آسفالت

ماده ایی ترکیبی است که از مخلوط کردن مصالح سنگی  درشت مصالح سنگی ریز و قیر یاخته می شود و

در ساخت جاده باند فرودگاه و پشت بام ساختمانها به کار گرفته می شود .

معرفی بعضی از آسفالت ها با فناوری جدید

آسفالت الیافی 

آسفالت الیافی جدیدترین تکنولوژی روز دنیا برای افزایش مقاومت و طول  عمر آسفالت است در همین حال بتن

الیافی روشی جدید در جهت حذف میل گرد در ساخت محوطه ها و انواع قطعات پیش ساخته محسوب میشود

با استفاده از  آسفالت الیافی می توان ضخامت آسفالت معابر را تا 30 درصد کاهش داد و در عین حال حدود

10 درصد در اجرای روکش های آسفالتی صرفه جویی اولیه اعمال کرد و تا 50 درصد بر طول عمر این طرحها نسبت

به آسفالت معمولی افزود در صورت از بتن الیافی نیز با حذف استفاده از میل گرد حدود 10 درصد کاهش هزینه ی

اولیه پیش بینی می شود در حالی که استفاده از این محصول به علت مسلح شدن سه بعدی نسبت به میلگرد

طول عمر 2 برابری را برای سازه هایی که از این محصول استفاده کرده اند خواهد داشت .

ژئوگرید اسفالتی

ترکیب خوردگی یک مشکل رایج در روسازی های آسفالتی است که می تواند به دلایل مختلفی مانند شدت بار ترافیکی .

بستر نامناسب اجرای را و روسازی و همینطور تغییرات حرارتی و چرخه های ذوب و انجماد در سطح راه ظاهر شود استفاده

از لایه های ژئوکامپوزیت آسفالتی قبل از اجرای روکش به منظور افزایش تاب کششی روسازی و در نتیجه افزایش قابل توجه

عمر مفید آن یکی از موثرترین روش های نوین مهندسی برای  کنترل خرابی های روسازی است .

پوشش طبیعی و مقاوم معابر Baya  Pave  

این تکنولوژی نخستین بار در سال 1989 در کشور آمریکا مور تحقیق  و ساخت قرار گرفت و تا مدت ها در حال تست و آزمایش

قرار گرفت و درحال حاضر به عنوان گزینه بسیار معتبر برای ساخت انواع معابر مورد استفاده قرار می گیرد اساس این تکنولوژی

بر پایه ساخت جاده با استفاده از مصالح طبیعی و سازگار با محیط زیست شکل گرفته است .

هم اکنون شرکت های بسیار معتبری در کشور آمریکا تخصصا" به ساخت مواد پلیمری برای ساخت جاده با این روش به جای

روشهای قدیمی تر اقدام می کنند.

مزایای پوشش Baya  Pave  

سازگاری با محیط زیست

ماندگاری طولانی به دلیل عدم امکان نفوذ مایعات

عدم جذب حرارت خورشید

سرعت بالا و تنوع روش در اجرا

ماندگاری رنگ به دلیل استفاده از رنگهای طبیعی

مقاومت در برابر ترک خوردگی و شکستگی

قابلیت  اجرا در تمامی سطوح

تنوع در طرح و رنگ

سازگاری با محیط زیست

*عدم تخریب محیط زیست

*عدم استفاده از مصالح کاملا طبیعی

*عدم ایجاد بخارهای سمی

*عدم انتشار مواد رادیو اکتیو

*عدم گرم کردن محیط به علت عدم جذب نور خورشید

*عدم نفوذ مواد سمی به آب زیرزمینی و محیط ریشه های گیاهی به خاطر آب بند بودن آن

*استفاده از خاک و بیس طبیعی

استفاده از پلیمرهای آب پایه

مواد پلیمری مورد استفاده در این تکنولوزی برای استفاده به صورت محلول در آب به کار می روند و به هیچ وجه

حلال های مخرب زیست محیطی کاربردی ندارند این  مواد به صورت معلق در آب قرار دارند و توسط اب وارد خاک

شده و در عمق خاک پخش می شوند پس از تبخیر آب مولکول های پلیمر با هم اتصال پیدا کرده و تشکیل پیوند

می دهند این مواد بعد از پیوند و نه تبخیر و نه از طریق انحلال وارد آبهای زیرزمینی می شوند .

