الخلطة الإسفلتية
الخلطة الإسفلتية

الخلطة الإسفلتية الساخنة


إن تطور شبكة المواصلات في العالم والتي اصبحت ركيزة أساسية في نمو الإقتصاد العالمي وعنصر أساسي في التبادل التجاري بين الدول بل وأضحت من العناصر الأساسية في التقدم الحضاري الاجتماعي والسياسي أيضا مما جعل التفكير في تطويرها والعناية بها أمراً ملحاً بل وعكف المختصون في علم المواد والطرق على عمل الدراسات والأبحاث العديدة والتي ارتكزت على استخدام المواد الأولية من الطبيعة بعد إعادة تأهيلها لتناسب توظيفها واستخداماتها في البنية الأساسية في انشاء الطرق .و بما أن الحديث يتعلق بالخلطات الاسفلتية والتي تشكل العنصر الأساسي للطرق بجميع أنواعها وهي السطح النهائي الذي يتحدد به شكل وجودة وأداء الطريق مما استلزم اعطاء عناية خاصة لهذا العنصر من حيث البحث في مكوناته ووضع المواصفات الخاصة التي تضمن جودة انتاج وتشغيل الخلطة الاسفلتية في الطرق .

مكونات الخلطة الاسفلتية (خليط الحصمة والبيتومين)

اما خليط الحصمة فهو من الحصمة الطبيعية المكسرة المتدرجة الحجم وغالبا ما يكون التدرج الحجمي لتلك الحصمة ما بين مقاس الحجم 1.5 انش وحتى المقاس 75 مايكرون حيث يتحدد المقاس الحجمي الأكبر المستخدم في الخليط حسب سماكة الطبقة الاسفلتية. يجب ان تكون الحصمة المستخدمة في الخليط ذات جودة عالية يتم التاكد منها عن طريق اجراء الفحوصات الأولية والتي تبين مدى مقاومتها للظروف الجوية والاحتكاك والتآكل ونسبة الطين والأملاح وامتصاص الماء والمواد العضوية وغيرها والتي تم تحديد قيم عليا ودنيا لها لتكون الفيصل في الحكم على مدى صالحية و جودة الحصمة المنوي استخدامها في الخلطة الاسفلتية.
اما البيتومين (الاسفلت) والذي يشكل ما نسبته في الخليط ما بين 3.5 % إلى 5.5 % عادة ، حيث تعتمد تلك النسب على نوعية الركام المستخدم و درجة امتصاصه ومدى نعومة تدرج الخليط. إن وظيفة البيتومين في الخلطة الاسفلتية هو ربط جزيئات خليط الحصمة مع بعضها البعض لتصبح كتلة واحدة مترابطة ومتماسكة بعد خلطها ودمكها مع بعضها ويتاثر البيتومين (الاسفلت)  بشكل كبير عند تعرضه للأجواء والظروف الخارجية و تفاوت درجات الحرارة والرطوبة و مياه الأمطار و تراكم الثلوج والإنجماد والتي تحدث مع تقلب فصول السنة كما ويتأثر البيتومين بالأكسدة الطبيعية لمكوناته والتي تزداد نسبتها بالتقادم لعمر الخليط البيتوميني حيث يفقد البيتومين بشكل تدريجي لزوجته و من ثم تبدأ الخاصية الترابطية (BONDING AGENT) بالتدني والتي تؤثر بشكل رئيسي على درجة مرونة الخلطة البيتومينية وأداءها وعمر الخدمة لها. وللبيتومين أيضاً فحوصات أولية تحدد فيه خصائصه الفيزيائية والكيميائية ودرجة الغرز وغيرها والتي يوصى باجراءها بشكل دوري للتاكد من درجة أداء البيتومين في الخلطة الاسفلتية حيث يفيد ذلك في معرفة تقريبية عن عمر و ديمومة الخلطة الاسفلتية.

تصميم الخلطات الاسفلتية وطرقها:

هناك عدة طرق لتصميم الخلطات الاسفلتية منها مثال طريقة مارشال Marshall Method وطريقة فيم Hveem Method و طريقة السوبر بيف Superpave Method وهي طريقة حديثة, أما الطريقتان الأوليتان فهما تعتمدان على التجربة. أما السوبر بيف فهي طريقة تعتمد على النظرية والتجربة بنفس الوقت وهناك عده فروقات أخرى في كيفية اختيار مواد الخلطة وطرق اجراء التجربة وظروف التجارب نفسها.وأهم هذه الفروقات هو كيفية دمك العينات ففي طريقة مارشال يتم دمك القوالب بالصدم أما في طريقة السوبر بيف فيتم دمك العينات بطريقة التأرجح بالضغط الساكن وتعتبر أكثر تمثيلاً للواقع. ولكن الطريقة الأكثر شيوعاً هي طريقة مارشال والتي سنقوم باستعراض خطواتها ومراحلها. التصميم بطريقة مارشال كما اسلفنا يعتمد على التجربة في تحديد نسبة البيتومين المثلى والتي يتحقق عندها افضل قيم للخصائص الأساسية للخلطة وهي الفراغات الهوائية و الفراغات المعدنية وكثافة مارشال وثبات مارشال والزحف.

