up
Search      menu
ساختمان و معماری :: مقاله آسفالت PDF
QR code - آسفالت

آسفالت

عوامل عريان شدن در روسازي آسفالتي

عوامل عريان شدن در روسازي آسفالتي
مقدمه
جدا شدن قير از سطوح مصالح سنگي معدني در حضور آب پديده جديدي در مهندسي بزرگراهها نمي‌باشد. اين پديده به دفعات از زماني که روسازي‌هاي آسفالتي به وجود آمده، مشاهده گرديده است. تا اينکه اخيراً مهندسي با نتايج کاملاً عدم رضايت بخشي ناشي از عريان شدن که مقصر واقعي قير با کيفيت ضعيف باشد مواجه گرديدند، اما ندرتاً آزمايشات انجام شده روي قير از چنين نتيجه‌گيري حمايت نمودند. از آنجايي که عريان شدن به عنوان يک مشکل مشخص گرديد، بسياري مطالعات، صدها مقاله و بحث فني براي حل آن اختصاص داده شد. هنوز عريان شدن در بسياري از نواحي اتفاق مي‌افتد. هدف اين مقاله مشخص نمودن بعضي از عوامل عريان شدن و راههاي پيشنهادي جهت کاهش بروز آن مي‌باشد. گرچه عريان شدن در همه انواع روسازي‌هاي آسفالتي ممکن است اتفاق بيفتد، بعضي از اصول بحث شده فقط براي مخلوطهاي آسفالتي گرم کاربرد دارند.
با بيان ساده عريان شدن، شکست پيوند چسبندگي بين سطح مصالح سنگي و قير مي‌باشد. معمولاً عريان شدن از زير لايه آسفالتي شروع مي‌شود و به سمت بالا حرکت مي‌کند تا ساختمان روسازي ضعيف شود. زيرا با ترافيک ترکها ظاهر مي‌شوند و در مراحل پيشرفته روسازي شروع به خرد شدن مي‌کند و عامل اصلي آن آب است.
مکانيزم عمل به اين ترتيب است که آب بين لايه نازک قير و سطح مصالح سنگي دست مي‌يابد و از آنجايي که سطح مصالح سنگي جاذبه بيشتري نسبت به آب دارند تا به قير، پيوند چسبندگي شکسته مي‌شود.
اتصال قير و سنگدانه‌ها با نيروي جاذبه بين مولکولهاي غيرمشابه که آنها را محکم به هم مي‌چسباند حاصل مي‌شود. چسبيدن يک ماده به ماده ديگر پديده‌اي سطحي است. چسبندگي به تماس نزديک دو ماده و جاذبه دو طرفه سطوح آن بستگي دارد.
چندين تئوري چسبندگي براي تشريح پيوند يا عدم پيوند قير به کانيهاي مصالح سنگي پيشنهاد شده است. براساس عمومي‌ترين تئوري پذيرفته شده، چسبندگي انرژي آزاد روي سطح سنگ که انرژي آزاد روي سطح مايع (قير يا آب) را جذب مي‌کند، به وجود مي‌آيد. اين انرژي آزاد همچنين کشش سطحي ناميده مي‌شود. براي امکان نزديکترين تماس بين قير و سطح مصالح سنگي، قير بايد توسط گرم شدن، امولسيون نمودن يا مخلوط شدن با حلالهاي نفتي به صورت مايع درآيد. توانايي قير مايع شده به ايجاد تماس نزديک با سطوح مصالح سنگي، قدرت پوشش مصالح ناميده مي‌شود. قدرت پوشش قير به مقدار زيادي با ويسکوزيته آن کنترل مي‌شود. اگر همه شرايط يکسان باشد، ويسکوزيته کمتر، قدرت پوشش بالاتر را به همراه دارد. توانايي مصالح سنگي براي تماس کامل با يک مايع، توانايي پوشش شدن ناميده مي‌شود.
قير عملاً جاذبه‌اي براي آب ندارد، از طرف ديگر، بيشتر مصالح جاذبه هم به قير و هم به آب را دارند. بنابراين اگر يک لايه نازک آب روي سطح مصالح باشد، قير ممکن است به راحتي ذرات مصالح را بپوشاند، اما به سطح آن نخواهد چسبيد، مگر اينکه قير جانشين لايه نازک آب شود.
قير همچنين ممکن است ذرات سنگ پوشيده با غبار را بدون چسبيدن به آنها بپوشاند. لايه غبار از تماس قير با سطح سنگ جلوگيري مي‌کند. حتي اگر مصالح سنگي خشک باشند، ذرات غبار ممکن است حفره‌هاي ريزي در لايه نازک قير ايجاد نمايند که اجازه مي‌دهد آب از آنها بگذرد.
