به نام خداوند یکتا
آزمایشگاه مصالح ساختمانی
تهیه کننده: دکتر بهزاد زراعت
آزمایشگاه طرح مخلوطهای آسفالتی(آزمایش مارشال)
بتن آسفالتی : یکی از انواع آسفالت که با استفاده از مصالح شکسته با دانه بندی پیوسته و قیر خالص با درجه نفوذ بین 60 الی 100 می باشد استفاده می گردد و به همین دلیل نیز بتن آسفالتی نام دارد. بتن آسفالتی از بهترین روکشهای قیری در دنیاست و مصرف آن در تمام نقاط رواج دارد و تنها آسفالتی است که بایستی تخت یکی از روشهای مرسوم طرح و اجرا گردد و مانند هر پروژه یا موضوع اجرائی دارای طرح از پیش تعیین شده ای باشد.
آزمایشگاه طرح مخلوطهای آسفالتی(مارشال)
در دنیا روشهای مختلفی آزمایش آسفالت وجود دارد که سه روش عمده آن عبارتند از : الف : روش مارشال ب : روش هابردفیلد ج : روش ویم ( ژیراتوری )
روشهای متداول طرح مخلوطهای آسفالتی :
هر سه روش فوق عملا نتایجی رضایت بخش داشته اند ولی آنچه در ایران بیشتر شناخته شده و کاربردی تر به نظر می آید روش مارشال است و بحث عمده ما در این جزوه حول آن خواهد بود ولی از آنجا که داشتن اطلاعاتی در خصوص دو روش دیگر لازم است به طور خلاصه به شرح ذیل توضیحاتی نیز در مورد آنها می آید. – در روش ویم نیز کوبیدن آسفالت در آزمایشگاه همراه با مالش صورت می گیرد و ماکزیمم انداه دانه ها مانند روش مارشال اینچ می باشد در این روش ابتدا درصد قیر تقریبی مصالح مورد آزمایش به کمک دو آزمایش ساده و سریع که : یا نامیده می شود تعیین می شود و سپس با استفاده از این درصد تقریبی قیر نمونه هایی تهیه می شوند که روی آنها مانند روش مارشال آزمایشهای وزن مخصوص ، تاب فشاری ، درصد فضای خالی و غیره انجام شده که از روی نتایج حاصله درصد قیر تعیین می شود. -در این جا لازم است تا مفاهیم اساسی مانند خود کلمه طرح آسفالت را بشناسیم :
ادامه روشهای متداول طرح مخلوطهای آسفالتی :
منظور از طرح آسفالت یعنی تعیین و مشخص نمودن معیارهایی که بر اساس آن بتوانیم اولا در کارگاه آسفالت تهیه نماییم و ثانیا بر اساس آنها آسفالت پخش شده در سطح راه را کنترل نمائیم و این معیارها عبارتند از : 1-وزن مخصوص واقعی آسفالت متراکم شده 2- درصد حجمی فضای خالی ، آسفالت متراکم شده 3- تاب فشاری آسفالت متراکم شده 4- تغییر شکل نسبی آسفالت متراکم شده 5- درصد حجمی فضای خالی مصالح سنگی در آسفالت متراکم شده
منظور از طرح آسفالت:
بتن آسفالتی : یکی از انواع آسفالت که با استفاده از مصالح شکسته با دانه بندی پیوسته و قیر خالص با درجه نفوذ بین 60 الی 100 می باشد استفاده می گردد و به همین دلیل نیز بتن آسفالتی نام دارد. بتن آسفالتی از بهترین روکشهای قیری در دنیاست و مصرف آن در تمام نقاط رواج دارد و تنها آسفالتی است که بایستی تخت یکی از روشهای مرسوم طرح و اجرا گردد و مانند هر پروژه یا موضوع اجرائی دارای طرح از پیش تعیین شده ای باشد.
