تحقیق درباره بتن آسفالتی گرم

بتن آسفالتی گرم
این نوع مصالح که مرغوبترین نوع آسفالت محسوب می شود از یک استخوان بندی مصالح سنگی خوب دانه بندی شده با حداقل فضای خالی که قیر سطح دانه ها را اندود کرده و آنها را بیدیگر چسبانده است تشکیل می شود.

بتن آسفالتی در کارخانه آسفالت پزی که ممکن است ثابت یا سیار باشد ساخته شده و سپس به حل مصرف حمل می شود. برای ساختن بتن آسفالتی مصالح سنگی دانه بندی شده و همچنین قیر بین 130 تا 170 درجه سانتی گراد حرارت داده شده و با یکدیگر بخوبی مخلوط می شوند تا لعاب نازکی از قیر سطح تمام دانه ها را اندود نماید. آسفالت تهیه شده در حالی که هنوز گرم است با کامیونهای مخصوص به محل مصرف حمل شده و بصورت گرم و با استفاده از ماشینهای پخش آسفالت در سطح آماده شده راه پخش و با غلتک زدن متراکم می شود (حدود 120 درجه سانتی گراد).

مصالح سنگی
مصالح سنگی بتن آسفالتی گرم شامل مصالح سنگی درشت، مصالح سنگی ریز و گرد سنگ (قیر) است. این مصالح را از جهت سهولت تهیه و انبار کردن و برای آنکه دانه بندی مصالح در اثر جابجا کردن مصالح بهم نخورد بطور جداگانه در سیلوهای مجزا انبار می کنند.

مصالح سنگی درشت به مصالحی اطلاق می شود که بر روی الک شماره 8 (الک شماره 10 در بعضی آئین نامه ها) باقی می ماند. این مصالح باید از سنگ یا شن شکسته و یا از مخلوط آند و تهیه شده و باید تمیز و سخت و بادوام باشد. برای تعیین میزان شکستگی، تمیزی، سختی و دوام مصالح بترتیب از آزمایشات تعیین درصد شکستگی هم ارز ماسه، سایش لوس آنجلس و دوام بطوریکه شرح آنها در بند 6-2 گذشت استفاده می شود.

مصالح سنگی ریز به مصالحی اطلاق می شود که از الک شماره 8 عبور می کنند. این مصالح باید از شکستن سنگ و یا شن و یا از ماسه طبیعی و یا از مخلوط آنها تهیه شده و باید تمیز و سخت و بادوام باشد.

فیلر به مصالحی اطلاق می شود که از الک شماره 200 عبور می کند و باید عاری از مواد رسی و آلی باشد. در مواردی که فیلر حاصل از شکستن سنگ و شن برای تامین مقدار فیلر مورد نیاز بتن آسفالتی کافی نبوده و یا فیلر حاصل مرغوب نباشد می توان از گردسنگ آهکی، آهک شکفته و یا سیمان پرتلند برای این منظور استفاده کرد. دانه بندی فیلر طبق آئین نامه سازمان برنامه و آئین نامه BCEOM و آئین نامه های ASTM و انستیتو آسفالت در جدول 6-4 داده شده است.

مهمترین نقش فیلر در بتن آسفالتی افزایش عمر روسازی و ازدیاد مقاومت آن در برابر تاثیر آب است. علاوه بر اینها استفاده از فیلر در بتن آسفالتی سبب ازدیاد قدرت باربری، کاهش تغییر شکل نسبی، افزایش مقاومت در برابر ضربه، افزایش مقاومت برشی و فشاری، افزایش کند روانی و کاهش شکنندگی آن می شود. باید توجه داشت که با وجود این محسنات مصرف مقدار زیاد فیلر در بتن آسفالتی سبب کاهش تخلخل، افزایش مقاومت در برابر تراکم و کاهش استقامت (بعلت کاهش اصطکاک داخلی) مصالح می شود.

پس از آنکه مصالح سنگی درشت، مصالح سنگی ریز و فیلر لازم برای ساختن بتن آسفالتی تهیه و در سیلوهای مربوطه که به سیلوهای مصالح سردا موسوم است انبار شد از این مصالح نمونه برداری شده و دانه بندی آنها تعیین می شود. سپس با در دست داشتن دانه بندی این مصالح و حدود منحنی های دانه بندی مطلوب نسبت های لازم از هر یک از این مصالح تعیین می شود تا با اختلاط آنها منحنی دانه بندی مطلوب بدست آید.