استفاده از رنگ طبیعی برای روکش

به طور قطع استفاده از رنگ طبیعی و روکش بهترین و زیباترین نوع روکش معابر عمومی به حساب می آید این نوع روکش

می تواند کاربردهای زیادی داشته باشد مانند علامت گذاری نوشتن بر روی کف معابر جداکردن مسیر اتوبوس .خط مخصوص

دوچرخه .علائم هشداردهنده و راهنما و....

مقایسه Baya  Pave  با پوشش های آسفالت و بتون

*عدم تخریب بستر رودخانه ها در مقایسه با تهیه آسفالت و بتن

*کم کردن مصرف انرژی بخاطر سرد بودن مواد مصرفی در حین اجراء

*کاهش مصرف انرژی در روند حمل ونقل مصالح به علت حجم کم

مواد اولیه و غلظت اولیه

امکان استفاده از رنگ های طبیعی

خط کشی و علائم بدون نیاز به حلال های نفتی

امکان بازیافت کامل از معابر تخریب شده در محل بدون گرم کردن

استفاده از رنگ های طبیعی برای تزئین روکش 

 سیمان 

هرماده ای که موجب اتصال دو یا چند ماده شود سیمان می باشد  سیمان یا سمنت واژه ای است که از لغت سمنتوم رو می گرفته شده و قدمت آن به پیش از میلاد می رسد مصرف آن در ساختمان بانتئون شهر رم واقع در  ایتالیا که مربوط به سنه 27 قبل از میلاد بوده دیده شده است .

اولین کارخانه سیمان پرتلند در ایران به سال 1312 با تولید روزانه 100 تن در شهرری ساخته شد و در سال 1334 به 600 تن در روز رسید با عنایت به نیاز روز افزون کشور نبوده و به تدریج در نقاط دیگرمملکت کارخانه های دیگری جهت تولید سیمان احداث گردید که از آن جمله می توان کارخانه های سیمان . تهران .شمال .فارس . ارومیه سیمان آبیک سیمان آبیک سیمان لوشان و سیمان دورود که تعداد آنها در حدود 20 کارخانه بوده که با عنایت به توسعه ساخت و ساز و اجرای پروژه های ملی  در صنعت ساختمان راه .سد .تونل و اجرای اسکله این میزان تولید جوابگوی نیاز کشور را نداده و گاها" مجبور به واردات سیمان می باشیم برای تولید آنچه که بعدها به نام سیمان پوزلانی مشهور شد مخلوط اکسید سیلیسیم و آلومینیوم موجود درخاکستر و سفال ها با آهک بود وجه تسمیه سیمان پوزلانی دهکده پوزواولی نزدیک آتشفشان وزو است که خاکستر آتشفشانی برای  اولین بار در آنجا پیدا شده بود هنوز هم نام سیمان پوزولانی به سیمان هایی که از آسیاب کردن ساده مواد طبیعی در درجه حرارت معمولی به دست می آیند اطلاق می شود.

از اولین سیمان های مورد استفاده توسط بشر گل بود که در آب و هوای خشک مفید بوده ولی در آب نم و رطوبت ولی در آب نم و رطوبت وارفته و استحکام بسیار پایین و نامطلوب دارد یونانی  ها رومیان با اختلاط آب و ماسه خرده سنگ خرده آجر و سفال های شکسته و  افزودن آهک به عنوان سیمان به انها نوعی بتن می ساختند که در هوا سخت می شد و برای  سازه های زیر آب نیز از آهک و خاکستر های آتشفشانی و سفال های رسی پخته شده به صورت پودری و آسیاب شده استفاده می کردند .

سیمان یک ماده هیدرولیک است و از مواد چسبنده ابی است که برای گرفتن سخت شدن به هوا نیاز نداشته و می تواند در مکان های فاقد هوا و نیز در زیر آب  سخت شوند.

ترکیب شیمیایی و مواد شیمیایی و مواد تشکیل دهنده سیمان

برای  ساخت سیمان از یکسری اکسیدهای ساده استفاده می گردد که به صورت مواد معدنی بوده و جهت تأمین این عناصر و اکسیدهای ساده از  سنگ آهک و خاک رس استفاده می شود که البته سیلیس لازم نیز از طریق این مواد معدنی یا جداگانه تأمین می گردد .

