رســــــــالة ماجستير..تحسين أداء الخلطات الإسفلتية الحارة بإضافة نفايات معامل الرخام

العدد: 9502

الثلاثاء: 7-1-2020

نوقشت في جامعة تشرين /كلية الهندسة المدنية/ رسالة ماجستير في قسم هندسة المواصلات والنقل لطالبة الدارسات العليا م. رهام يوسف حسن حملت عنوان: تحسين أداء الخلطات الإسفلتية الحارة بإضافة نفايات معامل الرخام وذلك بإشراف الدكتور بسام سلطان، وبعد انتهاء المناقشة تداولت لجنة الحكم المؤلفة من السادة: الدكتور بسام سلطان والدكتور رامي حنا والدكتورة صبا خيربك، وبموجب المداولة منحت المهندسة رهام حسن درجة الماجستير بتقدير امتياز، وعلامة قدرها/90%/ ونظراً لأهمية البحث نسلط الضوء على أهم ما جاء فيه من استنتاجات وتوصيات وقضايا أغنت موضوع الرسالة.

يعتبر الرصيف المرن النوع الأكثر انتشاراً في إنشاء الطرق في الجمهورية العربية السورية، ويستخدم بشكل واسع في مناطق العالم كافة، حيث تبلغ نسبة الطرق التي تعتمد في إنشائها على هذا النوع من الرصف حوالي/94%/ في الولايات المتحدة الأمريكية، وذلك بسبب سهولة وسرعة إنشائه وصيانته. على الرغم من التطور الكبير الحاصل في مجال هندسة المواصلات الطرقية وخاصة في مجال تصميم الخلائط الإسفلتية فإن البحث مازال مستمراً للوصول للتصميم الأمثل الذي يجمع ما بين أفضل المواصلات وأقل تكلفة. ونتيجة تطور حركة المواصلات والكثافة المرورية العالية والمتزايدة في مدينة اللاذقية، والعمر القصير لطبقة التغطية من المجبول الإسفلتي هناك حاجة كبيرة للبحث في صناعة خلطات إسفلتية محسنة. ولأن إنشاء الرصف الطرقي وصيانته يتطلب كميات كبيرة من المواد سواء حصويات وإسفلت. تم في السنوات الأخيرة الإتجاه إلى تحسين مواصفات الخلائط الإسفلتية عن طريق إضافة مواد ذات كلفة اقتصادية بسيطة، حيث تم العمل على إيجاد مواد تضاف إلى الخلطات الإسفلتية الحارة من أجل تحسين أدائها، وزيادة ديمومتها، وخاصة في الطبقات العلوية من الرصف، ولزيادة مقاومتها، وذلك باستخدام العديد من الاضافات التي تم إبتكارها أو صناعتها، وقدمت دراسات وتجارب مختلفة استخدام مجموعة واسعة من مواد النفايات ليعاد تدويرها. في البداية اقتصر الأمر على إعادة تدوير مواد المكشوط الإسفلتي من طبقات الرصف القديمة إلا أنه وفي الآونة الأخيرة دخلت العديد من نفايات المواد الصناعية حيز البحث والإستخدام وكذلك مواد النفايات الهندسية ليعاد تدويرها ضمن الخلطات الإسفلتية تعتبر مخلفات معامل الرخام والحجر من أحد الملوثات الصناعية للبيئة والصحة، وغياب الطرق الهندسية للتخلص السليم منها، ورميها بشكل عشوائي يتسبب بكثير من المشكلات البيئية والصحية. ولأن الخلائط الإسفلتية المحلية تعاني من ضعف ديمومتها وقصر عمرها التصميمي، وكذلك مشاكل صيانتها. فقد خصصت هذه الدراسة لبحث إمكانية تحسين الخلطات الإسفلتية من خلال إضافة نفايات معامل الرخام الناتجة عن الصناعات الرخامية والحجر في سورية إلى الخلطات الإسفلتية، ودراسة تأثيرها على أداء الخلائط الإسفلتية من خلال برنامج تجريبي مخبري تم على ثلاث مراحل للبحث في إمكانية استثمار مخلفات الرخام في تحسين جودة الخلطات الإسفلتية. بينت نتائج الدراسة تناقصاً في درجة غرز الإسفلت وممطوليته مع زيادة نسبة مخلفات