طرح مخلوطهای آسفالتی

روشهای متداول طرح مخلوطهای آسفالتی :
در دنیا روشهای مختلفی جهت طرح آسفالت وجود دارد که سه روش عمده آن عبارتند از :
الف : روش مارشال
ب : روش هابردفیلد
ج : روش ویم ( ژیراتوری )
هر سه روش فوق عملا نتایجی رضایت بخش داشته اند ولی آنچه در ایران بیشتر شناخته شده و کاربردی تر به نظر می آید روش مارشال است و بحث عمده ما در این جزوه حول آن خواهد بود ولی از آنجا که داشتن اطلاعاتی در خصوص دو روش دیگر لازم است به طور خلاصه به شرح ذیل توضیحاتی نیز در مورد آنها می آید.

- روش هابردفیلد بیشتر در طرح بتن های آسفالتی با دانه بندی نسبتا ریز مانند شیت آسفالت ( shsheet Asphalt ) که در آن مصالح به طور صددرصد از الک نمره ( 4 ) می گذرند به کار می روند.
- در روش ویم نیز کوبیدن آسفالت در آزمایشگاه همراه با مالش صورت می گیرد و ماکزیمم أنداه دانه ها مانند روش مارشال اینچ می باشد در این روش ابتدا درصد قیر تقریبی مصالح مورد آزمایش به کمک دو آزمایش ساده و سریع که : (Centrifuge Kerosine Equivalent) یا ( C.K.E (نامیده می شود تعیین می شود و سپس با استفاده از این درصد تقریبی قیر نمونه هایی تهیه می شوند که روی آنها مانند روش مارشال آزمایشهای وزن مخصوص ، تاب فشاری ، درصد فضای خالی و غیره انجام شده که از روی نتایج حاصله درصد قیر تعیین می شود.
-در این جا لازم است تا مفاهیم اساسی مانند خود کلمه طرح آسفالت را بشناسیم :
منظور از طرح آسفالت یعنی تعیین و مشخص نمودن معیارهایی که بر اساس آن بتوانیم اولا در کارگاه آسفالت تهیه نماییم و ثانیا بر اساس آنها آسفالت پخش شده در سطح راه را کنترل نمائیم و این معیارها عبارتند از :
1-وزن مخصوص واقعی آسفالت متراکم شده
2- درصد حجمی فضای خالی ، آسفالت متراکم شده
3- تاب فشاری آسفالت متراکم شده
4- تغییر شکل نسبی آسفالت متراکم شده
5- درصد حجمی فضای خالی مصالح سنگی در آسفالت متراکم شده
که در آزمایشگاه ابتدا معیارهای فوق برای آسفالت مورد آزمایش تعیین می گردد سپس با استفاده از نتایج حاصله مناسبترین درصد قیر آسفالت مورد عمل به شرحی که بعدا خواهد آمد محاسبه می گردد و در واقع طرح آسفالت عبارت است از :

مجموعه پنج عیار فوق بانضمام درصد قیر

با استفاده از طرح تهیه شده در کارخانه آسفالت تهیه می شود و آسفالت پخش شده در سطح راه نیز مورد آزمایش قرار می گیرد و کلیه عیارهای مذکور در فوق مورد سنجش قرار می گیرند و با آنچه در طرح آمده است مقایسه می گردد ، ضمنا ناگفته نماند که که دانه بندی آسفالت تهیه شده در کارگاه با توجه به حدود مشخصات و امکانات کارگاه بوده که قبلا توسط پیمانکار مربوطه به عنوان فرمول کارگاهی ( پیشنهادی ) به آزمایشگاه پیشنهاد می گردد و آزمایشگاه بر اساس فرمول کارگاهی طرح آسفالت به روش مورد نظر انجام می شود.