مراحل وخطوات تصميم الخلطة الاسفلتية بطريقة مارشال :

تحديد الخلاطة المركزية الاسفلتية والتي ستكون مصدر لانتاج الخلطة الاسفلتية الساخنة مع التاكد من معايرة موازينها و سعتها.
  • أخذ عينات من الحصمة المشونه داخل المحاقين الباردة للخلاطة لاجراء الفحوصات الاولية المطلوبة للتأكد من صالحية المواد وجودتها .
  • أخذ عينات من الحصمة في المحاقين الساخنة للخلاطة ويفضل أخذ ثالث عينات من كل محقان من ثالث خلطات متتالية.
  •  أخذ عينات من البيتومين (الاسفلت) من صهريج الخلاطة.
ثم نبدأ بإجراء الفحوصات اللازمة على المواد التي تم احضارها من الخلاطة المركزية وبعد ذلك يبدأ الإعداد لتصميم الخلطة الاسفلتية والذي يعتمد على معرفة التدرج الحجمي للمحاقين الساخنة والوزن النوعي لها حيث نبدأ بالخطوات التالية:
  • تصميم خليط الحصمة الخشنة والناعمة ( COMBINED AGGREGATE )عن طريق تحديد النسب الملائمة لانتاج خليط متجانس تكون قيم تدرج الحصمة للمار من المناخل المطلوبة ضمن المدى المحدد لكل منخل فيها حسب المواصفات القياسيه المعتمدة.
  • عمل قوالب مارشال من الخليط التصميمي للحصمة بعدة نسب من البيتومين ( 6 قوالب لكل نسبة بيتومين ) حيث يتم خلط الحصمة والبيتومين في مختبر مجهز بالأدوات اللازمة لفحوصات الخلطة الاسفلتية والتي أهمها جهاز دمك مارشال حيث يدمك الخليط على درجة حرارة (155 درجة مئوية) وبواقع 75 ضربة لكل وجه من قالب المارشال اذا كان التصميم لخلطة اسفلتية للسير الثقيل ويمكن أن يكون عدد الضربات أقل حسب تصنيف قوة السير (ثقيل ، متوسط , خفيف) ثم تترك القوالب لتبرد حتى درجة حرارة ( 21 درجة مئوية). يتم تحديد الوزن النوعي لكل قالب مدموك حيث يتم حساب الفراغات الهوائية و الفراغات المعدنية لكل مجموعة قوالب تمثل نسبة بيتومين معينة تم خلطها مع الحصمة.
  • يتم بعد ذلك فحص القوالب بجهاز فحص ثبات مارشال وقيمة الزحف بعد غمرها بالماء لمدة نصف ساعة.
  • يتم توثيق جميع النتائج في جدول ويتم رسم منحنيات العلاقة ما بين كل من قيمة الفراغات الهوائية والفراغات المعدنية وثبات مارشال والزحف وكثافة مارشال مع نسب البيتومين ليتشكل لدينا خمسة منحنيات.
  • يتم اختيار النسبه المثلى للبيتومين من خلال تحقيقها لأفضل قيمة للفراغات الهوائية وأفضل قيمة لثبات مارشال بشرط تحقيق باقي القيم (الفراغات المعدنية، الزحف) للمواصفات القياسية المطلوبة كما ويوصى الأخذ بعني الإعتبار بحساب نسبة البيتومين الفعال في الخلطة الاسفلتية وهي النسبة التي تحدد المحتوى البيتوميني اللازم لتشغيل الخلطة الاسفلتية كرصفة مرنة مثالية وتأمين تغليف بيتوميني تام لجميع جزيئات الحصمة في الخليط مما يزيد من كفاءة أداء الخلطة الاسفلتية و دميومتها.
  • بعد ايجاد وتعيين النسبة المثلى للمحتوى البيتوميني للخليط, يعاد تحضير ستة قوالب مارشال لتلك النسبة بنفس الطريقة السابقة مخبرياً ويتم إجراء الفحوصات المطلوبة (الكثافة النوعية، ثبات مارشال والزحف) ويتم حساب نسب الفراغات
  • المعدنية والهوائية للتأكد من دقة اختيار النسبة المثلى للمحتوى البيتوميني للخلطة الاسفلتية التصميمية.
  • اعتمد بعد ذلك الخلطة الاسفلتية التصميمية للعمل بها كخلطة اسفلتية تشغيلية ويتم عمل خلطة تجريبية في الخلاطة المركزية ويجرى عليها جميع الفحوصات المطلوبة لاعتمادها النهائي .
  • يتوجب مراقبة جودة المواد المورده للخالطة الاسفلتية من خلال أخذ عينات دورية وإجراء الفحوصات المخبرية التي تؤكد صالحية خصائص المواد لتحقيق قيم الخلطة الاسفلتية التصميمية وفي حال ظهور اختلاف واضح في قيم بعض الخصائص الفيزيائية لتك المواد مثل الوزن النوعي والامتصاص أو تدرج المواد الحجمي ناتج المحاقين الساخنة يعاد تصميم خلطة اسفلتية جديدة تتناسب قيمها مع الخصائص الجديدة للمواد المستخدمة في الخلطة.