آزمایش مارشال

آزمایش مارشال

یکی از انواع آسفالت، بتن آسفالتی نام دارد كه با استفاده از مصالح شكسته با دانه بندی پيوسته و قير خالص با درجه نفوذ بين 60 الی 100 تهیه می‌شود. جهت تولید بتن آسفالتی و طرح آسفالت روش های گوناگونی از جمله‌ روش‌های زیر وجود دارد که آزمایش مارشال یا آزمایش مقاومت آسفالت در میان آنها متداول است.

• روش آزمایش مارشال
• روش هابر فيلد
• روش ويم (ژيراتوری)

مدلسازی آزمایش مقاومت آسفالت مارشال

هر سه روش فوق نتايجی رضايت بخش دارند ولی آنچه در ايران بيشتر شناخته شده روش مارشال است. روش هابر‌فیلد بیشتر در طرح بتن‌های آسفالتی با دانه بندی نسبتا ریز مانند شیت آسفالت که در آن مصالح 100 درصد از الک نمره 4 رد می شوند کاربرد دارد و در روش ویم عمل کوبیدن نمونه های آسفالت همراه با مالش انجام می‌گیرد و اندازه بزرگترین دانه‌های آسفالت همچون روش مارشال یک اینچ است. روش مارشال نیز نخستین بار توسط مهندسی به نام بروس مارشال ارائه گردید و بعدها نیز تغییرات زیادی در آن ایجاد شد تا اینکه به صورت کنونی تبدیل گردید. این روش به طور مفصل در استاندارد ASTM D1559 شرح داده شده است.

آزمایش مارشال بر روی نمونه‌های استوانه‌ای به قطر 4 اینچ (10 سانتی متر) و ارتفاع 2.5 اینچ (6.25 سانتی متر) انجام می‌شود. عمل تراکم نمونه آسفالت ساخته شده با چکش 10 پوندی (4.5 کیلوگرمی) و ازتفاع سقوط چکش 45 سانتی‎متر صورت می‎پذیرد. تعداد ضربات نیز بسته به میزان ترافیک طرح مسیر مورد نظر متفاوت می باشد.

هدف از انجام آزمايش مارشال عبارت است از:

پيدا كردن رابطه بين تراكم و درصد قير. به دست آوردن رابطه بين وزن مخصوص و درصد قير و همچنين رابطه بين درصد قير و فضای خالی. مقاومت فشاری و رسم منحنی های مربوطه.

وسایل آزمایش استقامت مارشال

پیش از شروع انجام آزمایش مقاومت آسفالت

• نمونه های دانه بندی شده را در آون ریخته و به مدت 24 ساعت در گرمچال قرار می‌دهیم.
• دمای آن باید به حدود 170-160 درجه سانتیگراد برسد و رطوبت سنگدانه ها گرفته شود.
• لازم به یادآوری است که نمونه های دانه بندی شده همگی دارای وزن 1200 گرم و دانه بندی کاملا یکسان می‌باشند. علت این امر آن است که بتوانیم تاثیر این دو عامل را در آزمایش حذف نماییم.
• تعداد این نمونه ها باید 21 عدد باشد که 3 عدد از آنها به عنوان ذخیره تهیه می‎شوند و در صورتی که حین ساخت نمونه آسفالت خطایی صورت گرفت، مورد استفاده قرار می‎گیرند. بنابراین باید 18 نمونه آسفالتی ساخته شود.
• این 18 نمونه به 6 گروه 3 تایی تقسیم خواهند شد که هر گروه دارای درصد قیر یکسانی است.
• مقادیر درصد قیری که به سنگدانه افزوده خواهد شد به قرار زیر است (4 و 4.5 و 5 و 5.5 و 6 و 6.5)

شروع فرایند آزمایش مارشال

• ابتدا یک قالب را با تمام ضمایمش در گرمچال قرار داده تا با سنگدانه‌ها هم دما شود.
• همزمان یک آون را از گرمچال بیرون آورده و درون ظرف مخلوط کن ریخته می‌شود.
• ظرف را روی ترازویی قرار داده که هم وزن در کفه مقابل ترازو، وزنه وجود دارد.

