آسفالت حفاظتی ریزدانه
رفتار یك روسازی به شرایط ساختاری و عملكردی آن بستگی دارد. عملكرد روسازی نیز به ظرفیت و قدرت تحمل بار روسازی و بستر راه وابسته است. شرایط عملكردی یك جاده شرایطی است كه بهره بردار، ضمن احساس راحتی و ایمنی از یك نقطه به نقطه دیگر مسیر با سرعت مناسب حركت كرده و هزینه‌ها نیز در حد قابل قبول باشد. با انجام عملیات نگهداری پیشگیرانه و بكارگیری روش‌های ترمیم سطح روسازی ضمن حفظ شرایط عملكردی، كیفیت بهره برداری نیز بهبود یافته و با ارائه راه حل‌های كم هزینه، بهر‌ه‌وری روسازی افزایش می‌یابد. این روش‌ها باید توسط مدیران و مهندسین در زمان انتخاب استراتژی بهسازی مورد ملاحظه قرار گیرند. روسازی‌هایی كه وضعیت موجود آنها توان تحمل بار ترافیك طراحی شده را داشته ولی نیاز به اصلاح سطح رویه دارند، لازم است با آسفالت‌های حفاظتی مورد بهسازی قرار گیرند.
بعنوان یكی از روش‌های نوین مرمت (Microsurfacing)، مخلوط آسفالت حفاظتی ریزدانه رویه‌های آسفالتی از سال ۱۹۸۰ مورد استفاده قرار گرفته است. این آسفالت یك نوع رویه حفاظتی است كه از قیر امولسیونی پلیمری، مصالح سنگی صددرصد شكسته، فیلر معدنی، آب و سایر افزودنی‌های كنترل كننده تشكیل شده است. در صورتی كه این آسفالت به خوبی طراحی شده و با تجهیزات مناسب اجرا شود نتایج خوبی در اصلاح خصوصیات اصطكاكی سطح رویه خواهد داشت. همچنین قادر است اثرات شیارهای چرخ‌ها را اصلاح كرده و ناهمواری‌های سطحی را به حداقل رساند. در این تحقیق سعی شده تا ضمن معرفی این نوع آسفالت حفاظتی، پارامترهای مؤثر بر روش طرح و اجرای آن بررسی شود.
خصوصیات و كاربرد
معمولاً از نوع آسفالت حفاظتی ریز دانه یك مخلوط تركیبی از قیرامولسیونی پلیمری اصلاح شده مصالح سنگی صد در صد شكسته، فیلر معدنی، آب و افزودنی‌های مورد نیاز است. فیلر ، كند شكن معدنی معمولاً سیمان و در جاهایی كه شرایط اجازه دهد (امكان تخصیص زمان گیرش طولانی میسر باشد) از آهك هیدراته استفاده میشود. افزودنی‌های كنترلی نیز بعضاً جهت تنظیم زمان شكستن قیر امولسیون مورد كاربرد قرار می‌گیرند.
آسفالت حفاظتی ریز دانه اساساً یك نوع اسلاری سیل حاوی قیرهای امولسیونی پلیمری است كه گاهاً مصالح سنگی درشت دانه نیز در آن استفاده میشود. مخلوط‌های اسلاری سیل عموماً در ضخامتی معادل ۱/۵ برابر اندازه درشت ترین سنگدانه مخلوط اجرا می‌شوند و در ضخامت‌های نسبتاً نازكتری قابل اجرا هستند. در مقایسه با آسفالت گرم كه در هوای خشك قابل اجرا است، آسفالت حفاظتی ریزدانه در دماهای مختلف، بسته به شرایط قیر امولسیون انتخاب شده، قابل اجرا هستند. شكنندگی و سختی امولسیون در خلال یك پروسه الكترو شیمیایی و با از دست دادن آب، حاصل میشود.
آسفالت حفاظتی ریز دانه همچنین یك نوع مخلوط آسفالت سرد نیز نامیده میشود. بیشترین موارد كاربرد آسفالت حفاظتی ریز دانه به عنوان سیل‌كت‌های سطحی، مواد پركننده خط افتادگی چرخ‌ها، زبر كردن سطح راه، پركردن منافذ رویه‌های آسفالتی و اصلاح شیب عرضی روسازی است. بعضی كشورها آسفالت حفاظتی ریز دانه را برای اهداف دیگری نیز مورد استفاده قرار می‌دهند، كه این اهداف شامل موارد زیر است.
- اصلاح قیر زدگی
- اصلاح شن زدگی
- اجرای قشر رگلاژی
- پركردن ترك‌ها
- پركردن فضاهای خالی و چاله های كوچك
- لكه گیری چاله‌های كوچك و كم عمق
اگر چه آسفالت حفاظتی ریزدانه ابتدا برای اصلاح رویه‌های آسفالتی مورد استفاده قرار گرفت اما در برخی از كشورها از آن در حفاظت از رویه‌های بتنی و روكش پل‌ها نیز استفاده میشود.
