دانلود مقاله بتن آسفالتی گرم

اختصاصی از یارا فایل دانلود مقاله بتن آسفالتی گرم دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:32

چکیده:

بتن آسفالتی گرم
این نوع مصالح که مرغوبترین نوع آسفالت محسوب می شود از یک استخوان بندی مصالح سنگی خوب دانه بندی شده با حداقل فضای خالی که قیر سطح دانه ها را اندود کرده و آنها را بیدیگر چسبانده است تشکیل می شود. بتن آسفالتی در کارخانه آسفالت پزی که ممکن است ثابت یا سیار باشد ساخته شده و سپس به حل مصرف حمل می شود. برای ساختن بتن آسفالتی

مصالح سنگی دانه بندی شده و همچنین قیر بین ۱۳۰ تا ۱۷۰ درجه سانتی گراد حرارت داده شده و با یکدیگر بخوبی مخلوط می شوند تا لعاب نازکی از قیر سطح تمام دانه ها را اندود نماید. آسفالت تهیه شده در حالی که هنوز گرم است با کامیونهای مخصوص به محل مصرف حمل شده و بصورت گرم و با استفاده از ماشینهای پخش آسفالت در سطح آماده شده راه پخش و با غلتک زدن متراکم می شود (حدود ۱۲۰ درجه سانتی گراد).

مصالح سنگی
مصالح سنگی بتن آسفالتی گرم شامل مصالح سنگی درشت، مصالح سنگی ریز و گرد سنگ (قیر) است. این مصالح را از جهت سهولت تهیه و انبار کردن و برای آنکه دانه بندی مصالح در اثر جابجا کردن مصالح بهم نخورد بطور جداگانه در سیلوهای مجزا انبار می‌کنند.
مصالح سنگی درشت به مصالحی اطلاق می شود که بر روی الک شماره ۸ (الک شماره ۱۰ در بعضی آئین نامه ها) باقی می ماند. این مصالح باید از سنگ یا شن شکسته و یا از مخلوط آند و تهیه شده و باید تمیز و سخت و بادوام باشد. برای تعیین میزان شکستگی، تمیزی، سختی و دوام مصالح بترتیب از آزمایشات تعیین درصد شکستگی هم ارز ماسه، سایش لوس‌آنجلس و دوام بطوریکه شرح آنها در بند ۶-۲ گذشت استفاده می شود.

مصالح سنگی ریز به مصالحی اطلاق می شود که از الک شماره ۸ عبور می کنند. این مصالح باید از شکستن سنگ و یا شن و یا از ماسه طبیعی و یا از مخلوط آنها تهیه شده و باید تمیز و سخت و بادوام باشد.
فیلر به مصالحی اطلاق می شود که از الک شماره ۲۰۰ عبور می کند و باید عاری از مواد رسی و آلی باشد. در مواردی که فیلر حاصل از شکستن سنگ و شن برای تأمین مقدار فیلر مورد نیاز بتن آسفالتی کافی نبوده و یا فیلر حاصل مرغوب نباشد می توان از گردسنگ آهکی، آهک شکفته و یا سیمان پرتلند برای این منظور استفاده کرد. دانه بندی فیلر طبق آئین نامه سازمان برنامه و آئین نامه BCEOM و آئین نامه‌های ASTM و انستیتو آسفالت در جدول ۶-۴ داده شده است.
مهمترین نقش فیلر در بتن آسفالتی افزایش عمر روسازی و ازدیاد مقاومت آن در برابر تأثیر آب است. علاوه بر اینها استفاده از فیلر در بتن آسفالتی سبب ازدیاد قدرت باربری، کاهش تغییر شکل نسبی، افزایش مقاومت در برابر ضربه، افزایش مقاومت برشی و فشاری، افزایش کند روانی و کاهش شکنندگی آن می شود. باید توجه داشت که با وجود این محسنات مصرف مقدار زیاد فیلر در بتن آسفالتی سبب کاهش تخلخل، افزایش مقاومت در برابر تراکم و کاهش استقامت (بعلت کاهش اصطکاک داخلی) مصالح می شود.

