موضوع : آسفالت و خصوصیات آن

توضیح : این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

مقدمه
مخلوطهاي قيري كه در ايران به آسفالت موسوم هستند از اختلاف قير و مصالح سنگي بدست مي‌آيند. آسفالت انواع مختلف دارد و از آن براي ساختن لايه‌هاي رويه، اساس و زيراساس روسازي راهها و فرودگاهها استفاده ميشود. از آنجا كه خصوصيات آسفالت‌ها بستگي به خصوصيات مصالح تشكيل دهنده آن يعني قير و مصالح سنگي دارد، لذا در اين فصل ابتدا خصوصيات مصالح سنگي مورد بحث قرار گرفته و سپس بشرح خصوصيات آسفالتها پرداخته شده است. خصوصيات و مشخصات فني قيرها در بخش پنجم آمده است.
مصالح سنگي
مصالح سنگي معمولاً‌ يا بطور طبيعي در طبيعت در طبيعت يافت مي‌شوند و يا بطور مصنوعي و بصورت غيرمستقيم بصورت تفاله برخي از كارخانجات ذوب فلزات توليد ميشود. مصالح سنگي طبيعي گاهي بصورت آماده از بستر رودخانه و يا معادن شن و ماسه‌اي كه در طول مسير راهها قرار دارند بدست مي‌آيند، ليكن در اغلب موارد لازمست كه مصالح سنگي را از شكستن سنگهاي موجود در معادن سنگ تهيه كرد. شكستن سنگ در كارخانجات سنگ شكن كه انواع مختلفي دارد انجام ميشود. اگر مقدار سنگ شكسته مورد نياز براي تهيه آسفالت قابل توجه باشد از كاخانجات سنگ شكن ثابت و در غير اينصورت از كارخانجات سنگ شكن سيار استفاده ميشود.
براي تهيه سنگ شكسته ابتدا سنگ هاي بزرگ موجود در معادن سنگ با استفاده از مواد منفجره شكسته شده و سپس اين سنگها به كارخانه سنگ شكن حمل ميشود. در كارخانه سنگ شكن اين سنگها در يك يا چند مرحله بكمك سنگ شكن‌ها شكسته ميشوند تا دانه‌بندي‌هاي لازم بدست آيد.
شكستن سنگها معمولاً‌ در دو، سه و يا در چهار مرحله انجام ميشود. مرحله اول شكستن سنگها بكمك سنگ‌شكن‌هاي اوليه كه معمولاً‌ از نوع فكي، چكشي، و يا دوار هستند انجام ميشود. مصالح شكسته شده با استفاده از سرندهاي لرزنده سرند شده و قسمت درشت دانه‌تر با استفاده از سنگ شكن‌هاي ثانوي كه معمولاً‌ از نوع چكشي، استوانه‌اي، و يا مخروطي هستند به مصالح با دانه‌هاي كوچكتر تبديل مي‌‌شود. براي شكستن و خردكردن بيشتر مصالح سنگي از آسياب‌هاي ميله‌دار، گوي دار و يا سنگ شكن استوانه اي استفاده ميشود.
نحوه انتخاب نوع و تعداد سنگ‌شكن‌ها و مراحل شكستن سنگها بستگي به عوامل زياد داشته و از آنجا كه اين مطلب موضوع درس روشهاي اجراي ساختمان است از ذكر آن در اينجا خودداري ميشود.
مصالح سنگي شكسته شده داراي قابليت باربري و استقامت بيشتري نسبت به مصالح گردگوشه (رودخانه اي) است زيرا دانه هاي اينگونه مصالح داراي لبه‌هاي تيز و سطحي زبر بوده و بهتر در يكديگر قفل و بست ميشود. مصالح شكسته شده از مصالح رودخانه‌اي يا گردگوشه گرانتر است و از اين نظر در مواردي كه بهرد و نوع مصالح دسترسي باشد، بايد در انتخاب آنها عوامل اقتصادي در نظر گرفته شود. در مواردي كه استفاده از مصالح رودخانه‌اي تنها راه حل است، بايد بمنظور افزايش استقامت و ظرفيت باربري بيشتر مصالح سنگي را شكسته و سپس مورد استفاده قرار داد.
امروزه علاوه بر مصالح سنگي طبيعي استفاده از مصالح سنگي مصنوعي نيز در اغلب ممالك صنعتي دنيا متداول گشته است. اين مصالح معمولاً‌ بطور غيرمستقيم و بصورت تفاله كارخانه هائي نظير كارخانه آهن‌گدازي بدست مي‌آيد. اين مصالح كه به اسلگ موسوم است سيليسي بوده و بعلت داشتن وزن مخصوص كمتري از وزن مخصوص آهن در بالاي كوره آهن گدازي جمع شده كه آنرا بسادگي از آهن مذاب جدا ميكنند. اين مواد را معمولاً‌ در اثر سرد كردن ناگهاني كه بكمك پاشيدن آب بروي مواد مذاب صورت ميگيرد خرد كرده و از آن در راهسازي استفاده ميكنند.
