نشریه زمین شناسی مهندسی، جلد دهم، شمارۀ 2 تابستان 5931 5643

رسوبشناسی ترکیب نهشتههای رودخانه شربیان به
عنوان ماده اولیه آسفالت گرم و بهینهسازی آن با
استفاده از آهک هیدراته

عباس ضیغمی، ناصر عبدی؛
دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر، گروه زمینشناسی، اهر، ایران تاریخ: دریافت 3/6/39 پذیرش 26/9/39 چکیده
رودخانۀ شربیان در استان آذربایجانشرقی، شهرستان سراب، دهستان شربیان واقع است.
126873790194

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

رسوبات این رودخانه از واحدهای سنگی متعلق به الیگومیوسن و میوسن تأمین میشود که شامل واحدهای سنگی کنگلومرا، ماسهسنگ، آهک، مارن و شیل است. این رسوبات مواد اولیۀ آسفالت دو کارخانۀ آسفالت گرم را که در مجاورت رودخانه ساخته شدهاند، تأمین میکند و آسفالت تهیه شده عمدتاعمدتاً در استانهای مجاور استفاده میشود که آب و هوای نسبتانسبتاً سرد دارند.
آنالیز ترکیبی این رسوبات بیان گر میزان سیلیس زیاد )66 درصد( است و آسفالتهایی که از این رسوبات تهیه میشوند، در فصول سرد سال مستعد پدیدۀ عریانشدگی می شوند. طی این فرایند، با نفوذ رطوبت به داخل مصالح سنگی و مخلوط آسفالتی، اتصال قیر- مصالح تضعیف شده و زمینه برای تخریب آسفالت فراهم میگردد. با توجه به این که نقش رسوبات و تأثیر آن در کیفیت آسفالت در این منطقه بررسی نشده است، از این رو، در این پژوهش علاوه بر پرداختن به علت رسوبشناسی تخریب آسفالت، راهحل های مقابله با این پدیده نیز بررسی و ارائه شده است. این تحقیق بر اساس روشهای مرسوم رسوبشناسی، استانداردهای مختلف AASHTO،ASTM و نیز آییننامههای راه سازی و دستورالعملهای وزارت راه و شهرسازی صورت گرفته است. در این پژوهش برای مقابله با پدیدۀ عریانشدگی، از تأثیر توأم آهک هیدراته )فیلر آهکی( و فیلر طبیعی مصالح سنگی با نسبت های متفاوت )با 9-1/5 درصد آهک
5644
هیدراته( استفاده شده و پارامترهای استحکام، نرمی، مقاومت کششی غیرمستقیم به عنوان معیارهایی برای ارزیابی کیفیت و دوام آسفالت در مقابل پدیدۀ عریان شدگی ارزیابی شده است. نتایج تحقیق بیان گر آن است که با اضافه کردن افزودنیهای مذکور در نسبتهای مختلف، پارامترهای مذکور تغییر یافته و نسبت به حالت اولیه بهتر میگردند. از این رو، آسفالت تولیدی دارای کیفیت و دوام بیش تری نسبت به روش ها و طرح های گذشته است. بر اساس این نتایج، درجه عریان شدگی در حداکثر حالت این نسبت یعنی با ترکیب 9 درصد آهک، به عدد 5 رسیده و با افزایش و بهبود سایر پارامترها، پدیدۀ عریان شدگی تقریباتقریباً از بین میرود. بر این اساس، به کارگیری نتایج این تحقیق میتواند از تخریب جادههای آسفالتی بکاهد و از لحاظ اقتصادی بسیار مطلوب واقع گردد.

126873790194

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

واژههای کلیدی: آسفالت گرم، آهک هیدراته، استحکام و نرمی، رودخانۀ شربیان، عریاان شادگی، فیلار، مقاوماتکششی غیرمستقیم.

مقدمه
رودخانۀ شربیان در استان آذربایجانشرقی و در مجاورت شهر شربیان واقع است و رسوبات این رودخانه به عنوان مواد اولیه کارخانههای تولید آسفالت گرم که در این منطقه احداث شدهاند، به کار میرود. ترکیب این رسوبات نقش مهمی در کیفیت آسفالت تولیدی این کارخانهها ایفا می کند. این ترکیب به نوعی متأثر از سنگ مادر این رسوبات، میزان فرسایش پذیری هر کدام از واحدهای سنگی، شدت فرسایش در منطقه و مسافت حمل و نقل این رسوبات است. علاوه بر این عوامل طبیعی، نوع برداشت و محل برداشت این رسوبات و نیز خرد کردن ذرات درشتتر موجود در نهشتهها و افزودن دوباره آن به رسوبات در ترکیب نهایی رسوبات استفاده شده در این کارخانهها به عنوان مادۀ اولیه آسفالت گرم نقش دارد. ذرات درشتتر عمدتاًعمدتا ترکیب سیلیسی دارند که به دلیل مقاومت زیاد، شتاب کاهش اندازه آن ها بسیار کندتر از سایر رسوبات است. بنابراین خرد کردن این قطعات و افزودن آن به رسوبات، موجب زیاد شدن میزان سیلیس رسوبات می شود و منجر به پدیدۀ موسوم به عریانشدگی میگردد که طی 5643
آن با نفوذ رطوبت به داخل مصالح سنگی و مخلوط آسفالتی، اتصال قیر-مصالح تضعیف شده وزمینه برای تخریب آسفالت فراهم میشود.
126873790194

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

لایه ها و رویه های آسفالتی بخش مهمی از سازه و روسازی راه را تشکیل می دهند. معماولاًمعماولا ساخت، نگه داری و ترمیم روسازی های آسافالتی عمومااًعموماا اعتباارات ماالی هنگفتای را باه خاوداختصاص می دهد. از این رو، مواردی کاه منتهای باه افازایش دوام، کیفیات و عمار روساازیآسفالتی و جلوگیری از خرابی های زودرس لایه های آسفالتی مای گاردد، هماواره ماورد توجاهپژوهش گران و دست اندرکاران صنعت راه سازی باوده اسات [5]. در تحقیقای ، بررسای تاأثیر استفاده هم زمان فیلر آهکی و نوعی مایع افزودنی به نام استریپینگ بر عریان شدگی، به این نتیجه رسیده اند که به کار بردن هم زمان این دو ماده تقریباًتقریبا باعث از بین بردن جداشدگی مصالح و قیارمی شود[2]. هم چنین در مقاله ای دیگر به اثر سیمان در کاهش حساسیت مخلوط هاای آسافالتیگرم به رطوبت، که در نهایت به کاهش عریان شدگی منجر می شاود پرداختاه و باه ایان نتیجاهرسیده اند که حساسیت آسفالت به رطوبت، با استفاده از سیمان پرتلند به عنوان ماده جای گازینفیلر در مخلوط آسفالتی، در دراز مدت کاهش می یابد [9]. پژوهش دیگری تحت عنوان بهباودخصوصیات عملکردی آسفالت با استفاده از سرباره کلوخاه ای ذوب آهان، ساعی بار افازایشمقاومت و کاهش اثر عریان شدگی مصالح با استفاده از این مصاالح داشاته و نتاایج مطلاوبی ازافزودن درصدی از مصالح ذکر شده به مصالح آسفالت به دست آورده است [9]. با بررسی تأثیر نوع دانه بندی بر حساسیت رطوبتی مخلوط های آسافالتی گارم و باا ارائاه داناه بنادی هاا یی بااعملکرد بهتر در برابر رطوبت برای ساخت لایه های آستر و رویه در روساازی هاا ی آسافالتی وبا افزایش درصد قیر به نتایج مثبتی برای آب بندی کردن و جلوگیری از نفوذ آب باه لایاه هاا ی روسازی رسیده اند [1]. با بررسی نقش و تأثیر فیلر در ایجاد چسبندگی بین قیر و تودۀ سانگیو بر اساس نتایج آزمایشگاهی به این نتیجه رسیده اند که مقدار بایش از حاد فیلار در مخلاوط آسفالتی می تواند باعث ایجااد تغییار شاکل هاای دائمای مانناد شایارافتادگی شاود. هام چناینمخلوط های ساخته شده از سنگ دانه های زبر و تیز گوشه معماولامعماولاً دارای اساتحک ام و مقاوماتبیش تری در برابر تغییر شکل های دائمی نسبت به مخلوط هاای آسافالتی متشاکل از داناه هاا ی 5643
صاف و گردگوشه هستند [6]. نتایج تحقیق دیگری نشان می دهد که آهاک هیدراتاه باه عناواننوعی فیلر فعال توانسته است رفتاار مکاانیکی مخلاوط هاای آسافالتی را بهباود بخشاد [52].
هم چنین با بررسی میکرو مکانیزم و عملکرد فیلرهای آهکی به این نتیجه رسیده اند که فعالیاتشیمیایی آهک با قیر می تواند رفتار مخلوط های آسفالتی را تحات اثار بارهاای سایکلی بهباودبخشد [59].
126873790194

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

در این تحقیق از تأثیر توام مخلوط آهک هیدراته به عنوان فیلر آهکی و فیلر طبیعی مصاال ح سنگی با نسبت های مختلف برای افزایش کیفیت و دوام آسفالت های تولید شده بررسای شاده است که نسبت به موارد مذکور علاوه بر نتایج بسایار خاوب در از باین باردن عریاان شادگی،فراوانی، در دسترس بودن، کاربرد آسان و ارزان بودن استفاده از فیلر آهکی در تولیاد آسافالت است. آهک هیدراته پیوندهای بین قیر و سنگ دانه را بهبود میبخشد و موجب کااهش خرابایناشی از حساسیت به آب می شود. هم چنین با پایدار کردن ترکیبات قطبی موجود در آسافالت،از سخت شدن آن در اثر گذشت زمان میکاهد و سفتی اولیه مخلوط های آسافالتی را افازایشمیدهد [7]. پارامترهای استحکام و نرمی و مقاومت کششی غیرمستقیم برای ارزیابی کیفیات ودوام آسفالت در مقابال پدیادۀ عریاان شادگی ارزیاابی شاده اسات . پارامترهاای ماذکور روی نمونه های مارشال ، در دو حالت متفاوت با آهک هیدراته و بدون آهک هیدراته در آزمایشگاه تهیه شده و آزمایش شده و نتایج با یک دیگر مقایسه شده است.

زمین شناسی رودخانه شربیان
محدودۀ بررسی شده در 91 کیلومتری جنوب غربی شهرستان سراب واقع است. در تقسیمات کشوری این منطقه متعلق به دهستان شربیان از توابع شهرستان سراب و استان آذربایجان شرقی است.
برای ارزیابی ویژگیهای زمین شناسی منطقه، ابتدا با استفاده از نقشه پایه محدودۀ حوضۀ آب ریز رودخانه شربیان مشخص شد و در محیط GIS بر نقشۀ زمینشناسی انتقال داده شد.
برای تهیۀ نقشه زمین شناسی حوضۀ آب ریز رودخانۀ شربیان، در محیط GIS بر نقشۀ زمین 5643
126873790194

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

شناسی 50566666 چهارگوش شربیان ترسیم د و در محدودۀ حوضۀ آب ریز رسم شده، رقومی شد و طی عملیات صحرایی و با استفاده از برداشت های نقاط متعدد با استفاده از GPS، تدقیق گردید )شکل 5(. بر اساس نقشه زمینشناسی تهیه شده، نهشته های موجود در منطقه به طورکلی متعلق به الیگوسن به بعد است و سنگ های قدیمی تر از الیگوسن در محدودۀ بررسی شده برون زد ندارد و ضمناًضمنا اثری از واحد پلیوسن در این قسمت مشاهده نمی شود. به دلیل شباهت های چینه شناسی، این ناحیه جز زون بزقوش به حساب می آید. واحدهای زمین شناسی حوضۀ آب ریز رودخانۀ شربیان از قدیم به جدید شامل کنگلومرای الیگو-میوسن (OMc)، آهک سفید متمایل به قرمز تودهای و لایه لایه (M1l)، تناوب شیل، ماسه سنگ ،مارن با گنگلومرا (M2ms)، کنگلومرا، ماسهسنگ و مارن (M3sc)، و واحدهای آبرفتی Qt2 ،Qt1 و Qal به ترتیب شامل رسوبات عهد حاضر، تراس های قدیمی تر و مرتفع تر و نیز تراس های جوان هستند. بنابراین رسوبات نهشته شده در رودخانۀ شربیان که به عنوان مادۀ اولیه آسفالت گرم استفاده می شود، از این واحدهای سنگی تأمین می شود. )شکل 5(.

27711-1269543

شکل 1. نقشۀ زمین شناسی منطقه رودخانۀ شربیان )اقتباس از نقشۀ زمینشناسی قرهچمن- ترکمنچای(
5633
مواد و روش تحقیق
برای بررسی ویژگی های آسفالت و پیدا کردن ترکیب مناسب به منظور تهیۀ مخلوط آسفالتی مناسب، ابتدا معدن و کارخانه آسفالت مناسب برای این پژوهش مشخص شد سپس طبق استاندارد AASHTO: T2، از مصالح شن و ماسه و فیلر تولیدی از مصالح سنگی و قیر استفاده شده نمونهبرداری شد ]59[. در مرحلۀ بعد طبق استاندارد AASHTO:T27، آزمایش های دانهبندی رسوبات انجام شد [51] )نمودارهای 5، 2 و 9(. مصالح سنگی و قیر استفاده شده به لحاظ مرغوبیت در آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک استان آذربایجان شرقی ارزیابی شد )جدول های 5 و 2(، و نسبت های اختلاط و تهیۀ مخلوط مصالح سنگی لایه توپکا با توجه به نتایج حاصل از مصالح سنگی تعیین شد. پس از تعیین نسبت های اختلاط و تعیین میزان قیر بهینه، نمونه های مخلوط آسفالتی به روش مارشال تهیه شد ]3[.
126873790194

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

بعد از مشخص کردن طرح اختلاط آسفالت، مطابق با استانداردهای مربوط اقدام به تهیاه وتولید نمونه های مخلوط آسفالتی با درصدهای مختلف آهک هیدراته به عنوان فیلر آهکی و فیلر طبیعی مصالح به روش مارشال کردیم و آزمایش های لازم روی مخلوط های آسفالتی انجام شا د که نتایج آن ها در ادامه آمده است.

نمودار 1. دانه بندی شن درشت دانه )13-11( میلی متر
5631

126873790194

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]

نمودار1. دانه بندی شن ریزدانه )11-4( میلی متر

نمودار5. دانه بندی ماسه شکسته )4-3( میلی متر
تهیۀ نمونه های مصالح سنگی و فیلر
نتایج حاصل از آنالیز شیمیایی مصالح ،در بخش شیمی آزمایشاگاه فنای و مکانیاک خااکاستان آذربایجان شرقی بیان گر این است که در این نمونههاا، درصاد سایلیس نسابت باه بقیاۀ ترکیبات در حد زیادی است و همین امر میتواند موجب ایجاد و تشدید پدیدۀ عریاان شادگیدر آسفالتهای منطقه شده باشد )جدول 9(.
5631
جدول 1. نتایج آزمایش های مرغوبیت مصالح سنگی
نتایج آزمایش نوع آزمایش با استاندارد مربوط
فیلر مصالح ماسه مخلوط درشت دانه – 61 – )AASHTO: T176( ارزش ماسه ای
– – B نوع دانه بندی درصد افت وزنی در مقابل سایش به روش لوس آنجلس )AASHTO:T96(
– – 166 تعداد دور – – 29 درصد سایش Non Plastic Non Plastic – )PI( Plastic Index )AASHTO: T89, T90( حدود اتربرگ
– – – Plastic Limit
)PL( – – – Liquid Limit )LL( – – 32 در دو جبهه درصد شکستگی مصالح سنگی روی الک
)ASTM: D5821( 9 نمره
– – 57 درصد تورق )BS812(
– 5773 – ریز دانه تعیین افت وزنی در مقابل سولفات سدیم
)AASHTO: T104(
– – 5711 درشت دانه 126873790194

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.jeg.10.2.3465 ]



قیمت: تومان

دسته بندی : زمین شناسی

دیدگاهتان را بنویسید