از اختلاط و ترکیب اکسیدهای مذکور و انجام یکسری واکنش های شمیایی در اثر حرارت در دماهای مختلف کوره موجود در سیمان

تشکیل می گردند که در اصل نشانگر ترکیب نهایی سیمان می باشند .

اکسیدها عبارتند از :

*** اکسید ساده ***

1- آهک

2- سیلیس

3- رس

4- اکسید آهن

5- اکسید منیزیم

*** اکسیدهای مرکب ***

1-سیلیکات

2-سیلیکات تری کلسیک

3-آلومینوفریت تتراکلسیک

4-آلومینات تری کلسیک

جنس سیمان به عوامل زیر بستگی دارد:

* ترکیب شمیایی ودرصد مواد اولیه

* حالت فیزیکی موادخام نظیر دانه بندی و قطر دانه های آن

* درجه حرارت و مدت پخت سیمان و چگونگی اعمال حرارت  و منحنی حرارت پخت

* طریقه خنک کردن و سرعت  سرد شدن کلینکر

سیمان پرتلند عبارت است  از  :

1-سیمان معمولی – در ساختمان سازی استفاده می شود.

2-سیمان معتدل یا کندگیر یا اصلاح شده – در ساختمان فاضلاب ها  و زهکشی و آبهای زیرزمینی که غلظت سولفات های  آنها بیشتر از حد معمولی باشد.

3-سیمان زودگیر با مقاومت بالا و تندگیر یا زود رس یا زود سخت شونده می باشد.مانند ساختن سیلوهای بتنی و برج خنک کن که از قالب های لغزنده استفاده می شود در ترمیم باند فرودگاه ها به طور سریع پس از بمباران و در  یک هفته مقاومت بالایی را به دست می آورد .

4-سیمان کم حرارت این سیمان کمترین حرارت هیدراسیون را آزاد می کند در ساختمانهای بسیار حجیم نظیر سدهای بتنی و به طور کلی در مناطق جنوبی کشور که حرارت تولید شده باید حداقل  باشد.

5-سیمان ضد سولفات در مناطقی استفاده می شود که میزان سولفات های  موجود بسیار بالاتر از  حد معمول باشد مثل سازه پل ها و اسکله ها در مجاورت آبهای سولفاته این سولفات می توانددر مواد اولیه  بتن سیمان مصرفی آب مورد استفاده خاک منطقه و یا آبهای زیرزمینی در معرض بتن وجودداشته باشد .

تعیین قابلیت نفوذ قیر

طول مسافتی که یک سوزن استاندارد تحت اثر باری معادل 100 gr در مدت 5 ثانیه در قیر با درجه حرارت 25 درجه سانتیگراد نفوذ می نماید. در شرایط خاص می توان میزان بار زمان بارگذاری و درجه حرارت را تغییر داد.

به این ترتیب مشخص می شود که هر قدر قیر نرم تر باشد قابلیت نفوذ آن بیشتر و سنگین تر باشد باید از قیر با درجه نفوذ کمتر استفاده نمود در عملیات راه سازی معمولا" از قیرهایی که درجه نفوذ آنها بین 30 تا 500 باشد استفاده می کنند قیرهایی که درجه نفوذ از آنها 80 باشد در آسفالت هایی نظیر بتن آسفالتی و قیرهایی با درجه نفوذ بیشتر 80 باشد در آسفالت هایی نظیر بتن آسفالتی و قیرهایی با درجه نفوذ 20 تا 50 استفاده می کنند و به طور کل آسفالت هایی که با قیرهای خالص ساخته می شوند بایستی به طور گرم پخش و کوبیده شوند.

شرح مراحل آزمایش

قیر مورد نظر را ابتدا در یک قوطی کوچک گرم نموده  کاملا" به هم می زنیم و آن را داخل ظرف نمونه ریخته و سپس آن را در یک حمام آب به مدت 1 تا 5/1 ساعت قرار داده تا خنک شود سپس آن را در دستگاهی به نام دستگاه تعیین قابلیت نفوذ قرار داده و سوزن دستگاه را روی قیر طوری تنظیم می کنیم که نوک سوزن  و نوک تصویر آن در سطح براق قیر روی یکدیگر منطبق گردند.