از فرمول زیر درصد وزنی قیر لازم را محاسبه می نماییم:

(x / 1200+x ) * 100 = 4

100x = 4(1200 + x) → x = 50gr

به یاد داشته باشید که رابطه بالا را برای هر گروه مساوی با درصد قیر مربوط به آن گروه قرار خواهیم داد. در کفه‌ای که وزنه ها قرار دارند 50 گرم وزنه اضافه کرده و سپس قیر مذاب را به آرامی در ظرف مخلوط کن ریخته می‌شود. این کار را تا زمانی ادامه داده که نشانه دو کفه روبروی هم به ایستند و وزن دو کفه برابر شود. در اینجا یادآور می‌شویم که نباید دمای قیر بیش از 137 درجه سانتیگراد باشد زیرا در دمای بالای 137 درجه مشخصات قیر تغییر خواهد کرد. بنابراین سعی نمایید دمای قیر در حدود 137-130 درجه سانتیگراد باشد.

فرایند مخلوط کردن سنگدانه ها با قیر

به وسیله کاردک ها سنگدانه ها را با قیر ریخته شده مخلوط می‌کنیم و سپس برای مخلوط شدن کامل در دستگاه مخلوط کن قرار می‌دهیم. برای آنکه در حین مخلوط شدن، دمای مخلوط کاهش نیابد باید گرمکن مخصوص را زیر کاسه مخلوط کن قرار دهیم. مدت 5 دقیقه عمل مخلوط کردن را ادامه می‌دهیم اما باید توجه نمود که زمان مناسب برای قطع نمودن عمل همزدن توسط خود فرد آزمایشگر تعیین می شود؛ بدین صورت که باید تمامی سنگدانه‌ها به قیر آغشته شده باشند و سنگدانه‌ای خشک و به اصطلاح سفید نمانده باشد. احیانا پس از پایان میکس سنگدانه‎های سفید مشاهده شد، با کاردک آنها را مخلوط می کنیم تا کیفیت مطلوب ما حاصل شود.

حال قالب را از گرمچال بیرون می آوریم و ابتدا به اندازه 3-2 سانتی متر مصالح ریزدانه را به وسیله کاردک ها در قالب می ریزیم و سپس سایر مصالح به طور یکنواخت به داخل قالب افزوده می شود. توجه داشته باشید که ما قبلا قالب را به روغن آغشته کرده بودیم؛ این عمل سبب می شود که نمونه در پایان راحت تر از قالب بیرون بیاید و به بدنه قالب نچسبد.

قالب آزمایش مارشال از 3 قسمت تشکیل شده است که عبارتند از

• استوانه اصلی (قالب)
• سری قالب
• کفی قالب

قالب و سری قالب به صورت نری و مادگی می باشند که به راحتی بر روی یکدیگر قرار می گیرند. یادتان باشد که هنگامی که قالب ها و آون ها را از داخل گرمچال بیرون می آورید، حتما از دستکش نسوز استفاده کنید زیرا آنها به شدت داغ می باشند! پس ریختن تمام مخلوط به داخل قالب، با کاردک آنها را در داخل قالب اندکی مخلوط نموده تا از یکنواختی آن اطمینان حاصل کنیم. این کارها باید در زمان اندکی انجام شود تا از افت چشمگیر دما جلوگیری شود.

چکش تراکم مارشال

حال نمونه را زیر چکش تراکم مارشال قرار می دهیم. سطح چکش را قبلا به روغن آغشته کردیم. دستگاه های تراکم مختلفی در بازار موجود می باشد که ساده ترین آن چکش دستی است. امروزه بیشتر آزمایشگاه ها مجهز به چکش مارشال دیجیتالی می باشند. اگر از چکش های دیجیتالی استفاده می کنید، تعداد ضربه را روی 75 ضربه تنظیم نمایید. در صورت استفاده از چکش های دستی باید نمونه 75 بار با فاصله زمانی یکسان کوبیده شود. پس از کوبیدن 75 ضربه، قالب را بیرون آورده و برمی گردانیم تا از سمت دیگر آن ار زیر چکش قرار دهیم. این سمت نمونه را نیز با 75 ضربه می کوبیم.

حال با گچ روی نمونه میزان درصد قیر افزوده شده به آن را می نویسیم و در محلی امن قرار می دهیم تا در دمای محیط سرد شوند. در مورد تعداد ضربات باید این نکته را متذکر شویم که این تعداد بسته به نوع ترافیک طرح مسیر می‌تواند مقادیر 35 ، 50 و 75 ضربه به هر طرف نمونه را اختیار نماید. این مراحل را برای سایر نمونه ها انجام داده و البته باید توجه داشته باشیم که میزان درصد قیر هر گروه را به درستی بی‌افزاییم. مقادیر وزنی برای سایر درصد قیرها در ذیل آورده شده است. از اینکه ما را در مقاله آزمایش مارشال (آزمایش مقاومت آسفالت) همراهی کردید از شما سپاس گذاریم.