آسفالت الیافی

دسته بندي : فنی و مهندسی » عمران
زهکش شدن قیر از مخلوط، در مدت حمل و نقل و پخش به عنوان یک مشکل برای مخلوط‌های آسفالتی با دانه‌بندی میان تهی، همانند آسفالت متخلخل و SMA تشخیص داده شده است. همچنانکه، نفوذ هوا و نور در داخل این مخلوط‌ها باعث بوجود آمدن مسأله پیرشدگی آسفالت می‌شود. یک راه منطقی برای رفع این مشکل، افزایش میزان ماده چسباننده به منظور ایجاد پوشش ضخیم دور مصالح است و واضح است که این افزایش دارای یک محدودیت، به دلیل کم شدن درصد فضای خالی در مخلوط آسفالت متخلخل و خطر از دست رفتن پایداری آن است. از طرف دیگر افزایش ماده قیری بیش از یک حد معین باعث ایجاد مشکلاتی در مورد یکنواختی لایه آسفالتی متخلخل می‌شود. به این معنی که قیر روان شده‌ در موقع تولید، حمل و پخش، جدا شدگی دانه‌ها اتفاق می‌افتد. به منظور تثبیت ماده قیری از الیاف‌های معدنی و غیر معدنی (آلی) استفاده می‌شود. افزودنی‌های الیافی به مخلوط آسفالت اضافه می‌شوند، اگر چه آنها اثری بر خصوصیات رئولوژیکی قیر ندارند، با وجود این، آنها خصوصیات معینی از مخلوط را اصلاح می‌کنند.‌

بنابراین الیاف معدنی و آلی به منظور افزایش مقدار قیر آسفالت متخلخل (افزایش ضخامت فیلم قیری) بکار برده می‌رود.



الیاف سلولزی

امروزه الیاف سلولزی، به طور وسیعی در لایه‌های اصطکاکی آسفالت متخلخل در چندین کشور در شمال اروپا استفاده می‌شود. سلولز یکی از پرکاربردترین نوع الیاف در مخلوط‌های آسفالتی است. افزودن این الیاف به قیر توسط روش‌های ارزان منجر به ارتقای خصوصیات مخلوط آسفالتی می‌شود. سیستم قیر مسلح با این فیبر، منجر به افزایش ویسکوزیته قیر می‌شود. بنابراین، مخلوط دارای پایداری و مقاومت بیشتر در برابر ترکهای خستگی است. همچنین استفاده از این فیبر می‌تواند منجر به کاهش زهکش شدن قیر در مراحل مختلف تولید، حمل و اجرای آسفالت متخلخل و دیگر مخلوط‌های با دانه‌بندی ناپیوسته شود. همچنین می‌تواند منجر به افزایش دوام مخلوط‌های آسفالتی دانه باز به دلیل استفاده از میزان قیر بیشتر و تشکیل فیلم ضخیمتر اطراف دانه‌ها می‌شود.

آهک

افزودن آهک هیدراته به عنوان فیلر معدنی به مخلوط با دانه‌بندی باز باعث کاهش جاری شدن قیر، کاهش تمایل به عریان شدگی مخلوط می‌شود. شایان ذکر است، که افزودن آهک هیدراته علاوه بر فیبر است.

تعیین نوع مناسب افزودنی (الیاف) و مشخصات آن

مهمترین دلیل استفاده از افزودنی‌ها (الیاف) در مخلوط آسفالتی متخلخل کاهش پدیده جاری شدن قیر در این مخلوط‌ها است که با کمک آن می‌توان میزان ماده چسباننده مناسب به منظور ایجاد پوشش ضخیم دور مصالح ایجاد نمود، بدون آنکه مشکلات بعدی مشاهده شود. از هر دو نوع الیاف آلی و معدنی می‌توان در مخلوط‌های آسفالتی متخلخل استفاده نمود ولی بایستی توسط آزمایش‌های مرتبط خصوصیات مخلوط آسفالتی متخلخل را کنترل نمود. میزان مصرف الیاف سلولزی بایستی ۰/۳ درصد و میزان مصرف الیاف معدنی ۰/۴ درصد وزن مخلوط آسفالتی باشد. اثر تثبیتی افزودنی‌های الیافی نه فقط به طبیعت مواد بستگی دارد بلکه به شکل الیاف بر حسب طول و قطر نیز بستگی دارد.

