استفاده از یک نوع مخلوط آسفالتی برای همه شرایط ترافیکی و آب و هوایی امکان پذیر نیست. امروزه از مخلوط های مختلفی برای پدید آوردن ویژگی های لازم در شرایط مختلف آب و هوایی و ترافیکی استفاده می شود. یکی از این مخلوط های ویژه، که به عنوان مخلوط مقاوم در برابر تغییر شکل دائم مطرح است، مخلوط با دانه بندی درشت (SMA) است. در مخلوط های SMA از یک نوع ماده افزودنی برای غلیظ کردن قیر و جلوگیری از ته نشین شدن آن هنگام حمل استفاده می شود. این مقاله حاصل یک پژوهش آزمایشگاهی انجام شده توسط مولفین برای ارزیابی عملکرد آزمایشگاهی مخلوطهای SMA است. در این پژوهش از الیاف معدنی و پودر لاستیک به عنوان افزودنی قیر استفاده گردید. نتایج به دست آمده در این راستا ضرورت طراحی روش های خاص آزمایش برای ارزیابی این نوع مخلوط ها را مشخص می سازد.

شیارافتادگی روسازی های آسفالتی با افزایش تردد وسایل نقلیه سنگین به ویژه در ناحیه های گرمسیر، مشکلات زیادی ایجاد می کند. مخلوط های آسفالتی گرم با مصالح سنگی درشت ((Large Stone Asphalt Mix (LSAM) نسبت به مخلوط های معمول (سنتی)، سختی، مقاومت برشی و در نتیجه در برابر شیارافتادگی، مقاومت بیشتری دارند. بنابراین استفاده از این مخلوط ها در لایه های ضخیم روسازی های آسفالتی ناحیه های گرم می تواند به عنوان یک گزینه مناسب طرح اختلاط، در نظر گرفته شود. مخلوط آسفالتی با مصالح سنگی درشت، مخلوطی است که بیشترین اندازه اسمی مصالح سنگی آن 63-25 میلیمتر باشد. برای طرح اختلاط این مخلوط ها روش اصلاح شده طرح اختلاط مارشال، بنا به استاندارد ASTM-D5581 به کار می رود. در این پژوهش آزمایشگاهی تلاش شده که مقاومت شیارافتادگی مخلوط های آسفالتی با مصالح سنگی درشت مورد ارزیابی قرار بگیرد و با مخلوط های آسفالتی معمول مقایسه شود. برای این هدف، چهار گونه مخلوط آسفالتی گرم با مصالح سنگی درشت با دانه بندی های متفاوت و یک گونه مخلوط آسفالتی معمول، طراحی شد. سپس نمونه های شیارافتادگی برای هر یک از مخلوط های آسفالتی با مصالح سنگی درشت با چهار مقدار متفاوت قیر و نیز برای مخلوط معمول با مقدار قیر بهینه تهیه شدند و با استفاده از دستگاه شیارافتادگی ویل تراک با 12000 سیکل رفت و برگشتی چرخ بارگذاری و در دمای 60 درجه سانتیگراد مقدار عمق شیارافتادگی آن ها تعیین گردید. داده های حاصل از آزمایش های طرح اختلاط و شیارافتادگی با کمک نرم افزار SPSS Ver.11.5 تحلیل شدند و به این ترتیب، اثر عامل های گوناگونی مانند درصد قیر، درصد فضای خالی مخلوط آسفالتی و گونه دانه بندی بر روی مقاومت شیارافتادگی مخلوط های آسفالتی گرم با مصالح سنگی درشت، مورد بررسی قرار گرفت. در پایان نیز برای تخمین مقدار عمق شیارافتادگی مخلوط های آسفالتی گرم با مصالح سنگی درشت، یک الگوی ریاضی ارایه شد.

