آسفالت و خصوصيات آن – بررسی مخلوط های قیری

مخلوطهای قیری که در ایران به آسفالت موسوم هستند از اختلاف قیر و مصالح سنگی بدست می‌آیند. آسفالت انواع مختلف دارد و از آن برای ساختن لایه‌های رویه، اساس و زیراساس روسازی راهها و فرودگاهها استفاده میشود. از آنجا که خصوصیات آسفالت‌ها بستگی به خصوصیات مصالح تشکیل دهنده آن یعنی قیر و مصالح سنگی دارد، لذا در این فصل ابتدا خصوصیات مصالح سنگی مورد بحث قرار گرفته و سپس بشرح خصوصیات آسفالتها پرداخته شده است. خصوصیات و مشخصات فنی قیرها در بخش پنجم آمده است.

مصالح سنگی معمولاً‌ یا بطور طبیعی در طبیعت در طبیعت یافت می‌شوند و یا بطور مصنوعی و بصورت غیرمستقیم بصورت تفاله برخی از کارخانجات ذوب فلزات تولید میشود. مصالح سنگی طبیعی گاهی بصورت آماده از بستر رودخانه و یا معادن شن و ماسه‌ای که در طول مسیر راهها قرار دارند بدست می‌آیند، لیکن در اغلب موارد لازمست که مصالح سنگی را از شکستن سنگهای موجود در معادن سنگ تهیه کرد. شکستن سنگ در کارخانجات سنگ شکن که انواع مختلفی دارد انجام میشود. اگر مقدار سنگ شکسته مورد نیاز برای تهیه آسفالت قابل توجه باشد از کاخانجات سنگ شکن ثابت و در غیر اینصورت از کارخانجات سنگ شکن سیار استفاده میشود.

برای تهیه سنگ شکسته ابتدا سنگ های بزرگ موجود در معادن سنگ با استفاده از مواد منفجره شکسته شده و سپس این سنگها به کارخانه سنگ شکن حمل میشود. در کارخانه سنگ شکن این سنگها در یک یا چند مرحله بکمک سنگ شکن‌ها شکسته میشوند تا دانه‌بندی‌های لازم بدست آید.

شکستن سنگها معمولاً‌ در دو، سه و یا در چهار مرحله انجام میشود. مرحله اول شکستن سنگها بکمک سنگ‌شکن‌های اولیه که معمولاً‌ از نوع فکی، چکشی، و یا دوار هستند انجام میشود. مصالح شکسته شده با استفاده از سرندهای لرزنده سرند شده و قسمت درشت دانه‌تر با استفاده از سنگ شکن‌های ثانوی که معمولاً‌ از نوع چکشی، استوانه‌ای، و یا مخروطی هستند به مصالح با دانه‌های کوچکتر تبدیل می‌‌شود. برای شکستن و خردکردن بیشتر مصالح سنگی از آسیاب‌های میله‌دار، گوی دار و یا سنگ شکن استوانه ای استفاده میشود.

نحوه انتخاب نوع و تعداد سنگ‌شکن‌ها و مراحل شکستن سنگها بستگی به عوامل زیاد داشته و از آنجا که این مطلب موضوع درس روشهای اجرای ساختمان است از ذکر آن در اینجا خودداری میشود.

مصالح سنگی شکسته شده دارای قابلیت باربری و استقامت بیشتری نسبت به مصالح گردگوشه (رودخانه ای) است زیرا دانه های اینگونه مصالح دارای لبه‌های تیز و سطحی زبر بوده و بهتر در یکدیگر قفل و بست میشود. مصالح شکسته شده از مصالح رودخانه‌ای یا گردگوشه گرانتر است و از این نظر در مواردی که بهرد و نوع مصالح دسترسی باشد، باید در انتخاب آنها عوامل اقتصادی در نظر گرفته شود. در مواردی که استفاده از مصالح رودخانه‌ای تنها راه حل است، باید بمنظور افزایش استقامت و ظرفیت باربری بیشتر مصالح سنگی را شکسته و سپس مورد استفاده قرار داد.

امروزه علاوه بر مصالح سنگی طبیعی استفاده از مصالح سنگی مصنوعی نیز در اغلب ممالک صنعتی دنیا متداول گشته است. این مصالح معمولاً‌ بطور غیرمستقیم و بصورت تفاله کارخانه هائی نظیر کارخانه آهن‌گدازی بدست می‌آید. این مصالح که به اسلگ موسوم است سیلیسی بوده و بعلت داشتن وزن مخصوص کمتری از وزن مخصوص آهن در بالای کوره آهن گدازی جمع شده که آنرا بسادگی از آهن مذاب جدا میکنند. این مواد را معمولاً‌ در اثر سرد کردن ناگهانی که بکمک پاشیدن آب بروی مواد مذاب صورت میگیرد خرد کرده و از آن در راهسازی استفاده میکنند.

مصالح سنگی که برای ساختن انواع آسفالت بکار میرود باید دارای مشخصات ویژه‌ای باشد. مشخصات مورد نظر عبارتند از: دانه‌بندی، سختی، دوام، تمیزی، شکل دانه‌ها و کیفیت سطح دانه‌ها.