مزایای آسفالت الیافی‌

مقاومت در مقابل تورق‌، سایش و هوازدگی سطح
مقاومت زیاد در مقابل تنش‌های خستگی
مقاومت بسیار عالی در مقابل ضربه
قابلیت کششی عالی (‌ظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی‌)
قابلیت باربری زیاد بعد از ترک خوردگی
مقاومت کششی‌، خمشی و برشی زیاد
طا‌قت خیلی زیاد
کاربرد الیاف در آسفالت

باند فرودگاه و راهسازی

یک باند مناسب برای فرود هواپیما و مقابله با شرایط جوی و اثر ضربه ایجاب می‌نماید که باند پرواز نرم پر طاقت و ضربه پذیر باشد لذا بکاربری الیاف در رویه باند فرودگاه بسیار مناسب است.
در طرح جاده‌ها و بزرگراه‌های پر ترافیک جایگزینی الیاف بسیار مقرون به صرفه و اقتصادی خواهد بود زیرا موجب کاهش ضخامت آسفالت ریزی‌، کاهش عرض ترک‌های ناشی از جمع شدگی و کنترل عرض ترک‌های انقباضی و انبساطی می‌شود‌. همچنین موجب افزایش مقاومت روسازی در برابر ضربه،‌خستگی و کاهش آثار مخرب عوامل جوی است ضمن اینکه در پل‌ها و عرشه اسکله‌ها موجب کاهش بار مرده به علت کم شدن ضخامت دال، جلوگیری از تغییر شکل رویه و کاهش تنش‌های حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی و فرسودگی خواهد شد.

شیوه قرارگیری الیاف‌

نحوه جایگیری الیاف در محور ترک برای انتقال نیرو در سطح ترک بسیار موثر است و الیاف عمود بر سطح ترک بیشترین کارآیی را خواهد داشت‌. البته جایگیری الیاف در آسفالت به صورت کاملاً‌ تصادفی است که در روسازی راه و فرودگاه‌ها لازم است الیاف در دو بعد طول و عرض و به موازات محور افقی که در واقع در جهت تنش‌های کششی وارده می باشد توزیع باید شود.

نتیجه گیری‌

از همه این مطالب می‌توان این چنین نتیجه گیری کرد که استفاده از الیاف‌ در آسفالت هزینه اقتصادی کمتری خواهد داشت، و با توجه به نیاز کشور در زمینه‌های راه و باندهای فرودگاه‌، استفاده از آسفالت‌های الیافی و ایجاد کارخانه‌های تولید آسفالت‌های الیافی پیش ساخته کمک شایانی هم در اقتصاد کشور و هم زمینه‌های ایجاد اشتغال را فراهم خواهد کرد. این در شرایطی است که الیاف در داخل کشور تولید شود‌.
در ضمن استفاده از الیاف در آسفالت باعث افزایش عمر مفید و دوام آسفالت و خاکریز در مقابل عوامل محیطی و بار گذاری می‌شود‌، که در زمان طولانی این باعث صرف هزینه کمتری خواهد شد.

