آسفالت مقاوم در مقابل عریانشدگی

قیر و مصالح سنگی دو جزء اصلی مخلوط آسفالتی گرم هستند. اثر متقابل آنها با یکدیگر درون آسفالت، نقشی مهم در عملکرد روسازی آسفالتی ایفا می کند. هر یک از این اجزاء مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاص خود را دارند که در تماس نزدیک اثر متقابل بر هم دارند. خرابی هایی چون شن زدگی، ترک خوردگی خستگی (ترک پوست سوسماری)، ترک حرارتی و در نتیجه، چاله ها که می توانند ناشی از پیوند شیمیایی ضعیف بین قیر و مصالح سنگی و در نتیجه گسیختگی پیوند این اجزاء باشند، تحت تأثیر اثرات مخرب رطوبت و طی دوره های ذوب و یخبندان تشدید می شوند. خرابی های ناشی از عریان شدگی از معضلات اصلی روسازی های انعطاف پذیر آسفالتی به شمار می روند. در حال حاضر، روکش های آسفالتی جاده ها و معابر کشور با استفاده از مخلوط آسفالت گرم سنتی اجرا می شوند که با استفاده از مخلوط مصالح سنگی و قیرهای خالص تولید می شود. دوام ناکافی این آسفالت در برابر اثرات مخرب آب و یخبندان فصول سرد در کنار ترافیک رو به افزون راه ها، منجر به اختصاص بودجه های هنگفت به مدیریت نگهداری راه ها شده و هر ساله باعث هدر رفتن سرمایه های زیاد در کشور می شود. لذا با علم بر عمر کوتاه مخلوط آسفالت گرم سنتی و خرابی رطوبتی رویه های آسفالتی، نیاز به استفاده از لایه های آسفالتی با دوام بیشتر در برابر عریان شدگی و اثرات مخرب آب امری ضروری به نظر می رسد. در این مسیر، استفاده از آسفالت مقاوم رطوبت با بهره گیری از افزودنی های ضد عریان شدگی و جایگزین نمودن آن با آسفالت گرم سنتی در جاده ها و معابر مناطق پربارش و سردسیر کشور و همچنین مناطقی که تأمین مصالح سنگی آب گریز و مقاوم رطوبت، امری محال و یا پرهزینه می باشد، راهکاری مناسب و مقرون به صرفه است. با توجه به کاربرد موفقیت آمیز افزودنی های مایع ضد عریان شدگی در کشورهای اروپایی، آسیا و آمریکا و نتایج رضایت بخش ارزیابی های عملکرد میدانی آن، شرکت پاکسار شن در راستای خط مشی نوآوری و ارتقاء کیفیت محصولات آسفالتی خود از سال ۱۳۹۲ تصمیم گرفت افزودنی ضد عریان شدگی مایع را در تولید آسفالت گرم مورد استفاده قرار داده و مخلوط آسفالت مقاوم خرابی رطوبتی را به کارفرمایان صنعت راه سازی ارائه نماید.

عریانشدگی آسفالت

عریانشدگی یکی از خرابی های اصلی روسازی آسفالتی است که به دلیل نفوذ آب بین قیر و مصالح سنگی به وجود می آید. نیروی نفوذ آب به درون مخلوط قیر و مصالح سنگی روسازی را خراب می کند. آب می تواند در منافذ مصالح سنگی وجود داشته باشد و یا اینکه از طریق تراوش به درون ترک های مخلوط آسفالتی ظاهر شود. آب با نفوذ در سرتاسر قشر قیر و پس از رسیدن به سطح تماس قیر و مصالح سنگی و نقاط فعال موجود در سطح مصالح سنگی، پیوند بین قیر و مصالح سنگی را تضعیف می کند. مکانیزم های مختلفی به شرح زیر برای بروز خرابی عریان شدگی وجود دارد.

تفکیک : جدا شدن قیر از سطح سنگدانه ها توسط آب بدون گسختگی قشر قیر

جایگزینی: ورود قیر به سطح سنگدانه ها به دلیل پوشش قیری کم روی مصالح

آب دار شدن قیر : تشکیل امولسیون آب درون قیر و از بین رفتن چسبندگی قیر به مصالح. رنگ قهوه ای قیر در آسفالت عریان شده و تشکیل لایه نازک قیر غوطه ور در آب، نشانه امولسیونی شدن آب در قیر است.

فشار منفذی : وجود آب درون آسفالت منجر به ایجاد فشار منفذی تحت بار ترافیک می گردد که باعث گسستن قیر از سطح سنگدانه ها و رشد ترک های ریز درون ملات قیر می شود. عریان شدگی آسفالت در اثر فشار منفذی، در سطح مرز بین لایه ها اتفاق می افتد. معمولاً ابتدا لایه بیندر متلاشی شده و سپس لایه سطحی هم تجزیه می شود.

آب شستگی: این فرآیند در سطح روسازی اشباع از آب در اثر عبور چرخ روی می دهد. آب در زیر چرخ به درون لایه آسفالتی مکیده می شود و یک گرادیان فشار منفذی ایجاد می کند که در حضور نمک ها در منافذ مصالح سنگی تراوش می کند و باعث کنده شدن قیر در اثر آب می شود.