پس از آنکه مصالح سنگی درشت، مصالح سنگی ریز و فیلر لازم برای ساختن بتن آسفالتی تهیه و در سیلوهای مربوطه که به سیلوهای مصالح سردا موسوم است انبار شد از این مصالح نمونه برداری شده و دانه بندی آنها تعیین می شود. سپس با در دست داشتن دانه بندی این مصالح و حدود منحنی های دانه بندی مطلوب نسبت های لازم از هر یک از این مصالح تعیین می شود تا با اختلاط آنها منحنی دانه بندی مطلوب بدست آید. حدود منحنی های دانه بندی مطلوب برای مصالح سنگی بتن آسفالتی تابعی از نوع لایه آسفالتی، ضخامت لایه، اندازه درشت ترین دانه و آئین نامه فنی مورد استفاده است. حدود دانه‌بندی‌های مطلوب بتن آسفالتی در جداول ۶-۵ و ۶-۶ و ۶-۷

داده شده است که بترتیب طبق آئین نامه سازمان برنامه، آئین نامه BCEOM و آئین نامه انستیتو آسفالت است. دانه بندی های داده شده در جدول ۶-۵ و دانه بندی های گروه IV در جدول ۶-۷ ، مناسب برای بتن آسفالتی رویه و آستر هستند. دانه بندیهای گروه III در جدول ۶-۷ دارای قسمت درشت دانه بندی «ب» در جدول ۶-۵ (دانه بندی IV-B جدول ۶-۷) در ایران به دانه بندی توپکا مشهور بوده و قشر رویه بتن‌ آسفالتی بر اساس آن ساخته می شود.

باید توجه داشت که دانه بندی های پیشنهاد شده توسط آئین نامه‌های فنی کلاً جنبه راهنما داشته و اگر در منطقه ای استفاده از دانه‌بندی هائی بغیر از آنچه که این‌ آئین نامه ها مشخص کرده اند نتیجه خوبی داده باشد می توان از اینگونه مصالح برای ساختن بتن آسفالتی استفاده نمود.

قیر
قیری که برای ساختن بتن آسفالتی گرم بکار می رود از نوع قیر خالص با درجه نفوذ ۵۰-۴۰ ، ۷۰-۶۰ ، ۱۰۰-۸۵ و ۱۵۰-۱۲۰ است که درجه نفوذ مناسب باید بر اساس شرایط جوی منطقه و میزان آمد و شد وسائل نقلیه سنگین انتخاب شود (بخش پنجم). قبل از مصرف قیر انتخاب شده باید بر روی آن آزمایشاتی که در بند ۵-۴-۱ بخش پنجم شرح آن گذشت انجام شود تا اطمینان حاصل گردد که مشخصات فنی آن منطبق بر مشخصات فنی مطلوب است.

مقدار قیر بتن آسفالتی گرم تابع خصوصیات و دانه بندی مصالح سنگی انتخابی بوده و مقدار آن با انجام آزمایش استقامت بدست می‌آید. آزمایش استقامت دارای انواع مختلف است که متداول ترین آن در ایران آزمایش استقامت مارشال می باشد. قیری که در ساختن بتن آسفالتی بکار می رود بعلت اندود کردن دانه های مصالح سنگی و چسباندن آنها بیکدیگر سبب می شود که استقامت بتن آسفالتی افزایش یابد. افزایش استقامت بتن آسفالتی با افزایش نسبت درصد قیر مصرفی، تا رسیدن استقامت به یک مقدار حداکثر ادامه یاف

علت این امر افزایش ضخامت اندود قیری دور دانه های مصالح سنگی است که سبب می شود که از زاویه اصطکاک داخلی مصالح سنگی بتن آسفالتی کاسته شده و همچنین دانه های مصالح سنگی از اتکاء بر یکدیگر خارج شوند (شکل ۶-۱-۱)
مصرف قیر بیش از حد علاوه بر کاستن از استقامت بتن آسفالتی باعث کاهش مقاومت برشی آن نیز می شود. رویه های بتن آسفالتی که دارای مقاومت برشی کافی نباشد ممکن است که در اثر نیروی رانش چرخهای وسائل نقلیه سنگین تغییر شکل داده و در سطح رویه موج بوجود آید.