در مورد قيرهاي امولسيوني بايد اذعان داشت که هر دو نوع قيرهاي امولسيوني آنيونيک و کاتيونيک مي‌توانند خصوصيات چسبدگي و عمل آوري داشته باشند (با توجه به نوع مصالح). تجربه نشان داده است که امولسيونهاي آنيونيک (با بار منفي روي ذرات قير) بيشتر مناسب استفاده با مصالح سنگي که بارهاي سطحي مثبت دارند مي‌باشند. بالعکس امولسيونهاي کاتيونيک (با بار مثبت روي ذرات قير) بيشتر مناسب مصالح سنگي که داراي بارهاي سطحي منفي هستند مي‌باشد. در کاربرد قيرها امولسيوني آنيونيک يا کاتيونيک، ته نشست اوليه ذرات قير يک واکنش الکتروشيميايي است، اما پيوند اصلي مقاومت بين لايه نازک قير و مصالح سنگي بعد از، تبخير آب امولسيون و آبي که ممکن است روي سطح مصالح سنگي باشد، ايجاد مي‌گردد. همچنين بافت سطحي مصالح، پوکي و خصوصيات جذب آنها روي چسبندگي قير به مصالح سنگي اثر مي‌گذارند. مصالح سنگي با سطح صاف به خوبي مصالح سنگي با سطح خشن، لايه نازک قير را نگه نخواهند داشت. ذرات متخلخل که قير را جذب مي‌کنند بهتر از مصالح سنگي با سطح صاف لايه نازک قير را نگه خواهند داشت. مصالح سنگي متخلخل قير بيشتري نسبت به مصالح غيرمتخلخل نياز دارند.
انواع عريان شدن
عريان شدن زماني که پيوند بين قير و مصالح سنگي با آب شکسته شود، اتفاق مي‌افتد. به علت کامل خشک نشدن، آب ممکن است روي سطح مصالح يا داخل خلل و فرج سنگدانه‌ها باشد يا ممکن است از منابع ديگري بعد از اجرا آب نفوذ کرده باشد. حداقل به 6 روش به شرح زير ممکن است پيوند بين قير و مصالح سنگي شکسته شود:
1. به شکل ذرات ريز و پايدار در آمدن
علت عريان شدن تحت عنوان خود به خود خرد شدن و به شکل ذرات ريز و پايدار درآمدن.
2. تفکيک
جدا شدن قير از سطح مصالح سنگي توسط لايه نازک آب بدون شکست واضح و قابل ديد در لايه نازک قير است که نهايتاً لايه نازک قير مي‌تواند کاملاً از مصالح سنگي جدا شود.
3. جابجايي
اين امر هنگامي است که چسبندگي قير به سطح مصالح سنگي توسط آب ضعيف شود. در اين نوع عريان شدن، آب آزاد از طريق نفوذ در پوشش قيري به سطح سنگدانه‌ها راه مي‌يابد. شکست ممکن است از پوشش ناکافي سنگدانه‌ها هنگام مخلوط کردن آسفالت در کارخانه آسفالت يا گسيختگي لايه نازک قير باشد.
4. گيسختگي لايه نازک
اين پديده نيز يک روش عريان شدن است که در واقع مي‌توان آنرا اولين گام در عريان شدن ناميد. گسيختگي لايه نازک قير روي ذرات مصالح سنگي عموماً بعلت اعمال تنشهاي ناشي از ترافيک ايجاد خرابي در لبه‌ها و گوشه‌هاي تيز که پوشش قير در آنها بسيار نازکتر است، اتفاق مي‌افتد.
5. فشار آب حفره‌اي
اين فشار عاملي براي تشديد عريان شدگي مي‌باشد. در مخلوطهاي آسفالتي با فضاي خالي زائد، آب ممکن است آزادانه از ميان فضاهاي خالي مرتبط داخلي عبور کند. ترافيک ممکن است درصد فضاي خالي روسازي را کاهش داده، مسيرهاي عبور بين فضاهاي خالي را ببندد و آب را محبوس نمايد. به علت جريان ترافيک و عبور مکرر آب، فشار آب حفره‌اي به حدي مي‌رسد که عريان شدن قير از سطح مصالح سنگي را ايجاد مي‌نمايد.
6. جريان آب هيدروليکي
اين جريان بيشتر از لايه‌هاي سطحي روسازي‌هاي آسفالتي و در قسمت زيرين لايه اعمال مي‌شود. وقتي که روسازي اشباع باشد، چرخهاي وسيله نقليه آب را به درون روسازي از جلو تايرها فشار مي‌دهند و آن را از پشت تايرها به بيرون مي‌مکند. اين حرکت آب به عريان شدن مصالح سنگي کمک مي‌کند. همچنين غبار و ماسه و سنگدانه‌هاي رها شده در جاده نيز ممکن است با آب باران مخلوط شده و خراشيدگي لايه نازک قير را تسريع بخشند.
علت عريان شدن
به طور کلي فقط يک علت براي عريان شدن وجود دارد: آب بين لايه نازک قير و سطح مصالح سنگي راه يابد و جانشين قير به عنوان پوشش مصالح سنگي شود. آب به چند طريق ممکن است به سازه روسازي برسد. از ميان آنها مي‌توان به آب درون يا روي مصالح سنگي که کاملاً خشک نشده‌اند، زه آب باران از ميان شانه‌ها، ترکها يا روسازي متخلخل، آب زير سطحي (که از نقاط بالاتر فشار هيدرواستاتيکي توليد مي‌نمايد)، آب موئينه از بستر راه و تبخير آب از لايه‌هاي زيرين اشاره نمود. به هر صورت آب به روشهاي مختلفي ممکن است به مصالح سنگي برسد.