در دنیا روشهای مختلفی آزمایش آسفالت وجود دارد که سه روش عمده آن عبارتند از : الف : روش مارشال ب : روش هابردفیلد ج : روش ویم ( ژیراتوری ) هر سه روش فوق عملا نتایجی رضایت بخش داشته اند ولی آنچه در ایران بیشتر شناخته شده و کاربردی تر به نظر می آید روش مارشال است و بحث عمده ما در این جزوه حول آن خواهد بود ولی از آنجا که داشتن اطلاعاتی در خصوص دو روش دیگر لازم است به طور خلاصه به شرح ذیل توضیحاتی نیز در مورد آنها می آید.
روشهای متداول طرح مخلوطهای آسفالتی :
– در روش ویم نیز کوبیدن آسفالت در آزمایشگاه همراه با مالش صورت می گیرد و ماکزیمم انداه دانه ها مانند روش مارشال اینچ می باشد در این روش ابتدا درصد قیر تقریبی مصالح مورد آزمایش به کمک دو آزمایش ساده و سریع که : یا نامیده می شود تعیین می شود و سپس با استفاده از این درصد تقریبی قیر نمونه هایی تهیه می شوند که روی آنها مانند روش مارشال آزمایشهای وزن مخصوص ، تاب فشاری ، درصد فضای خالی و غیره انجام شده که از روی نتایج حاصله درصد قیر تعیین می شود. -در این جا لازم است تا مفاهیم اساسی مانند خود کلمه طرح آسفالت را بشناسیم :
روش ویم :
منظور از طرح آسفالت یعنی تعیین و مشخص نمودن معیارهایی که بر اساس آن بتوانیم اولا در کارگاه آسفالت تهیه نماییم و ثانیا بر اساس آنها آسفالت پخش شده در سطح راه را کنترل نمائیم و این معیارها عبارتند از : 1-وزن مخصوص واقعی آسفالت متراکم شده 2- درصد حجمی فضای خالی ، آسفالت متراکم شده 3- تاب فشاری آسفالت متراکم شده 4- تغییر شکل نسبی آسفالت متراکم شده 5- درصد حجمی فضای خالی مصالح سنگی در آسفالت متراکم شده
معیار تهیه آسفالت و کنترل سطح آسفالت پخش شده :
هدف: هدف از انجام آزمایش عبارت است از پیدا کردن رابطه بین تراکم و درصد قیر و همچنین به دست آوردن رابطه بین وزن مخصوص و درصد قیر و همچنین رابطه بین درصد قیر و فضای خالی ومقاومت فشاری ورسم منحنی های مربوطه .
آزمایش مارشال
وقتی نمونه هایی از خاکهای مفروضی را در شرایط مساوی و همراه با درصدی قیر متراکم نمائیم ملاحظه می شود که تراکم حاصله بستگی به درصد قیر موجود در نمونه دارد البته همراه با شرائط تهیه آسفالت یعنی گرما و غیره به طوریکه برای درصد قیر معینی تراکم حداکثر حاصل می گردد که به نام درصد قیر اپتیمم مشهور است. روش مارشال در طرح بتن آسفالتی نخستین بار توسط مهندسی به نام B. Marshal ابداع شد و بعدها تغییرات زیادی در آن داده شده و اصلاحاتی در آن دارد گردید و هم
مقدمه :
اکنون روش مارشال در طرح بتن آسفالتی به صورت استاندارد تدوین گردیده است که مفصلا در آیین نامه ASTM – D1559 آمده است. لازم به تذکر اینکه روش مارشال که در این جزوه مورد بحث قرار می گیرد فقط برای طرح آسفالتهای گرم که در تهیه آن از مصالح با دانه بندی پیوسته که حداکثر درشتی دانه های آن یک اینچ یا کمتر بوده و قیر آن از انواع قیرهای خالص باشد مورد استفاده قرار می گیرد قبل از اینکه به توضیح چگونگی تعیین طرح بتن آسفالتی به روش مارشال بپردازیم لازم است توضیح دهیم که قسمتهای مختلف و ابزار کار مربوط به این روش چیست و هریک از آنها چه کاربردی دارند.
