آسفالت - پایگاه دانلود رایگان کتاب | دانلود کتاب

.مقدمه
امروزه راه یکی از عوامل مهم در ارتباط و انتقال مسافران و بارها می‌باشد و از  عوامل مهم روز است که بحث های بسیاری دارد و کنفرانسهای مختلفی در رابطه با آن برگزار می شود.
در راه های با آمد وشد زیاد ،در رویه راه از مصالح قیری یا سیمانی استفاده می شود .که در اثر اعمال بار این نوع رویه ها دچار تغییر شکلهایی می شود که باعث ایجاد تنشهای کششی افقی در لایه روسازی می شود که اگر این تنشها از میزان استقامت کششی مصالح بیشتر باشد باعث ایجاد ترک می گردد.
یکی از روشهای مهم برای کاهش و کنترل عرض ترکهای حاصل از کشش مستقیم استفاده از الیاف است.
به منظور ایجاد شرایط ایزوتروپ و به منظور ایجاد سیستمی که بتواند در تمام جهات به طور تقریبا یکنواخت سبب افزایش نرمی شده و مقاومت کششی را نیز حفظ کند ،استفاده از رشته های نازک و کوتاه که به صورت تصادفی در تمام جهات در آسفالت توزیع شود .روش مناسبی به نظر می رسد .این رشته نازک ،الیاف نامیده می شوند که دارای انواع و شکلهای مختلف بوده و کاربردهای متعددی دارند. ازچمله آنها الیاف فولادی ،پلیمری ،شیشه‌ای و … می باشد .

۲٫ترکها در آسفالت:

الف )ترک موزاییکی ( پوست ماری – سوسماری ):
این ترک به علت داشتن شباهت به پوست بدن سوسمار به این نام شناخته شده است .
این خرابی با ترک خوردن تمام و یا قسمتی از سطح رویه آسفالتی به شکل نسبتأ کوچک چند ضلعی ظاهر می‌شود که با تکرار بار گذاری بر وسعت آن افزوده می شود .
علت به وجود آمدن این نوع ترکها تغییر شکل یا خستگی بیش از حد در اثر بار گذاری بر روی لایه ها می باشد و معمولا در روسازیهای که بر روی لایه های اساس و زیر اساس که تراکم  کافی نداشته و یا خاکهایی که دارای تغییر شکل زیاد و مقاومت کم می باشند ایجاد می شوند .

ب) ترک برشی (کناری ):
این ترکها به موازات محور طولی راه و به فاصله کمی از روسازی بوجود می آیند این نوع ترکها ممکن است علاوه بر ترکهای طولی دارای ترکهای عرضی نیز باشند که معمولا یک یا چند ترک طولی را قطع کرده و به روسازی منتهی می گردد.
علت بوجود آمدن این ترکها میتواند فقدان پایداری و استقامت برشی خاک یا مصالح کناره های روسازی باشد که عدم تراکم محل کنده شده و عبور وسایل نقلیه به فاصله کم از محل کنده شده باعث تغییر شکل جانبی خاک و ایجاد ترک می شود .

ج)ترکهای انقباضی :
این ترک در اثر تغییر حجم و جمع شدن رویه در اثر افت دمای محیط می باشد که معمولا عرضی بوده و گاهی به شکل مجموعه ای از ترکهای به هم پیوسته که قطعات بزرگی را تشکیل می دهند وجود دارند تفاوت بین این ترک و ترک موزاییکی این است که در این ترک سطح رویه به قسمتهای بزرگتری تقسیم شده و در گوشه ها تیزتر می باشد .
علت بوجود آمدن این ترکها استفاده قیر سفت در منطقه آب و هوایی خاص می باشد .

د)ترکهای بین دو خط:
این ترکها همان درزهای طولی بین خطوط راه هستند که به دلیل اجرای غیر هم زمان رویه آسفالتی خطوط مجاور بوجود می آیند که به علت اجرای نادرست رویه درز آنها باز مانده و با ورود آب شاهد خرابی بیشتری خواهیم بود همچنین این خرابی بین خط کناری و شانه آسفالتی راه ممکن است بوجود آید.

و)ترکهای انعکاسی :
این ترکها در سطح روکش آسفالتی و در محل ترکهایی که در سطح روسازی قدیمی بوده بوجود می آید، که علت آن حرکات قائم و افقی لایه واقع در زیر روکش آسفالتی است .

ی)ترکهای هلالی :
این ترکها در مسیر حرکت وسایل نقلیه به علت وارد شدن نیروهای شدید افقی (ترمز کردن )در سطح رویه آسفالتی بوجود می آید که علت آن میتوان فقدان چسبندگی بین لایه رویه آسفالتی و لایه زیرین آن باشد .