کاهش عريان شدن يا جلوگيري کردن از آن
براي ساخت روسازي جديد، يا روکش يا بازيافت يک روسازي قديمي راهنمايي‌هاي زير بايد براي کاهش احتمال عريان شدن مورد توجه قرار گيرد:
1. براي روسازي‌هاي جديد تمام آسفالتي از دانه‌بندي پيوسته، خوب متراکم شده، مستقيماً بر روي بستر کاملاً آماده شده استفاده شود. تحقيقات نشان مي‌دهد، اگر اين روسازي‌ها به طور مناسب و خوب ساخته شوند حتي در بخش ترانشه هيچ آبي زير اين روسازي‌ها جمع نمي‌شود. بنابراين اين روسازي‌ها به طور مؤثري در مقابل عريان شدن مقاومت مي‌نمايند.
2. ايجاد زهکشي اصولي براي ساختمان روسازي اگر آب آزاد سريعاً دفع شود يا از مخلوط مصالح سنگي و قير دور نگه داشته شود، عريان شدن ناشي از تشکيل امولسيون، جابجايي، گسيختگي لايه نازک يا جريان آب هيدروليکي توسعه نمي‌يابد. آب جدا از مخلوط نگه داشته مي‌شود که باعث مقاومت عريان شدن بيشتر مصالح سنگي شود.
3. در اکثر حالات از مخلوطهاي سنگدانه و قير با دانه بندي متراکم به جاي دانه‌بندي باز براي لايه‌هاي مياني و اساس استفاده نمائيد استفاده از مخلوطهاي با دانه‌بندي پيوسته و خوب متراکم شده از ورود آب به لايه‌هاي روسازي جلوگيري مي‌کند. وقتي مخلوطهاي اساس با دانه‌بندي باز در تعمير ترکها استفاده مي‌شود تعبيه سيستم مناسب زهکشي جهت جلوگيري از ايجاد فشار آب حفره‌اي و احمال عريان شدن ضروري مي‌باشد.
4. اطمينان نماييد که همه لايه‌هاي روسازي کاملاً متراکم شده‌اند و در لايه‌هاي با دانه‌بندي پيوسته فضاهاي خالي مرتبط براي عبور آب از ميان آنها وجود نداشته باشد. روش آزمايش تجربي، «astm:d3637 نفوذپذيري مخلوطهاي آسفالتي» روشي را براي کنترل نفوذ پذيري روسازيهاي متراکم شده در صحرا را در برمي‌گيرد.
5. از مصالح سنگي تازه شکسته شده با مقاومت عريان شدن ضعيف استفاده نکنيد. قير از مصالح سنگي که براي يک هفته يا بيشتر انبار شده‌اند کمتر لخت مي‌شود تا نسبت به همان مصالح سنگي که بتازگي شکسته شده‌اند.
6. از مصالح سنگي گرم و خشک استفاده کنيد اگر مصالح سنگي داراي سطح خشک باشند به طوري که هيچ رطوبتي بين مصالح سنگي و لايه نازک قير موجود نباشد، عريان شدن کمتر اتفاق مي‌افتد.
7. از مصالح سنگي تميز استفاده کنيد از مصالح سنگي درشت با ذرات رس نظير غبار که به طور محکم به سطح آنها چسبيده است نبايد استفاده شود. حتي اگر قير به طور کامل سنگدانه را بپوشاند، غبار از چسبيدن قير به سطح سنگدانه جلوگيري خواهد نمود.
8. از مصالح سنگي با جاذب رطوبتي بالا در صورت در دسترس بودن انتخابهاي ديگر استفاده نکنيد لازم است مصالح سنگي که بيشترين مقاومت را نسبت به عريان شدن دارا مي‌باشند، استفاده گردد. با انجام آزمايش حساسيت آبي مصالح و قير برگزيده براي پروژه، تعيين نماييد کدام مصالح سنگي براي پروژه بهترين مي‌باشد.
9. هنگامي که استفاده از مصالح سنگي جاذب آب اجتناب ناپذير است، يک ماده ضد عريان شدن را به مقدار مناسب تعيين شده توسط آزمايشهاي حساسيت آبي و طرح مخلوط آزمايشگاهي اضافه نماييد آهک هيدراته ومواد مايع ضد عريان شدن پايدار در مقابل حرارت عملکرد صحرايي قابل قبولي با مصالح سنگي منتخب فراهم نموده‌اند. اگر آهک هيدراته و مواد مايع ضد عريان شدن پايدار در مقابل حرارت عملکرد صحرايي قابل قبولي با مصالح سنگي منتخب فراهم نموده‌اند. چنانچه آهک هيدراته انتخاب شود، بهترين نتايج وقتي حاصل مي‌گردد که مصالح سنگي با ماده آبکي آهک هيدراته تثبيت شود. بهترين نتيجه بعدي، وقتي است که آهک هيدراته به مخلوط آسفالتي در ضمن تهيه آن اضافه مي‌شود. با بعضي مخلوطها، مواد مايع ضد عريان شدن پايدار در مقابل حرارت مؤثر بوده‌اند. فرآورده‌اي را انتخاب نماييد که با مواد خاص در مخلوط مؤثر باشد. انتخاب را فقط بعد از تکميل بررسيهاي آزمايشگاهي انجام دهيد.