مصالح سنگي كه براي ساختن انواع آسفالت بكار ميرود بايد داراي مشخصات ويژه‌اي باشد. مشخصات مورد نظر عبارتند از: دانه‌بندي، سختي، دوام، تميزي، شكل دانه‌ها و كيفيت سطح دانه‌ها.
دانه بندي
دانه بندي مصالح سنگي يكي از مهم‌ترين عواملي است كه بر روي استقامت و ظرفيت باربري آسفالت تاثير مي‌گذارد. دانه‌بندي مصالح سنگي با انجام آزمايش دانه بندي و رسم منحني دانه بندي مشخص ميشود. دانه بندي مصالح سنگي معمولاً‌ با استفاده از الك‌هاي با اندازه‌هاي 62.5، 50، 37.5، 25، 19،؟ 15.5، 12.5 و 9.5 ميلي متر و الك‌هاي با سوراخهاي مربع شكل با شماره‌هاي 4، 8، 16، 30، 50، 100، 200 انجام ميشود. شماره يك الك مشخص كننده تعداد سوراخهاي آن در هر 2.5 سانتي‌متر (1 اينچ) است.
دانه‌بندي مناسيب مصالح سنگي آسفالت با توجه به عوامل متعددي از قبيل: نوع روسازي، نوع و محل قرارگرفتن لايه مورد نظر در سيستم روسازي، ضخامت لايه آسفالتي و اندازه بزرگترين دانه انتخاب ميشود. حدود دانه‌بندي‌هاي مناسب در هر مورد توسط آئين نامه‌هاي فني مشخص ميشوند كه معمولاً  بصورت دو منحني حدي هستند كه منحني دانه‌بندي مصالح سنگي بايد بين اين دو منحني حدي و حتي الامكان در وسط و بموازات آنها قرارگيرد.
دانه بندي مناسب مصالح سنگي آسفالت با توجه به عوامل متعددي از قبيل: نوع روسازي، نوع و محل قرار گرفتن لايه موردنظر در سيستم روسازي، ضخامت لايه‌ آسفالتي و اندازه بزرگترين دانه انتخاب ميشود. حدود دانه بندي‌هاي مناسب در هر دو مورد توسط آئين‌نامه‌هاي فني مشخص ميشوند كه معمولاً‌ بصورت دو منحني حدي هستند كه منحني دانه بندي مصالح سنگي بايد بين اين دو منحني حدي و حتي‌الامكان در وسط و بموازات آنها قرار گيرد.
مصالح سنگي را ميتوان از نقطه نظر نوع دانه بندي، به يكي از سه نوع: توپر، توخالي (باز)، و يك اندازه تقسيم نمود. مصالح سنگي با دانه بندي توپر به مصالح اطلاق كرده و باندازه كافي دانه‌هاي با اندازه‌هاي مختلف داشته باشد. مصالح سنگي با اين نوع دانه بندي بسيار مناسب براي ساختن بتن آسفالتي گرم است.
مصالح سنگي با دانه بندي توخالي داراي منحني دانه بندي يكنواختي نبوده و در مقايسه با مصالح سنگي با دانه بندي توپر داراي مقدار ريزدانه (مواد رد شده از الك شماره 200) كمتر و تخلخل بيشتري است. از مصالح سنگي با اين دو نوع دانه بندي معمولاً‌ براي ساختن لايه‌هاي آسفالتي زيرين روسازي استفاده ميشود.
مصالح سنگي با دانه هاي يك اندازه همانطوريكه از نام آن بر‌مي‌آيد داراي دانه‌هاي كم و بيش يك اندازه است و از آن براي ساختن رويه آسفالت سطحي، اساس و رويه‌هاي ماكارام، و اندودهاي آببندي استفاده ميشود.
مصالح سنگي با دانه بندي توپر داراي وزن مخصوص، استقامت و ظرفيت باربري بيشتري نسبت به مصالح سنگي با دانه بندي توخالي و يا مصالح سنگي با دانه‌هاي يك اندازه هستند. بايد توجه داشت كه علاوه بر نوع دانه‌بندي اندازه بزرگترين دانه مصالح سنگي نيز در ميزان وزن مخصوص مصالح آسفالتي موثر است.