باید توجه شود که تمام فضای خالی مصالح سنگی بتن آسفالتی نباید با قیر پر شود زیرا در غیر این صورت این احتمال وجود دارد که پس از آنکه لایه بتن آسفالتی تحت اثر آمد و شد وسائل نقلیه سنگین قرار گرفت، متراکم‌تر شده و حجم فضای خالی آن کم شده و یا کاملاً از بین برود. کاهش بیش از حد فضای خالی بتن آسفالتی احتمال رو زدن قیر را در هوای گرم دارد. از طرف دیگر باید توجه داشت که وجود مقدار بیش از حد فضای خالی در بتن‌ آسفالتی باعث کاهش استقامت و کاهش قابلیت شکل پذیری آن و در نتیجه سبب کم شدن دوام آن می شود. از این جهت بر اسا

س نتایج تجربی بدست آمده حجم فضای خالی بتن‌ آسفالتی به حداقل ۲ درصد و حداکثر ۶ درصد محدود شده است (شکل ۶-۱-ب). برای صرفه جوئی در میزان قیر مصرفی معمولاً حجم فضای خالی مصالح سنگین بتن‌ آسفالتی معمولاً به حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد محدود می شود تا با کمترین مقدار قیر بیشترین استقامت بدست آید.
طرح اختلاط بتن آسفالتی گرم
طرح اختلاط بتن آسفالتی معمولاً شامل مراحل زیر است:
الف – انتخاب مصالح سنگی درشت و ریز و فیلر
ب – انتخاب حدود دانه بندی مطلوب
ج – تعیین نسبت درصدهائی که مصالح سنگی درشت و ریز و فیلر باید با هم مخلوط شوند.
د – تعیین چگالی مصالح سنگی درشت و ریزه و فیلر و چگالی قیر
هـ – تهیه نمونه های بتن آسفالتی با استفاده از مصالح سنگی و درصدهای مختلف قیر
و – تعیین چگالی نمونه های بتن آسفالتی تهیه شده

ز – انجام آزمایش استقامت
ح – محاسبه درصد فضای خالی مصالح سنگی و درصد فضای خالی نمونه های بتن آسفالتی
ط – رسم منحنی های تغییرات وزن مخصوص بتن آسفالتی، استقامت، درصد فضای خالی بتن‌ آسفالتی، درصد فضای خالی مصالح سنگی پر شده با قیر، فضای خالی مصالح سنگی و روانی بتن‌ آسفالتی، بازاء درصدهای مختلف قیر مصرفی
ی – تعیین درصد قیر بهینه (مناسب)
ص – کنترل و تصحیح درصد قیر بهینه
تهیه بتن آسفالتی

بتن‌آسفالتی گرم در کارخانه آسفالت پزی تهیه شده و پس از حمل به حل مصرف، در سطح آماده شده راه پخش شده و با غلتک زدن متراکم می شود.
کارخانه آسفالت پزی ممکن است سیار و یا ثابت باشد. ظرفیت کارخانه های آسفالت پزی سیار معمولاً بین ۵۰ تا ۲۰۰ تن بتن آسفالتی در ساعت است و ممکن است ظرفیت این نوع کارخانه ها تا ۴۰۰ تن در ساعت نیز برسد.
از نقطه نظر تداوم تهیه بتن آسفالتی، کارخانه های آسفالت پزی بد و نوع منقطع و مداوم تقسیم می شوند. در کارخانه از نوع منقطع عمل تهیه بتن آسفالتی بصورت متناوب انجام می شود. در این نوع کارخانه مقدار معینی از مصالح سنگی پس از توزین وارد مخلوط کن شده و پس از آنکه بآن مقدار لازم قیر اضافه شد، مصالح سنگی با قیر اندود شده و سپس بتن آسفالتی بدست آمده در

کامیونهای حمل آسفالت ریخته می شود (شکل ۶-۷). در کارخانه از نوع مداوم تهیه بتن آسفالتی بطور پیوسته انجام می شود. در این نوع کارخانه مصالح سنگی و قیر با حجم مشخصی بطور یکنواخت از یک طرف استوانه مخلوط کن داخل و پس از آنکه با یکدیگر مخلوط شدند، بتن آسفالتی حاصل بطور مداوم از طرف دیگر مخلوط کن خارج می شود (شکل ۶-۸).
امروزه اغلب کارخانه های آسفالت پزی بصورت تمام خودکار یا نیمه خودکار ساخته می شوند.

