طبیعی یا مخلوطی از آنها بدست می‌آیند. مصالح سنگی ریز ، باید تمیز و سخت و بادوام و تا حد امکان گوشه‌دار و عاری از پوشش رسی ، لای یا هرگونه مواد مضر دیگر ، که مانع چسبیدن قیر به ذرات می‌گردد، باشند. علاوه بر آن باید عاری از کلوخه‌های رسی و دانه‌های سست سنگهای تجزیه شده باشند. مقاومت این مصالح در مقابل عوامل جوی پس از 5 چرخه آزمایش با سولفات سدیم باید کمتر از 8 درصد باشد (افت وزنی کمتر از 8 درصد).

مصالح سنگی فیلر (پرکننده)

فیلر به دانه‌های ریزی از مصالح سنگی اطلاق می‌شود که از الک شماره 200 می‌گذرند. این ذرات باید عاری از مواد آلی و رس باشند. فیلر را می‌توان از شکستن و خرد کردن سنگهای مناسب بدست آورد. هرگاه فیلر موجود (حاصل از شکستن سنگ یا قلوه سنگ و شن) کافی یا مرغوب نباشد، می‌توان از گرد سنگهای آهکی ، آهک شکفته ، سیمان پرتلند یا سایر موارد معدنی مشابه که خمیرسان نباشند و با استاندارد کار وفق دهند، استفاده کرد.

فیلر مصرفی در آسفالت ، چه به صورت فیلر موجود در مصالح سنگی درشت و ریز و چه به صورت فیلری که احیانا جداگانه تهیه و به مخلوط اضافه می‌شود، باید به اندازه‌ای باشد که دانه بندی مصالح سنگی و فیلر به روی هم در حدود فرمول کارگاهی شود.

ویژگیهای مصالح سنگی بتن آسفالتی

مصالح سنگی بتن آسفالتی باید دارای دانه بندی پیوسته باشد. به نحوی که ذرات ریز فضاهای بین ذرات درشت تر را پر نماید. دانه بندی مصالح سنگی و فضای خالی آن فوق العاده در کیفیت آسفالت حاصله تاثیر دارد. مصالح سنگی پس از آن که بر طبق فرمول کارگاهی مخلوط شدند، باید آزمون ارزش ماسه‌ای بر روی آنها انجام شود. نتیجه این آزمون باید لااقل 50 باشد. قیر مصنوعی در آسفالت گرم معمولا 70/60 است. البته ممکن است، با توجه به وضع آب و هوا و نوع ترافیک ، از انواع دیگر قیر نیز استفاده شود. مقدار قیر مصرفی در مخلوط آسفالت بیشتر به صورت درصد قیر نسبت به مخلوط آسفالت نشان داده می‌شود.

کمیت و کیفیت مصالح سنگی و قیر و نحوه اختلاط آنها معمولا بر طبق بررسیهایی که در مورد همان کار مخصوص انجام گرفته و به طرح آسفالت موسوم است، انجام می‌شود. آسفالتها انواع دیگری نیز دارند که از آن میان می‌توان از آسفالت نفوذناپذیر نام برد که برای جلوگیری از نفوذ آب به داخل جسم راه اجرا می‌شود یا آسفالت سرد که در آن به عنوان ماده چسبنده از مخلوط قیر و قطران ، که در سرما نیز مایع است، استفاده می‌شود. آسفالت سرد را بیشتر بطور برجا می‌سازند.

بررسی كیفیت آسفالت قیری و ارائه روش بتن غلطكی زود سخت شونده RCCP در ایران

استفاده از آسفالت قیری با توجه به معایب آن از جمله: آلودگی هوا و محیط زیست خصوصاً هنگام تولید، عدم سازگاری با شرایط اقلیمی به ویژه در فصل سرما، تغییر شكل و عمر كوتاه، عدم دوام در برابر مواد شیمیایی. با توجه به قیمت آن لازم دیده شد كه طرحی مناسب و جایگزین با قابلیتهای مصالح موجود در كشور انتخاب گردد كه پس از مطالعات اولیه و اجرای آزمایش با توجه به قابلیتهای فراوان رویه بتنی توانمند زود سخت شونده RCCP

COMPACTED CONCRETE PAVEMENTS) (ROLLER عبارتند از: دامنه كاربرد بسیار وسیع، مقاومت فشاری بیش از سه برابر ماكزیمم مقاومت فشاری ثبت شده برای آسفالت قیری، صلبیت و عدم تغییر شكل، سازگاری با شرایط اقلیمی سرد و گرم، سرعت بالای اجرا و امكان بهره‌برداری زود هنگام، سازگاری با محیط زیست پیشنهاد گردید. بتن غلتكی RCCP برای اولین بار در ایران هم اجرا شد، آن هم توسط مجتمع تولیدی تحقیقاتی بتن ایران‌فریمكو در هشتگرد، نتایج آزمایشهای صورت گرفته نشان مي‌دهد كه این عملیات با موفقیت انجام گرفته است.

