مهندسی زیرساخت های حمل و نقل
سال:1396 | دوره:3 | شماره:1 (پیاپی 9) |تعداد مقالات:7

روسازی های آسفالتی در طول زمان به دلایل مختلف دچار خرابی می شوند. خرابی های رطوبتی یکی از اصلی ترین عوامل خرابی روسازی های آسفالتی می باشد. روش های زیادی برای بالا بردن مقاومت مخلوط های آسفالتی در برابر رطوبت بررسی شده است، یکی از این روش ها استفاده از افزودنی های مختلف در مخلوط آسفالتی و قیر می باشد. در این تحقیق ابتدا روش بهینه اختلاط قیر با پودر کربن توسط آزمایش زاویه تماس تعیین شده و سپس اثر پودر کربن آمورف بر کاهش حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی گرم مورد بررسی قرارگرفته است. پودر کربن هم به صورت ماده افزودنی به قیر (5 و 10 و 15 درصد وزن قیر) و هم به صورت جایگزین بخشی از فیلر مصرفی (25، 50، 75 و 100 درصد وزنی فیلر) در مخلوط آسفالتی مورد استفاده قرار گرفت. برای بررسی اثر این پودر، از نسبت مقاومت کششی مرطوب به خشک بر اساس استاندارد AASHTO T283 و آزمایش آب جوشان ASTM D3625 استفاده شد. نتیجه هر دو آزمایش نشان دهنده کاهش حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی حاوی پودر کربن آمورف نسبت به نمونه شاهد بود. همچنین، استفاده از این پودر به صورت جایگزین بخشی از فیلر مصرفی، عملکرد بهتری نسبت به حالت مصرف به عنوان افزودنی به قیر، در کاهش حساسیت رطوبتی نشان داد. پودر کربن آمورف به دلیل داشتن خاصیت آبگریزی می تواند مانع از نفوذ آب به درون مخلوط آسفالتی شده و حساسیت رطوبتی مخلوط را کاهش دهد.

تغییرات رطوبت سطحی و زیرسطحی یکی از عوامل موثر بر ارزیابی عملکرد رفتاری خاک ها متاثر از عوامل مخاطره آمیزی همچون فرسایش، تورم، انقباض، نشست نامتقارن، ذوب و یخ زدگی های متوالی، پدیده روانگرایی، رانش ساختگاه و انتشار آلودگی زیست محیطی می باشد. در این پژوهش آزمایشگاهی، عملکرد دو نمونه خاک رسی و ماسه ای طی تثبیت با مقادیر 3، 5 و 7 درصد آهک هیدراته افزوده شده، بررسی شده و مقاومت اکتسابی نمونه های حاصل شده تحت آزمایش مقاومت فشاری تک محوری پس از 28 روز عمل آوری، منطبق بر انرژی پراکتور استاندارد در شرایط اشباع، غیراشباع و خشک برآورد شده است. روش تماس فیلتر کاغذی، با توجه به اندازه گیری تعادل رطوبتی، جهت برآورد مشخصه ذاتی مکش خاک طی شرایط وجود و عدم وجود افزودنی آهک در حالت غیراشباع، به عنوان راه حل محاسبه مکش انتخاب شده است. میزان نفوذپذیری متاثر از تثبیت خاک طی دوره عمل آوری 7 و 28 روزه نیز یکی دیگر از پارامترهای مورد سنجش این مطالعه می باشد. نتایج آزمون ها طی یک سیکل هیسترسیس خشک شدگی بیانگر آن است که مکش ماتریک نمونه های رسی در حدود 11 برابر نمونه های ماسه ای بوده و تغییرات آهک نیز موجب تشدید نگهداشت آب منفذی و برآورد مکش شده است. نمونه های تثبیت شده رسی به طور متوسط 87% و نمونه های ماسه ای حدود 83% مقاومت فشاری تک محوری خود را هنگام حضور آب، به علت ناپایدار شدن چسب آهکی، از دست داده اند. علی رغم انتظار، عواملی همچون ناهمگنی ایجادی طی تثبیت در بافت خاکدانه، تشکیل چسب ضعیف آهکی و تغییر وضعیت شرایط دانه بندی از ریزدانه به درشت دانه هنگام افزودن آهک، در اغلب اوقات منتج به افزایش نفوذپذیری در دوره زمانی گیرش 7 و 28 روزه شده است.

