به دنبال افزایش آلاینده ها و نگرانی های زیست محیطی و همچنین بالا رفتن قیمت سوخت و انرژی، تکنولوژی آسفالت نیمه گرم (WMA) به عنوان یک تکنولوژی سازگار با محیط زیست معرفی گردید و امروزه نیز گرایش صنعت روسازی به سمت استفاده از آن بیشتر شده است. تکنولوژی آسفالت WMA علیرغم کاهش دمای تولید و تراکم روسازی آسفالتی و سایر مزیت ها نسبت به آسفالت گرم (HMA)، دچار ضعف خرابی رطوبتی می باشد که یکی از نگرانی های اصلی این تکنولوژی است و استفاده از افزودنی های ضد عریان شدگی یکی از پرکاربردترین روش ها در جهت کاهش این خرابی می باشد. مخلوط آسفالتی WMA از مصالح مختلف قیر، سنگدانه و مواد افزودنی WMA تشکیل می شود و بررسی تاثیر هر یک از این مصالح در کاهش حساسیت رطوبتی کمتر مورد توجه و بررسی قرار گرفته است، لذا در این پژوهش با هدف آگاهی بیشتر مهندسین راهسازی در جهت بهبود این معضل در این نوع مخلوط آسفالتی، به بررسی بیشتر عوامل تاثیرگذار در مقاومت رطوبتی مخلوط WMA پرداخته می شود. مطالعات انجام شده نشان می دهد که نوع سنگدانه (خصوصیات اسیدی یا بازی)، نوع افزودنی WMA و دمای اختلاط و تراکم از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر مقاومت مخلوط آسفالتی WMA می باشند که به طور غیرمستقیم روسازی ساخته شده را تحت تاثیر قرار می دهند.

1آسفالت نیمه گرم (Half-Warm Mix Asphalt) به دلیل شرایط تولید خاص خود، یکی از گزینه های جایگزینی آسفالت های مرسوم است. آسفالت نیمه گرم (H-WMA) در محدوده دمایی 100-60 درجه سانتیگراد تولید و متراکم می شود که نسبت به آسفالت داغ (HMA) دمای کمتری در مراحل تولید نیاز دارد. هدف این مطالعه بررسی تأثیرات درصدهای بالای تراشه آسفالت بازیافتی (RAP) استفاده شده در آسفالت نیمه گرم بر روی خصوصیات وزنی-حجمی و مکانیکی آنها است. در این راستا، نمونه های آسفالت نیمه گرم با درصدهای جایگزینی 70 و 100 درصد، ساخته شده و با نمونه شاهد ساخته شده با روش داغ (HMA) مقایسه شده است. درصد قیر بهینه برای تمامی مخلوط ها بدست آمد و سپس آزمایش های کشش غیرمستقیم (IDT) (در دمای 25 درجه سانتیگراد)، حساسیت رطوبتی نمونه های آسفالت داغ (HMA) و نیمه گرم و آزمایش خمش نیم دایره ای در دماهای میانی و پایین انجام شد. آزمایشات کشش غیرمستقیم نتایج قابل قبولی ارائه دادند به اینصورت که با افزایش درصد جایگزینی RAP، مقاومت IDT افزایش داشت. به دنبال این موضوع، نسبت مقاومت کششی (TSR) نمونه های آسفالتی نیمه گرم، با افزایش درصد جایگزینی RAP بهبود یافت، به این صورت که بیشتر بودن مقدار TSR مخلوط های آسفالتی حاوی RAP نسبت به مخلوط بدون RAP نشان دهنده ی مقاومت بیشتر مخلوط های حاوی RAP بود. نتایج آزمایشات SCB در دماهای میانی و پایین نشان داد که استفاده بیشتر از RAP موجب شکننده شدن نمونه ها می شود و این به معنی کاهش مقاومت در برابر گسترش ترک و بدتر شدن انتشار آن است، نتایج تعیین میزان انرژی شکست مخلوط های آسفالتی نشان داد که مخلوط های حاوی درصد RAP بالاتر، انرژی شکست کمتری دارند.