آزمایش مارشال

هدف از انجام آزمایش عبارت است از پیدا کردن رابطه بین تراکم و درصد قیر و همچنین به دست آوردن رابطه بین وزن مخصوص و درصد قیر و همچنین رابطه بین درصد قیر و فضای خالی ومقاومت فشاری ورسم منحنی های مربوطه
مقدمه :
وقتی نمونه هایی از خاکهای مفروضی را در شرایط مساوی و همراه با درصدی قیر متراکم نمائیم ملاحظه می شود که تراکم حاصله بستگی به درصد قیر موجود در نمونه دارد البته همراه با شرائط تهیه آسفالت یعنی گرما و غیره به طوریکه برای درصد قیر معینی تراکم حداکثر حاصل می گردد که به نام درصد قیر اپتیمم مشهور است.
روش مارشال در طرح بتن آسفالتی نخستین بار توسط مهندسی به نام B. Marshal ابداع شد و بعدها تغییرات زیادی در آن داده شده و اصلاحاتی در آن دارد گردید و هم اکنون روش مارشال در طرح بتن آسفالتی به صورت استاندارد تدوین گردیده است که مفصلا در آیین نامه ASTM – D1559 آمده است. لازم به تذکر اینکه روش مارشال که در این جزوه مورد بحث قرار می گیرد فقط برای طرح آسفالتهای گرم که در تهیه آن از مصالح با دانه بندی پیوسته که حداکثر درشتی دانه های آن یک اینچ یا کمتر بوده و قیر آن از انواع قیرهای خالص باشد مورد استفاده قرار می گیرد قبل از اینکه به توضیح چگونگی تعیین طرح بتن آسفالتی به روش مارشال بپردازیم لازم است توضیح دهیم که قسمتهای مختلف و ابزار کار مربوط به این روش چیست و هریک از آنها چه کاربردی دارند.

توضیح : لوازم مورد نیاز جهت انجام این آزمایش عبارتند از اقلام ذیل که در صفحه قیر و آ‏سفالت قابل مشاهده است :

اقلام مورد نیاز :
1- دستگاه جک فشاری مارشال آسفالت
2-چکش و پایه تراکم آسفالت
3-مولد ( قالب نمونه )
4- اجکتور ( نمونه درآور )
5- حمام آب گرم ( بن ماری )
6- تایمر ( ساعت زنگ دار )
7- سانتریفور ( اکستراکشن )
8- مخلوط کن آسفالت ( میکسر )
9- پارافین جامد
10- ترازو و با دقت 1/0 گرم
11- انواع سینی کوچک بزرگ