استفاده از کارخانه های تمام خودکار دارای این مزیت است که جنس بتن آسفالتی ساخته شده نسبت به کارخانه های غیر خودکار یکنواخت تر بوده و کنترل کیفیت آن نیز ساده تر است.
امروزه اغلب کارخانه های آسفالت پزی بصورت تمام خودکار یا نیمه خودکار ساخته می شوند. استفاده از کارخانه های تمام خودکار دارای این مزیت است که جنس بتن آسفالتی ساخته شده نسبت به کارخانه های غیر خودکار یکنواخت تر بوده و کنترل کیفیت آن نیز ساده تر است.

یک کارخانه آسفالت پزی معمولاً از چند قسمت اصلی تشکیل می‌شود که این قسمت ها عبارتند از: سیلوهای مصالح سنگی سرد، سیستم تسمه نقاله ها، کوره خشک کننده، سیستم گردگیر، سرندهای لرزنده، سیلوهای مصالح سنگی گرم، مخازن قیر، مخزن فیلر تکمیلی و مخلوط کن. مصالح سنگی لازم برای پختن بتن آسفالتی بصورت اندازه‌های مجزا در سیلوهای هرمی شکل انبار شده و نگهداری می‌شوند. این سیلوها که به سیلوهای مصالح سنگی سرد موسوم هستند دارای دریچه های مخصوصی می باشند که با تنظیم آنها می‌توان مقدار و دانه بندی مصالح سنگی خارج شده از آنها را کنترل کرد (شکل ۶-۹). مصالح سنگی خارج شده از این سیلوها توسط تسمه نقاله و بالا برنده ها بداخل خشک کن هدایت می شوند.

خشک کن دو عمل مهم یعنی خشک کردن مصالح سنگی و گرم کردن آنها را انجام می دهد. هر اندازه رطوبت مصالح بیشتر و درجه حرارت محیط پائین تر باشد مدت زمان بیشتری طول می کشد تا مصالح سنگی کاملاً خشک و گرم شود و دمای آن به حدود ۱۳۰ تا ۱۷۰ درجه سانتی گراد برسد.
خشک کن کارخانه آسفالت از یک استوانه فولادی بطول ۰ تا ۱۲ متر و بقطر ۱ تا ۳ متر که محور آن با افق زاویه کوچکی می سازد تشکیل می شود. در جدار داخلی این استوانه تعدادی پره طولی

تعبیه شده است که با دوران استوانه حول محورش این پره ها مصالح سنگی موجود در آنرا بالا برده و در میان شعله های آتش و جریان هوای داغ که از انتهای خروجی خشک کن و شیب آن از دهانه ورودی خشک کن بطرف دهانه خروجی حرکت کرده و در ضمن این حرکت، خشک و گرم می شوند.
مصالح سنگی پس از خروج از خشک کن به توسط بالابرنده ها به سرندهای لرزنده که در بالای سیلوهای مصالح سنگی گرم قرار دارند هدایت می شوند. این سرندها دانه های ریز و درشت

مصالح سنگی را از یکدیگر جدا کرده و آنها را بطور جداگانه در سیلوهای مصالح سنگی گرم که تعداد آنها معمولاً بین ۲ تا ۴ عدد است ذخیره می کند. در انتهای خروجی خشک کن وسیله مکندهای موجود دارد که گردوغبار ناشی از حرکت مصالح سنگی در داخل خشک کن را مکیده و به برج گردگیر هدایت می کند. در داخل گردگیر که اغلب از نوع گریز از مرکز هستند اغلب ذرات گردوغبار موجود در گازهای سوخته شده از آن جدا شده و در ته برج جمع می شوند. هر گاه گرد