روانی مخلوط و نسبت پخش
هنگامی كه مخلوط آسفالت حفاظتی ریزدانه به محفظه پخش وارد میشود، باید استقامت و روانی دلخواه را داشته باشد. اگر مخلوط خیلی سفت باشد ممكن است در محفظه پخش زودتر از حد موعد دچار گیرایی شده و زیر دستگاه پخش بصورت شیار شده و خط افتاده اجرا شود. اگر خیلی روان باشد، ممكن است سنگدانه‌ها دچار جداشدگی شوند و قیر امولسیون به كانال‌ها یا كناره راه جریان پیدا كند.
میزان شكست و گیرایی قیرامولسیون
پیش بینی و كنترل فرآیند شكست قیرامولسیون برای اجرای مناسب آسفالت‌های حفاظتی بسیارحیاتی است. دما و رطوبت بر شكست، عمل آمدن و روانی آسفالت‌های حفاظتی تاثیر گذارند. با افزایش دما و كاهش رطوبت مدت زمان شكست امولسیون و حذف آب كاهش می‌یابد. نوع مصالح سطح روسازی و خصوصیات جذب و خواص شیمیایی مصالح در زمان شكست و مقدار قیر باقیمانده روی سنگدانه تأثیر دارند.
افزودنی‌ها
در طول اجرا معمولاً از افزودنی‌ها برای كنترل زمان شكست و گیرایی امولسیون استفاده میشود. روش‌های طرح اختلاط در مورد نوع و مقدار مجاز افزودنی‌ها پیشنهاداتی ارائه می‌دهند و كاربر بر اساس شرایط محیط در مورد مقدار استفاده از آنها تصمیم می‌گیرد. در هوای بسیار گرم از افزودنی‌های مناسب برای افزایش زمان شكست استفاده میشود. اگر زمان شكست با اضافه كردن افزودنی‌ها قابل كنترل نباشد، ممكن است نیاز به فرمولاسیون مجدد امولسیون باشد.
آزمایش صحرایی
آسفالت حفاظتی ریزدانه یك سیستم با گیرایی سریع است كه به شرایط گیرش بستگی دارد. چنانچه شرایط گیرش در آزمایشگاه با شرایط صحرایی متفاوت باشد مشكلاتی ایجاد خواهد شد. مخلوطی كه در شرایط آزمایشگاهی طرح شده ممكن است در شرایط میدانی به خوبی عمل نكند. برای اطمینان از مناسب بودن طرح و تعیین دقیق زمان گیرش، توصیه میشود قبل از شروع اجرای كامل طرح، یك باند آزمایشی شبیه اجرای واقعی ساخته شده و موارد اجرایی نظیر كنترل زمان گیرش و تعیین مقادیر دقیق آب و مواد افزودنی مشخص شوند.
كیفیت ساخت
پوشش و تامین بافت سطحی
آسفالت‌های حفاظتی باید پوشش كامل سطح روسازی را فراهم كرده و سطحی صاف و غیر لغزنده حاصل شود. برای دستیابی به این هدف، سطح نهایی كار باید عاری از هر گونه رگه‌های قیری، برش‌خوردگی، چین و چروك و دیگر نامنظمی‌ها باشد. به علاوه كیفیت مناسب و پوشش درزهای طولی و عرضی باعث ارتقاء كیفیت رانندگی و منظر جاده میشود. اگرچه استانداردهای مختلف حدود و مقررات مشخصی برای چگونگی وضعیت سطح تمام شده ارائه نكرده‌اند اما پروژه‌های مختلف آسفالت حفاظتی اجرا شده در مناطق مختلف عموماً ساخت خوبی داشته است.
چین خوردگی (موج‌های متوالی)
چین خوردگی‌ها كه به نام موج‌های متوالی هم شناخته می‌شوند، پستی و بلندی‌های عرضی هستند كه در سطح روسازی با فواصل منظم ظاهر می‌شوند. اجرای لایه در ضخامتی بسیار نازك یا كم بودن مقدار مخلوط، از عوامل ایجاد موجه‌های عرضی هستند. سرعت پخش نیز ممكن است تاثیر گذار باشد. همچنین مشاهده شده كه سرعت زیاد پخش مواد منجر به موجدار شدن سطح نهایی شده است. برای جلوگیری از بروز این خرابی چگونگی عملكرد دستگاه پخش نیز مهم است. تجربه نشان داده است كه استفاده از تیغه لاستیكی در دستگاه پخش برای ماله كشی مخلوط معمولاً نتایج بهتری از نوع فولادی آن می‌دهد.