پس از تنظیم نوک سوزن روی سطح قیر درجه دستگاه را صفر نموده و آزمایش را بارگذاری و رها کردن سوزن شروع می نماییم پس از زمان مشخص شده قرار درجه دستگاه را قرائت می کنیم و حاصل  را به عنوان درجه نفوذ قیر مورد آزمایش گزارش می کنیم .

تعیین درجه اشتعال قیر

از آنجایی که قیر های خالص و قیرهای قطران و بخصوص قیرهای مخلوط مواد آتشگیر می باشند کار کردن با آن ها در درجات بالا خالی از خطر نبوده و احتمال آتش گیری انها وجود دارد برای تعیین نقطه اشتعال از دستگاه مذکور استفاده می گردد .

چنانچه قیر مورد آزمایش جامد یا نیمه جامد باشد آن را تا 176 درجه سانتیگراد گرم و ذوب نموده و سپس ظرف قیر دستگاه را از قیر مذاب مورد ازمایش پر نموده و می گذاریم تا در درجه حرارت محیط خشک شود ضمنا"  باید توجه داشته باشیم که سطح قیر عاری از حباب هوا بوده و آن را از گرد و غبار و خاک محفوظ نگهداریم .

قیر را در شروع آزمایش با سرعت 7/16 درجه سانتیگراد گرم نموده و هنگامی که درجه حرارت قیر به حدود 56 درجه سانتیگراد مانده به نقطه اشتعال رسید سرعت گرم کردن را   5 سانتیگراد کاهش داده تا درجه حرارت قیر به حدود 28 درجه سانتیگراد مانده به نقطه اشتعال برسد.از این پس در ازای هر 3 درجه سانتیگراد افزایش حرارت بایستی یکبار شعله را به آرامی در مسیر دایره شکل به شعاع 150 mm در صفحه ی که حداکثر فاصله آن از قسمت فوقانی نمونه 2mm باشد بگذاریم به طوری که زمان عبور شعله از روی سطح قیر حدود 1 ثانیه می باشد.

عمل گرم کردن را به همین نحو ادامه می دهیم و آزمایش شعله را نیز مرتبا" تکرار می کنیم تا شعله ای در یک نقطه از سطح قیر تشکیل شود درجه حرارتی که در آن این شعله ظاهر گردیده را نقطه اشتعال گویند چنانچه شعله تشکیل شده در نقطه اشتعال پایدار که حداقل 5 ثانیه دوام داشته باشد تشکیل شود درجه حرارتی که ترمومتر در این حالت نشان می دهد یادداشت نموده و به عنوان نقطه سوختن قیر گزارش می نماییم .

لازم به تذکر است که در روش استفاده از دستگاه رو بسته چون در حالی که نمونه ضمن گرم شدن هم زده می شود در این صورت حنی مقادیر جزیی بخارات قابل اشتعال قیر مورد آزمایش جمع آوری شده از این جهت درجه اشتعالی که در این روش تعیین می شود تا حدودی کمتر از درجه اشتعالی است در ظرف روباز به دست آید.

آزمایش تعیین طرح اختلاط آسفالت

منظور از طرح اختلاط آسفالت تعیین و مشخص نمودن معیارهایی است که بر اساس آن بتوان اولا"در کارگاه آسفالت تهیه نمود و ثانیا" بر اساس همان معیارها آسفالت پخش شده در سطح راه را کنترل نمود :

الف – وزن مخصوص واقعی آسفالت متراکم شده

ب – درصد حجمی فضای خالی آسفالت متراکم شده

ج – تاپ فشاری  آسفالت متراکم شده

د – درصد حجمی فضای خالی مصالح سنگی در آسفالت متراکم شده

با استفاده از طرح تهیه شده در کارگاه آسفالت تهیه می شود و آسفالت پخش شده در سطح راه را نیز مورد آزمایش قرار می دهند و وزن مخصوص میزان تاپ فشاری درصد فضای خالی و نیز درصد قیر و دانه بندی آن تعیین می شود و با آنچه در طرح آمده است مقایسه می گردد ناگفته نماند که دانه بندی آسفالت تهیه شده در کارگاه بوده که فرمول کارگاه نامیده می شود ایندانهبندی قبلا" توسط پیمانکار مربوطه پیشنهاد می گردد و در آزمایشگاه بر اساس فرمول کارگاه ارائه شده طرح مارشال مصالح مورد عمل تعیین می گردد.

