استفاده از الياف در آسفالت
۱٫مقدمه
امروزه راه يكي از عوامل مهم در ارتباط و انتقال مسافران و بارها مي‌باشد و از عوامل مهم روز است كه بحث هاي بسياري دارد و كنفرانسهاي مختلفي در رابطه با آن برگزار مي شود.
در راه هاي با آمد وشد زياد ،در رويه راه از مصالح قيري يا سيماني استفاده مي شود .كه در اثر اعمال بار اين نوع رويه ها دچار تغيير شكلهايي مي شود كه باعث ايجاد تنشهاي كششي افقي در لايه روسازي مي شود كه اگر اين تنشها از ميزان استقامت كششي مصالح بيشتر باشد باعث ايجاد ترك مي گردد.
يكي از روشهاي مهم براي كاهش و كنترل عرض تركهاي حاصل از كشش مستقيم استفاده از الياف است.
به منظور ايجاد شرايط ايزوتروپ و به منظور ايجاد سيستمي كه بتواند در تمام جهات به طور تقريبا يكنواخت سبب افزايش نرمي شده و مقاومت كششي را نيز حفظ كند ،استفاده از رشته هاي نازك و كوتاه كه به صورت تصادفي در تمام جهات در آسفالت توزيع شود .
روش مناسبي به نظر مي رسد .اين رشته نازك ،الياف ناميده مي شوند كه داراي انواع و شكلهاي مختلف بوده و كاربردهاي متعددي دارند. ازچمله آنها الياف فولادي ،پليمري ،شيشه‌اي و … مي باشد .
۲٫تركها در آسفالت:
الف )ترك موزاييكي ( پوست ماري – سوسماري ):
اين ترك به علت داشتن شباهت به پوست بدن سوسمار به اين نام شناخته شده است .
اين خرابي با ترك خوردن تمام و يا قسمتي از سطح رويه آسفالتي به شكل نسبتأ كوچك چند ضلعي ظاهر مي‌شود كه با تكرار بار گذاري بر وسعت آن افزوده مي شود .
علت به وجود آمدن اين نوع تركها تغيير شكل يا خستگي بيش از حد در اثر بار گذاري بر روي لايه ها مي باشد و معمولا در روسازيهاي كه بر روي لايه هاي اساس و زير اساس كه تراكم كافي نداشته و يا خاكهايي كه داراي تغيير شكل زياد و مقاومت كم مي باشند ايجاد مي شوند .
ب) ترك برشي (كناري ):
اين تركها به موازات محور طولي راه و به فاصله كمي از روسازي بوجود مي آيند اين نوع تركها ممكن است علاوه بر تركهاي طولي داراي تركهاي عرضي نيز باشند كه معمولا يك يا چند ترك طولي را قطع كرده و به روسازي منتهي مي گردد.
علت بوجود آمدن اين تركها ميتواند فقدان پايداري و استقامت برشي خاك يا مصالح كناره هاي روسازي باشد كه عدم تراكم محل كنده شده و عبور وسايل نقليه به فاصله كم از محل كنده شده باعث تغيير شكل جانبي خاك و ايجاد ترك مي شود .
ج)تركهاي انقباضي :
اين ترك در اثر تغيير حجم و جمع شدن رويه در اثر افت دماي محيط مي باشد كه معمولا عرضي بوده و گاهي به شكل مجموعه اي از تركهاي به هم پيوسته كه قطعات بزرگي را تشكيل مي دهند وجود دارند تفاوت بين اين ترك و ترك موزاييكي اين است كه در اين ترك سطح رويه به قسمتهاي بزرگتري تقسيم شده و در گوشه ها تيزتر مي باشد .
علت بوجود آمدن اين تركها استفاده قير سفت در منطقه آب و هوايي خاص مي باشد .
د)تركهاي بين دو خط:
اين تركها همان درزهاي طولي بين خطوط راه هستند كه به دليل اجراي غير هم زمان رويه آسفالتي خطوط مجاور بوجود مي آيند كه به علت اجراي نادرست رويه درز آنها باز مانده و با ورود آب شاهد خرابي بيشتري خواهيم بود همچنين اين خرابي بين خط كناري و شانه آسفالتي راه ممكن است بوجود آيد.
و)تركهاي انعكاسي :
اين تركها در سطح روكش آسفالتي و در محل تركهايي كه در سطح روسازي قديمي بوده بوجود مي آيد، كه علت آن حركات قائم و افقي لايه واقع در زير روكش آسفالتي است .
ي)تركهاي هلالي :
اين تركها در مسير حركت وسايل نقليه به علت وارد شدن نيروهاي شديد افقي (ترمز كردن )در سطح رويه آسفالتي بوجود مي آيد كه علت آن ميتوان فقدان چسبندگي بين لايه رويه آسفالتي و لايه زيرين آن باشد .