مخلوط های آسفالتی نیمه گرم، در قیاس با مخلوط های آسفالتی متداول، دارای مزایا و معایبی می باشند. بیشتر مزایای مخلوط های آسفالتی نیمه گرم به دمای کم تولید، ملاحظات زیست محیطی، پیرشدگی کمتر قیر، کاهش مصرف سوخت و افزایش مدت زمان امکان اجرای آسفالت در طول سال مربوط می شود. در مورد معایب این نوع مخلوط آسفالتی نیز می توان به عملکرد ضعیف این آسفالت در مورد مساله حساسیت رطوبتی اشاره داشت. در این تحقیق، اثر آهک هیدراته، که نوعی ماده اصلاح کننده در موارد مشابه به حساب می آید، بر اصلاح این خاصیت بررسی شده است. همچنین، بهبود سایر خواص عملکردی نظیر مقاومت شیارشدگی، مدول برجهندگی و مقاومت خزشی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در انتخاب ماده اصلاح کننده سعی بر آن شد تا مساله هزینه و قابلیت دسترسی برای تولید تا حد امکان مورد توجه قرار داده شود تا مزیت عمده آسفالت نیمه گرم، که کاهش هزینه های تولید مخلوط مذکور می باشد، به قوت خود باقی بماند. بدین منظور، مقادیر مختلف آهک هیدراته (صفر، 1، 2، 3 و 4 درصد وزن کل مصالح سنگی) به عنوان فیلر به مخلوط آسفالتی نیمه گرم اضافه شد و آزمایش های خزش، حساسیت رطوبتی، مدول ارتجاعی و شیارشدگی انجام شد. از نتایج به دست آمده این گونه نتیجه گیری شد که آهک هیدراته می تواند به عنوان یک اصلاح کننده ضد عریان شدگی و مقاوم در برابر حساسیت رطوبتی در مخلوط های آسفالتی نیمه گرم مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از این ماده به عنوان جایگزین بخشی از فیلر در مخلوط های آسفالتی نیمه گرم به میزان 2% وزن مصالح سنگی توصیه می شود.

مخلوط آسفالتی گرم همان مخلوط آسفالتی داغ است با این تفاوت که دمای اختلاط و تراکم می تواند تا 30 الی 40 درجه سانتی گراد کاهش یابد. ویژگی کاهش دما، اختلاط و تراکم مخلوط آسفالتی باعث شده است تا استفاده از فنآوری آسفالت گرم افزایش یابد. اما همین کاهش دمای تولید در این نوع مخلوط های آسفالتی موجب نگرانی در مورد چگونگی عملکرد آن ها در برابر خرابی های عریان شدگی و شیار شدگی شده است. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر نوع ماده افزودنی گرم(آلی، شیمیایی) بر دوام و مقاومت مخلوط آسفالتی در برابر عریان شدگی و شیار شدگی است. به این منظور برای ساخت نمونه های مخلوط آسفالتی گرم و مخلوط آسفالتی داغ و ارزیابی عملکرد آن ها از مصالح سنگی آهکی و سرباره فولادی، دو نوع فیلر سیمان و پودر سنگ و افزودنی های گرم آسفالتن-بی و زایکوترم (نانومتریال) استفاده شده است. آزمایش های کشش غیرمستقیم، مدول برجهندگی و خزش دینامیکی بر روی نمونه های ساخته شده صورت گرفت تا بتوان میزان تاثیرگذاری نوع سنگ دانه، فیلر و ماده افزودنی گرم را بر مقاومت در برابر رطوبت و شیار شدگی مخلوط آسفالتی ارزیابی کرد. نتایج نشان می دهد که مخلوط های آسفالتی حاوی افزودنی آلی (آسفالتن-بی)در آزمایش مقاومت کششی، آزمایش مدول برجهندگی و خزش دینامیکی به ترتیب 10، 15 و 5 درصد عملکرد مخلوط های آسفالتی گرم را نسبت به مخلوط آسفالتی داغ بهبود می بخشد. در مورد حساسیت رطوبتی یا نسبت مقاومت کششی می توان گفت که مخلوط های آسفالتی حاوی افزودنی شیمیایی (زایکوترم) باعث افزایش مقاومت رطوبتی در حدود 10 درصد می گردد. همچنین نتایج نشان می دهد مخلوط های آسفالتی حاوی سرباره فولادی و فیلر سیمانی نسبت به سایر نمونه ها دارای دوام و مقاومت بیشتری هستند.

