تاثیر آهک بر افزایش دوام آسفالت

تاثیر آهک بر افزایش دوام آسفالت

اگرچه آهک هیدراته (HL) از مدتها پیش شناخته شده بود اما، در دهه 1970 در ایالات متحده ، هنگامی که آسیب رطوبت و یخ زدگی به یکی از فوریتی ترین حالتهای خرابی روسازی آسفالت آن زمان تبدیل شد ، علاقه زیادی به عنوان افزودنی آسفالت را به خود جلب کرد.

با توجه به استفاده گسترده از آن در 40 سال گذشته ، HL یا آهک هیدراته بیش از یک افزودنی آسیب رطوبت شناخته شده است: این یک “پرکننده فعال” است که همچنین باعث کاهش پیری شیمیایی قیر می شود و ماستیک را بیشتر از یک پرکننده معدنی معمولی در دمای معمولی سفت می کند. این خواص بر دوام تأثیر می گذارد و HL در حال حاضر به عنوان افزودنی دیده می شود که دوام مخلوط آسفالت را افزایش می دهد. همچنین این عوامل بر فروش عمده قیر و  قیمت هر بشکه قیر صادراتی تاثیر می گذراد.

این مقاله مروری بر  مبانی تأثیر HL بر مخلوط های آسفالت است. دلایل موثر بودن آن در برهم کنش های قوی بین سنگدانه و قیر و ترکیبی از چهار مکانیسم ، دو مورد روی کل و دو مورد روی قیر نهفته است. HL خواص سطحی سنگدانه را اصلاح می کند و امکان ایجاد ترکیب سطح و زبری را برای چسبندگی قیر مطلوب تر می کند. سپس ، HL می تواند ذرات خاک رس موجود را که به سطح سنگدانه چسبیده اند ، درمان کرده و از تأثیر مخرب آنها بر مخلوط جلوگیری کند.

 همچنین ، HL با اسیدهای قیر واکنش شیمیایی نشان می دهد ، که به نوبه خود سینتیک سفت شدن سن را کند می کند و اثر محرک های چسبندگی “بد” که در ابتدا در داخل قیر وجود داشت را خنثی می کند و مقاومت رطوبت مخلوط را افزایش می دهد. در نهایت ، تخلخل بالای HL اثر سفت کننده آن را در بالای دمای اتاق توضیح می دهد.

مطالعات اخیر تأیید می کند که آهک مزایای مهم دیگری را نیز به همراه دارد:

این ماده اتصال دهنده و HMA را در برابر خراب شدن سفت می کند.

باعث افزایش چقرمگی و مقاومت در برابر رشد شکستگی در دماهای پایین می شود.

آهک شیمی اکسیداسیون را در چسبنده تغییر می دهد تا سفت شدن سن کاهش یابد. و

آهک برای بهبود ثبات و دوام رطوبت را تغییر می دهد.

آهک همچنین برای ارتقاء سنگدانه های حاشیه ای مفید است. علاوه بر اثرات شیمیایی که آهک برای کاهش پتانسیل سلب و تأثیر پیری ناشی از سخت شدن اکسیداتیو ایجاد می کند ، “اثر پرکننده” آهک مقاومت در برابر پوسیدگی در دمای بالا را بهبود می بخشد و در دمای پایین چقرمگی شکست را افزایش می دهد.

آهک هیدراته تعدیل کننده آسفالت چند منظوره

همانطور که بسیاری از مقامات بزرگراه ایالت دریافته اند ، تغییرات ایجاد شده در HMA با آهک هیدراته ، سالها به عمر پیاده رو می افزاید. این تغییرات می تواند سفت شدن ، خراب شدن ، ترک خوردگی و پیری را کاهش دهد. آهک هیدراته هر یک از این خواص را هنگامی که به تنهایی استفاده می شود به طور قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد و همچنین در ترکیب با افزودنی های پلیمری به خوبی عمل می کند و به ایجاد سیستم های روسازی کمک می کند که سالها با بالاترین انتظارات عمل می کند.

یک عامل برتر ضد استریپینگ

سفت شدن زمانی اتفاق می افتد که پیوند بین سیمان آسفالته و سنگدانه به دلیل وجود رطوبت از بین می رود و چسب از سنگدانه جدا می شود. انواع خاصی از سنگدانه ها به ویژه مستعد بریدن هستند. ویژگی های آب و هوایی مانند گرما ، باران های شدید ، چرخه های یخ زدگی/ذوب و ترافیک نقش عمده ای در سلب می کند. آهک هیدراته موثرترین عامل ضد استریپینگ موجود است و به طور وسیعی توسط دولتهایی که مشکلات جداسازی جدی دارند مشخص شده است.