مراحل آزمایش

ابتدا با توجه به فرمول کارگاه پیشنهاد شده 21 نمونه 1200 گرمی از مصالح مورد آزمایش که همگی دارای دانه بندی وسط حدود مجاز فرمول کارگاه باشند تهیه می کنند این نمونه ها که در ظروف فلزی قرار دارند به مدت 24 ساعت در آون 170-140 درجه سانتی گراد قرار می دهند تا تمامی دانه ها تا حد مورد نیاز گرم شوند سپس به 18 نمونه که جمعا" 6 سری سه تایی مس شوند قیر 100-85 یا 70-60 که قبلا" تا 137 درجه سانتی گراد گرم شده است اضافه می کند به نمونه ها به ترتیبی قیر اضافه می نمایند که مجموعا" 6 سری سه تایی که درصد قیر آنها نسبت به مخلوط به ترتیب از 4 . 5/4 . 5 . 5/5 .6 و 5/6 درصد باشد تهیه گردد یکسری نمونه سه تایی هم به عنوان ذخیره در آون نگه می دارند تا چنانچه یکی از نمونه ها خراب شد یا نقصی در آن پدیدار گشت مورد استفاده واقع شود.

بدین ترتیب سه نمونه با درصد قیر 4 و 3 نمونه با درصد قیر 5/4 و سه نمونه با درصد قیر 5 و غیره تهیه می شود.

درتهیه نمونه ها بایستی نهایت دقت به عمل آید که خللی در آسفالت تهیه شده وارد نشود به این ترتیب مه نمونه مصالح گرم که از آون خارج می شود بایستی  بلافاصله وزن شده و به آن قیر مورد لزوم را اضافه نموده  و سپس سریعا" در حالی که ظرف حاوی مخلوط روی یک بخاری برقی قرار دارد مخلوط نموده و نمونه مخلوط شده را سپس در قالب مخصوص مارشال ریخته و به کمک چکش مخصوص که 10 پوند وزن دارد و از ارتفاع 18 اینچی سقوط می کند می کوبند به نحوی که یکباره 75 ضربه به یک طرف و به طرف دیگر نمونه وارد گردد سپس پس از سرد شدن  نمونه ها روی آن آزمایشات وزن مخصوص تاپ فشار تغییر شکل نسبی و درصد فضای خالی انجام می دهند البته در این ازمایش فقط به چگونگی تعیین وزن مخصوص آسفالت می پردازیم .

تعیین وزن مخصوص آسفالت

در طرح مارشال وزن مخصوص واقعی آسفالت به کار می رود و برحسب تعریف وزن مخصوص واقعی آسفالت عبارت است از نسبت وزن آسفالت مورد آزمایش در هوا به حجم واقعی آن وزن مخصوص واقعی آسفالت با توجه به شکل و حالت ظاهری آن به سه روش تعیین می شود :

1-روش اندود نمودن با موم یا پارافین

2-روش معمولی

3-روش محاسبه ای

طرز عمل در روش مارشال روی تمامی نمونه ها به روش 1 یا 2 آزمایش وزن مخصوص واقعی انجام می دهند .

-آزمایش نفوذ استاندارد   (SPT)

آزمایش  spt  متداول ترین آزمایش می باشد  این آزمایش به شکل صحیح . مناسبی جهت اجرای مهندسی در

اواخر دهه ی 1920 طراحی شده و اکنون نیز در سراسر جهان کاربرد دارد. این آزمایش از لحاظ اجرایی بسیار ارزان است و جهت

تعیین خصوصیات خاکها به ویژه در خاکهای درشت دانه به کار می رود.

جهت آزمایش یک نمونه گیری قاشقی دوکفه ای توسط یک میله ی حفار متصل شده در درون خاک را با یک چکش حفر میشود از

این نمونه گیری جهت گردآوری نمونه های دست خورده به منظور طبقه بندی نمونه های خاک در آزمایشگاه استفاده میشود.

فرایند آزمایش :

• ابتدا یک گودال را تا عمق مشخصی حفر می کنیم و ابزار حفاری را از محل خارج می سازیم .