10. اگر از يک ماده مايع ضد عريان شدن استفاده مي‌شود، مطمئن شويد که ماده به مقدار مناسب پيشنهاد شده توسط آزمايشگاه اضافه شده است بيش از اندازه افزودني مي‌تواند در حضور آب در ماده ضد عريان شدن بچرخد. در هر حالتي، هيچ ماده ضد عريان شدن به عنوان ساخت دستورالعمل خوب نبايد توصيه شود.
11. قيري را انتخاب نماييد که وقتي مايع مي‌شود، مصالح سنگي را پوشش نمايد اما در سرويس‌دهي، ويسکوزيته بالايي به قدر کافي داشته باشد که در مقابل عريان شدن مقاومت کند. ضمن آنکه ديگر اهداف طرح را برآورده نمايد لايه‌هاي نازک يا ضخيم قير دسترسي آب به سطح مصالح سنگي را مشکل مي‌سازد.
12. مطمئن شويد که ذرات مصالح سنگي به طور کامل و يکنواخت با لايه نازک قير ضخامتي که مخلوط شروط مقاومت را برآورده نمايد، پوشش شود لايه‌هاي نازک يا ضخيم قير دسترسي آب به سطح مصالح سنگي را مشکل مي‌سازد.
13. در تمام مدت ساخت روسازي کنترل کيفي خوبي انجام دهيد.
نتيجه گيري
به ذهن بسپاريد که آب عامل مقصر عريان شدن است. هر چيزي که اجازه دهد آب به مدت طولاني اطراف روسازي بماند و به روسازي خسارت برساند شريک جرم است. اگر راهنمايي‌هاي بالا به کار گرفته شود، مشکل کمتر خواهد شد.
تکنولوژي
امروزه مشکل عريان شوندگي توسط فناوري نانوتکتونولوژي حل شده است. در اين فناوري ماده يک ضد آب کننده نانوتکنولوژي جاذب آب مي باشد.
کيفيت و طول راه ها شاخص اصلي در بررسي وضعيت اقتصادي يک کشور است. بهبود زير ساخت ها در يک کشور موجب موفقيت هاي اقتصادي و سياسي مي شود. تحقيقات بانک جهاني نشان مي دهد که سرمايه گذاري 10درصدي در زير ساخت هاي بخش راه موجب %100 يا به عبارت ديگر 10 برابر رشد اقتصادي مي شود.
محدوديت هاي بودجه اي و تعمير و نگهداري راه هاي جديد اصلي ترين مشکلات ساخت راه هاي جديد است. هزينه بالاي نيروي انساني و عمليات عامل اساسي در نگهداري و تعميرات دست انداز ها، موج ها، و ترک هاي راه است، که 40 تا 60 درصد بودجه تخصيص داده شده را به خود اختصاص مي دهد.
آب مخرب طبيعي راه ها است. لازم است که رويه آسفالت بزرگ راه ها در برابر آبي که از پايين (اثر مويينگي)، کناره ها يا سطح فوقاني به آن مي رسد محافظت گردد.
اصل ماندگاري در قرن21 به حفاظت از منابعي چون مصالح سنگي با افزايش عمر رويه هاي آسفالت تأکيد دارد. تمرکز مي بايست از جايگزين کردن مصالح سنگي به ترميم در محل تغيير کند.
فن آوري نانوتکتونولوژي امکان تعويض زير پي هاي گرانولي (GSB) را با زير سازي محافظت شده توسط پوشش ضد آب فراهم مي آورد.
محصولات اين فناوري يک ترکيب ارگانو - سيليکون محلول در آب است که محلول شفافي در آب تشکيل مي دهد، در خاک نفوذ کرده و با تشکيل پيوند کووالانسي سطح را آب گريز ساخته و در نتيجه خاک را تقريباً براي هميشه آب گريز مي کند.
توانايي منحصر به فرد محصولات اين فناوري در کاهش شديد نفوذ آب، باد کردن خاک و خواص فرسايشي و همزمان بهبود تراکم، قدرت و ويژگي هاي کلي هيدروليک اغلب انواع خاک است.
ريز فناوري محصولات اين فناوري اجازه مي دهد سطح خاک و مصالح سنگي بطور هميشگي ضد آب شود و به عنوان ماده پيوند دهنده با آسفالت واکنش مي دهد. اين امر برجسته ترين پيشرفت در 50 سال اخير است که بهبود کيفيت راه سازي و کاهش هزينه هاي نگهداري را به ارمغان مي آورد. اين فناوري بر مشکلات اساسي نشت در لايه هاي زيرين در ساخت و بازسازي راه ها فائق مي آيد.آزمون هاي آزمايشگاهي و ميداني ثابت کرده که محصولات اين فناوري براي مهندسان خاک، پيمانکاران تسطيح اراضي، محوطه سازان و انبوه سازان يک راه حل جديد، ايمن و مؤثر جهت کنترل فرسايش خاک پديد آورده است.
توضيح: جهت عدم تبليغ، نام تجاري محصولات نانوتکتونولوژي عمدن حذف گرديده.