۳٫مواد افزودني و تأثير آن در آسفالت:
مهمترين فوايد مواد افزودني :
۱)كاهش قيمت ۲)كم شدن ضخامت لايه هاي آسفالتي ۳)كم شدن مرمت هاي روزمره و طولاني شدن فواصل بين بهسازي رويه هاي آسفالتي ۴)بالا رفتن فشار مجاز آسفالت ۵)بكار گرفتن توليدات جديد صنعتي و وسايل جديد در توليد و اجراء ۶)بكار گرفتن ضايعات صنايع و بهداشت محيط زيست
تقسيم بندي مواد افزودني :
۱- پركننده ها (Fillers) 2- مواد جايگزين شونده (Extenders) 3-مواد رشته اي يا الياف (Fibers) 4- اكسيد كننده‌ها Oxidants)) و اكسيد شونده‌ها Anti oxidants)) 5- مشتقات نفتي يا هيدروكربن‌ها Hydrocarbons)) 6- اتصال دهنده‌ها (Anti strips) 7- لاستيكها و پلاستيكها يا پليمر‌ها (Polymers)
(شكل ۱ )چگونگي تنش در ترك۴
آسفالت اليافي:
توليد آسفالت اليافي :
افزايش نسبت ظاهري ( l/d )موجب تجمع و درگيري رشته هاي اليافي در يكديگر مي گردد براي مخلوط يكنواخت ،نسبت ظاهري حداكثر به عدد ۱۰۰ محدود مي شود .
چنانچه درصد حجمي الياف از ۲ درصد افزايش يابد مشكلاتي در كيفيت آسفالت پديد مي آيد .
خصوصيات فيزيكي مصالح
۰٫۳۵ =υ آسفالت
۰٫۳۵ =υ خاك
تواتر بارگذاري ۵HZ و در دماي ۲۰C
ضريب سختي مخلوط آسفالت ماكاوامي متراكم (pa)3.1*10^9
ضريب سختي مخلوط رولد آسفالت (pa)3.5*10^9
معيار خستگي
ضريب سختي مخلوط آسفالت ماكاوامي متراكم(با قير ۱۰۰ )
(۱) LogNf=-9.38-(4.16LogEr)
ضريب سختي مخلوط رولد آسفالت (با قير ۵۰ )
(۲) LogNf=-9.38-(4.16LogEr)
Er كرنش كششي در زير لايه آسفالت تحت بار چرخ استاندارد
Nf عمر طراحي (مجموع بارهاي محور معادل استاندارد)
مزاياي آسفالت اليافي :
– مقاومت در مقابل تورق ، سايش و هوازدگي سطح
– مقاومت زياد در مقابل تنش هاي خستگي
– مقاومت بسيار عالي در مقابل ضربه
– قابليت كششي عالي ( ظرفيت زياد تغيير شكل نسبي )
– قابليت باربري زياد بعد از ترك خوردگي
– مقاومت كششي ، خمشي و برشي زياد
– طا قت خيلي زياد
قابليت انعطافي كه آسفالت اليافي دارد ، همانند خواص مواد پلاستيكي باعث مي شود كه آسفالت اليافي گسيختگي ناگهاني نداشته باشد . از آنجا كه الياف فولادي در جسم آسفالت به طور سه بعدي به بيان بهتر چند بعدي پراكنده مي شود .
در صورت تشكيل يك ترك ،در جهات مختلف ،الياف اتصالاتي را به وجود مي آورد و از گسترش ترك جلوگيري مي نمايد .بنابراين ،رشته هاي الياف به طور فعال در محدود كردن عرض تركها وارد عمل شده و به تشكيل ريز تركهاي زياد همكاري مي نمايد و در نتيجه قابليت بهربرداري آسفالت را افزايش مي دهد . اين مورد به ويژه در دال هاي مهار شده ،همانند روسازيهاي آسفالتي كه در آنها اصطكاك بستر مانع انقباض و انبساط مي شود ،شديدأ به چشم مي خورد.
شايان ذكر است كه عملكرد الياف فولادي و بهبود خواص مكانيكي در آسفالت ،به عوامل زيادي از قبيل طرح اختلاط جنس الياف ،مقدار الياف ،شكل الياف ،نسبت ظاهري (l/d ) و … وابسته است .
كاربريهاي آسفالت اليافي :
باند فرودگاه و راهسازي
يك باند مناسب براي فرود هواپيما و مقابله با شرايط جوي و اثر ضربه ايجاب مينمايد كه باند پرواز نرم پر طاقت و ضربه پذير باشد لذا بكاربري الياف در رويه باند فرودگاه بسيار مناسب مي‌باشد.
در طرح جاده ها و بزرگراهاي پر ترافيك جايگزيني الياف بسيار مقرون به صرفه و اقتصادي خواهد بود زيرا موجب كاهش ضخامت آسفالت ريزي ،كاهش عرض تركهاي ناشي از جمع شدگي و كنترل عرض تركهاي انقباضي و انبساطي مي شود .
همچنين موجب افزايش مقاومت روسازي در برابر ضربه ،خستگي و كاهش آثار مخرب عوامل جوي مي باشد ضمن اينكه در پلها و عرشه اسكله ها موجب كاهش بار مرده به علت كم شدن ضخامت دال ،جلوگيري از تغيير شكل رويه و كاهش تنشهاي حرارتي و مقاومت در برابر خوردگي و فرسودگي خواهد شد .