تحلیل روسازی راه ها و مواد تشکیل دهنده آنها همواره به دلیل شناخت بهتر رفتار آنان تحت شرایط متفاوت از اهمیت بالایی برخوردار بوده و باعث درک بهتر و در نتیجه طرح روابط دقیق تر می گردد. با توجه به گستره وسیع کاربرد مخلوط های آسفالت در دنیا، ارزیابی رفتارهای مختلف این مخلوط ها از جنبه های مختلف عملکردی و ایمنی از اهمیت به سزایی برخوردار می باشد. با توجه به اینکه مخلوط های آسفالتی به طور ذاتی و به سبب قیر محتوی، نسبت به تغییرات دما بسیار حساس هستند، لذا شناسایی و بررسی رفتار ویسکو- الاستیک و ویسکو- الاستو پلاستیک این مخلوط ها و تعیین پارامترهای موثر بر این رفتار که بسیار وابسته به تغییرات دماست، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از این پژوهش، ارزیابی عملکردی مدل برگر و مدل پیشنهادی جدید بر پایه تکنیک برنامه نویسی ژنتیک در تخمین رفتار ویسکو- الاستیک بتن آسفالتی می باشد. برای این منظور، تعدادی آزمون خزش دینامیک تحت دماهای مختلف و سطوح متفاوت تنش انجام گردید. بر طبق نتایج به دست آمده، عملکرد مدل پیشنهادی بر پایه برنامه نویسی ژنتیک کاملا رضایت بخش است. همچنین، مدل جدید ارائه شده، محققین بیشتری را که قصد انجام تحقیقات مشابه دارند، بدون نیاز به انجام آزمون های مخرب، یاری خواهد نمود.

استفاده از مواد بازیابی شده آسفالتی در صنعت روسازی، به دلیل مقرون به صرفه بودن، در چند دهه اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است. هدف از این مطالعه آزمایشگاهی، ارائه روند طرح اختلاط مناسب شامل تعیین حدود دانه بندی مناسب و فرمول بندی میزان رطوبت لازم تحت روش تراکمی استاندارد اصلاح شده و در نهایت بررسی تاثیر تراشه آسفالت بر مقاومت فشاری و تعیین مقدار بهینه تراش آسفالت و سیمان با حداقل هزینه اجرا می باشد. بدین منظور، در ابتدا خصوصیات دانه بندی مصالح مختلف و تراشه آسفالت و دانه بندی مناسب انتخاب گردید. برای بررسی خصوصیات تراکمی و تعیین رطوبت بهینه، 12 طرح اختلاط مختلف، ترکیبی از چهار مقدار تراشه آسفالت (صفر، 40، 60 و 80 درصد) و مقادیر متفاوت سیمان (3، 5 و 7 درصد) ساخته شد. سپس، نمونه های استوانه ای 30×15 سانتی متر به منظور بررسی خصوصیات مقاومت فشاری تک محوری در درصد رطوبت بهینه ساخته شدند. نتایج نشان داد که حدود دانه بندی نشریه 101 کشور با توجه به جنبه های مختلف اجرایی و آشنایی پیمانکاران و ادارات راه، به عنوان حدود مناسب معرفی می شود. همچنین، نتایج مدل سازی میزان رطوبت بهینه نشان داد که با افزایش درصد تراشه آسفالت در مخلوط، درصد رطوبت بهینه افزایش و به تبع آن چگالی خشک مخلوط کاهش می یابد. مقاومت فشاری نمونه های 7 روزه مرطوب در دمای 25 درجه سلسیوس مشخص کرد که با افزایش درصد تراشه آسفالت، مقاومت نمونه های تثبیت شده کاهش می یابد. همچنین، 68% تراشه آسفالت به همراه 5% سیمان، به صرفه ترین طرح اختلاط مصالح، با توجه به محدودیت مقاومت فشاری 3.8 مگاپاسکال، می باشد. در مجموع، می توان انتظار داشت که به جای استفاده از کوبش نمونه ها با استفاده از چکش استاندارد، می توان از تراکم لرزه ای با زمان تقریبی 60 ثانیه نیز استفاده کرد.