آسفالت آسفالت بطور کلي مخلوطي است از مصالح سنگي با دانه بندي پيوسته و يک ماده چسباننده که معمولا قير است. آسفالت با توجه به کاربرد آن به صورتهاي گوناک ...

آسفالت بطور کلي مخلوطي است از مصالح سنگي با دانه بندي پيوسته و يک ماده چسباننده که معمولا قير است. آسفالت با توجه به کاربرد آن به صورتهاي گوناکون ساخت ...

سيل كت: به نوعي آسفالت حفاظتي با ضخامت كم اطلاق مي گردد كه به منظور بهبود راهآسفالته(اعم از آسفالت گرم يا آسفالت سطحي يا انواع ديگر آسفالت) و نيز غير ...

آسفالت گوگردي به دليل ضعفهاي ذاتي قير و لزوم افزايش محدوده کاربري آن ، امروزه بيشتر قيرهاي راهسازي در دنيا با کمک مواد افزودني مانند پليمرها اصلاح مي ...

مهمترين مسئله در راهسازي ميزان دانسيته و مقاومت لايه هاي راه ميباشد اين مقادير بايد درحد مطلوب باشد تا سطوح مختلف جاده در اثر تنش هاي وارده ناشي ازعبو ...

هر چند قير محصول آشنايي در زندگي مي باشد، در اين مطلب سعي شده تا خوانندگان را با شناخت علمي آن نيز آشنا نماييم: قير، سنگين­ترين برش نفت خام و يكي از پ ...

فرودگاه، فضايي است که براي نشست و برخاست وسايل پرنده از قبيل بالگرد، هواپيماهاي مسافربري، نظامي، کشاورزي و غيره استفاده مي شود بسته به مورد مصرف و نيا ...

آهک چيست و کاربردهاي آن چيست تاريخچه ي آهک سنگ آهک بدون شک يکي از قديمي ترين موادي است که از زمان هاي دور مورد استفاده واقع شده است . دودمان هاي چادرن ...

دانلود نسخه PDF - آسفالت