width=900
مرکز تحقیقات زیر ساختهای صنعت حمل و نقل کشور
۱۳۹۶ دوشنبه ۲۹ آبان
width=137
0
 
 
آزمایشگاه روسازی

 

مقدمه:

آزمايشگاه قير و آسفالت دانشکده عمران دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی پس از تأسیس گروه راه ترابری این دانشکده در سال 1380 به تجهیزات نوین آزمایشگاهی مجهز شده و زمینه فعالیت بسیاری از دانشجویان کارشناسی و کارشناسی ارشد را فراهم نموده است. از این آزمایشگاه بطور عمده جهت انجام امور تحقیقاتی دانشگاه، برگزاری دروس آزمایشگاه قیر و آسفالت در مقطع کارشناسی، برگزاری آزمایشگاه قیر و آسفالت پیشرفته در مقطع کارشناسی ارشد و انجام امور مربوط به فعالیت های تحقیقاتی پایان نامه دانشجویان کارشناسی ارشد رشته راه و ترابری استفاده می گردد. علاوه بر این آزمایشگاه به منظور استفاده از توانایی های کامل این دانشگاه از آرمایشگاه های مقاومت مصالح، آزمایشگاه مکانیک خاک نیز استفاده می گردد. همچنین به منظور افزایش هرچه بیشتر توان تحقیقاتی این مرکز، همکاری مشترکی با آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک وزارت راه و شهرسازی به منظور انجام برخی آزمایشات پیشرفته وجود دارد. 

امکانات:

آزمایشگاه قیر آسفالت دانشکده عمران مجهز به دستگاهها و تجهیزات آزمایشگاهی مدرن و کاربردی مشغول به فعالیت می باشد. از جمله امکانات این آزمایشگاه می توان آزمایش های مختلف مارشال، تعیین درصد قیر، کشش غیر مستقیم ، افت و خیز سنج سبک و غیره را نام برد. به عنوان یکی از نمونه های موفق فعالیت های اخیر این آزمایشگاه می توان به ابداع تجهیزات آزمایشگاهی تعیین مشخصات عملکردی مصالح آسفالتی، جهت انجام آزمایشات کشش غیرمستقیم دینامیکی و استاتیکی، خزش استاتیکی و دینامیکی محوری و تعیین مدول سختی نمونه های آسفالتی استفاده می شود، اشاره نمود. لازم به ذکر است که علاوه بر تجهیزات نام برده شده در این خلاصه، با توجه به تخصیص حدود 90000 یورو به گروه راه و ترابری و آزمایشگاه قیر و آسفالت، در ماه های آتی این آزمایشگاه خریداری برخی دیگر از تجهیزات نوین آزمایشگاهی را در دستور کار خود دارد.
 
قابلیت ها:
ارزیابی و انجام آزمایشات تعیین مشخصات قیر و نیز انجام آزمایش های مختلف طرح مخلوط آسفالتی از فعالیتهای مهم این آزمایشگاه می باشد. در این آزمایشگاه دروس آزمایشگاه قیر و آسفالت در مقطع کارشناسی و نیز آزمایشگاه قیر و آسفالت پیشرفته در مقطع کارشناسی ارشد برگزار می گردد. همچنین دانشجویان کارشناسی ارشد گرایش راه و ترابری در راستای ارتقای سطح علمی پایان نامه ها به انجام آزمایشات و فعالیت های تحقیقاتی در این آزمایشگاه مشغول می باشند.

دستگاهها:

1- آزمايش مخلوط‌هاي آسفالتي :
-         آزمايش طرح مخلوط آسفالتي به روش مارشال
-         آزمايش خستگي به روش كشش غيرمستقيم (IDT) و آزمايش خزش
-         آزمايش تعيين درصد قير يا   Extraction
2- آزمايش مشخصات سطحي رويه آسفالتي :
-          آزمايش ارزش صيقلي سنگدانه ها (PSV) - دستگاه APM
-         آزمايش مقاومت در برابر لغزندگي Pendulum)(British  
-          آزمايش سايش لوس آنجلس
-         دستگاه سبک تعيين توان باربري روسازي راه (LWD)
3- آزمايش هاي قير
-          آزمايش كند رواني- ويسكوزيته قير(Viscosity)
-          آزمايش نقطه نرمي (Softening Point)
-          آزمايش درجه نفوذ
-         آزمايش تعيين درجه اشتعال
-          آزمايش تعيين چگالي
-          آزمايش انگمي قير (Ductility of Bitumen)