سنگی که به این ترتیب بدست می آید از نقطه نظر کیفیت و دانه بندی مناسب باشد به مخزن فیلر تکمیلی هدایت می شود تا بعداً مورد استفاده قرار گیرد. معمولاً گردگیرهای اولیه قادر به جدا کردن ذرات خیلی ریز گرد از گازهای سوخته شده نیستند لذا در مواردی که کاهش آلودگی محیط زیست مورد نظر باشد (نظیر کارخانه های واقع در مجاورت شهرها و مناطق مسکونی) باید با استفاده از گردگیرهای ثانوی که از نوع مرطوب هستند میزان‌ آلودگی هوا را به حداقل کاهش داد. در این نوع گردگیرها جریان گازهای سوخته شده که حاوی ذرات ریز گرد هستند از داخل برجهائی که مجهز به فواره های آب تحت فشار هستند عبور داده می‌شود تا جریان آب ذرات ریز را از گازها جدا کند.
گردسنگ حاصل از برج گردگیرهای خشک در صورتی که دانه بندی آن مناسب باشد بهمراه فیلر تکمیلی در مخزن مربوطه ذخیره می شود. فیلر لازم برای تهیه بتن آسفالتی (به میزان لازم و بدون گرم کردن آن) توسط بالا برنده ها از مخزن فیلر مستقیماً به مخلوط کن هدایت می‌شود تا مورد استفاده قرار گیرد.

عمل اختلاط مصالح سنگی، فیلر و قیر در مخلوط کن صورت می‌گیرد. در کارخانه های آسفالت از نوع منقطع، پس از آنکه مصالح سنگی ریز و درشت و فیلر به نسبت درصدهای لازم و به مقادیر مشخصی توزین شد بداخل مخلوط کن ریخته شده و معمولاً بمدت ۱۰ تا ۲۰ ثانیه بخوبی مخلوط می شوند تا مصالح حاصل حالت یکنواختی پیدا کند. سپس قیر که در مخازن مخصوص حدود ۱۱۵ تا ۱۷۰ درجه سانتی گراد گرم می شود بمقدار لازم توزین شده و به مصالح سنگی اضافه می شود. مصالح سنگی و قیر بمدت حداقل ۴۵ ثانیه در مخلوط کن بخوبی مخلوط می شوند تا قیر سطح تمام دانه ها را بطور یکنواخت اندود کند. پس از آنکه مصالح سنگی با قیر اندود شد، بتن‌

آسفالتی بدست آمده از دریچه ای که در زیر مخلوط کن تعبیه شده است خارج شده و بداخل اطاقک کامیون مخصوص حمل آسفالت که در زیر مخلوط کن قرار می گیرد ریخته می شود تا به حل مصرف حمل شود.
در کارخانه های آسفالت از نوع مداوم عمل تهیه بتن آسفالتی بطور پیوسته و در حالی که مصالح سنگی ریز و درشت و فیلر با نسبت درصد و دبی لازم از یک انتهای مخلوط کن وارد شده و پس از اندود شدن با قیر، بتن آسفالتی بدست آمده از انتهای خروجی مخلوط کن خارج می شود انجام می شود. در این نوع کارخانه قیر مصرفی توسط تلمبه‌ای با دبی قابل تنظیم بطور مداوم وارد مخلوط کن می شود.

وسیله مخلوط کن کارخانه های آسفالت از دو نیم استوانه فلزی متصل به یکدیگر تشکیل می شود (شکل ۶-۱۰). هر یک از این استوانه‌ها مجهز به محوری هستند که در خلاف جهت یکدیگر حرکت کرده و بکمک پره هائی که در طول این دو محور تعبیه شده است مصالح سنگی و قیر را مخلوط می کند. عمل اختلاط مصالح سنگی و قیر باید در درجه حرارتی انجام شود که قیر مصرفی کند روانی مناسب را جهت اندود کردن دانه های مصالح سنگی داشته باشد.
حدود این کند روانی بر اساس نتایج حاصل از آزمایشاتی که توسط انستیتو آسفالت انجام شده برابر ۱۵۰ تا ۳۰۰ سانتی استوکس بدست آمده است.