در سال های اخیر استفاده از تکنولوژی آسفالت گرم و مصالح آسفالتی بازیافتی (RAP) به منظور کاهش هزینه ها و حفظ محیط زیست به شدت مورد توجه قرار گرفته است. علی رغم مزایای زیست محیطی و اقتصادی مطرح شده درباره تکنولوژی آسفالت گرم، نگرانی از عملکرد حساسیت رطوبتی از مهم ترین مشکلات مخلوط های آسفالتی گرم می باشد. در این تحقیق تأثیر درصدهای مختلف تراشه های خرده آسفالت بر روی حساسیت رطوبتی مخلوط های آسفالتی گرم حاوی افزودنی زایکوترم، مورد بررسی قرار گرفته است. نانو ماده زایکوترم به عنوان افزودنی شیمیایی از تکنولوژی های ساخت مخلوط های آسفالتی گرم و دو نوع مصالح سنگی متفاوت در برابر خرابی رطوبتی (سیلیسی و آهکی)، در این تحقیق استفاده شده اند. در مجموع 48 نمونه مخلوط آسفالتی با درصدهای مختلف از مصالح خرده آسفالت (0، 15، 30و 45) مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای بررسی حساسیت رطوبتی در این تحقیق از آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم (ITS) و آزمایش آب جوشان استفاده شده است. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزودن خرده آسفالت به مخلوط آسفالتی گرم با مصالح سنگی سیلیسی و نیز آهکی، حساسیت رطوبتی مخلوط افزایش پیدا می کند. به طور کلی با افزودن 45درصد خرده آسفالت به مخلوط های آسفالتی گرم ساخته شده با مصالح سنگی سیلیسی کاهش حدود 19درصد در شاخص TSR در آزمایش ITS و کاهش حدود 30درصد در پوشش سنگدانه ها توسط قیر در آزمایش آب جوشان و در مخلوط آسفالتی ساخته شده با مصالح آهکی، کاهش حدود 23درصد در شاخص TSR و همچنین کاهش حدود 25درصد در پوشش سنگدانه ها توسط قیر مشاهده شد که باعث کاهش مقاومت مخلوط های آسفالتی در برابر رطوبت می گردد.

استفاده از کف قیر به منظور کاهش کندروانی قیر و اختلاط سهل تر آن با مصالح دانه ای سال ها در مخلوطهای سرد کاربرد داشته است؛ ولیکن در سال های اخیر، نوع جدیدی از مخلوط ها با بکارگیری این تکنولوژی معرفی شده اند که کیفیتی مشابه با مخلوط آسفالت داغ مشابه را دارا می باشند و با نام مخلوط های گرم کف قیری شناخته می شوند. برای این مخلوط ها که در دمای کمتری نسبت به مخلوط داغ مشابه تهیه و متراکم می شوند، هنوز روش طرح اختلاط مشخصی وجود ندارد. نگرانی عمده در مورد جایگزین کردن مخلوط های گرم کف قیری با آسفالت داغ مشابه، مقاومت کمتر در برابر تغییر شکل و تاثیر رطوبت به دلیل کاهش سختی قیر و احتمال عدم چسبندگی قیر به سنگدانه ها در اثر وجود حرارت کمتر در زمان اختلاط و تراکم می باشد.در این تحقیق، با بکارگیری روش ترکیب دو نوع قیر شل و سفت که قیر اول بصورت خالص و گرم شده به مصالح درشت دانه و قیر دوم بصورت کف قیر به کل مخلوط اضافه می شود، نمونه های گرم کف قیری در دماهای متفاوت تولید و متراکم شدند. ویژگی های ظاهری و مقاومتی نمونه ها با استفاده از روش مارشال تعیین و با محدوده مشخصات آسفالت داغ مشابه مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که امکان کاهش دمای اختلاط با بکارگیری این روش تا حد 30 درجه سانتیگراد نسبت به آسفالت داغ مشابه فراهم می شود. همچنین درصد فضای خالی مخلوط به عنوان موثرترین پارامتر به منظور تعیین محدوده دمای اختلاط و تراکم شناخته شد.به منظور بررسی حساسیت رطوبتی نمونه ها از آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم بر روی نمونه های خشک و اشباع استفاده شد. نتایج نشان داد که حساسیت رطوبتی نمونه های گرم کف قیری از محدوده تعیین شده برای آسفالت داغ مشابه بیشتر می باشد؛ ولیکن استفاده از افزودنی های ضد عریان شدگی تا حد مطلوبی این نقص را جبران می سازد. نتایج آزمایش مقاومت در برابر شیار افتادگی چرخ نیز نشان داد که با وجود بیشتر بودن تغییر شکل نمونه های گرم نسبت به نمونه های داغ مشابه، با افزودن پودر آهک شکفته می توان تغییر شکل مخلوط را تا حد آسفالت داغ مشابه کاهش داد. نهایتا از نتایج بدست آمده، روشی برای طرح اختلاط مخلوط های گرم کف قیری ارائه شد.