با توجه به این که دانه بندی بخش اعظمی از حجم و جرم یک مخلوط را به خود اختصاص می دهد، بدیهی است که جزء مهمی از مخلوط آسفالتی بوده و نقش مهمی در انتخاب مخلوط بهینه داشته باشد. در این مطالعه سه دانه بندی در محدوده مشخصات دانه بندی شماره 4 آیین نامه روسازی ایران جهت ساخت مخلوط آسفالتی و همچنین آزمایش های مارشال، حساسیت رطوبتی و خزش دینامیکی برای مقایسه خصوصیات عملکردی مخلوط های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. شیارشدگی با استفاده از پارامتر عدد روانی اندازه گیری شده و به منظور ارزیابی مکانیزم حساسیت رطوبتی ترکیبی از آزمایش های بصری و مکانیکی مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت مشخص شده است که دانه بندی حد پایین آیین نامه در مقایسه با سایر دانه بندی های مورد بررسی در این تحقیق، بهترین نتایج عملکردی را دارد. همچنین در این مطالعه روشی برای کمی سازی نتایج آب جوشان (در استاندارد (ASTM با استفاده از پردازش تصویر در نرم افزار MATLAB ارائه شده است.

آسفالت ماستیک درشت دانه (SMA)1 از جمله آسفالت هایی است که با توجه به مزیت های بسیار زیاد آن مورد توجه راهسازان قرار گرفته است. از جمله مزایای این آسفالت می توان به افزایش مقاومت در برابر تعییر شکل ماندگار، کاهش روند رشد ترک، بهبود مقاومت لغزندگی، کاهش آلودگی صوتی ناشی از تردد وسائل اشاره کرد. در این پژوهش از پلیمر SBR2 خالص به صورت مخلوط در قیر و SBR مایع به صورت مستقیم در مخلوط جهت بهبود خصوصیات عملکردی مخلوط های آسفالتی ماستیک درشت دانه استفاده و نتایج با مخلوط بدون پلیمر به عنوان مخلوط شاهد مقایسه شده اند. در خلال این مطالعه آزمایشهای مارشال، حساسیت رطوبتی، خستگی قطری و ویل تراک بر روی نمونه های ساخته شده با SBR انجام شد. نتایج نشانگر آن بود که استفاده از پلیمر SBR مخلوط در قیر تاثیر مثبتی روی مقاومت کشی غیرمستقیم، مقاومت مارشال، مدول برجهندگی، مقاومت در برابر شیارشدگی و خستگی دارد. بااین حال، مقاومت در برابر رطوبت برای این مخلوط ها تفاوت چندانی با مخلوط شاهد ندارد. استفاده از پلیمر SBR مایع به صورت مستقیم در مخلوط باعث کاهش مقاومت خستگی و شیاردگی مخلوط های آسفالتی SMA شد. با این حال چنانچه این پلیمر بعد از قیر به مخلوطاضافه شود موجب بهبود در مقاومت مخلوط در برابر رطوبت می شود.

امولسیون قیر نسبت به قیرهای خالص و محلول، مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی دارد، که از آن جمله می توان به عدم احتیاج به فرآیند گرمادهی وعدم بکارگیری مواد حلال در قیر، امکان استفاده از مصالح مرطوب و غیره اشاره کرد. با توجه به این مزایا، امولسیون می تواند جایگزین مناسبی برای قیرهای خالص و محلول و بخصوص برای استفاده گسترده در اجرای رویه راه های با حجم ترافیک کم باشد. این تحقیق با هدف تعیین مشخصات و ارزیابی کیفی و استفاده عملی از یک نوع امولسیون کاتیونی تولید شده در داخل کشور برای ساخت آسفالت امولسیونی با دانه بندی باز و به روش مخلوط در محل انجام شده است. امولسیون استفاده شده از نوع کاتیونی کندشکن بوده و در مقیاس نیمه صنعتی تولید شده است.در این تحقیق، تاثیر نوع فیلر و آب اضافی در زمان شکسته شدن امولسیون و همینطور چگونگی امکان انجام آزمایش مارشال روی مخلوط های آسفالت امولسیونی با دانه بندی باز مورد بررسی قرار گرفته است. با تهیه ظروف نمونه شیاردار که دفع آب امولسیون را ممکن می سازد، نمونه ها در دمای 25oC تهیه و پارامترهای مارشال برای مصالح سنگی مورد نظر و درصد امولسیون بهینه تعیین شد. موارد بررسی شده در این تحقیق شامل ساخت و ارزیابی قالب شکافدار، انتخاب روش تراکم و تعیین زمان هوادهی نمونه ها، قبل و بعد از تراکم می باشد. دلیل عمده استفاده از دستگاه مارشال برای انجام آزمایشات، همانا گستردگی کاربرد استفاده از این روش در کشور و امکان انجام آزمایش در اغلب آزمایشگاه های آسفالتی بود.نتایج حاصله از این تحقیق نشان می دهد که امولسیون کاتیونی کندشکن تولید شده نسبت به مصالح آهکی حساس بوده و به محض تماس با این مصالح سریع شکسته می شد. این امر امکان پوشش خوب مصالح را از بین می برد. در حالی که استفاده از فیلر غیرآهکی و آب اضافی، زمان شکستن امولسیون را افزایش داده و پوشش مصالح را بهبود می بخشید.