ادامه مقدمه :
لوازم مورد نیاز : 1- دستگاه جک فشاری مارشال آسفالت 2-چکش و پایه تراکم آسفالت 3-مولد ( قالب نمونه ) 4- اجکتور ( نمونه درآور ) 5- حمام آب گرم ( بن ماری ) 6- تایمر ( ساعت زنگ دار ) 7- سانتریفور ( اکستراکشن ) 8- مخلوط کن آسفالت ( میکسر ) 9- پارافین جامد 10- ترازو و با دقت 1/0 گرم 11- انواع سینی کوچک بزرگ
شرح ازمایش: ابتدا با توجه به فرمول کارگاهی پیشنهادی از کارگاه تعداد 18 تا 21 نمونه 1200 گرمی از مصالح مورد آزمایش که همگی دارای دانه بندی وسط حدود مجاز فرمول کارگاه باشند تهیه می کنند. ( تبصره : چنانچه فرمولی از کارگاه پیشنهاد نشده باشد به یکی از طرق مرسوم مثلا روش سعی و خطا دانه بندی وسط حدود مشخصات را می یابیم و حدود مشخصات نیز با استفاده از نوع لایه مورد نظر و استاندارد مربوط به آن انتخاب می گردد.) این نمونه ها که در ظروف فلزی قرار دارد به مدت 24 ساعت در اون ( گرمخانه ) گذارده می شود توا در درجه حرارت بین 170 – 140 درجه سانتیگراد تمامی دانه ها به مقدار مورد نیاز گرم شوند و ضمنا آب موجود در میان دانه های مصالح سنگی تبخیر شود. سپس به 18 نمونه که جمعا 6 سری 3 تایی می شوند قیر مورد مصرف در کارگاه را که مثلا 70 – 60 می باشد و قبلا توا دمای 137 درجه سانتیگراد گرم شده است اضافه می شوند و درصد قیر آنها نسبت به مخلوط به ترتیب از 4 ، 5/4 ، ./5 ، 5/5 و ./6 و 5/6 درصد انتخاب می گردد یک سری نمونه سه تایی اخر که اضافه گرفته شده را به عنوان ذخیره ( شاهد ) نگه می دارند توا چنانچه یکی از نمونه ها خراب شد یا دچار نقصی گردید جایگزین گردد.
بدین ترتیب سه نمونه با درصد قیر 4 و سه نمونه با درصد قیر 5/4 و …….. تهیه می گردند در تهیه نمونه ها بایستی نهایت دقت به عمل آید و دقت شود که در تمام مراحل انجام آزمایش رعایت گرم نگهداشته شدن کلیه ظروف و مخلوط کن و غیره و توا دمای گفته شده در فوق انجام گیرد که خللی در آسفالت تهیه شده وارد نشود به این ترتیب که نمونه مصالح گرم که از اون خارج می شود بایستی بلافاصله به مقدار 1200 گرم وزن شده و بلافاصله هم قیر مورد لزوم را اضلفه نموده و سپس در حالیکه ظرف حاوی مخلوط ( چنانچه مخلوط کن اتوماتیک نداشته باشیم ) روی یک شعله گاز قرار داده و مخلوط نمائیم و در این حالت درجه حرارت اختلاط نبایستی کمتر از 135 و بیشتر از 163 درجه سانتیگراد باشد.
ادامه شرح آزمایش :
بلافاصله پس از مخلوط شدن نمونه با قیر آن را در درون قالب ( مولد تراکم ) ریخته 0 ارتفاع مولد 3 اینچ و قطر داخلی 4 اینچ می باشد ) و به کمک چکش مخصوص که 10 پوند وزن دارد و از ارتفاع 18 اینچی سقوط می کند می کوبند به طوریکه یک بار 75 ضربه به یک طرف و بار دیگر به همین مقدار به طرف دیگر نمونه پس از برگرداندن زیر نمونه می کوبند. سپس می گذارند توا نمونه سرد شود و روی آن آزمایشات : وزن مخصوص ، تاب فشاری ، تغییر شکل نسبی و درصد فضای خالی را انجام می دهند.