ایجاد رگه‌های طولی
بروز رگه یا شیار شدگی طولی نیز از دیگر خرابی‌های ناشی از اجرای نامناسب است كه اغلب به دلیل استفاده از تیغه‌های پخش كثیف، شكسته و نامناسب ایجاد میشود. استفاده از مصالح درشت‌دانه و عدم یكنواختی مخلوط از نظر میزان روانی نیز ممكن است از عوامل بروز این خرابی باشند. توصیه‌های مربوط به جلوگیری از بروز چین خوردگی‌ها نیز می‌تواند برای پیشگیری از بروز این خرابی‌ها مفید باشد. دلیل دیگر ایجاد خط افتادگی نرخ پخش مصالح و مواد كمتر از اندازه طراحی شده است. در این راستا لازم است از نرخ‌های پخش كمتر از ضخامت ۱/۵ برابر سایز بزرگترین سنگدانه اجتناب شود. همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترك‌های انعكاسی در روسازی، ترك‌های موجود باید به صورت یكنواخت و هم‌سطح قبل از اجرای آسفالت حفاظتی پر شوند.
یكنواختی سطح
نامنظمی‌های جزئی كه در سطح روسازی وجود دارد با تنظیم قسمت پخش كن دستگاه اجرای آسفالت حفاظتی ریزدانه در حین عملیات اجرایی قابل اصلاح است. تیغه‌های لاستیكی كه می‌توانند كار ماله كشی را انجام دهند برای اصلاح پروفیل عرضی مناسب و موثر نیستند چرا كه همراه با
ناهمگونی‌های پروفیل موجود آسفالت تغییر حالت داده و در نتیجه بدون توجه به پروفیل موجود مقدار ثابتی از مخلوط را در عرض روسازی پخش می‌كنند. به منظور اصلاح شیب عرضی سطح نهایی باید با یك تیغه سه متری صاف برای ایجاد مقطع عرضی كنترل شود. در مقاطع شیبدار استفاده از مخلوط‌های با روانی زیاد باعث ایجاد مشكل در اجرا شده و امكان پخش مخلوط در ضخامت كنترل شده را دشوار می‌كند.
لذا در شرایط فوق مخلوط با روانی بیش از حد نباید مورد استفاده قرار گیرد. فرمولاسیونامولسیون‌ها باید به گونه‌ای باشد كه به پیمانكاران اجازه استفاده از مخلوط نسبتا خشك در هر گونه شرایط را بدهد. محفظه‌های پخش مدرن به پیمانكاران اجازه می‌دهند تا سرعت و جهت همزن‌های حلزونی شكل را كنترل كنند. این امر هنگامی كه در مقاطع قوسی و شیب دار مخلوط پخش میشود، حائز اهمیت است. محفظه‌های پخشی كه نتوانند مواد را به راحتی درون محفظه توزیع كنند، نباید مورد استفاده قرار گیرند.
ترمیم سطحی
در مواردی كه سطح روسازی ناصاف بوده و یا جایی كه عمق شیار افتادگی چرخ‌ها بین ۵ تا ۱۰میلیمتر باشد، اجرای دو لایه آسفالت حفاظتی می‌تواند موثرتر باشد. لایه اول كه به منظور اصلاح زیرسازی و بازسازی پروفیل عرضی اجرا میشود، با یك لایه سطحی تكمیل میشود. اگر عمق شیارها بیش از ۱۰ میلیمتر باشد، شیارها ابتدا بایدد توسط ماشین پخش آسفالت حفاظتی پر شوند و سپس لایه نهایی اجرا شود. لایه زیرین توسط ماشین پخش كننده تمام عرض با تیغه ماله كش فولادی اجرا میشود. در حین اجرا شمشه دستگاه طوری تنظیم میشود تا با بالاترین قسمت سطح روسازی در تماس باشد و نقاط پایینتر را پر كند.
اجرا روی روسازی‌های بتنی
استفاده از آسفالت حفاظتی روی روسازی‌های بتنی خیلی معمول نیست، اگرچه این آسفالت‌ها برای افزایش ضریب اصطكاك سطح آنها و عرشه پل‌ها كاربرد دارند. آسفالت حفاظتی كه مستقیماً روی روسازهای بتنی اجرا میشود در یك دوره كوتاه مدت ممكن است شروع به جدا شدن كند. برای اطمینان از پیوستگی مناسب با سطح بتن موجود، اجرای لایه اندود قیری سطحی قبل از اجرای آسفالت سطحی توصیه میشود.
استفاده برروی سطوح روسازی‌های صیقلی
از این نوع آسفالت برای تصحیح و به حداقل رساندن سطوح صیقلی شده نیز استفاده میشود. در آسفالت حفاظتی كه روی روسازی‌های صیقلی شده به كار می‌رود باید بر اساس میزان شدت صیقلی سطح، از مصالح با شكستگی متوسط تا زیاد متناسب با شرایط رویه استفاده شود.