حدود منحنی های دانه بندی مطلوب برای مصالح سنگی بتن آسفالتی تابعی از نوع لایه آسفالتی، ضخامت لایه، اندازه درشت ترین دانه و آئین نامه فنی مورد استفاده است. حدود دانه بندی های مطلوب بتن آسفالتی در جداول 6-5 و 6-6 و 6-7 داده شده است که بترتیب طبق آئین نامه سازمان برنامه، آئین نامه BCEOM و آئین نامه انستیتو آسفالت است.

دانه بندی های داده شده در جدول 6-5 و دانه بندی های گروه IV در جدول 6-7 ، مناسب برای بتن آسفالتی رویه و آستر هستند. دانه بندیهای گروه III در جدول 6-7 دارای قسمت درشت دانه بندی «ب» در جدول 6-5 (دانه بندی IV-B جدول 6-7) در ایران به دانه بندی توپکا مشهور بوده و قشر رویه بتن آسفالتی بر اساس آن ساخته می شود.

باید توجه داشت که دانه بندی های پیشنهاد شده توسط آئین نامه های فنی کلاً جنبه راهنما داشته و اگر در منطقه ای استفاده از دانه بندی هائی بغیر از آنچه که این آئین نامه ها مشخص کرده اند نتیجه خوبی داده باشد می توان از اینگونه مصالح برای ساختن بتن آسفالتی استفاده نمود.

قیر
قیری که برای ساختن بتن آسفالتی گرم بکار می رود از نوع قیر خالص با درجه نفوذ 50-40 ، 70-60 ، 100-85 و 150-120 است که درجه نفوذ مناسب باید بر اساس شرایط جوی منطقه و میزان آمد و شد وسائل نقلیه سنگین انتخاب شود (بخش پنجم). قبل از مصرف قیر انتخاب شده باید بر روی آن آزمایشاتی که در بند 5-4-1 بخش پنجم شرح آن گذشت انجام شود تا اطمینان حاصل گردد که مشخصات فنی آن منطبق بر مشخصات فنی مطلوب است.

مقدار قیر بتن آسفالتی گرم تابع خصوصیات و دانه بندی مصالح سنگی انتخابی بوده و مقدار آن با انجام آزمایش استقامت بدست می آید. آزمایش استقامت دارای انواع مختلف است که متداول ترین آن در ایران آزمایش استقامت مارشال می باشد. قیری که در ساختن بتن آسفالتی بکار می رود بعلت اندود کردن دانه های مصالح سنگی و چسباندن آنها بیکدیگر سبب می شود که استقامت بتن آسفالتی افزایش یابد. افزایش استقامت بتن آسفالتی با افزایش نسبت درصد قیر مصرفی، تا رسیدن استقامت به یک مقدار حداکثر ادامه یافته و پس از آن با افزایش مقدار قیر، از استقامت بتن آسفالتی بشدت کاسته می شود.

علت این امر افزایش ضخامت اندود قیری دور دانه های مصالح سنگی است که سبب می شود که از زاویه اصطکاک داخلی مصالح سنگی بتن آسفالتی کاسته شده و همچنین دانه های مصالح سنگی از اتکاء بر یکدیگر خارج شوند (شکل 6-1-1)

مصرف قیر بیش از حد علاوه بر کاستن از استقامت بتن آسفالتی باعث کاهش مقاومت برشی آن نیز می شود. رویه های بتن آسفالتی که دارای مقاومت برشی کافی نباشد ممکن است که در اثر نیروی رانش چرخهای وسائل نقلیه سنگین تغییر شکل داده و در سطح رویه موج بوجود آید.

باید توجه شود که تمام فضای خالی مصالح سنگی بتن آسفالتی نباید با قیر پر شود زیرا در غیر این صورت این احتمال وجود دارد که پس از آنکه لایه بتن آسفالتی تحت اثر آمد و شد وسائل نقلیه سنگین قرار گرفت، متراکم تر شده و حجم فضای خالی آن کم شده و یا کاملاً از بین برود. کاهش بیش از حد فضای خالی بتن آسفالتی احتمال رو زدن قیر را در هوای گرم دارد. از طرف دیگر باید توجه داشت که وجود مقدار بیش از حد فضای خالی در بتن آسفالتی باعث کاهش استقامت و کاهش قابلیت شکل پذیری آن و در نتیجه سبب کم شدن دوام آن می شود.

از این جهت بر اساس نتایج تجربی بدست آمده حجم فضای خالی بتن آسفالتی به حداقل 2 درصد و حداکثر 6 درصد محدود شده است (شکل 6-1-ب). برای صرفه جوئی در میزان قیر مصرفی معمولاً حجم فضای خالی مصالح سنگین بتن آسفالتی معمولاً به حدود 10 تا 20 درصد محدود می شود تا با کمترین مقدار قیر بیشترین استقامت بدست آید.