مقاومت آسفالت در برابر شیار شدگی

شیار افتادگی به تغییر شکل های دائمی اطلاق می شود که به صورت یک شیار فرو رفته در مسیر چرخ وسایل نقلیه به موازات محور طولی راه دیده می شود. تکرار بارگذاری ناشی از عبور وسایل نقلیه سنگین، کیفیت نامناسب مخلوط آسفالتی و نرسیدن به تراکم مورد نیاز منجر به ایجاد این نوع خرابی می شود. چنین پدیده ای بیشتر در مناطق گرمسیر اتفاق می افتد. گاهی نیز ممکن است بر آمدگی رویه در کنار مسیر چرخ ها منجر به بروز شیار جای چرخ شود. عامل اصلی شیار افتادگی تغییر شکل های دائمی در لایه های روسازی یا بستر تحت بار ترافیک است.

به منظور تعیین مقاومت شیار افتادگی آسفالت از دو روش طرح اختلاط مارشال و سوپرپیو استفاده شده است. همزمان با اجرای روش های طرح اختلاط در دانه بندی های مختلف و تعیین مقدار قیر در این دانه بندی ها مقدار فضای خالی مصالح سنگی درشت دانه در حالت خشک در مخلوط مصالح سنگی در دانه بندی های مختلف با استفاده از آزمایش تراکم کوبه مطابق استاندارد ASTM-C29 تعیین می شود. همچنین مقدار فضای خالی مصالح سنگی درشت دانه در مخلوط های آسفالتی با مقدار قیر بهینه با استفاده از روابط حجمی به دست آمده که از نسبت این دو پارمتر برای قضاوت در مورد نوع دانه بندی ها و نیز در مدلسازی ریاضی استفاده می شود.

علاوه بر این دو پارامتر به منظور بررسی های بیشتر مقدار شکستگی و گوشه داری مصالح سنگی ریز دانه با تعیین مقدار فضای خالی مصالح ریزدانه غیر متراکم به دست می آید. سپس نمونه های آسفالتی از هر یک با مقدار قیر بهینه تهیه شده و با استفاده از دستگاه شیار افتادگی ویل تراک میزان شیار افتادگی نمونه ها تعیین می شود.

در پایان نیز با بررسی داده های به دست آمده از جمله پارامترهای حجمی مخلوط ها شامل فضای خالی مخلوط آسفالتی، فضای خالی مخلوط مصالح سنگی، فضای خالی مصالح سنگی درشت دانه، فضای خالی مصالح سنگی ریزدانه و پارامترهای دیگر مخلوط ها (دانه بندی و …) و نیز مقدار عمق شیار افتادگی، اثر عوامل مختلف بر مقدار شیار افتادگی مخلوط های آسفالتی ارزابی شده و با استفاده از پارامترهای فیزیکی، مکانیکی مخلوط های آسفالتی به عنوان متغییر های مستقل و مقدار عمق شیار افتادگی به عنوان متغییر وابسته، مدل سازی ریاضی تخمین مقاومت شیار افتادگی صورت می گیرد.

طرح اختلاط سوپرپیو

در روش طرح اختلاط سوپرپیو ویژگی های مصالح سنگی در روسازی آسفالتی نظیر زاویه دار بودن یا شکستگی مصالح سنگی درشت دانه و ریزدانه درصد سنگدانه های پهن و دراز، درصد رس، سختی (لس آنجلس)، سلامت (افت وزنی در مقابل سولفات سدیم و منیزیم)، مواد مضر و.. مورد بررسی قرار گرفته و سپس با حدود مشخصات استانداردهای پیشنهادی در سوپرپیو با توجه به میزان آمد و شد و عمق از سطح رویه روسازی (کمتر از 100 میلیمتر) مقایسه می شود.

در روش طرح اختلاط سوپرپیو، نوع قیر آسفالتی با توجه به طبقه بندی عملکردی و بر اساس درجه حرارت محیطی، میزان آمد و شد و سرعت بارگذاری انتخاب می شود.این نسبت به صورت نسبت مقدار فضای خالی مخلوط مصالح سنگی درشت دانه در دانه بندی های مختلف به مقدار فضای خالی مصالح سنگی درشت دانه در مخلوط های آسفالتی در مقدار بهینه تعیین می شود.

گوشه داری مصالح سنگی ریزدانه

این پارامتر مطابق استاندارد AASHTO-TP33 برای مصالح سنگی ریزدانه رد شده از الک نمره 8 و مانده ری الک 200 انجام می شود. در این آزمایش درصد فضای خالی مصالح سنگی ریزدانه تعیین می شود.درصد فضای خالی بیشتر به معنای وجوه شکسته بیشتر است. در فرایند آزمایش یک نمونه از مصالح سنگی ریزدانه شسته شده توسط یک قیف استاندارد درون یک استوانه با حجم مشخص ریخته می شود و سپس جرم مصالح سنگی که داخل استوانه را پر می کند، اندازه گیری می شود. مقدار فضای خالی مصالح سنگی ریزدانه از اختلاف حجم استوانه و حجم مصالح سنگی تعیین می شود. بدین ترتیب با توجه به وزن مخصوص حقیقی مصالح سنگی ریزدانه مقدار گوشه داری مصالح سنگی ریزدانه به دست می آید.

دستگاه شیار افتادگی ویل تراک

دستگاه ویل تراک آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک وزرات راه و ترابری با نام ماکروس مدل TR332، تکام یافته مدل هامبورگ بوده که برای یافتن مقاومت مخلوط آسفالتی در برابر شیار افتادگی تحت تأثیر آب و هوا و بار ترافیکی تهیه شده است. برای انجام آزمایش یک چرخ لاستیکی به قطر 20 سانتی متر و ضخامت 5 سانتیمتر با بار ثابت از روی سطح نمونه ای به ابعاد 5×30×30 سانتیمتر که دمای پیرامونش ثابت است عبور داده می شود. مقدار فشار چرخ بارگذاری قابل تنظیم است و می تواند 5/5 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع تا 6/4 باشد. سرعت حرکت چرخ از 10 تا 30 دور بر دقیقه است و میزان شیار توسط یک گیج حطی دیجیتالی اندازه گیری می شود. دمای محفظه دستگاه نیز از صفر تا 100 درجه سانتیگراد قابل تغییر است.

برای تراکم نمونه های آسفالتی از دستگاه تراکم غلتکی ماکروس مدل TR-523M (متلعق به همان شرکت) استفاده می شود. در این دستگاه به منظور شبیه سازی نمونه های ساخته شده در آزمایشگاه با نمونه های واقعی میدانی از روش ورز دادن استفاده می شود. جابه جایی چرخ غلتک 320 تا 420 میلیمتر و میانگین سرعت غلتک با توجه به این دو مورد به ترتیب 17-4/3 و 22-5/7 سانتیمتر بر ثانیه است. غلتک دارای شعاع 460 میلیمتر، طول 560 میلیمتر و وزن با اهرم 220 کیلوگرم است. بار چرخ با تغییر طول بازو قابل تغییر است.