مكونات الأسفلت لأرصفة المطارات

مكونات الأسفلت ومساهمتها:

الأسفلت مادة معقدة تتكون من الركام وفراغات الهواء والقار، بالإضافة إلى مواد مالئة أو مواد مضافة، يلعب كل من هذه المكونات دورًا مهمًا في تحديد خصائص الخليط الشاملة وتحقيق متطلبات الأداء المفصلة أعلاه.

يشار إلى الركام الناعم المدمج والحشو والبيتومين باسم المصطكي، إن تأثير خصائص المصطكي على أداء الخليط معترف به عالميًا، كما نوقش أعلاه، فإن المصطكي مهم بشكل خاص لإسفلت المطار لأن جزء المصطكي داخل الخليط مرتفع نسبيًا، بالإضافة إلى الدعم المنخفض الذي يوفره الهيكل العظمي الركام الخشن بعد حفر المدرج.

أداء الأسفلت:

في حين أن المصطكي البيتوميني يسيطر على العديد من خصائص الخليط، فإن خصائص الركام والهيكل العظمي مهمة أيضًا لأداء الإسفلت في الواقع، وبالكتلة يشتمل الركام على حوالي 95٪ من خليط الأسفلت النموذجي وله تأثير كبير على الخواص الميكانيكية للطبقة السطحية.

الركام عبارة عن جزيئات معقدة من المعادن والأيونات. حتى مصادر التجميع التي تبدو متشابهة قد تمتلك خصائص مختلفة بشكل كبير،  يعتمد توصيف المصادر التجميعية على مزيج من خصائص الإجماع (الزاوية والحجم والشكل)، بالإضافة إلى خصائص المصدر (مقاومة التآكل والقوة ومحتوى المواد الضارة والتركيب الكيميائي)، تختلف الأهمية النسبية للإجماع وخصائص المصدر للكسور التراكمية الخشنة والناعمة.

يُعرَّف الفصل بين الركام الخشن والناعم عمومًا على أنه المادة التي تمر عبر منخل بحجم 4.75  مم أو 2.0  مم، اعتمادًا على نظام تصنيف التربة المستخدم. وبشكل عام، يعتبر الركام الناعم جدًا جزءًا من مصطكي الإسفلت بدلاً من الهيكل العظمي الكلي، ويتم تعريفه عادةً على أنه الجزء الذي يمر من  غربال 100 أو 75 أو 63 ميكرومتر، اعتمادًا على الولاية القضائية.

يتم تحديد الهيكل العظمي لخليط الإسفلت من خلال هيكل وتدرج الركام، وبشكل أساسي الكسور الخشنة، وكذلك شكل جزيئات الركام الخشن، هذه الخصائص لها تأثير كبير على مقاومة تشوه الأسفلت. علاوة على ذلك، تم توضيح أهمية توزيع الفراغ الهوائي والدرجات، فيما يتعلق بالجسيمات التراكمية الخشنة، يتسم الشكل عادة بالمعلمات؛ الشكل والزاوية والملمس، ومع ذلك فإن مقياس كل معلمة يعتمد على حجم الجسيم الذي يتم توصيفه.

فيما يتعلق بالهيكل الكلي لخليط الأسفلت، يتم إجراء التوصيف إما مباشرة من خلال تقييم البنية المجهرية أو عبر خصائص المواد السائبة باستخدام قياسات البنية الكلية، حيث أظهرت الأبحاث أن أداء الأسفلت يتأثر بالتغيرات في الاتجاه والتوزيع المكاني لجزيئات الركام الخشنة، ومن المعروف أن عدد نقاط التلامس وطولها يؤثران على قوة قص الأسفلت، كما هو الحال بالنسبة لتوزيع الفراغات الهوائية داخل العينة، علاوة على ذلك يتغير اتجاه الجسيمات الكلية بشكل كبير خلال أول سنتين إلى ثلاث سنوات من الاتجار، مما يؤثر على المعامل والقوة وخصائص المزيج الأخرى.

الركام الناعم:

عادة ما يتم الحصول على الركام الناعم من المصادر الطبيعية أو المصنعة، وتشمل المصادر الطبيعية رمال الأنهار أو حفر الرمال، وعادة ما تكون الرمال المُصنعة منتجًا ثانويًا لعمليات تكسير المحاجر المرتبطة بإنتاج كسور الركام الخشنة والصخور المتكسرة المتدرجة. ويشار إلى الرمال المصنعة عادة باسم “الغبار”، حيث يتم التقاطها كجزيئات معدنية محمولة جواً تولدها معدات التكسير.

يؤثر شكل الركام الناعم وخصائص التعبئة على مقاومة تشوه الأسفلت، علاوة على ذلك يساهم شكل الركام الناعم في أداء الإسفلت أكثر من شكل حبيبات الركام الكبير. حيث أظهر العديد من الباحثين مقاومة التشوه المحسنة المرتبطة بالركام الناعم الزاوي.

ومع ذلك، فإن الركام الناعم الزاوي للغاية يمنع قابلية التشغيل أثناء البناء، ومن الناحية العملية يوفر مزيج من الرمال المستديرة (الطبيعية عادةً) والزاوية (عادةً ما يتم تصنيعها) توازنًا بين قابلية التشغيل أثناء البناء ومقاومة التشوه تحت حركة المرور.

كما نوقش أعلاه، غالبًا ما يكون محتوى الرمل الطبيعي محدودًا في أسفلت المطار لتجنب الجسيمات المستديرة المفرطة التي تؤدي إلى عدم استقرار الخليط . وعلى الرغم من أن الرمال الطبيعية تحتوي عادةً على جزيئات مستديرة أكثر من الرمال المصنعة، إلا أن هناك تداخلًا كبيرًا في شكل وملمس الجسيمات المقاس، وهو عامل تمييز أكثر موثوقية للرمال المستديرة والزاوية من التصنيف العام على أنه “مصنع” أو “طبيعي” .

توجد معادن الطين بشكل شائع في مصادر تجميع المحاجر، حيث إن المجاميع التي تحتوي على معادن طينية تظهر مرونة كبيرة، ومن المحتمل أن تكون ضارة ويمكن تجنبها أو معالجتها باستخدام حشو نشط مثل الجير المطفأ، كما أن المعادن الطينية الضارة في الركام الخشن ليست ضارة عادة، ومع ذلك فإن نفس المعادن الطينية في مصادر الركام الدقيقة تؤثر على أداء الإسفلت.

وهذا يعكس التفاعل المتزايد بين الركام الناعم والقار، بالإضافة إلى تعرض الركام الناعم للهواء والرطوبة، حيث إن الاختبار المعمول به لقابلية التلف الناتج عن الرطوبة لمخاليط الإسفلت ووجود معادن طينية تفاعلية مفرطة في الركام الناعم متاحة بسهولة.

وباختصار، يمثل الركام جزءًا كبيرًا من كتلة الأسفلت، ويشكل الركام الخشن الهيكل العظمي للخليط. كما أن شكل الركام الخشن وتعبئة الجسيمات مهمان لمقاومة تشوه الأسفلت، والركام الناعم له نفس القدر من الأهمية ويساهم في معجون الإسفلت، والذي يحدد خصائص اللزوجة المرنة للإسفلت.

وعلى الرغم من أهمية خصائص الركام، إلا أن الإجماع الثابت وخصائص المصدر توفر مؤشرًا موثوقًا لمساهمة الركام في أداء الإسفلت الكلي.