مخلوط های آسفالتی گرم (WMA) به عنوان یکی از روش های رایج تولید آسفالت در صنعت روسازی مورد توجه قرار گرفته اند. استفاده از این نوع مخلوط مزایای متعددی، از جمله منافع اقتصادی و زیست محیطی دارد. از طرفی دیگر، از جمله نگرانی های عمده ای که در رابطه با عملکرد مخلوط های آسفالت گرم وجود دارد، خرابی ترک های دمای پایین می باشد. در این پژوهش آزمایش بارگذاری خمشی نمونه های نیم دایره ای (SCB) که روشی بر مبنای مشخصات مکانیک شکست می باشد، مورد استفاده قرار گرفت تا رفتار این نوع از مخلوط های آسفالتی در شرایط دمای پایین بررسی و ارزیابی شود. آزمایش بارگذاری خمشی نمونه نیم دایره ای در سه دمای مختلف در شرایط دمای پایین (0، 10-و 20-درجه سانتیگراد) صورت پذیرفت. نتایج آزمایش شکست نشان داد که مخلوط های تولید شده با افزودنی های شیمیایی WMA، مقاومت شکست بالایی در مقایسه با مخلوط های گرم تولید شده با افزودنی های آلی (ارگانیک) و فن آوری کف قیری دارند. به علاوه، مخلوط WMA کف قیری، ضعیف ترین عملکرد در شرایط دمای پایین را از خود نشان داد. نهایتاً، اینگونه نتیجه گیری شد که قضاوت در مورد مقاومت مخلوط های آسفالتی گرم در شرایط دمای پایین وابستگی شدیدی به نوع فن آوری و افزودنی مورد استفاده و همچنین شرایط تولید مخلوط (دمای تهیه، میزان افزودنی مورد استفاده و شرایط آزمایشگاهی) دارد.

تجدیدناپذیر بودن مصالح طبیعی و جلوگیری از تخریب محیط‏زیست جهت تولید مصالح سنگی، باعث افزایش تمایل استفاده از مواد دورریز در مخلوط­های آسفالتی در چند دهه اخیر شده است. سرباره های قوس الکتریکی و تراشه های آسفالتی به عنوان مهمترین مصالح بازیافتی مورد استفاده در مخلوط های آسفالتی معرفی شده اند. ارزیابی خواص مکانیکی مخلوط­های آسفالتی گرم (WMA) شامل تراشه آسفالتی (RAP)، سرباره کوره قوس الکتریکی (EAFS) و پودر پلاستیک­های بازیافتی (WP) به طور جداگانه انجام شده است. با این حال، مطالعات بسیار کمی تأثیر حضور همزمان تراشه آسفالتی، سرباره و پودر پلاستیک­های بازیافتی بر خواص مکانیکی و حساسیت رطوبتی مخلوط­های WMA را ارزیابی کرده­اند. این تحقیق، به بررسی تأثیر همزمان تراشه آسفالتی، سرباره و پودر پلاستیک­های بازیافتی در مخلوط­های WMA می­پردازد. مشخصات مکانیکی مخلوط­های WMA حاوی درصدهای مختلف تراشه آسفالتی (صفر، 35 و 55 درصد حجمی سنگ‏دانه، جایگزین سنگ‏دانه ریز)، سرباره (صفر، 20 و40 درصد حجمی سنگ‏دانه، جایگزین درشت­دانه) و پودر پلاستیک­های بازیافتی (صفر و 10 درصد وزن قیر) با استفاده از آزمایش‏های مقاومت فشاری، مدول کششی غیرمستقیم، خزش استاتیک، ضریب مارشال و حساسیت رطوبتی بررسی شدند. از ساسوبیت به مقدار 5/1 درصد وزنی قیر برای تهیه مخلوط­های WMA استفاده شد. نتایج به‏دست آمده، بهبود حساسیت رطوبتی، مقاومت شیارشدگی و مدول برجهندگی را با افزایش درصد تراشه آسفالتی، کاهش مقاومت در برابر حساسیت رطوبتی و بهبود مقاومت فشاری مخلوط ها با افزایش درصد سرباره و کاهش مقاومت فشاری و مدول برجهندگی با افزایش پودر پلاستیک را نشان می­دهد. استفاده همزمان از تراشه آسفالتی، سرباره و پودر پلاستیک­های بازیافتی، مخلوطی سازگار با محیط‏زیست و با حداقل مشخصات مکانیکی لازم را تولید می­کند.

حد تحمل، به بیشینه کرنش یا تنشی اطلاق می شود که مصالح می توانند در آن حد، تعداد بی نهایت سیکل بارگذاری - باربرداری را تحمل کنند. آگاهی از مقدار حد تحمل مخلوط های آسفالتی باعث می شود تا ضخامت لایه آسفالتی بیش طراحی نشود. این موضوع به ویژه در روسازی های با عمر بالا (40 سال) به دلیل طرح بهینه ضخامت لایه آسفالتی، اهمیت زیادی دارد. در چند سال اخیر مطالعات مختلفی توسط محققین برای تعیین حد تحمل مخلوط های آسفالتی انجام شده است. در این مقاله، با استفاده از آزمایش تیر خمشی چهار نقطه ای، حد تحمل انواع مخلوط های آسفالتی بر مبنای معیار کاهش سختی به میزان 50 درصد و پارامتر «نسبت تغییر انرژی تلف شده» مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با استفاده از نتایج حاصل از این بررسی و بر اساس مشخصات مخلوط آسفالتی نمونه های آزمایش شده، رابطه ای برای پیش بینی حد تحمل خستگی این مخلوط ها پیشنهاد شده است.