افزایش وسعت و شدت تغییرشکل های دائم در سال های اخیر، نگرانی هایی را درارتباط با اثر این نوع خرابی بر عملکرد روسازی های آسفالتی به وجود آورده است. برای بررسی مخلوط های آسفالتی از منظر شیارشدگی باید توجه نمود که این مخلوط ها ترکیب چندفازه شامل مصالح سنگی، قیر و فضاهای خالی می باشند. آرایش ذرات مصالح سنگی (اسکلت سنگدانه ها) در ساختار داخلی مخلوط های آسفالتی گرم نقش مهمی در عملکرد مکانیکی مخلوط، از جمله مقاومت شیارشدگی، آن دارد. در دستورالعمل های فعلی طرح مخلوط های آسفالتی از پارامترهای ماکرو مانند خصوصیات حجمی، نظیر درصد فضای خالی و حجم قیر، به همراه خصوصیات مکانیکی، مانند مدول یا مقاومت شیارشدگی، به عنوان شاخص های اصلی کنترل کیفیت استفاده می شود. لیکن، تا کنون تحلیل بصری و خصوصیات میکرو مخلوط های آسفالتی (ساختار داخلی روسازی) کمتر مورد توجه قرار گرفته اند. در این مقاله، از نگاه میکرو، اثرگذاری خصوصیاتی مانند تعداد نقاط تماس سنگ دانه ها، طول تماس سنگ دانه ها و زاویه تماس برای عملکرد شیارشدگی 16 نوع مخلوط (دو نوع دانه بندی، دوو نوع قیر، دو جنس سنگ دانه و دو نوع فیلر) مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، نتایج مقاومت شیارشدگی (عدد روانی) با تعداد نقاط تماس سنگ دانه ها، طول تماس سنگگ دانه ها و زاویه تماس حاصل از پردازش تصویر (با استفاده از نرم افزار (iPAS2 و مقاومت کششی غیر مستقیم مقایسه شده اند. تحلیل نتایج نشان داد که عملکرد شیارشدگی به میزان زیادی به خصوصیات میکرو مخلوط های آسفالتی وابسته می باشد و از این خصوصیات می توان به عنوان ابزار کنترلی در طرح مخلوط های آسفالتی استفاده نمود.

در این مقاله، تاثیر یک نوع ماده تثبیت کننده، موسوم به «محلول SSR400» که از شورابه کویر مرکزی ایران حاصل شده و سرشار از محلول کلرید کلسیم و کلرید منیزیم می باشد، بر بهبود مقاومتی و تورم خاک بستر ریزدانه (خاک های لای دار و رس دار) روسازی های آسفالتی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، از خاک بستر چندین راه فرعی واقع در منطقه سیستان ایران نمونه برداری شده و با انتخاب درصدهای مختلف (بین 12.5 تا 22.5 درصد) محلول SSR400، نمونه هایی از خاک به روش استاندارد تهیه شده و تحت آزمایش های درصد تراکم، درصد رطوبت، نسبت باربری کالیفرنیا (CBR)، مقاومت فشاری تک محوری (UC) و حدود آتربرگ (حد روانی و حد خمیری) قرار گرفتند. نتایج نشان داد که استفاده از محلول SSR400 به عنوان یک ماده تثبیت کننده، ظرفیت باربری خاک های لای دار و رس دار را افزایش داده، اما در کنترل میزان تورم از کارایی لازم برخوردار نمی باشد. بعلاوه، مناسب ترین میزان اختلاط محلول یاد شده با خاک لای دار 16.5 درصد و برای خاک رس دار حدود 14.5 درصد می باشد.

در بسیاری از پروژه های ساختمانی و راه سازی، خاک محل دارای خواص مهندسی مورد نیاز مانند مقاومت برشی یا سختی کافی نبوده و نیاز به اصلاح و بهبود مشخصات آن دارد. روش های مختلف مکانیکی و شیمیایی برای تثبیت خاک وجود دارند که استفاده از المان های مسلح کننده مانند ژئوتکستایل ها، ژئوگریدها و الیاف های طبیعی یا مصنوعی از روش های تثبیت مکانیکی خاک می باشد. در دهه های اخیر، استفاده از الیاف های مصنوعی منفصل با توزیع تصادفی برای بهبود خواص مکانیکی خاک، به دلیل سهولت استفاده از این الیاف ها، هزینه های کم تولید و زمان کوتاه اجرا متداول گردیده است. در این تحقیق، مقاومت برشی ماسه سیلت دار تثبیت شده با الیاف مصنوعی منفصل شیشه با توزیع تصادفی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. تمرکز این تحقیق بیشتر روی تاثیر طول و درصد وزنی الیاف بر پارامترهای مقاومتی خاک شامل چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی بوده است. نمونه های خاک تثبیت شده با الیاف به طول های 5، 10، 20 و 30 میلی متر با درصدهای وزنی 0.1، 0.2، 0.3، 0.4، 0.5 و 0.6 در 28 حالت مختلف تهیه شده و مقاومت برشی آنها با استفاده از دستگاه برش مستقیم تعیین گردیده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که افزودن الیاف باعث افزایش مقاومت برشی خاک می گردد. افزایش مقاومت برشی خاک اصلاح شده با الیاف مصنوعی در اثر افزایش چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک بوده است. با افزایش درصد وزنی و طول الیاف، ابتدا مقاومت برشی خاک افزایش یافته و سپس کاهش می یابد. ولی در هر حال، مقاومت برشی خاک تثبیت شده بیشتر از خاک غیر مسلح می باشد. مقادیر زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی خاک در شرایط بهینه به ترتیب حدود 30 و 40 درصد افزایش داشته است. با توجه به نتایج آزمایش ها، مقدار بهینه درصد وزنی الیاف 0.4درصد و طول بهینه آنها 10 میلی متر بوده است.