بحث در مورد نحوه انجام آزمایشات :
ابتدا با توجه به فرمول کارگاهی پیشنهادی از کارگاه تعداد 18 توا 21 نمونه 1200 گرمی از مصالح مورد آزمایش که همگی دارای دانه بندی وسط حدود مجاز فرمول کارگاه باشند تهیه می کنند.
( تبصره : چنانچه فرمولی از کارگاه پیشنهاد نشده باشد به یکی از طرق مرسوم مثلا روش سعی و خطا دانه بندی وسط حدود مشخصات را می یابیم و حدود مشخصات نیز با استفاده از نوع لایه مورد نظر و استاندارد مربوط به آن انتخاب می گردد.)
این نمونه ها که در ظروف فلزی قرار دارد به مدت 24 ساعت در اون ( گرمخانه ) گذارده می شود توا در درجه حرارت بین 170 – 140 درجه سانتیگراد تمامی دانه ها به مقدار مورد نیاز گرم شوند و ضمنا آب موجود در میان دانه های مصالح سنگی تبخیر شود. سپس به 18 نمونه که جمعا 6 سری 3 تایی می شوند قیر مورد مصرف در کارگاه را که مثلا 70 – 60 می باشد و قبلا توا دمای 137 درجه سانتیگراد گرم شده است اضافه می شوند و درصد قیر آنها نسبت به مخلوط به ترتیب از 4 ، 5/4 ، ./5 ، 5/5 و ./6 و 5/6 درصد انتخاب می گردد یک سری نمونه سه تایی اخر که اضافه گرفته شده را به عنوان ذخیره ( شاهد ) نگه می دارند توا چنانچه یکی از نمونه ها خراب شد یا دچار نقصی گردید جایگزین گردد.
بدین ترتیب سه نمونه با درصد قیر 4 و سه نمونه با درصد قیر 5/4 و …….. تهیه می گردند در تهیه نمونه ها بایستی نهایت دقت به عمل آید و دقت شود که در تمام مراحل انجام آزمایش رعایت گرم نگهداشته شدن کلیه ظروف و مخلوط کن و غیره و توا دمای گفته شده در فوق انجام گیرد که خللی در آسفالت تهیه شده وارد نشود به این ترتیب که نمونه مصالح گرم که از اون خارج می شود بایستی بلافاصله به مقدار 1200 گرم وزن شده و بلافاصله هم قیر مورد لزوم را اضلفه نموده و سپس در حالیکه ظرف حاوی مخلوط ( چنانچه مخلوط کن اتوماتیک نداشته باشیم ) روی یک شعله گاز قرار داده و مخلوط نمائیم و در این حالت درجه حرارت اختلاط نبایستی کمتر از 135 و بیشتر از 163 درجه سانتیگراد باشد.
بلافاصله پس از مخلوط شدن نمونه با قیر آن را در درون قالب ( مولد تراکم ) ریخته 0 ارتفاع مولد 3 اینچ و قطر داخلی 4 اینچ می باشد ) و به کمک چکش مخصوص که 10 پوند وزن دارد و از ارتفاع 18 اینچی سقوط می کند می کوبند به طوریکه یک بار 75 ضربه به یک طرف و بار دیگر به همین مقدار به طرف دیگر نمونه پس از برگرداندن زیر نمونه می کوبند. سپس می گذارند توا نمونه سرد شود و روی آن آزمایشات : وزن مخصوص ، تاب فشاری ، تغییر شکل نسبی و درصد فضای خالی را انجام می دهند.
نمونه محاسبات انجام شده :
الف : وزن مخصوص آسفالت و طرز عمل
ب : تاب فشاری و طرز عمل
در طرح مارشال وزن مخصوص واقعی آسفالت (Bulk Specific gravity ) به کار می رود و بر حسب تعریف وزن مخصوص واقعی آسفالت عبارت است از نسبت وزن آسفالت مورد آزمایش در هوا به حجم واقعی آن که حجم واقعی عبارت است از حجم نمونه به همان صورت موجود شامل فضاهای خالی قابل نفوذ و غیر قابل نفوذ.
وزن مخصوص واقعی آسفالت با توجه به شکل و حالت ظاهری آن به سه روش تعیین می گردد :
الف : روش اندود نمودن با موم و یا پارافین
ب : روش معمولی
ج : روش محاسبه أی
معمولا در آزمایشگاهها روش اندود نمودن به کمک موم ( پارافین ) مرسوم است که ما نیز به ذکر آن می پردازیم :

این روش که منطبق بر استانداردهای ( AASHTO T - 160 - ASTM - D - 1188 ) می باشد در مورد نمونه هایی به کار می رود که سطوح جانبی آن صاف نباشد و در این جا فرض بر این است که نمونه ها سطحشان صاف نمی باشد. یعنی دارای خلل و فرج زیادی می باشند در این روش به منظور جلوگیری از نفوذ آب به داخل نمونه مورد آزمایش ابتدا آن را به کمک پارافین یا موم مذاب اندود می کنند و سپس با استفاده از رابطه ذیل وزن مخصوص واقعی آن را محاسبه می کنند :
Gmb = =

Gmb : وزن مخصوص واقعی آسفالت
Wa : وزن آسفالت بدون موم و یا پارافین در هوا
Vb : حجم نمونه بر حسب سانتیمتر مکعب
Wpa : وزن نمونه آسفالت به اضافه وزن پارافین یا موم اندود شده پس از سرد شدن در هوا بر حسب گرم
Wpw : وزن نمونه به اضافه وزن پارافین در آب بر حسب گرم
Gp : وزن مخصوص ظاهری پارافین