در حالی که استفاده از روسازی آسفالت احیا شده (RAP) موجب مزایای زیست محیطی و صرفه جویی در هزینه ها می‏شود، کاربرد این ماده در آسفالت ماستیک سنگی (SMA) می تواند منجر به چالش های مربوط به شکست شیارها، به ویژه در ترافیک سنگین و دماهای زیاد شود. در نتیجه، این استفاده نیازمند بررسی دقیق ویژگی های سنگدانه، به خصوص بررسی تأثیرات دانه بندی تراشه های آسفالتی احیا شده و طراحی مخلوط های با استخوان بندی سنگدانه ای جهت کاهش تأثیر خرابی شیارشدگی است. در این مطالعه، تراشه‏های آسفالت بازیافتی (RAP) به عنوان جایگزین سنگدانه در دو دانه بندی متفاوت ریزدانه و درشت دانه با درصدهای مختلف (صفر، 15 و 30 درصد) در مخلوط های آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای استفاده شده است. همچنین، تأثیر استفاده از روغن موتور ضایعاتی (WEO) یا روغن فرآیند لاستیک (RPO) در درجه نفوذ، نقطه نرمی، میزان ریزش قیر و مقاومت در برابر تغییرشکل مخلوط های حاوی تراشه های اسفالتی بازیافتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون ریزش قیر نشان داد که افزایش درصد RAP در مخلوط ها به طور مستقیم به کاهش ریزش قیر منجر شد. در نهایت، عدد مقاومت در برابر تغییرشکل (S_D) در مخلوط های حاوی RAP ریزدانه با توزیع یکنواخت ذرات کوچک تر و مساحت سطح بیشتر، موجب بهبود پیوند قیر و سنگدانه ها و کاهش تغییرشکل عمودی شد، در حالی که RAP درشت دانه به دلیل ساختار مستحکم تر، توانایی بیشتری در تحمل نیروهای وارده داشت و منجر به افزایش حداکثر مقاومت مخلوط گردید. ترکیب این دو مکانیزم بهبود عملکردی تقریباً برابر در مقاومت نهایی را ارائه کرد. همچنین، تأثیر مثبت WEO با میانگین بهبود 1/11% در مقایسه با RPO مشاهده شد که می تواند به دلیل خواص شیمیایی و ساختاری WEO باشد که انسجام و پیوندهای قیر و سنگدانه ها را در حضور RAP تقویت می کند.

مقاومت لغزندگی بر اساس تعریف به معنای نیروی بازدارنده و مقاومی است که توسط اندرکنش بین روسازی و چرخ قفل شده ایجاد می شود. مخلوط های با استخوان بندی سنگدانه ای (SMA)، مخلوط های آسفالتی گرمی می باشند که به دلیل وجود درصد بیشتری از مصالح سنگی درشت دانه مقاومت بالایی در برابر لغزندگی دارند. با توجه به اهمیت استفاده از مخلوط های SMA به عنوان یک لایه رویه مقاوم در برابر بار و لغزندگی و توجه خاصی که اخیرا در کشورمان برای استفاده از این نوع مخلوط ها صورت گرفته است، در این تحقیق به منظور ارزیابی مقاومت لغزندگی این نوع از مخلوط ها، تاثیر پارامترهای مختلف خصوصیات مخلوط های آسفالتی، از قبیل میزان قیر، نوع مصالح، دانه بندی و حداکثر اندازه اسمی مصالح2 (NMAS) و شکل مصالح سنگی درشت دانه بر مقاومت لغزندگی مخلوط های آسفالتی SMA مورد بررسی قرارگرفت. اثر بافت ریز نمونه های آسفالتی به کمک دستگاه پاندول انگلیسی و بافت درشت نمونه های آسفالتی به روش پخش ماسه انجام پذیرفت. در ساخت نمونه های آسفالتی SMA از چهار نوع مصالح آهکی، سیلیسی، سرباره فولاد و سنگدانه بازیافتی از روسازی های آسفالتی و یک نوع قیر (60.70) به همراه الیاف پشم سنگ استفاده شد. مخلوط های SMA دارای چهار نوع دانه بندی با حداکثر اندازه اسمی مصالح 19، 12.5، 9.5 و 4.75 میلیمتر بودند. روش طراحی مخلوط های SMA بر اساس روش ارایه شده در استانداردهای بین المللی انجام گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که مصالح سرباره از لحاظ مقاومت لغزندگی عملکرد بهتری نسبت به مصالح سنگی دیگر دارد و همچنین مقاومت لغزندگی نمونه های آسفالتی SMA رابطه مستقیمی با افزایش مقدار حداکثر اندازه اسمی سنگدانه ها دارند و دیگر اینکه سنگدانه های مکعبی از مقاومت لغزندگی بیشتری به اندازه 5 تا 10 درصد نسبت به سنگدانه های سوزنی و پولکی برخوردار می باشند.