• نمونه گیری ،قاشق دو کفه ای درون گودال قرار داده شده و به میله فولادی متصل می شود.میله فولادی نمونه گیر را بایک چکش با نیروی با نیروی 326نیوتن به یکدیگر وصل می کند.

• چکش را تا فاصله 067 میلیمتری بالا برده سپس رها می شود .این عمل تا زمانی که نمونه گیری به اندازه 754 میلی متری درون خاک فرو رود ادامه می یابد.

• تعداد ضربات در بازه های 051 میلی متری ثبت می شود.

• شماره ی N  که از جمع بستن تعداد ضربات جهت بازه های اولین نمونه گیری 150 میلی متر به دست می آید محاسبه می شود مقدار اولین 150 میلیمتر

• به منظور ارجاع دادن استفاده نماید.

• خارج کردن قاشق نمونه گیری ، خارج کردن خاک جهت نمونه گیر و حفظ نمونه جهت آزمایشات در آزمایشگاه می باشد.

• حفاری گودال جهت اعماق بیشتر و تکرار آزمایشاتی که ذکر شد.

 آزمایش نفوذ مخروط(C P T)

آزمایش C P T  به طور متداولی در اروپا (جهت سالیان طولانی ) مورد استفاده قرار می گیرد و در آمریکای شمالی نیز در حال حاضر متداول می باشد .

تحقیقات گسترده ای روی آزمایش C P T  و مفید سازی آن جهت کارهای مهندسی انجام شده است .دو نوع از مخروط های مورد استفاده در C P T

شامل مخروط پیزو می باشند .جهت انجام C P T مخروط که روی یک ارابه سوار است درون زمین رانده می شود و یک پیستون هیدرولیکی با نیروی

30 تنی را هل می دهد و حس گرها در مخروط مقاومت نفوذ را اندازه میگیرند.

مقاومت مخلوط  نیروی کل مخروط تقسیم بر سطح تصویر آن است اصطحکاک جانبی مخروط مجموع نیرو اصطحکاکی عمل کننده در غلاف های

اصطحکاکی تقسیم بر مساحت سطح مقطع آن می باشد.همچنین حس گرهای مخروط پیزو جهت اندازه گیری های فشار آب حفره ای تولید شده

طی پیش رانش حفره در خاک به کار می رود. اندازه گیری های فشار آب حفره ای به تعریف نوع خاک و ارزیابی های خصوصیات در جای خاک شامل

ضریب تحکیم، رسانش هیدرولیکی کمک می کند .

دستگاه برش مستقیم سنگ یکی از دستگاههایی است که جهت بررسی خواص مکانیکی سنگ ها کاربرد دارد.

کریستالیزور وسیله ایی است جهت  استفاده در حمام روغن یا آب

برای مواد استفاده می شود و دارای دیواره ای کاملا صاف می باشد.

دکانتور ابزاری است آزمایشگاهی که مایعات را بر اساس چگالی از هم تفکیک میکند.

حمام آسفالت جهت نگهداری آسفالت مورد استفاده قرار می گیرد.

مشخصات حمام آسفالت :

1- ظرفیت حوضچه 2 lit

2- نمایشگر دیجتال 

3- حراررت قابل تنظیم 

4- جنس محفظه داخلی استنلس استیل و قسمت خارجی از فولاد

ميکسر آسفالت جهت مخلوط کردن نمونه آزمایشگاهی آسفالت مورد استفاده قرار می گیرد.

میکسر آسفالت متشکل است از:

1- هیتر ترموستاتیک دیجیتال 

2- بدنه از جنس فلز می باشد.

3- دارای یک کاسه از جنس استیل  

4- دارای درجه تنطیم دور 

میکسر آسفالت دراندازه های :

* 5 ليتری

* 7 ليتری

* 10 ليتری

* 20 ليتری

دسیکاتور وسیله ای آزمایشگاهی که به واسطه یک پمپ وکیوم و ایجاد خلاء به منظور پر کردن تخلل نمونه های آزمایشگاهی مانند آجر- آسفالت و.... به کار میرود. این دستگاه با یک شیر خلاء ارائه می گردد.لازم به دکر است کلیه نمونه ها دارای صفحه ای سرامیکی حفره دار می باشد .