عریان شدگی معمولاً از پایین روسازی های آسفالتی گرم شروع شده و به سمت بالا تسری می کند. برای تشخیص عریان شدگی لازم است که مغزه آسفالتی تهیه شده و مورد بررسی قرار گیرد. در برخی از موارد عریان شدگی، پیوستگی و چسبندگی قیر و مصالح سنگی به حدی تضعیف می شود که مغزه را نمی توان به صورت سالم در آورد.

خرابی های ناشی از عریانشدگی

خرابی رطوبتی معضلی کلی است که باعث تسریع خرابی روسازی آسفالتی می‌شود. خرابی روسازی‌ آسفالتی در اثر رطوبت، یکی از اشکال اصلی اضمحلال روسازی است که از هم پاشیدگی، تخریب و گسیختگی زودرس مخلوط آسفالتی را تسریع می‌نماید. خرابی رطوبتی می تواند منجر به شن زدگی، ترک خوردگی، و خرابی‌های موضعی از جمله چاله ‌شود.

مشخصات آسفالت مقاوم در برابر عریانشدگی

بر اساس مشخصات مندرج در فصل نهم نشریه شماره ۲۳۴، آئین نامه روسازی آسفالتی راه های ایران، دوام مخلوط آسفالتی در برابر اثرات مخرب آب ارزیابی می شود. بر این اساس، تأثیر آب بر مخلوط آسفالتی گرم و کاهش چسبندگی و مقاومت مخلوط پس از اشباع شدگی و عمل آوری رطوبتی باید با آزمایش های استاندارد کنترل شود و به عنوان ضوابط طراحی در طرح اختلاط آزمایشگاهی مخلوط آسفالتی گرم لحاظ شود.

افزودنی مایع ضد عریانشدگی

افزودنی ضد عریان شدگی مایع برای افزایش چسبندگی قیر به مصالح سنگی و کاهش حساسیت رطوبتی آسفالت گرم در اروپا و آمریکا به طور گسترده به کار رفته است. این افزودنی بر مشخصات قیر آسفالتی اثر می گذارد. تأثیر افزودنی مایع ضد عریان شدگی در حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی به مشخصات فیزیکی و شیمیایی قیر و مصالح سنگی و همچنین به مقدار افزودنی مورد استفاده بستگی دارد.

افزودنی های مایع ضد عریان شدگی ترکیبات شیمیایی با پایه آمین هستند. آمین مایع و استر فسفات مایع دو نوع از افزودنی های ضد عریان شدگی در آسفالت گرم می باشند. این افزودنی ها، کشش سطحی بین قیر و سنگدانه ها را کاهش می دهند و در نتیجه چسبندگی قیر و مصالح سنگی افزایش می یابد. از این رو، این افزودنی ها عوامل فعال سطحی می باشند. پایداری حرارتی مواد ضد عریان شدگی مایع امری مهم است.

ساده ترین روش افزودن مواد ضد عریان شدگی مایع به آسفالت، اختلاط مستقیم آن با قیر پیش از اضافه کردن آن به مصالح سنگی است. افزودنی مایع ضد عریانشدگی را می توان به هر مقداری با قیر مخلوط کرد و پیش از تولید آسفالت، انبار نمود. این مزایا منجر به صرفه جویی در زمان و هزینه می شود.

نتایج آزمایشگاهی

مشخصات آسفالت مقاوم رطوبت حاوی افزودنی مایع ضد عریانشدگی در مقایسه با آسفالت گرم معمولی با انجام آزمایش های تعیین استحکام مارشال و مقاومت کششی غیرمستقیم نمونه های عمل آوری شده رطوبتی و نمونه های عمل آوری نشده به دست آمده است. این آزمایش ها با استفاده از مصالح سنگی شرکت پاکسارشن و قیر حاوی افزودنی مایع ضد عریان شدگی در شرکت آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک وزارت راه و شهرسازی به انجام رسیده است.

آزمایش آب جوشان مطابق روش استاندارد ASTM D3625 جهت انجام ارزیابی نظری به انجام رسیده و مخلوط های آسفالتی حاصل پس از قرارگیری به مدت ۱۰ دقیقه در آب جوشان به تصویر کشیده شده اند.

افزودنی آنتی استریپر ایوانیک آلمان با نام تجاری TEGO Addibit L300 برای تامین دوام رطوبتی آسفالت استفاده می شود.

پلیمرهای وستانمر شرکت ایوانیک آلمان در ترکیب با پودر لاستیک استفاده می شود.

پلیمر وستاپلاست شرکت ایوانیک آلمان دامنه عملکردی قیر را در دماهای بالا و پایین افزایش می دهد.

امولسی فایرهای EK 50 و DF برای تهیه قیر امولسیونی عملکردی بسیار عالی دارد.

غلیظ کننده قیر امولسیونی (تیکنر) شرکت ایوانیک آلمان برای بهبود غلظت قیر امولسیونی بسیار پرکاربرد می باشد.