بررسی مشخصات مصالح سنگی مورد استفاده در آسفالت متخلخل

مصالح سنگی آسفالت متخلخل مخلوطی از سنگدانه‌های درشت‌دانه، ریزدانه و فیلر است که دارای دانه‌بندی باز یا میان تهی بوده و مصالح سنگی درشت‌دانه درصد خیلی زیادی از ترکیب مصالح سنگی را تشکیل می‌دهند به طوریکه بیشتر از ۷۰ درصد سنگدانه‌ها درشتدانه هستند. مصالح سنگی درشتدانه اسکلت و استخوان‌بندی اصلی مخلوط‌های آسفالتی با استخوان‌بندی سنگدانه‌ای را تشکیل می‌دهند و عامل اصلی پایداری مقاومت باربری زیاد و مقاومت در برابر شیارافتادگی این مخلوط‌ها است. به همین علت مصالح سنگی درشتدانه مورد مصرف در مخلوط‌های با استخوان‌بندی سنگدانه‌ای بایستی از کیفیت خوبی بر خوردار باشند تا ویژگی‌های مورد نظر را تامین نمایند. این مصالح سنگی باید از استحکام و سختی و دوام کافی برخوردار باشند تا در حالت تماس سنگدانه به سنگدانه در مقابل بار ناشی از آمد و شد مقاومت نمایند. لذا در تهیه اینگونه مخلوط‌های آسفالتی باید از مصرف سنگدانه‌های پهن و سوزنی و نیز مواد آلی و مضر اجتناب شود.

مصالح سنگی درشت دانه

مصالح سنگی درشت به بخشی از مصالح سنگی باقیمانده روی الک نمره ۸ اطلاق می‌شوند که باید تمیز، سخت، محکم، بادوام، تمیز و با خصوصیات کیفی یکنواخت بوده و عاری از هر گونه ذرات رس و لای و شیستی و پوشش خاکی باشد.

مصالح سنگی ریزدانه

به بخشی از مصالح سنگی که از الک نمره ۸ عبور می‌کنند، اطلاق می‌شود که می‌بایست دارای کیفیت مناسبی باشند. مصالح سنگی ریزدانه باید شامل ذرات بادوام و عاری از مواد خارجی مضر باشد. شاخص خمیری‌ آن بخشی از مصالح ریزدانه که از الک نمره ۴۰ میگذرند نباید بیش از ۶ باشد.

پیشنهاد انتخاب مصالح سنگی مصرفی برای ساخت آسفالت متخلخل

مصالح سنگی آسفالت متخلخل مخلوطی از سنگدانه‌های درشت دانه، ریزدانه و فیلر است که دارای دانه‌بندی باز یا میان تهی بوده و مصالح سنگی درشتدانه (بالای الک ۴#) درصد خیلی زیادی از ترکیب مصالح سنگی را تشکیل می‌دهند. به طوری که بیشتر از ۷۰ درصد سنگدانه‌ها درشت دانه هستند. مصالح سنگی درشت دانه اسکلت و استخوان‌بندی اصلی مخلوط‌های آسفالتی با استخوان‌بندی سنگدانه‌ای را تشکیل می‌دهند و عامل اصلی پایداری مقاومت باربری زیاد و مقاومت در برابر شیار افتادگی این مخلوط‌ها است.

برای انتخاب مصالح سنگی، بدلیل تماس مستقیم بین دانه‌های درشت، مصالح باید دارای مقاومت زیاد در برابر صیقلی شدن و سایش و دارای درصد شکستگی زیاد باشند. این مصالح سنگی باید از استحکام و سختی و دوام کافی برخوردار باشند تا در حالت تماس سنگدانه به سنگدانه در مقابل بار ناشی از آمد و شد مقاومت نمایند.

مصالح سنگی درشت باید از شکستن و خرد کردن مصالح کوهی یا مصالح سنگی خرد شده یا ترکیبی از این دو و یا دیگر مصالح که داری مشخصات مشابه هستند، تشکیل شده باشد. بطور کلی مصالح سنگی درشت و ریز مصرفی در آسفالت متخلخل باید سخت، محکم، بادوام، تمیز و مکعبی شکل و صدرصد شکسته و با خصوصیات کیفی یکنواخت بوده و عاری از هر گونه ذرات رس و لای و شیستی و پوشش خاکی باشد.

صنعت راهسازی بیش از ۱۰ درصد از حجم اعتبار کل توسعه کشور را به خود اختصاص می دهد که با توجه به اهمیت این موضوع، بهره بردن از فناوری‌های نوین از جمله آسفالت الیافی می تواند منجر به افزایش دوام و عمر راه ها و باند فرودگاه‌ها و بالطبع کمک به رشد اقتصادی کشور شود.

امروزه