۳٫مواد افزودنی و تأثیر آن در آسفالت:

مهمترین فواید مواد افزودنی  :
۱)کاهش قیمت  2)کم شدن ضخامت لایه های آسفالتی  3)کم شدن مرمت های روزمره و طولانی شدن فواصل بین بهسازی رویه های آسفالتی  4)بالا رفتن فشار مجاز آسفالت  5)بکار گرفتن تولیدات جدید صنعتی و وسایل جدید در تولید و اجراء  6)بکار گرفتن ضایعات صنایع و بهداشت محیط زیست

تقسیم بندی مواد افزودنی  :
۱- پرکننده ها (Fillers) 2- مواد جایگزین شونده (Extenders) 3-مواد رشته ای یا الیاف (Fibers) 4- اکسید کننده‌ها Oxidants)) و اکسید شونده‌ها Anti oxidants)) 5- مشتقات نفتی یا هیدروکربن‌ها Hydrocarbons)) 6- اتصال دهنده‌ها (Anti strips) 7- لاستیکها و پلاستیکها یا پلیمر‌ها (Polymers)

(شکل ۱ )چگونگی تنش در ترک۴

آسفالت الیافی:

تولید آسفالت الیافی :
افزایش نسبت ظاهری ( l/d )موجب تجمع و درگیری رشته های الیافی در یکدیگر می گردد برای مخلوط یکنواخت ،نسبت ظاهری حداکثر به عدد ۱۰۰ محدود می شود .
چنانچه درصد حجمی الیاف از ۲ درصد افزایش یابد مشکلاتی در کیفیت آسفالت پدید می آید .
خصوصیات فیزیکی مصالح
۰٫۳۵ =υ آسفالت
۰٫۳۵ =υ خاک
تواتر بارگذاری ۵HZ و در دمای ۲۰C
ضریب سختی مخلوط آسفالت ماکاوامی متراکم (pa)3.1*10^9
ضریب سختی مخلوط رولد آسفالت (pa)3.5*10^9

معیار خستگی
ضریب سختی مخلوط آسفالت ماکاوامی متراکم(با قیر ۱۰۰ )
(۱)    LogNf=-9.38-(4.16LogEr)
ضریب سختی مخلوط رولد آسفالت (با قیر ۵۰ )
(۲)    LogNf=-9.38-(4.16LogEr)
Er کرنش کششی در زیر لایه آسفالت تحت بار چرخ استاندارد
Nf عمر طراحی (مجموع بارهای محور معادل استاندارد)

مزایای آسفالت الیافی :
– مقاومت در مقابل تورق ، سایش و هوازدگی سطح
– مقاومت زیاد در مقابل تنش های 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
– طا قت خیلی زیاد
قابلیت انعطافی که آسفالت الیافی دارد ، همانند خواص مواد پلاستیکی باعث می شود که آسفالت الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد . از آنجا که الیاف فولادی در جسم آسفالت به طور سه بعدی به بیان بهتر چند بعدی پراکنده می شود . در صورت تشکیل یک ترک ،در جهات مختلف ،الیاف اتصالاتی را به وجود می آورد و از گسترش ترک جلوگیری می نماید .بنابراین ،رشته های الیاف به طور فعال در محدود کردن عرض ترکها وارد عمل شده و به تشکیل ریز ترکهای زیاد همکاری می نماید و در نتیجه قابلیت بهربرداری آسفالت را افزایش می دهد . این مورد به ویژه در دال های مهار شده ،همانند روسازیهای آسفالتی که در آنها اصطکاک بستر مانع انقباض و انبساط می شود ،شدیدأ به چشم می خورد.
شایان ذکر است که عملکرد الیاف فولادی و بهبود خواص مکانیکی در آسفالت ،به عوامل زیادی از قبیل طرح اختلاط جنس الیاف ،مقدار الیاف ،شکل الیاف ،نسبت ظاهری (l/d ) و … وابسته است .

کاربریهای آسفالت الیافی :
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 می‌باشد.
در طرح جاده ها و بزرگراهای 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 می شود . همچنین موجب افزایش مقاومت روسازی در برابر ضربه ،خستگی و کاهش آثار مخرب عوامل جوی می باشد ضمن اینکه در پلها و عرشه اسکله ها 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 .

الیاف فولادی:
از پر مصرفترین و بهترین نوع الیاف ،الیاف فولادی است که به  دلیل شکل پذیری ،تأمین گیرداری در جسم آسفالت و مقاومت کششی مطلوب ،نظر اکثر طراحان را به خود جلب کرده است .از آنجا که در ایران الیاف فولادی تولید و یا وارد نمی شوند ،اغلب مهندسان و مشاوران از این فن آوری بی اطلاع و یا کم اطلاع بوده و همچنین به دلیل مشکلات تهیه آن ، از قبیل ارزبری ،هزینه حمل ،حقوق گمرکی و … د ر ردیف کالاهای گران قیمت به حساب می‌آید و اقتصادی نیست . برای رفع این مشکل مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ،اقدام به ساخت نوعی الیاف فولادی موجدار نموده که از مفتول های داخلی ساخته شده است.
الیاف فولادی به طور تصادفی در تمام جهات آسفالت پخش می‌کنند.