ادامه شرح آزمایش :
نمونه محاسبات انجام شده : الف : وزن مخصوص آسفالت و طرز عمل ب : تاب فشاری و طرز عمل در طرح مارشال وزن مخصوص واقعی آسفالت به کار می رود و بر حسب تعریف وزن مخصوص واقعی آسفالت عبارت است از نسبت وزن آسفالت مورد آزمایش در هوا به حجم واقعی آن که حجم واقعی عبارت است از حجم نمونه به همان صورت موجود شامل فضاهای خالی قابل نفوذ و غیر قابل نفوذ.
وزن مخصوص واقعی آسفالت با توجه به شکل و حالت ظاهری آن به سه روش تعیین می گردد : الف : روش اندود نمودن با موم و یا پارافین ب : روش معمولی ج : روش محاسبه ای معمولا در آزمایشگاهها روش اندود نمودن به کمک موم ( پارافین ) مرسوم است که ما نیز به ذکر آن می پردازیم :
وزن مخصوص واقعی آسفالت :
در مورد نمونه هایی به کار می رود که سطوح جانبی آن صاف نباشد و در این جا فرض بر این است که نمونه ها سطحشان صاف نمی باشد. یعنی دارای خلل و فرج زیادی می باشند در این روش به منظور جلوگیری از نفوذ آب به داخل نمونه مورد آزمایش ابتدا آن را به کمک پارافین یا موم مذاب اندود می کنند و سپس با استفاده از رابطه ذیل وزن مخصوص واقعی آن را محاسبه می کنند : Gmb وزن مخصوص واقعی آسفالت Wa وزن آسفالت بدون موم و یا پارافین در هوا Vb حجم نمونه بر حسب سانتیمتر مکعب Wpa وزن نمونه آسفالت به اضافه وزن پارافین یا موم اندود شده پس از سرد شدن در هوا
برحسب گرم Wpw وزن نمونه به اضافه وزن پارافین در آب بر حسب گرم Gp وزن مخصوص ظاهری پارافین
1-شماره استاندارد آزمایش: این روش منطبق بر استانداردهای ( AASHTO T – 160 ASTM – D – 1188 ) می باشد
تاب فشاری
تغییر شکل نسبی
آسفالت قیری که در مقابل فشارهای فیزیکی مقاومت چندانی ندارد، این مقاومت در مرغوبترین آسفالت قیری ایران معادل 85ـ75 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است. و در برابر تغییرات جوی و تغییر دما تغییر شکل می دهد و عمر مفید کوتاهی دارد.
1ـ آلودگی هوا و محیط زیست برای تهیه آسفالت قیری به چیزی حدود 140 درجه سانتیگراد دما نیاز هست و در نتیجه برای تولید این نوع آسفالت مقادیر قابل توجهی سوخت به مصرف می رسد و می توان گفت به لحاظ زیست محیطی، اقتصادی و خصوصاً آلودگی هوا در کلان شهرها بسیار نامناسب است. 2ـ عدم سازگاری با شرایط آب و هوایی بخش قابل توجهی از افت کیفیت آسفالت های قیری در عبور از فصل سرما و یخبندان اتفاق می افتد و عواملی از قبیل پدیده جذب آب و یخ زدگی و آب شدگی، نفوذ آب به لایه های زیرین و یا استفاده از نمک برای یخ زدائی از جمله عوامل اصلی، تخریب آسفالتهای قیری در عبور از فصل سرما می باشد. در مناطق گرمسیر با مشکل تغییر شکل آسفالت قیری مواجه هستیم. 3ـ عدم دوام در برابر مواد شیمیایی آسفالت قیری در برابر مواد نفتی مانند گازوئیل، نفت، بنزین و اسیدهایی که در محوطه های صنعتی وجود دارند تخریب می شوند. 4ـ استفاده از قیر نامناس قیر مورد مصرف در راه سازی به طور مستقیم در مقابل عوامل جوی بوده و باید ضربه های ناشی از حرکت وسایل نقلیه را تحمل نماید
خطا در خواندن عدد
خطای آزمایش:
3-مقایسه با استاندارد:
قالب دستگاه مارشال بایستی به کمک آب گرم شود به طوری که دمای آنها کمتر از 21 و بیشتر از 38 درجه سانتیگراد نشود.
با تشکر از
همراهی صمیمانه شما