ازجمله مشكلات اساسی معابر سواره رو خیابانها و شبكه‌های بزرگراهی و محوطه‌های صنعتی در كشور ما تخریب و تعویض‌های متوالی آسفالت مي‌باشد كه در كنار تحمیل خسارات میلیاردی به اقتصاد ملی، ضریب ایمنی جاده‌ها و خیابانهای كشور را نیز به شدت كاهش داده است و البته خسارات فراوانی نیز به خودروها وارد مي‌كند به نحوی كه این وضعیت مورد اعتراض 100 درصد صاحبان اتومبیل‌ها و رانندگان مي‌باشد! اعتراض كه تكنولوژی فعلی ساخت معابر قادر به پاسخگویی و رفع این معضل نیست و نیازمند تغییر ساختاری و تكنیكی طراحی و ساخت معابر سواره رو و ترافیكی مي‌باشد. از طرفی معضل زیست محیطی استفاده از مواد فعلی و هیدروكربن‌ها در تركیب آسفالت قیری در كنار پائین بودن قابلیت‌ها و آسفالت‌ قیری برای احراز بسیاری از مشخصات فنی مورد لزوم در معابر ترافیكی بالاخص دوام و پایداری در برابر تغییرات جوی و سیكل‌های یخبندان، گزینه‌ رویه‌های بتنی RCCP را پیش رو قرار داده است.

معایب آسفالت قیری

آسفالت قیری كه در مقابل فشارهای فیزیكی مقاومت چندانی ندارد، این مقاومت در مرغوبترین آسفالت قیری ایران معادل 85ـ75 كیلوگرم بر سانتیمتر مربع است. و در برابر تغییرات جوی و تغییر دما تغییر شكل مي‌دهد و عمر مفید كوتاهی دارد.

آلودگی هوا و محیط زیست

برای تهیه آسفالت قیری به چیزی حدود 140 درجه سانتیگراد دما نیاز هست و در نتیجه برای تولید این نوع آسفالت مقادیر قابل توجهی سوخت به مصرف مي‌رسد و مي‌توان گفت به لحاظ زیست محیطی، اقتصادی و خصوصاً آلودگی هوا در كلان شهرها بسیار نامناسب است.

عدم سازگاری با شرایط آب و هوایی

بخش قابل توجهی از افت كیفیت آسفالت‌های قیری در عبور از فصل سرما و یخبندان اتفاق مي‌افتد و عواملی از قبیل پدیده جذب آب و یخ زدگی و آب شدگی، نفوذ آب به لایه‌های زیرین و یا استفاده از نمك برای یخ‌زدائی از جمله عوامل اصلی، تخریب آسفالتهای قیری در عبور از فصل سرما مي‌باشد.

در مناطق گرمسیر با مشكل تغییر شكل آسفالت قیری مواجه هستیم.

عدم دوام در برابر مواد شیمیایی

آسفالت قیری در برابر مواد نفتی مانند گازوئیل، نفت، بنزین و اسیدهایی كه در محوطه‌های صنعتی وجود دارند تخریب مي‌شوند.

استفاده از قیر نامناسب

قیر مورد مصرف در راه‌سازی به طور مستقیم در مقابل عوامل جوی بوده و باید ضربه‌های ناشی از حركت وسایل نقلیه را تحمل نماید [4]

خواص بتن غلطكی

به طور كلی خواص بتن غلطكی سخت شونده بستگی به دانه‌بندی،‌ جنس و شكل سنگدانه‌ها، و مواد سیمانی، نحوه ساخت مخلوط، درصد تراكم و كنترل اجرا دارد. مزیت این روش ساخت بتن، هزینه كمتر از انواع دیگر بتن و سرعت اجرایی بسیار زیاد آن بوده و در عین حال دارای خواص مكانیكی مورد نیاز بتن معمولی نیز مي‌‌باشد. [5] عموماً بتن غلطكی را بتنی سفت با اسلامپ صفر تعریف مي‌كنند. [6]

كاربرد رویه بتنی RCCP زود سخت شونده

دامنه كاربرد بسیار وسیع در ساخت جاده‌ها و خیابانهای اصلی و فرعی، آزاد راه‌ها، باند پرواز، آشیانه هواپیما، كف سالن‌های صنعتی، محوطه‌های صنعتی و انبارها، باراندازها، جاده معادن، پیاده روها، ورزشگاه‌ها، پیست اتومبیل‌رانی، كف نمایشگاه‌های صنعتی و تجاری، محوطه‌های تجاری، بنادر اسكله‌ها، دامداري‌ها، سردخانه‌ها، جاده‌های شیب‌دار، لوپ‌ها، میادین، دورها، پلها، كف ترمینال‌ها، ایستگاه‌های اتوبوس‌ و كامیون (گاراژ)‌ را مي‌توان نام برد.