كاربرد روی سطوح متخلل و یا زبر شده
اگر آسفالت سطح روسازی موجود از نوع متخلخل باشد ابتدا باید با پخش یك قشر قیری امولسیونی رقیق و یا یك لایه مخلوط آسفالت حفاظتی نازك و روان سطح مورد نظر درزگیری شود و سپس لایه اصلی اجرا شود.
كاربرد روی سطوح ناصاف و هوازده
اگر سطح رویه خیلی ناصاف و هوازده باشد ممكن است اجرای یك لایه آسفالت حفاظتی یا آسفالت گرم نازك مطلوب باشد. روش تراشیدن همراه با بازیافت گرم نیز برای از بین بردن هوازدگی و تصحیح ناصافی سطح كاربرد دارد. در این حالت روی سطح بازیافت شده اجرای آسفالت حفاظتی توصیه میشود.
پارامترهای جنبی مورد نظر در طرح و اجرا
سروصدا
آسفالت‌های حفاظتی ریزدانه معمولاً نسبت به روسازی‌های آسفالتی و بتنی قدری بیشتر سروصدا ایجاد می‌كنند. این امر ممكن است به دلیل دانه‌بندی مصالح و زبری كلی و شكل و نوع سطح اجراشده باشد. البته سروصدای اضافی مربوط به زبری مصالح شكسته است كه خود عامل ایجاد اصطكاك سطحی بوده و موجب افزایش ایمنی روسازی میشود.
قیر زدگی
عواملی كه ممكن است باعث قیر زدگی آسفالت‌های حفاظتی بشوند عبارتند از بازگشایی سریع راه بر روی ترافیك، مقدار قیر یا آب زیاد در مخلوط و هوای گرم. به علاوه در راه‌های پرترافیك از مخلوط‌های ریزدانه تر نباید استفاده شود]. در بررسی‌های میدانی مشخص شد كه وقتی شیارهای عمیق مسیر عبور چرخ‌ها ( بیش از ۳۰ میلیمتر) در یك بار عبور پر شده باشند، روسازی پس از مدت كوتاهی قیرزده خواهد شد.
شن زدگی
آسفالت‌های حفاظتی به یكی از دلایل زیر ممكن است دچار شن زدگی شوند.
- مقدار قیر ناكافی
- مقدار مصالح ریزدانه ناكافی (كه بتوانند ذرات درشت را به هم چسبیده نگهدارند)
- اجرای نازك و ضعیف
- قیر خالص با كیفیت پایین
- آب ناكافی
- هوای سرد حین اجرا و یا تا ۲۴۴ ساعت بعد از آن
عریان شدگی مصالح سنگی
عریان شدگی مصالح سنگی مخلوط كه علت آن همانا تضعیف یا فقدان چسبندگی بین مصالح توسط قیر است، معمولاً در اثر حضور رطوبت یا جریان آب بین سطح مصالح سنگی و قیر در آسفالت گرم یا مخلوط‌های آسفالتی دیگر ایجاد میشود. در صورت استفاده از قیر امولسیون مناسب كه با مصالح سنگی انتخابی هم‌خوانی داشته باشد، آسفالت‌های حفاظتی مقاومت خوبی از خود در برابر این پدیده و جداشدگی لایه‌ها از یكدیگر نشان داده‌اند.
هزینه‌ها
هزینه‌های آسفالت حفاظتی ریزدانه به بسیاری از عوامل ازجمله شرایط محل، در دسترس بودن مصالح مرغوب و پیمانكاران با تجربه و نرخ اجرا، وابسته است. درمتره و برآورد هزینه تهیه و اجرا آسفالت حفاظتی موارد زیر باید صورت گیرد.
- اندازه گیری مقدار مصالح و قیر امولسیون اصلاح شده با پلیمر
- اندازه گیری مقدار مخلوط
- اندازه گیری سطح پوششی
چنانچه آسفالت حفاظتی ریزدانه به خوبی طراحی و اجرا شود، می‌تواند عملكرد مناسبی در ارتقاء خصوصیات اصطكاكی راه و نیز پركردن شیارهای ناشی از عبور چرخ وسایط نقلیه در شرایط مختلف ترافیكی و آب و هوایی از خود نشان دهد. علاوه بر اینها برای مقبولیت بیشتر آسفالت حفاظتی همكاری و تجربیات موسسات دولتی و پیمانكاران مورد نیاز است. به كارگیری یك روش بازرسی كنترل ساخت و اجرا مبتنی بر مشخصات فنی حاصل از نتایج می‌تواند كیفیت محصول را تضمین كند.
