مبانی طراحی آسفالت سطحی یک و دو لایه ای
منظور از طراحی آسفالت سطحی تعیین مقدار و نسبت درصد مصالح سنگی و قیر لازم برای اجرای آسفالت سطحی است.
روش های مختلفی برای طرح آسفالت سطحی وجود دارد.
یکی از متداول ترین این روش ها، روشی است که توسط هنسون پیشنهاد شده است.
این روش طراحی آسفالت بر اساس فرضیات زیر استوار است :
الف) مقدار فضای خالی مصالح سنگی که توسط یک ماشین پخش کن بر روی سطح راه پخش می شود طبق شکل 1 در حدود 50 درصد حجم کل آن مصالح است.
ب) مقدار این فضای خالی پس از غلطک زدن طبق شکل 2 به حدود 30 درصد کاهش می یابد.
ج) پس از آنکه رویه اسفالت سطحی به مدت کافی در زیر رفت و آمد وسایل نقلیه قرار گرفت، دانه های مصالح سنگی بر روی مسطح ترین وجه خود قرار گرفته و در یکدیگر قفل و بست می شوند و میزان فضای خالی آن به حداقل کاهش پیدا می کند.
مطابق شکل 2 مقدار این فضای خالی برابر 20 درصد است.
شکل 1- وضعیت اولیه دانه های مصالح سنگی آسفالت سطحی پس از بخش
شکل 2- وضعیت نهایی دانه های مصالح سنگی آسفالت سطحی پس از تراکم
د) ضخامت متوسط رویه آسفالت سطحی برابر است با میانگین کوچکترین بعد دانه های مصالح سنگی آن
ه) برای آنکه اسفالت سطحی عملکرد خوبی داشته باشد، در مورد آمدوشد های کم، باید حدود 70 درصدحجم فضای خالی مصالح سنگی با قیر پر شود.
همچنین در مورد آمدوشدهای زیاد، نباید بیش از 60 درصد حجم فضای خالی مصالح سنگی با قیر پر شود.
نحوه تعیین میانگین کوچکترین بعد
روش سریع برای تعیین میانگین کوچکترین بعد دانه های مصالح سنگی استفاده از نمودار 1 است که توسط مک لوید ارائه شده است.
نمودار 1- تعیین میانگین کوچکترین بعد دانه های مصالح سنگی
با استفاده از این نمودار و با در دست داشتن اندازه متوسط و ضریب تخت بودن مصالح سنگی می توان میانگین کوچکترین بعد دانه ها را به دست آورد.
اندازه متوسط دانه ها طبق تعریف اندازه الکی است که 50 درصد وزنی مصالح سنگی از آن عبور می کند.
ضریب تخت بودن طبق تعریف درصد وزنی دانه های تخت مصالح سنگی است.
دانه های تخت به دانه هایی اطلاق می شود که کوچکترین بعد آنها از 0/6 بعد متوسط آنها کوچکتر است.
برای تعیین ضریب تخت بودن مصالح سنگی از ازمایش ضریب تخت بودن استفاده می شود.
نحوه انجام این آزمایش به این ترتیب که نمونه ای از مصالح سنگی که حاوی حداقل 200 دانه سنگ مانده روی الک 6/35 میلی متری است پس از توزین و الک کردن به گروه های مختلف تقسیم می شود.
سپس دانه های تخت هر گروه با استفاده از وسیله اندازه گیری ضریب تخت بودن از مابقی دانه ها جدا می شود.
شاخص تخت بودن از تقسیم وزن کل دانه های تخت به وزن کل نمونه بر حسب درصد به دست می آید.
طراحی آسفالت سطحی یک لایه ای
الف) برای طراحی آسفالت سطحی با دانه های سنگی یک اندازه داریم :
در این روابط :
- S مقدار مصالح سنگی لازم برای انجام آسفالت سطحی (کیلوگرم در متر مربع)
- Gsb چگالی واقعی مصالح سنگی
- H میانگین کوچکترین بعد دانه های مصالح سنگی (سانتی متر)
- E درصد ریخت و پاش مصالح سنگی
- A مقدار قیر لازم برای انجام آسفالت سطحی (لیتر در متر مربع)
- T درصد فضای خالی مصالح سنگی پر شده با قیر (جدول 1)
جدول 1- تاثیر میزان آمدوشد وسایل نقلیه بر درصد قیر مناسب برای آسفالت سطحی
ب) برای طراحی آسفالت سطحی با مصالح سنگی با دانه های غیر هم اندازه داریم :
در این روابط :
- S مقدار مصالح سنگی لازم برای انجام آسفالت سطحی (کیلوگرم در متر مربع)
- W وزن مخصوص مصالح سنگی در حالت سست (کیلوگرم بر متر مکعب)
- A مقدار قیر لازم برای انجام آسفالت سطحی (لیتر در متر مربع)
- T درصد فضای خالی مصالح سنگی پر شده با قیر (جدول 1)
- M ضریب پخش بر حسب سانتی متر (طبق رابطه زیر)
- E درصد ریخت و پاش مصالح سنگی
در روابط بالا مقدار قیری که احتمالا ممکن است توسط دانه های مصالح سنگی و یا سطح راه جذب شود منظور نشده است.
در صورتی که این احتمال وجود داشته باشد باید مقدار آن با انجام آزمایش تعیین شده و در محاسبات منظور شود.
طراحی آسفالت سطحی دو لایه ای
اسفالت سطحی دو لایه ای بر اساس فرضیات زیر طرح و ساخته می شود :
الف) دانه های مصالح سنگی لایه دوم در فضای خالی مصالح سنگی لایه اول قرار می گیرند.
ب) ضخامت کل آسفالت سطحی دو لایه ای تقریبا برابر است با اندازه بزرگترین دانه مصالح سنگی لایه اول
ج) مقدار فضای خالی رویه اسفالت سطحی دو لایه ای برابر است با 5 تا 7 درصد حجم آن
برای تعیین میزان مصالح سنگی لازم برای اجرای آسفالت سطحی ابتدا باید ضخامت متوسط لایه آسفالت سطحی که خود تابعی است از اندازه بزرگترین دانه و دانه بندی مصالح سنگی، تعیین شود.
برای این منظور از روش محاسباتی و یا از روش آزمایشگاهی استفاده می شود.
روش محاسباتی که در مرحله اولیه طرح به کار می رود مبتنی بر استفاده از منحنی دانه بندی مصالح بوده و ضخامت متوسط دانه های مصالح سنگی لایه اول برابر با ضریب پخش آن مصالح فرض می شود.
در روش آزمایشگاهی که در مرحله اجرا و پس از انتخاب مصالح سنگی آسفالت به کار می رود ضخامت متوسط لایه آسفالت سطجی به طور تجربی به دست می اید.
در این روش نمونه ای از مصالح سنگی لایه اول بر روی صفحه ای پخش شده و متراکم می شود به طوری که در هیچ نقطه بیش از یک دانه سنگی قرار نگیرد.
سپس ضخامت لایه اندازه گیری شده و مقدار وزن و حجم آن در هر متر مربع تعیین می شود.
میزان کل قیری که برای اسفالت سطحی دو لایه ای به کار می رود تابعی از شدت و نوع آمدوشد خودروها است.
مقدار این قیر بر حسب درصدی از وزن یا حجم مصالح سنگی در جدول 2 داده شده است.
معمولا حدود 40 درصد کل قیر در لایه اول و 60 درصد قیر باقیمانده در لایه دوم آسفالت سطحی به کار می رود.
جدول 2- درصد قیر مناسب برای آسفالت سطحی دو لایه ای