تاب فشاری و طرز عمل ( Stability)
تغییر شکل نسبی معیاری است از میزان وارفتن و یا به عبارت بهتر تغییر شکل نسبی و آسفالت تحت تاثیر بار وارده به طوری که هر چه تغییر شکل نسبی بیشتر باشد میزان وارفتن آسفالت پخش شده تحت تاثیر بار بیشتر خواهد بود و تاب فشاری آسفالت عبارت است از : ماکزیمم مقدار باری که نمونه آسفالت بر حسب کیلوگرم می تواند بدون اینکه شکستگی در آن ایجاد شود تحمل نماید.
طرز عمل : پس از اینکه روی نمونه های تهیه شده از آزمایش قبل مراحل خارج ساختن از موم انجام شد در یک حمام آب گرم ( بن ماری ) مجهز به ترموستات (13 - + C 60 ) به مدت 30 الی 40 دقیقه قرار می دهند البته ترتیب قرار دادن نمونه ها در داخل حمام باید طوری باشد که بتوان همگی آنها را پس از مدت 30 الی 40 دقیقه با احتساب مدت زمان انجام آزمایش هر نمونه به طور جداگانه انجام داد. علت اینکه آسفالت در این شرایط قرار می گیرد آن است که بتوان حتی الامکان بدترین شرایط را که ممکن است عملا در صحرا ایجاد شود در آزمایشگاه بر روی نمونه اعمال نمائیم ( یا به عبارت دیگر 60 درجه سانتیگراد حداکثر درجه حرارتی است که ممکن است آسفالت در جاده دارا شود به هنگام فصل گرما ) به آ، می دهند سپس به کمک دستگاه تعیین تاب فشاری ( دستگاه مارشال ) مورد آزمایش قرار می دهند.
لازم به تذکر است قالب دستگاه مارشال بایستی به کمک آب گرم شود به طوری که دمای آنها کمتر از 21 و بیشتر از 38 درجه سانتیگراد نشود ، داخل قالبها نیز بایستی به کمک روغن چرب گردد توا آسفالت به جداره قالب نچسبد. پس از این که نمونه ها و قالب آماده گردید نمونه از حمام خارج می شود و سطح آن با پارچه خشک می گردد و بلافاصله در قالب قرار می گیرد و چنانچه صفحه مدرج ( گیج ) دستگاه دیجیتالی نسبت روی صفر قرار می گیرد و در مورد دستگاههای جدید ( دیجیتالی ) موجود در جهاد کلید ( preset ) را فشار می دهیم و کنترل می کنیم که حتما عدد صفر را نشان دهد و سپس بارگذاری را شروع می کنیم. در این موقع یک نفر بایستی درجه مربوط به تغییر شکل نسبی ( Flow ) و نفر دیگری میزان بار وارده را در نظر داشته باشد ( در مورد دستگاههای دیجیتالی ) ولی در مورد دستگاههای دیجیتالی یک نفر کافی است چون خود دستگاهها به طور اتوماتیک اعداد نهایی هر دو را ثبت می کند. و عمل بارگذاری آن قدر ادامه می یابد که در نمونه شکستگی ایجاد شود و اغلب این شکستگی قابل رویت است ولی چنانچه روش تجربی نیز مورد نظر باشد در مورد دستگاههای قدیمی برگشتن عقربه در صفحه مدرج ( گیج ) میزان با رویا مکث عقربه بر روی عددی نشانه آن است که نمونه شکسته و این آزمایش بر روی کلیه نمونه ها انجام می شود و میانگین هر سه نمونه را نیز در ستون میانگین ها ( Average) یادداشت می نمائیم سپس اعداد به دست آمده را پس از محاسبات مربوطه که نمونه آن به گزارش مضم می باشد تصحیح می نمایند که به منظور رسم منحنی های زیر به کار می برند و تصحیح مورد لزوم مطابق جدول شماره 5 ضمیمه انجام می گردد.
الف : منحنی نمایش تغییرات تاب فشاری نسبت به درصد قیر
ب : منحنی نمایش تغییر شکل ( Flow ) نسبی ، نسبت به درصد قیر
چون حجم همه نمونه ها معمولا یکسان نمی باشد و غالبا ضخامت نمونه ها نیز از ./3 – اینچ کمتر می باشد. لذا بار به روی سطوح غیر مساوی پخش می گردد و نتیجتا تاب فشاری نمونه ها چنانچه نسبت به حجم و ضخامت تصحیح نگردند قابل قیاس نیستند ، لذا بایستی تاب فشاری به دست آمده نسبت به حجم و ضخامت تصحیح شوند و مطابق جدول 5 ضریب تصحیح نسبت به عوامل فوق الذکر ملاحظه می شود.
نتیجه گیری :
نتایج این دو آزمایش و دو آزمایش بعدی به عنوان طرح مخلوط مارشال ملاک اجرای آسفالت خواهد بود

/ 0 نظر / 19 بازدید