 

دستگاهها:

      آزمايش مخلوط‌هاي آسفالتي :

-          آزمايش طرح مخلوط آسفالتي به روش مارشال
به منظور تعيين مناسب ترين روش محاسبه درصد وزني قير مورد نياز، روش هاي مختلفي ارائه شده است كه از ميان آنها روش مارشال در ايران بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرد.
منظور از طرح مخلوط آسفالتي، مشخص نمودن معيارهايي است كه بر اساس آن بتوان اولاً در كارگاه و کارخانه، مخلوط آسفالتي تهيه نمود و ثانياً براساس همان معيارها آسفالت پخش شده در سطح راه را كنترل كرد. در آزمايشگاه معيارهايي از قبيل وزن مخصوص واقعي آسفالت متراكم شده، درصد حجمي فضاي خالي آسفالت متراكم شده، مقاومت فشاري آسفالت متراكم شده، تغيير شكل نسبي آسفالت متراكم شده و درصد حجمي فضاي خالي مصالح سنگي آسفالت متراكم شده براي مصالح سنگي مورد نظر براي درصدهاي مختلف قير تهيه شده و سپس براساس اين نتايج و روش هاي موجود مناسب ترين درصد قير آسفالت محاسبه مي شود. اين آزمايش داراي دو قسمت اصلي مي باشد كه عبارتند از:
 
-          دستگاه متراکم کننده مارشال: که داراي حالت هاي مختلف اعم از وزنه تراکم عادي و اصلاح شده است.
 
-         آزمايش خستگي به روش كشش غيرمستقيم (Indirect Tension Test)وآزمايش خزش:
غالب خرابي هاي رخ داده در روسازي راه هاي کشور مربوط به پديده هاي خستگي و شيارشدگي جاي چرخ مي باشد. از طرفي اين دو خرابي به عنوان معيار هاي اصلي در روش هاي نوين طراحي روسازي هاي انعطاف پذير و نيز طرح مخلوط هاي آسفالتي مطرح مي باشند. لذا لازم است تا با استفاده از روشهاي مناسب آزمايشگاهي به ارزيابي توان مقاومت خزشي و خستگي مخلوط هاي آسفالتي پيش از اجراي روسازي راه ها پرداخته شود. در اين خصوص روش هاي آزمايشگاهي مختلفي وجود دارند که از آن جمله مي توان به روش آزمايش کشش غير مستقيم ديناميکي اشاره نمود. در اين آزمايش نمونه هاي استوانه اي شکل بصورت قطري تحت بارگذاري ديناميکي با فرکانس ها و بزرگي بار مختلف بر اساس استاندارد مورد استفاده قرار مي گيرند. در اين راستا با تعيين مدول سختي مخلوط بتن آسفالتي در طي آزمايش تعداد سيکل بارگذاري که منجر به کاهش مدول سختي نمونه ها تا حد بحراني مي گردد تعيين مي شود.
 
-         آزمايش تعيين درصد قير يا   Extraction
تجزيه آسفالت كه در واقع تفكيك قير و مصالح از يكديگر است به منظور تعيين درصد واقعي قير در عمليات توليد كارگاهي است و توسط دستگاهي كه به نام سانتريفوژ (دستگاه گريز از مركز) و يا دستگاه تجزيه معروف است، انجام مي گيرد و براي اين امر از آسفالت نمونه گيري مي شود و پس از نمونه برداري بايستي دقت شود كه آن را از قير اضافه چسبيده به آن و خاك پاك نمود و مشخصات آسفالت را يادداشت نمود.
 
آزمايش مشخصات سطحي رويه آسفالتي :
-          آزمايش ارزش صيقلي سنگدانه ها (PSV) دستگاه APM
به طور كلي اين آزمايش ها براي اندازه گيري مقاومت لغزندگي به كار مي روند. اين آزمايش از دو بخش تشكيل مي شود كه بخش اول آن صيقل دادن نمونه ها با دستگاه شتاب دهنده صيقل يا APM است و بخش دوم آن سنجيدن كيفيت صيقل هر نمونه به كمك دستگاه اندازه گيري اصطكاك(British Pendulum) مي باشد.
 