هنگامی که آهک به مخلوط داغ اضافه می شود، با سنگدانه ها واکنش می دهد و پیوند بین قیر و سنگ را تقویت می کند. همزمان با تصفیه سنگدانه ، آهک با خود آسفالت نیز واکنش نشان می دهد. آهک با مولکول های بسیار قطبی واکنش می دهد که در غیر این صورت می تواند در ترکیب واکنش داده و صابون های محلول در آب ایجاد کند که باعث برطرف شدن می شود. وقتی این مولکول ها با آهک واکنش نشان می دهند ، نمک های نامحلول تشکیل می دهند که دیگر آب را جذب نمی کنند. علاوه بر این ، پراکندگی ذرات ریز آهک هیدراته در سراسر مخلوط باعث سفت تر و سفت تر شدن آن می شود و احتمال شکسته شدن مکانیکی پیوند بین سیمان آسفالته و سنگدانه را حتی در صورت عدم وجود آب کاهش می دهد.

سفتی را بهبود می بخشد و پوسیدگی را کاهش می دهد

لغزش تغییر شکل دائمی آسفالت است که در صورت بیش از حد کشش ایجاد می شود. توانایی آهک هیدراته برای ایجاد مخلوط آسفالت سفت تر و مقاوم در برابر خراب شدن ، بازتاب عملکرد برتر آن به عنوان یک پرکننده معدنی فعال است. بر خلاف بسیاری از پرکننده های معدنی ، آهک از نظر شیمیایی فعال است تا بی اثر. با قیر واکنش می دهد و اجزای نامطلوب را در همان زمان که ذرات ریز آن در سراسر مخلوط پراکنده می شوند ، از بین می برد و باعث می شود که روکش در برابر خراب شدن و ترک خوردگی مقاوم تر شود.

سفت شدن ناشی از افزودن آهک هیدراته می تواند درجه عملکرد (PG) سیمان آسفالته را افزایش دهد. بسته به میزان استفاده از آهک (به طور کلی 10 تا 20 درصد وزنی آسفالت) ، درجه PG ممکن است یک درجه کامل افزایش یابد. به عبارت دیگر ، PG 64-22 را می توان به PG 70-22 افزایش داد. افزودن آهک باعث شکنندگی بیشتر این ترکیب در دمای پایین نمی شود. در دماهای پایین آهک هیدراته از نظر شیمیایی کمتر فعال می شود و مانند سایر پرکننده های بی اثر رفتار می کند.

اکسیداسیون و پیری را کاهش می دهد

اکسیداسیون و پیری با گذشت زمان رخ می دهد و باعث ایجاد روسازی شکننده می شود. مولکول های قطبی با محیط واکنش نشان می دهند ، از هم جدا شده و در خرابی روسازی نقش دارند. افزودن آهک هیدراته به سیمان های آسفالته میزان اکسیداسیون و پیری آسفالت را کاهش می دهد. این نتیجه واکنشهای شیمیایی است که بین هیدروکسید کلسیم و مولکولهای بسیار قطبی در قیر رخ می دهد. آهک هیدراته در زمان افزودن به آسفالت با مولکول های قطبی ترکیب می شود و بنابراین ، مولکول های قطبی با محیط واکنش نشان نمی دهند. در نتیجه ، سیمان آسفالته انعطاف پذیر است و سالها بیشتر از ترک خوردگی شکننده بدون استفاده از آهک محافظت می شود.

ترک خوردگی را کاهش می دهد

ترک خوردگی می تواند به دلایلی غیر از افزایش سن ، مانند خستگی و دمای پایین ایجاد شود. آهک هیدراته ترک خوردن آسفالت را از این دلایل نیز کاهش می دهد. اگرچه به طور کلی آسفالت سفت تر ترک خوردگی بیشتری ایجاد می کند ، اما افزودن آهک ویژگی های خستگی را بهبود می بخشد و ترک خوردگی را کاهش می دهد. ترک خوردگی اغلب به دلیل تشکیل ترک های ریز رخ می دهد. این میکرو ترکها توسط ذرات ریز آهک هیدراته رهگیری و منحرف می شوند. آهک به دلیل واکنش بین آهک و مولکول های قطبی در سیمان آسفالته ، ترک خوردگی را بیشتر از پرکننده های غیر فعال کاهش می دهد ، که با احاطه آنها به زنجیرهای آلی بزرگ حجم موثر ذرات آهک را افزایش می دهد. در نتیجه ، ذرات آهک بهتر می توانند ترک های خرد را رهگیری و منحرف کنند و از رشد آنها در کنار یکدیگر به شکاف های بزرگ که می تواند باعث خرابی روسازی شود ، جلوگیری کنند.