روشهاي مخلوط كردن مصالح سنگي
معمولاً در طرح آسفالت‌ها لازمست كه دو يا چند نوع مصالح سنگي كه هيچكدام به تنهائي داراي دانه بندي مطلوب نيستند به نسبتهائي با يكديگر مخلوط شوند تا مخلوط بدست آمده داراي دانه بندي مورد نظر كه توسط آئين‌نامه‌ها تعيين ميشود باشد. دراين بخش دو روش متداول براي مخلوط كردن دو يا چند نوع مصالح سنگي شرح داده ميشود. اين روشها عبارتند از: روش خطا و آزمون و روش معادلات چند مجهولي.
 سختي
مصالح سنگي كه در ساختن آسفالت‌ها بكار ميروند بايد در برابر وزن وسائل نقليه سنگين و همچنين وزن غلتكها مقاومت كافي داشته باشد و نبايد در اثر تنشهاي ناشي از وزن آنها شكسته و خرد شود. با استفاده از آزمايش سايش لوس‌آنجلس، نشانه‌اي از مقاومت مصالح سنگي در برابر تنشهاي وارد به آنها بدست مي آيد. مصالح سنگي كه براي رويه اساس و زير اساس آسفالتي بكار ميروند نبايد ميزان سائيدگي آنها در آزمايش سايش لوس‌آنجلس از مقدار معيني بيشتر باشد.
دوام
مصالح سنگي كه در ساختن آسفالت‌ها بكار ميروند بايد در برابر عوامل جوي مقاوم باشند. مصالحي كه در اثر يخبندان و يا در اثر تغييرات رطوبت شكسته و خرد ميشوند نبايد در لايه‌هاي آسفالتي روسازي مصرف شوند. نشانه‌اي از مقاومت مصالح سنگي در برابر عوامل جوي بكمك آزمايش دوام و با استفاده از سولفات سديم يا منيزيم انجام ميگيرد. نحوه انجام آزمايش به اين ترتيب است كه مقدار معيني از مصالح سنگي پس از آنكه بمدت 16 تا 18 ساعت در محلول اشباع شده سولفات سديم و يا سولفات منيزيم قرار گرفت از محلول خارج شده و در يك گرمخانه با گرماي ثابت 110 درجه سانتيگراد قرار ميگيرد تا كاملاً خشك شود. اين عمل چندين بار (معمولا 5 دفعه) تكرار ميشود. پس از آن نمونه مصالح بكمك جريان آب كاملاً شسته شده و پس از خشك شدن در گرمخانه با استفاده از الك دانه بندي جديد آن تعيين ميشود. با مقايسه دانه بندي جديد مصالح با دانه بندي اوليه آن مقدار متوسط افت وزني مصالح كه در اثر مقاومت مصالح سنگي در برابر عوامل جوي معمولا‌ً فقط در مواردي بكار ميرود كه اطلاعات تجربي كافي در مورد نحوه عملكرد مصالح سنگي موردنظر در شرايط جوي مورد بحث موجود نباشد.
مصالح سنگي در برابر سولفات منيزيم مقاومت كمتري در مقايسه با سولفات سديم از خود نشان ميدهند و لذا ميزان افت آنها بيشتر است. طبق آئين‌نامه سازمان برنامه و بودجه افت مصالح سنگي در آزمايش دوام پس از آنكه به تعداد بار با استفاده از محلول سولفات سديم مورد آزمايش قرار گرفت نبايد از 8 درصد وزني مصالح بيشتر شود آئين نامه ASTM حداكثر افت مصالح سنگي را وقتي به تعداد 5 بار با استفاده از محلول
فهرست مطالب
مقدمه    1
مصالح سنگي    1
دانه بندي    2
روشهاي مخلوط كردن مصالح سنگي    4
سختي    5
دوام    5
تميزي    6
خصوصيات سطح و شكل دانه ها    6
بتن آسفالتي گرم    8
مصالح سنگي    8
قير    10
طرح اختلاف بتن آسفالتي گرم    11
چگالي مصالح سنگي    12
تهيه نمونه‌هاي بتن آسفالتي    13
آزمايش استقامت مارشال    14
تهيه بتن آسفالتي    15
تنظيم كارخانه آسفالت    18
اجراي لايه هاي بتن آسفالتي    20
آماده كردن سطح راه    21
پخش بتن آسفالتي    23
كوبيدن لايه هاي بتن آسفالتي    25
آزمايشات بتن آسفالتي    26
آزمايشات مصالح سنگي سيلوهاي سرد    26
آزمايشات مصالح سنگي سيلوهاي گرم    27
آزمايشات قير    27
آزمايشات بتن آسفالتي تهيه شده    27
آزمايشات بتن آسفالتي پخش و متراكم شده    28
آسفالت مخلوط در محل (مخلوط در راه)    28
مصالح سنگي    28
قير    29
اجراي آسفالت مخلوط در محل    30
آسفالت سطحي    33
مصالح سنگي    33
قير    35
طرح آسفالت سطحي    36
نحوه تعيين ميانگين كوچكترين بعد    37