-         آزمايش مقاومت در برابر لغزندگي Pendulum)(British  
دستگاه پاندول انگليسي مقاومت لغزندگي را هنگام عبور لبه لغزنده لاستيکي از روي نمونه اندازه گيري مي کند. اين وسيله براي آزمايش روي سطح صاف چه در آزمايشگاه و چه در شرايط واقعي ميداني مناسب مي باشد ، همچنين براي اندازه گيري مقدار صيقلي بودن نمونه هايي با سطح خميده که در آزمايشPSV  به كار مي رود مناسب است.
 
-          آزمايش سايش لوس آنجلس
سنگدانه هاي مورد استفاده در هنگام تهيه مخلوط آسفالتي بايد در برابر وزن وسائل نقليه سنگين و همچنين وزن غلتکها مقاومت کافي داشته و نبايد دراثر تنشهاي ناشي از وزن آنها شکسته وخرد شوند. سختي مصالح سنگي با انجام آزمايش سايش لوس آنجلس مطابق استاندارد ASTM C131 بدست مي آيد. آئين نامه روسازي آسفالتي راههاي ايران (نشريه234)مقادير مجاز سايش به روش لوس آنجلس را پيشنهاد كرده است.
 
-                    دستگاه سبک تعيين توان باربري روسازي راه (LWD)
دستگاه خيزسنج سبک (LWD) نوع قابل حمل دستگاه افت و خيز سنج ضربه اي است. اين دستگاه با اعمال بارهاي ضربه به سطح لايه هاي روسازي، بار چرخ عبوري از روسازي را شبيه سازي کرده و با اندازه گيري افت و خيز هاي حاصله به تعيين مشخصات فيزيکي و مکانيکي سازه روسازي راه مي پردازد. از موارد استفاده اين دستگاه مي توان ارزيابي روسازي آزادراه ها، بزرگراه ها و نيز راه هاي محلي، باند فرودگاه و نيز زيرسازي مسير راه آهن اشاره نمود. به کمک اين تجهيزات مي توان پارامترهايي همچون نسبت باربري کاليفرنيا (CBR) - که از پارامترهاي بسيار پرکاربرد در عمليات عمراني راهسازي و نيز ژئوتکنيکي است- و نيز مدول برجهندگي لايه هاي مختلف آسفالتي و خاکي روسازي راه ها را تعيين نمود. با توجه به نتايج حاصل از آزمايشات انجام شده توسط اين دستگاه مي توان رابطه مدول برجهندگي مصالح سنگي و نسبت باربري کاليفرنيا را تعيين نمود. لازم به ذکر است که تعيين مدول برجهندگي مصالح نياز به صرف هزينه بالا و استفاده از تجهيزات آزمايشگاهي خاص دارد و از اين رو استفاده از دستگاه افت و خيز سنج قابل حمل مي تواند منجر به صرفه جويي اقتصادي قابل توجهي گردد.
 
آزمايش هاي قير
-          آزمايش كند رواني- ويسكوزيته قير(Viscosity)
ويسكوزيته قير كميتي است كه خواص رواني قير را در درجه حرارت هاي بالا مشخص مي كند. ويسكوزيته در تعيين عملكرد آسفالت مؤثر است. مقاومت داخلي مايعات كه مانع كه مانع حركت (جريان) آنها مي شود ويسكوزيته يا گرانروي مي نامند. هر اندازه قير نسبت به گرما حساس تر باشد، كندرواني آن در درجه حرارت هاي بالا كمتر خواهد بود.
آزمايش كندرواني قير براي تعيين خواصيت رواني قيرها در درجه حرارت هاي بالا كه معمولاً درجه حرارت هايي است كه در عمل مخلوط هاي قيري ساخته مي شوند، كاربرد دارد و انجام مي گيرد. اصولاً هرچه ويسكوزيته قير كمتر باشد، استفاده از آن براي توليد و پخش آسفالت راحت تر خواهد بود، به عبارت ديگر قير و جابجايي آن از مخازن اصلي به مخازن اختلاط و همچنين اختلاط قير با مصالح راحت تر صورت مي گيرد؛ يعني مصالح در مدت زمان كمتري به راحتي توسط قير پوشش مي يابند و پخش آسفالت با سرعت و سهولت انجام مي گيرد، اما ويسكوزيته قير با پايداري با تغييرات دما رابطه مستقيم دارد. چنانچه ويسكوزيته قير كم باشد در گرماي تابستان قير حالت خميري به خود مي گيرد و سبب مواج شدن آسفالت در زير بار ترافيك و قير زدگي آسفالت مي شود. همچنين اگر ويسكوزيته قير از حد مناسب زياد تر باشد، موجب مي شود كه در زمستان آسفالت ها دچار ترك خوردگي شده و از بين برود.
 