الرخام MW المضاف، وارتفاعاً في قيم درجة حرارة التميع باستخدام اختبار الكرة والحلقة، مع زيادة نسبة الإضافة. نتائج تصميم خلطة إسفلتية باستخدام الرابط الإسفلتي المعدل بالنسبة المثالية من نفايات الرخام وهي (15%MW) أن نسبة الإسفلت المثالية OBC باستخدام رابط معدل هي (%503) والتي تتحقق عندها ثبات أعظمي وكثافة قصوى والإنسياب والفرغات الهوائية والمليئة ضمن الشروط المسموحة. كما توصلت الدراسة إلى إمكانية استخدام نفايات الرخام كمادة مالئة في الخلطات الإسفلتية.عينات الإسفلت المستخدمة في الدراسة هي من الصنف (60-70)وفقاً لتصنيف ASTMD-946 ، كما أن درجة التمييع ضمن حدود المواصفات الخاصة بصنف الإسفلت المستخدم، وتعتبر الإستطالة محققة للإشتراطات المطلوبة حيث تجاوزت قيمة الإستطالة (+100CM) كما بينت نتائج الدراسة تناقص في درجة غرز الإسفلت عند اختباره في درجة الحراة النظامية الخاصة بالإختبار وهي (25C) مع زيادة نسبة مخلفات الرخام MW المضاف وهذا يشير إلى زيادة قساوة الإسفلت مع زيادة نسبة MW المضاف له، وينتقل الإسفلت إلى الصنف(40-50) عند التعديل بنسبة (20،15%) من MW أيضاً بقيت جميع قيم دليل الغرز (IP) محققة للمتطلبات الخاصة بقيم دليل الغرز (+1و-1) باستثناء الإسفلت المعدل بنفايات الرخام عند نسبة (%20) حيث تجاوزت قيم دليل الغرز (1+)، كما انتقلت قيم دليل الغرز من الحالة السالبة إلى الحالة الموجبة عند نسبة إضافة (15%) مما يدل على تحسن الحساسية الحرارية للإسفلت. كما تنخفض قيم الإستطالة بعد تعديل الإسفلت باستخدام MW ، حيث كانت قيمة الإستطالة للإسفلت غير المعدل محققة للمتطلبات المنصوص عنها في الشروط العامة للطرق والجسور ((+100CM، بينما انخفضت عند التعديل بـ MW إلى أقل من (100CM) وبينت نتائج البحث إن قيم الفاقد بالحرارة وفقاً لاختبار (TFOT)، والذي يعبر عن التقادم قصير الأمد الذي يحدث خلال مرحلة خلط الإسفلت مع الحصويات تتناقص بزيادة نسبة الإضافة من MW ، وهذا يدل على تحسن في الممانعة الحرارية للإسفلت أثناء تعرضه للحرارة المرتفعة مما يشير إلى التأثير الإيجابي لإضافة نفايات الرخام لزيادة ممانعة الإسفلت تجاه الحرارة التي تتعرض لها الطبقة السطحية. وعند استخدام نفايات الرخام كمادة مالئة بينت النتائج أن قيم ثبات مارشال تزداد بازدياد نسبة الاستبدال، حيث وصلت نسبة الزيادة في قسم الانسياب عند الاستبدال بنسبة (100%) إلى النسبة (40%) ويلاحظ أيضاً انخفاض قيم صلابة مارشال بزيادة نسبة الاستبدال بالرغم من ارتفاع قيم الثبات، ويعود ذلك إلى ازدياد قيم الانسياب مع زيادة نسبة الاستبدال. وبقيت قيم صلابة مارشال بالمجمل ضمن القيم المقبولة (تشترط المواصفات قيم لصلابة مارشال أكبر من 1و2.
التوصيات:
أولاً: أوصى البحث بإجراء المزيد من الإختبارات على الإسفلت المعدل بنفايات الرخام، واجراء اختبارات الأداء وفق طريقة السوبربيف على الإسفلت المعدل، وتحديد النسبة المثالية للإضافة وفق الأداء.
ثانياً: التوسع في اختبارات الخلائط الإسفلتية باستخدام الرابط الإسفلتي المعدل، ودراسة تأثير التعديل على الحصويات.
ثالثاً: أوصى البحث بإضافة نفايات معامل الرخام إلى الخلطات الإسفلتية لما أظهرته من تحسين في أداء الخلطات.

رفيدة يونس أحمد