استفاده از پسماند تولیدات صنعتی، مانند سرباره فولاد، در صنعت راه سازی، جهت کاهش استفاده از مصالح سنگی و همچنین مزایای زیست محیطی ناشی از استفاده مجدد از آنها اهمیت زیادی دارد. تحقیقات در خصوص استفاده از سرباره فولاد به عنوان جایگزین مصالح سنگی در روسازی­های آسفالتی به سبب بهبود برخی از خصوصیات اصلی این مخلوط­ها برای سالیان متمادی انجام گرفته است. در این تحقیقات، سرباره به صورت کلی (شامل ریزدانه و درشت دانه با درصد یکسان) و یا به صورت درشت دانه جایگزین مصالح سنگی گردیده است. اما از آنجا که برخی از خصوصیات مخلوط­های آسفالتی با تغییر مصالح ریزدانه یا ترکیبی متفاوت از ریزدانه و درشت دانه نسبت به جایگزینی هم زمان و یکسان هر دو، تأثیرات متفاوتی را نشان می­دهند، در این تحقیق، به بهینه‏یابی درصد استفاده از مصالح سرباره در اندازه ریزدانه و درشت دانه با استفاده از روش پاسخ سطح پرداخته شده است. در همین راستا، طرح­های اختلاط متفاوتی از این جایگزینی با استفاده از آزمایش­های مدول برجهندگی، مقاومت مارشال، کشش غیرمستقیم و حساسیت رطوبتی بررسی شده­اند. نتایج آزمایش های انجام گرفته و تحلیل آنها، نوع رفتار ریزدانه و درشت دانه را در مخلوط­های آسفالتی مشخص کرده و در نهایت برای هر آزمایش، مدل پیشنهادی بر اساس شرایط تحقیق مشخص شده است.

مخلوط بتن آسفالتی ترکیبی از قیر و سنگدانه است. مصالح سنگی شامل ذرات ریز دانه و درشت دانه در مخلوط های آسفالتی، حدود 95 درصد از وزن مخلوط را در بر می گیرد. نقش سنگدانه ها در بتن آسفالتی دریافت بار از وسایل نقلیه و انتقال آن به لایه های زیرین است. بنابراین ویژگی سنگدانه ها تاثیر مستقیم بر عملکرد مخلوط آسفالتی، بویژه مقاومت در برابر شیار افتادگی و عریان شدگی دارد. در این تحقیق آزمایشگاهی با در نظر گرفتن مسائل فنی و اجرایی، نمونه هایی حاوی دانه بندی ریز دانه از نوع سنگ آهک و ثابت در تمامی ترکیبات، و درشت دانه با جایگزینی درصدهای مختلف) افزایش 20 درصدی (سنگ آهک با بازالت ساخته شد و تاثیر افزودن سنگ بازالت به عنوان درشت دانه در مقاومت شیارشدگی و تعیین مدول ارتجاعی با دستگاه UTM، همچنین دوام در برابر آب مطابق آیین نامه ایران بررسی شد. در پایان تحقیق مشخص شدکه ترکیب حاوی 100 درصد سنگ آهک درشت دانه و 100 درصد بازالت درشت دانه به ترتیب بیشترین و کمترین مقاومت را در برابر خصوصیات عملکردی ذکر شده دارند.