تحقیق 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 می‌باشد.

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 می‌تواند 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 می‌توان 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 می‌گیرد 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.

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.

استفاده از گوگرد به جای سیمان در بتن و به جای قیر در آسفالت

 گوگرد زرد از فرآورده های نفت و گاز، افزون بر مصارف صنعتی می‌تواند در ساخت سازه های ساختمانی همانند پل، سازه های دریایی، قطعات پیش ساخته، جدول خیابان و سازه های انتقال آب و تصفیه فاضلاب بیش از بتن مورد استفاده قرار می گیرد. به گزارش شانا در مناطق نفت خیز جنوب، رئیس انجمن بتن ایران - شعبه خوزستان با اعلام این خبر افزود: در کشورهای صنعتی مانند کانادا که گوگرد به مقدار زیاد وجود دارد، این ماده به جای سیمان و قیر مصرف می شود و هرجا عوامل طبیعی و شرایط صنعتی زمینه ناپایداری سازه های بتنی را فراهم می‌آورد، بتن گوگردی به کار گرفته می‌شود.دکتر منوچهر امامقلی بابادی اضافه کرد: برای ساخت بتن و آسفالت گوگردی لازم است گوگرد را ذوب و همانند تهیه بتن و آسفالت با ماسه و شن مخلوط کرد. بابادی در باره مراحل آغاز این پروژه توضیح داد: در سال ۱۳۶۵ در آزمایشگاه مکانیک خاک شرکت نفت مناطق نفت خیز جنوب در اهواز، مراحل تهیه بتن گوگردی آغاز شد و در سال ۱۳۶۷ در سطح آزمایشگاهی به پایان رسید و دو سال بعد با عنوان"Sulfucrete" به نام اینجانب در انجمن سوخت انگلستان به ثبت رسید. رئیس کمیته تخصصی بتن سازمان نظام مهندسی ساختمان خوزستان گفت: مقاومت نمونه های گوگردی معادل حداقل ۵۰۰ و حداکثر ۹۰۰ کیلو گرم بر سانتیمتر مربع و دوام آن در محیط های اسیدی، قلیایی و اشباع از آب نمک، همچنین محیط فاضلاب بی پایان است.وی با اشاره به این که جسم حاصل، میل ترکیب با هیچ عنصری ندارد و نفوذناپذیر است، افزود: از گوگرد به جای قیر در آسفالت می توان استفاده کرد، ضمن آن که مقاومت و دوام بیشتر دارد و قیمت آن از سیمان و قیر ارزان تر است و در ساخت سازه ها نیز، نیاز به تعمیر و بازسازی ندارد.بابادی در باره دیگر مزیت های بتن گوگردی اظهار داشت: به دلیل وجود منابع گازی سرشار در کشور، تولید گوگرد میسر است و این ماده با تمام مصالح ساختمانی مخلوط پذیر و از قدرت چسبندگی بالایی برخوردار است؛ به طوری که جدا کردن آن از موادی چون قطعات فلزی، چوب و شیشه و غیره ناشدنی است، مگر آن که به حالت ذوب درآید.این کارشناس شاغل در مناطق نفت خیز جنوب گفت: بتن گوگردی به هیچ یک از عناصر شیمیایی واکنش نشان نمی دهد و در تمام شرایط سخت اقلیمی به طور کامل پایدار و دمای قابل تحمل آن ۴۰ درجه زیر صفر تا ۱۱۳ درجه سانتیگراد بالای صفر است.بابادی افزود: از نظر اقتصادی، این فرآورده در قیاس با بتن متداول ارزان تر و عیار آن در سازه کمتر از سیمان است.وی استفاده از بتن گوگردی در پروژه های دریایی، سیستم های زهکشی در تاسیسات پتروشیمی، کارخانه های صنعتی، مخازن نگهداری مواد شیمیایی، لوله های انتقال آنها و فاضلاب و کانال های آبیاری در معرض خورندگی شدید را مناسب ارزیابی و تصریح کرد: ساخت تراده شناور (Barge) برای حمل و نقل دریایی از بتن گوگردی بسیار عالی است، اما به منظور سبک شدن می‌توان به جای شن و ماسه از پوکه معدنی استفاده کرد.رئیس انجمن بتن ایران - شعبه خوزستان یادآوری کرد: سازه های بتنی در صورت شکستن یا ترک خوردن به آسانی و به وسیله حرارت دادن ترمیم می شوند و به حالت اولیه باز می گردد.بابادی در باره آخرین اقدام های خود در زمینه اجرای این طرح گفت: با پیگیری های انجام شده و هماهنگی با وزارت صنایع و معادن، قرار شد موضوع در مقیاس گسترده تر دنبال شود