دانه بندی

دانه بندی مصالح سنگی یکی از مهم‌ترین عواملی است که بر روی استقامت و ظرفیت باربری آسفالت تاثیر می‌گذارد. دانه‌بندی مصالح سنگی با انجام آزمایش دانه بندی و رسم منحنی دانه بندی مشخص میشود. دانه بندی مصالح سنگی معمولاً‌ با استفاده از الک‌های با اندازه‌های 62.5، 50، 37.5، 25، 19،؟ 15.5، 12.5 و 9.5 میلی متر و الک‌های با سوراخهای مربع شکل با شماره‌های 4، 8، 16، 30، 50، 100، 200 انجام میشود. شماره یک الک مشخص کننده تعداد سوراخهای آن در هر 2.5 سانتی‌متر (1 اینچ) است.

دانه‌بندی مناسیب مصالح سنگی آسفالت با توجه به عوامل متعددی از قبیل: نوع روسازی، نوع و محل قرارگرفتن لایه مورد نظر در سیستم روسازی، ضخامت لایه آسفالتی و اندازه بزرگترین دانه انتخاب میشود. حدود دانه‌بندی‌های مناسب در هر مورد توسط آئین نامه‌های فنی مشخص میشوند که معمولاً  بصورت دو منحنی حدی هستند که منحنی دانه‌بندی مصالح سنگی باید بین این دو منحنی حدی و حتی الامکان در وسط و بموازات آنها قرارگیرد.

دانه بندی مناسب مصالح سنگی آسفالت با توجه به عوامل متعددی از قبیل: نوع روسازی، نوع و محل قرار گرفتن لایه موردنظر در سیستم روسازی، ضخامت لایه‌ آسفالتی و اندازه بزرگترین دانه انتخاب میشود. حدود دانه بندی‌های مناسب در هر دو مورد توسط آئین‌نامه‌های فنی مشخص میشوند که معمولاً‌ بصورت دو منحنی حدی هستند که منحنی دانه بندی مصالح سنگی باید بین این دو منحنی حدی و حتی‌الامکان در وسط و بموازات آنها قرار گیرد.

تنظیم کارخانه آسفالت شامل مراحل زیر است:

• الف- تعیین نسبت درصدهائی که مصالح سنگی سیلوهای سرد باید با هم مخلوط شوند تا دانه بندی مصالح بدست آمده در حدود دانه بندی‌های آئین نامه شود.
• ب- تعیین نسبت درصدهائی که مصالح سنگی سیلوهای گرم باید با هم مخلوط شوند تا دانه بندی مصالح بدست آمده در حدود دانه بندی‌های آئین نامه شود.
• ج- کالیبره کردن تغذیه کننده‌های سیلوهای مصالح سنگی گرم (برای کارخانه‌های از نوع مداوم).
• د- کالیبره کردن تغذیه کننده گردسنگ (برای کارخانه های از نوع مداوم).
• ه- کالیبره کردن تلمبه قیر (برای کارخانه‌های از نوع مداوم).
• و- بکار انداختن کارخانه آسفالت و نمونه‌گیری از مصالح سنگی و تعیین دانه بندی آن.
• ز- تعیین درصد قیر بهینه بکمک انجام آزمایش استقامت.
• ح- تنظیم دبی تلمبه قیر (برای کارخانه‌های  از نوع مداوم).
• ط- تنظیم دریچه خروجی سیلوهای مصالح سنگی گرم (برای کارخانه‌های از نوع مداوم).
• ی- بکار انداختن کارخانه آسفالت و نمونه گیری از آسفالت ساخته شده و انجام آزمایش استقامت و انجام تغییرات لازم.

برای تعیین نسبت درصدهائی که مصالح سنگی سیلوها باید با هم مخلوط شوند، معمولا از روش خطا و آزمون استفاده میشود. برای این منظور چند آزمون با نسبت درصدهای مختلف انجام میشود تا اینکه منحنی دانه بندی مصالح بدست آمده اولا پیوسته و تقریبا موازی با منحنی‌های حدی دانه‌ بند‌های آئین‌نامه بوده و ثانیاً حتی‌الامکان در وسط آنها واقع شود. در صورتیکه مشخصات آسفالتی که با بکار بردن این منحنی دانه بندی ساخته میشود در حدود مشخصات آئین‌نامه باشد اقدام به تهیه آسفالت میشود. منحنی دانه بندی مصالحی که به این ترتیب بدست می‌آید و در عمل از آن برای تهیه آسفالت استفاده میشود، منحنی دانه بندی فرمول گارگاهی نامیده میشود. این فرمول کارگاهی تاموقعی که نوع و دانه بندی مصالح سنگی و فیلر تغییری نکره قابل استفاده است.

• مصالح سنگی
• دانه بندی
• روشهای مخلوط کردن مصالح سنگی
• سختی
• دوام
• چگالی مصالح سنگی
• تهیه نمونه‌های بتن آسفالتی
• آزمایش استقامت مارشا
• تنظیم کارخانه آسفالت
• اجرای لایه های بتن آسفالتی
• آماده کردن سطح راه
• پخش بتن آسفالتی
• کوبیدن لایه های بتن آسفالتی
• آزمایشات بتن آسفالتی
• آزمایشات مصالح سنگی سیلوهای گرم
• آزمایشات بتن آسفالتی تهیه شده
• آزمایشات بتن آسفالتی پخش و متراکم شده
• مصالح سنگی
• قیر
• اجرای آسفالت مخلوط در محل
• آسفالت سطحی
• قیر
• طرح آسفالت سطحی