مقاومت رویه بتنی RCCP زود سخت شونده

مقاومت فشاری با نسبت آب به سیمان پایین و صفر بودن اسلامپ از 150 تا 300 كیلوگرم بر سانتي‌متر مربع كه در شرایط عمل آوری و با مرغوبترین مصالح به دست آمده است كه تحمل بارهای سنگین ترافیكی به ویژه در محل شیبها، دورها، بارهای ترافیكی و ایستگاه‌های سنگین را به راحتی تحمل مي‌كند.

صلبیت

صلب بودن و عدم تغییر شكل در برابر بارهای وارده و ضربات ناشی از سقوط اجسام سخت.

سازگاری با شرایط آب و هوایی

دوام بلندمدت نسبت به آسفالت قیری در مناطق گرمسیر و معتدل با توجه به اینكه در برابر افزایش دما مقاوم بوده و هیچگونه تغییر شكلی در آنها ایجاد نمي‌شود. در مناطق سردسیر رویه بتنی (RCCP) به خاطر جذب آب پایین و مقاوم بودن در برابر سیكل‌های یخبندان در مواجه با آسیبهای احتمالی ایمن و مقاوم است.

اجرا و بهره‌برداری زود هنگام

سرعت بالای اجرا و سهولت نگهداری و قابلیت بهره‌برداری زود هنگام حتی در مواقع اضطرار (دوازده ساعت پس از اجرا).

سازگاری با محیط زیست

رویه بتنی RCCP به خاطر نفوذناپذیری مواد متشكله آن به بافت مصالح و طبیعت، به عنوان رویه سازگار هیچگونه مشكل زیست محیطی در محدوده كاربردی خود ندارند. و تا پایان دوره دوام مواد و مصالح متشكله آن به عنوان بخشی از طبیعت تعریف مي‌شود. رنگ خاكستری و خنثی RCCP، ضریب جذب دمای مناسبی دارد و این به خاصیت پایین آوردن دمای محیط كمك مي‌كند.

گزارش فنی بتن توانمند زود سخت شونده RCCP

پس از انجام مطالعات اولیه، بررسی و ارزیابی قابلیت‌های مصالح موجود در كشور در نهایت طرحی مناسب با كشورمان تهیه و تدوین شد كه در ابتدای سال 1384 به ثمر نشست نتایج آزمایشهای ما كه پس از طی 28 روز با عنوان دوره بلوغ بتن انجام شد، نشان داد كه همه چیز براساس پیش‌بینی ما و مطابق با محاسبات و طراحي‌های اولیه جواب داده است كه مي‌توان به نمونة‌ اجرا شده در هشتگرد اشاره كرد.

نتیجه‌گیری

پس از ذكر معایب آسفالت قیری و مزایای بتن غلطكی لازم است بدانیم كه اولین گام‌ها برای جایگزینی برداشته شده و نمونه‌ای برای ارزیابی و استناد اتفاق افتاده است. بیش از 40 سال است كه شیوه تولید، استفاده و مزایای بتن غلطكی در دانشگاه‌های ما تدریس مي‌شود، نیروی متخصص و آگاه در این باره در كشور تربیت شده است و همه شرایط و امكانات فراهم است، اما هم چنان از آسفالت قیری استفاده مي‌شود.

پانويس

[1] وبسترز آنلاین - آسفالت (انگلیسی). بازدید در تاریخ ۷ تیر ۱۳۸۶.

[2] ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ حاج‌محمدرضایی، عباس. راه و آسفالت. تهران: آدنا، ۱۳۷۷، ۲۰۹ و ۳۴۳ و ۳۵۷.

[3]زیاری، حسن. راهنماى كاربردى آزمايش‌هاى قير و آسفالت. تهران: انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، ۱۳۸۵، ۶۱.

[4] سیاوش كواری« مصالح ساختمانی انتشارات دانش و فن » 1379

[5]. Acl Committee Report 210R-93, Erosion of Concrete in Hydraulic Structures.

[6] Acl Committee Report 201.2R-92, Guide to Durable Concrete.

منابع و مآخذ

1) سیاوش كواری« مصالح ساختمانی انتشارات دانش و فن » 1379

2) وبسترز آنلاین - آسفالت (انگلیسی).

3) حاج‌محمدرضایی، عباس. راه و آسفالت. تهران: آدنا، ۱۳۷۷.

4) زیاری، حسن. راهنماى كاربردى آزمايش‌هاى قير و آسفالت. تهران: انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، ۱۳۸۵.

آسفالت

مطالب مشابه :

ریز فضاهای خانه سالمندان

مطالعات و برنامه فیزیکی فرهنگسرا

درمانگاه مطالعات درمانگاه رساله درمانگاه درمانگاه طرح نهایی درمانگاه رسا

مطالعات و برنامه فیزیکی فرهنگسرا

مطالعات بیمارستان رساله بیمارستان پروژه طرح بیمارستان نهایی معماری بیمارستان

مجموعه ورزشی

مطالعات هتل موزه رساله هتل موزه طرح نهایی موزه هنر رساله موزه باغ موزه

استانداردها و ضوابط طراحی خوابگاه

پروژه آماده مقایسه و تجزیه و تحلیل دو هتل اسمان و هتل عالی قاپو

آسفالت