-          آزمايش نقطه نرمي (Softening Point)
درجه حرارتي كه در آن قير حالت نرمي پيدا مي كند نقطه نرمي قير ناميده مي شود. اين آزمايش به منظور مقايسه حساسيت قيرها نسبت به تغييرات درجه حرارت آزمايش انجام مي گيرد. قيري كه درجه نرمي اش بيشتر باشد، كمتر در مقابل تغييرات درجه حرارت حساس بوده و درجه نفوذ و يا كندرواني آن كمتر تغيير مي كند. يكي از اهداف اين آزمايش محاسبه مقدار مقاومت قير خالص و مصالح ساخته شده با آن قير نسبت به تغييرات درجه حرارت مي باشد.
 
-          آزمايش درجه نفوذ
اين آزمايش براي تعيين سختي نسبي قيرهاي خالص و قيرهاي دميده به كار مي رود. قيرهاي دميده از دميدن هواي داغ به قير در مرحله آخر عمل تصفيه به دست مي آيد و براساس درجه نفوذ و درجه نرمي درجه بندي مي شود. هر قدر آب و هواي منطقه گرم تر يا ميزان آمدوشد بيشتر بيشتر و بار وسايل نقليه سنگين تر باشد، بايد از قير با درجه نفوذ كمتري استفاده كرد و برعكس هر قدر آب وهواي منطقه­اي سردتر باشد بايد از قير با درجه نفوذ بيشتري استفاده نمود.
 
-         آزمايش تعيين درجه اشتعال
درجه اشتعال قير درجه حرارتي است كه وقتي گرماي قير به آن درجه حرارت مي رسد، با نزديك كردن شعله به سطح آزاد آن، جرقه اي در نقطه اي از سطح قير تشكيل شود. اين آزمايش داراي اهميت زيادي است زيرا با تعيين درجه اشتعال قير، حداكثر درجه حرارتي را كه بدون خطر آتش سوزي مي توان قير را گرم كرد، مي توان بدست آورد. اين آزمايش بيان مي كند كه درجه حرارت قير نبايستي از 176 درجه سانتيگراد بيشتر شود، چون در اين صورت قير خواص خود را از دست مي دهد.
 
-          آزمايش تعيين چگالي
اين آزمايش كه براساس استاندارد ASTM D70 انجام مي شود از اين جهت داراي اهميت است كه در كارگاههاي راهسازي ، ميزان ذخيره قير (در تانكرها و استخرهاي ذخيره قير) برحسب حجم قير بيان مي شوند، لذا براي دانستن حجم قير، محاسبه وزن حجمي داراي اهميت است.
از طرفی تجهیزات دیگر مانند میز ارشمیدس دستگاه خلأ رایس و سایر تجهیزات جانبی جهت تعیین انواع وزن مخصوص مصالح سنگی و مخلوط های آسفالتی مانند پیکن.مترها، ترازوهای دیجیتال با دقت بالا و ترازوهای آنالوگ موجود می باشد.
 
-          آزمايش انگمي قير (Ductility of Bitumen)
قيري كه در راهسازي استفاده مي شود بايد داراي خاصيت چسبندگي زياد باشد تا دانه هاي مصالح سنگي را به خوبي اندود كرده و آنها را به يكديگر بچسباند. براي تعيين نشانه اي از چسبندگي قيرها مقدار قابليت شكل پذيري آنها اندازه گيري مي شود. خاصيت انگمي قير به درجه سختي آن بستگي دارد، قيري كه خاصيت انگمي آن كم باشد سخت و شكننده است، درحالي كه قيري كه داراي خاصيت انگمي مناسبي باشد و در آسفالت مصرف شود به ندرت در فصل زمستان در آن ترك ايجاد مي شود.

 

 

1390/04/23 تاریخ

دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی