التشققات المملوءة بالأسفلت - VMA

التشقق:

ننظر في ثلاث خطوات أساسية:

• ضبط التدرج لضمان وجود (VMA(؛ وهي الفراغات المملوءة بالأسفلت، وبالتالي مادة رابطة كافية.

• السماح بوجود فراغات هوائية مناسبة مع (VMA).

• فهم تأثير RAP (رصيف الأسفلت المُصلح) والتحكم فيه (RAS) في مزيجنا.

لنلقِ نظرة على VMA (الفراغات المملوءة بالأسفلت)، والتي تعني “الفراغات في الركام المعدني”، حيث تشير إلى المسافة بين الصخور التي يمكن ملؤها بالأسفلت، كما تُعرف المساحة المملوءة بالأسفلت باسم (VFA) والتي تُشير إلى الفراغات المملوءة بالأسفلت؛ كما أن المساحة المتبقية عبارة عن فراغات هوائية.

كما تُعد (VMA) أمر بالغ الأهمية لمتانة الخليط ومقاومة التشقق، فعندما يتم خفض الفراغات المملوءة بالأسفلت فإننا نخفض محتوى رابط الأسفلت لمستوى فراغ هواء معين (عادةً 4.0 بالمائة لتصميم مزيج Superpave)، وعندما نقوم بخفض محتوى الأسفلت، يصبح المزيج أكثر اقتصادا ولكنه أيضًا أقل متانة.

ولفهم مفهوم (VMA) المناسب، يمكننا العودة إلى التسعينيات أثناء تطوير (Superpave)، حيث إن أحد المكونات الحاسمة لتصميم مزيج (Superpave) هو الحد الأدنى من معايير (VMA) لكل مزيج أحجام مختلف، كما يحتوي مزيج 9.5 ملم على الحد الأدنى من (VMA) وذلك بنسبة 15.0 بالمائة، و12.5 ملم مزيج 14.0 بالمائة، و19 ملم مزيج 13.0 بالمائة، حيث تحتوي الخلطات الحجرية الأصغر على مساحة سطح مجمعة أكبر للطلاء، وبالتالي تتطلب المزيد من الفراغات المملوءة بالأسفلت والمزيد من الأسفلت.

مبدأ عمل (VMA) الموثق:

كلما انخفضت قيمة الفراغات المملوءة بالأسفلت، كلما انخفض محتوى الأسفلت لمستوى فراغ هواء معين، غالبًا ما يقوم المصممون والمقاولون المختلطون الذين يركزون على جعل مزيجهم أقل تكلفة بتصميم تدرجهم ليكون قريبًا من الحد الأدنى لمتطلبات تلك الفراغات بقدر الإمكان، وهذا يسمح بأدنى محتوى تصميم (مثالي) من الأسفلت مع استمرار تلبية المواصفات، إلى جانب ذلك فقد يكون إنتاج هذا المزيج أكثر اقتصادا إلى حد ما، لكن المتانة يمكن أن تتأثر، حيث إن هذا هو السبب في أن (Superpave) ومعظم المواصفات تتطلب حد أدنى من (VMA)، والذي يجب الوفاء به دائمًا.

انهيار VMA أثناء الإنتاج:

عادةً ما ينخفض ​​(VMA) في المزيج عند الانتقال من تصميم المزيج إلى الإنتاج، هذا بسبب وجود المزيد من الانهيار الكلي والغبار المتولد في مصنع الأسفلت بالنسبة لعملية تصميم المزيج، للمساعدة في فهم هذا المفهوم المهم، حيث نفكر في سقوط الركام بقوة في الأسطوانة مقابل تحريكه بواسطة سوط في وعاء خلط، حيث إن عادةً ما يكون انخفاض (VMA) من 0.2 بالمائة إلى 0.5 بالمائة، اعتمادًا على الصلابة الكلية، ولتجنب المشاكل، يجب على المصممين المزيجين إما تصميم أعلى من الحد الأدنى، أو إضافة كمية متواضعة من الغبار أثناء تصميم المزيج للتخطيط للانهيار.

إدراكًا لظاهرة انهيار (VMA)، تسمح بعض الولايات حاليًا بإسقاط الحد الأدنى من معايير (VMA) وذلك أثناء الإنتاج الميداني، حيث يحتاج المحددون إلى إدراك أن السماح بذلك سيقلل عادةً من محتوى الأسفلت من تصميم الخلطة إلى الإنتاج الميداني، على سبيل المثال، إذا سمحت إحدى الوكالات بخفض (VMA) بنسبة 0.5 بالمائة، فسيؤدي ذلك عادةً إلى انخفاض محتوى الأسفلت بنسبة 0.1 إلى 0.2 بالمائة، بالإضافة إلى ذلك، تسمح بعض المواصفات بتخفيض محتوى الأسفلت الأمثل من تصميم الخلط بنسبة 0.3 إلى 0.5 بالمائة لعمليات الضبط الميدانية.

غالبًا ما يعني خفض محتوى الأسفلت في الحقل أن الرصفة تحت الأسفلت جافة، هذا يمكن أن يؤدي إلى التجريف والتشقق المبكر؛ وذلك لأن المادة اللاصقة تعمل كغراء، حيث يمكن أن يعني انخفاض محتوى الأسفلت أيضًا صعوبة ضغط المزيج.

الفراغات الهوائية:

لقد جعلنا (Superpave) نصمم الخلطات بنسبة 4.0 بالمائة من الفراغات الهوائية، حيث تقوم بعض الولايات في محاولة للحصول على مزيد من الروابط في مزيجها، بتصميم فراغات هوائية أقل بقليل من 4.0 بالمائة، مثل 3.5 بالمائة، إلى جانب ذلك فقد تسمح حالات أخرى بنطاق الفراغات الهوائية التصميمية، مثل 3.8 إلى 4.2 بالمائة، تمامًا كما يحاول مصمم المزيج أن يظل قادرًا على المنافسة من حيث التكلفة من خلال التصميم على الطرف المنخفض من (VMA)، فإنهم سيصممون أيضًا في نهاية الفراغات العالية، مرة أخرى، سيؤدي ذلك إلى تقليل المتانة عن طريق جعل خلطاتنا أكثر جفافاً.

RAP/RAS:

العنصر الثالث الذي نحتاج إلى إلقاء نظرة عليه هو استخدام (RAP)؛ والذي يعني (رصيف الأسفلت المستصلحة) و (RAS) (القوباء المنطقية الإسفلتية المستصلحة) في تصميم المزيج، في حين أن استخدام (RAS) جديد إلى حد ما، فقد كان (RAP) موجودًا منذ سنوات عديدة، ولكن ممارسات الاستخدام والتصميم تختلف اختلافًا كبيرًا.

فوائد RAP:

إنه يقلل من تكلفة مزيج الأسفلت لكل ميل، ويضيف قوة إلى الرصيف بسبب زاوية الركام (RAP)، كما أنه يقلل من متطلبات المواد الأولية، ومع ذلك لا يتطلب الأمر ضرورة فهم تأثير RAP أو RAS على خصائص أداء الرصيف على المدى الطويل، وخاصة التكسير.

بينما نعلم أن إدارات النقل بالولاية (DOTs) ووكالات الطرق والشوارع المحلية توصي بمجموعة واسعة من إرشادات (RAP وRAS)، فإننا نعلم أيضًا أنه مقابل كل زيادة في نسبة (RAP أو RAS)، فإننا نخفض النسبة المئوية لرابط الأسفلت الجديد، أيضًا، سيؤدي الاستخدام المتزايد لـ (RAP أو RAS) إلى مزيج أكثر هشاشة إذا لم يتم تخفيض درجة الأداء (PG).

يتم وضع العديد من الافتراضات في عملية تصميم المزيج عند استخدام (RAP)، أحدها هو افتراض أن 100 بالمائة من رابط (RAP) يتم إطلاقه ويمتزج مع الموثق الجديد (البكر)، إذا كان الافتراض خاطئًا، ولم تكن جميع إصدارات رابط (RAP)، فنحن منخفضون في الأسفلت.

مع (RAS)، تفترض الوكالات عادةً أن 70 إلى 80 بالمائة من رابط (RAS) يختلط مع المواد الخام، ومع ذلك، أعتقد أن النسبة المئوية على الأرجح أقل من ذلك؛ لأن معظم (RAS) بالكاد تكون سائلة عند 400 درجة فهرنهايت، عادة لا تتجاوز درجة الحرارة في مصنع المزيج الساخن المتوسط ​​325-340 درجة، وحتى أقل مع إضافات المزيج الدافئ، نظرًا لأن (RAS) ليس سائلًا، فمن المحتمل جدًا أن تكون كمية رابط (RAS) المنشط أقل بكثير مما هو مفترض في تصميم المزيج.

الصورة العامة للVMA:

إذا نظرنا إلى الصورة العامة، فإننا نفقد الأسفلت من (VMAs) المنخفضة ونطاقات تصميم الفراغات الهوائية الأعلى وكمية (RAP وRAS) المستخدمة في المزيج، ليس من غير المعقول أن نستنتج أن هذه العوامل مجتمعة يمكن أن تقلل النسبة المئوية لرابط الأسفلت في خليط الأسفلت المتوسط ​​بنسبة 0.2 إلى 0.6 في المائة من وزن الخليط الكلي.

ومع ذلك، من خلال الحفاظ على الحد الأدنى من (VMA)، ونسبة التصميم المناسبة لفراغات الهواء، والتخطيط الكامل لتأثير (RAP وRAS) في المزيج، حيث يمكننا تحسين تصميمات مزيج الأسفلت.