درجه حرارت اختلاط بستگی به درجه نفوذ قیر مصرفی دارد و مقدار آن بین ۱۱۵ و ۱۷۰ درجه سانتی گراد متغیر است (جدول ۶-۱۴). برخی از معایب متداول آسفتالت های ساخته شده در کارخانه های آسفالت پزی و علل احتمالی بوجود آمدن این معایب در جدول ۶-۱۵ آورده شده است.
در سالهای اخیر استفاده از کارخانه های آسفالت مجهز به استوانه خشک کننده ای که عمل اختلاط قیر و مصالح سنگی در همین خشک کن صورت می گیرد بسیار متداول شده است. در این کارخانه ها ک ه Dryer-Drum Mixing Plant نامیده می شوند مصالح آسفالتی بطور مداوم تهیه شده و کارخانه فاقد مخلوط کن مجزا، سیلوهای مصالح سنگی گرم، و سرندهای لرزنده است. از مزایای این نوع کارخانه تهیه آسفالت که تصویر ساده شده ای از آن در زیر نشان داده شده است، هزینه کمتر و راندمان بیشتر آن در مقایسه با سایر انواع کارخانه که شرح آنها گذشت می باشد.
تنظیم کارخانه آسفالت
تنظیم کارخانه آسفالت شامل مراحل زیر است:
الف – تعیین نسبت درصدهائی که مصالح سنگی سیلوهای سرد باید با هم مخلوط شوند تا دانه بندی مصالح بدست آمده در حدود دانه بندی های آئین نامه شود.
ب- تعیین نسبت درصدهائی که مصالح سنگی سیلوهای گرم باید با هم مخلوط شوند تا دانه بندی مصالح بدست آمده در حدود دانه بندی های آئین نامه شود.
ج – کالیبره کردن تغذیه کننده های سیلوهای مصالح سنگی گرم (برای کارخانه های از نوع مداوم)
د – کالیبره کردن تغذیه کننده گرد سنگ (برای کارخانه های از نوع مداوم).
هـ – کالیبره کردن تلمبه قیر (برای کارخانه های از نوع مداوم).

و – بکار انداختن کارخانه آسفالت و نمونه گیری از مصالح سنگی و تعیین دانه بندی آن.
ز – تعیین درصد قیر بهینه بکمک انجام آزمایش استقامت
ح – تنظیم دبی تلمبه قیر (برای کارخانه های از نوع مداوم)
ط – تنظیم دریچه خروجی سیلوهای مصالح سنگی گرم (برای کارخانه های از نوع مداوم).
ی – بکار انداختن کارخانه آسفالت و نمونه گیری از آسفالت ساخته شده و انجام آزمایش استقامت و انجام تغییرات لازم.
برای تعیین نسبت درصدهائی که مصالح سنگی سیلوها باید با هم مخلوط شوند، معمولاً از روش خطا و آزمون استفاده می شود. برای این منظور چند آزمون با نسبت درصدهای مختلف انجام می شود تا اینکه منحنی دانه بندی مصالح بدست آمده اولاً پیوسته و تقریباً موازی با منحنی های حدی دانه بندی های آئین نامه بوده و ثانیاً حتی الامکان در وسط آنها واقع شود. در صورتیکه مشخصات آسفالتی که با بکار بردن این منحنی دانه بندی ساخته می شود در حدود مشخصات آئین‌نامه باشد، اقدام به تهیه آسفالت می شود. منحنی دانه بندی مصالحی که به این ترتیب بدست می

آید و در عمل از آن برای تهیه آسفالت استفاده می شود، منحنی دانه بندی فرمول کارگاهی نامیده می‌شود. این فرمول کارگاهی تا موقعی که نوع و دانه بندی مصالحی سنگی و فیلتر تغییری نکرده قابل استفاده است.
منحنی دانه بندی فرمول کارگاهی همواره ملاک سنجش دانه بندی مصالح سنگی در تمام مراحل تهیه آسفالت است. دانه بندی مصالح سنگی آسفالت تهیه شده نباید هیچگاه بیش از رواداریهای مجاز (که در جدول ۶-۱۶ مشخص شده است) با فرمول کارگاهی تفاوت داشته باشد.