روش مارشال است و بحث عمده ما در اين جزوه حول آن خواهد بود ولي از آنجا كه داشتن اطلاعاتي در خصوص دو روش ديگر لازم است به طور خلاصه به شرح ذيل توضيحاتي نيز در مورد آنها مي آيد.

    - روش هابردفيلد بيشتر در طرح بتن هاي آسفالتي با دانه بندي نسبتا ريز مانند شيت آسفالت ( shsheet Asphalt ) كه در آن مصالح به طور صددرصد از الك نمره ( 4 ) مي گذرند به كار مي روند.
    - در روش ويم نيز كوبيدن آسفالت در آزمايشگاه همراه با مالش صورت مي گيرد و ماكزيمم أنداه دانه ها مانند روش مارشال اينچ مي باشد در اين روش ابتدا درصد قير تقريبي مصالح مورد آزمايش به كمك دو آزمايش ساده و سريع كه : (Centrifuge Kerosine Equivalent) يا ( C.K.E (ناميده مي شود تعيين مي شود و سپس با استفاده از اين درصد تقريبي قير نمونه هايي تهيه مي شوند كه روي آنها مانند روش مارشال آزمايشهاي وزن مخصوص ، تاب فشاري ، درصد فضاي خالي و غيره انجام شده كه از روي نتايج حاصله درصد قير تعيين مي شود.
    -در اين جا لازم است تا مفاهيم اساسي مانند خود كلمه طرح آسفالت را بشناسيم :
    منظور از طرح آسفالت يعني تعيين و مشخص نمودن معيارهايي كه بر اساس آن بتوانيم اولا در كارگاه آسفالت تهيه نماييم و ثانيا بر اساس آنها آسفالت پخش شده در سطح راه را كنترل نمائيم و اين معيارها عبارتند از :
    1-وزن مخصوص واقعي آسفالت متراكم شده
    2- درصد حجمي فضاي خالي ، آسفالت متراكم شده
    3- تاب فشاري آسفالت متراكم شده
    4- تغيير شكل نسبي آسفالت متراكم شده
    5- درصد حجمي فضاي خالي مصالح سنگي در آسفالت متراكم شده
    كه در آزمايشگاه ابتدا معيارهاي فوق براي آسفالت مورد آزمايش تعيين مي گردد سپس با استفاده از نتايج حاصله مناسبترين درصد قير آسفالت مورد عمل به شرحي كه بعدا خواهد آمد محاسبه مي گردد و در واقع طرح آسفالت عبارت است از :

    مجموعه پنج عيار فوق بانضمام درصد قير

    با استفاده از طرح تهيه شده در كارخانه آسفالت تهيه مي شود و آسفالت پخش شده در سطح راه نيز مورد آزمايش قرار مي گيرد و كليه عيارهاي مذكور در فوق مورد سنجش قرار مي گيرند و با آنچه در طرح آمده است مقايسه مي گردد ، ضمنا ناگفته نماند كه كه دانه بندي آسفالت تهيه شده در كارگاه با توجه به حدود مشخصات و امكانات كارگاه بوده كه قبلا توسط پيمانكار مربوطه به عنوان فرمول كارگاهي ( پيشنهادي ) به آزمايشگاه پيشنهاد مي گردد و آزمايشگاه بر اساس فرمول كارگاهي طرح آسفالت به روش مورد نظر انجام مي شود.

    آزمايش مارشال

    هدف از انجام آزمايش عبارت است از پيدا كردن رابطه بين تراكم و درصد قير و همچنين به دست آوردن رابطه بين وزن مخصوص و درصد قير و همچنين رابطه بين درصد قير و فضاي خالي ومقاومت فشاري ورسم منحني هاي مربوطه
    مقدمه :
    وقتي نمونه هايي از خاكهاي مفروضي را در شرايط مساوي و همراه با درصدي قير متراكم نمائيم ملاحظه مي شود كه تراكم حاصله بستگي به درصد قير موجود در نمونه دارد البته همراه با شرائط تهيه آسفالت يعني گرما و غيره به طوريكه براي درصد قير معيني تراكم حداكثر حاصل مي گردد كه به نام درصد قير اپتيمم مشهور است.
    روش مارشال در طرح بتن آسفالتي نخستين بار توسط مهندسي به نام B. Marshal ابداع شد و بعدها تغييرات زيادي در آن داده شده و اصلاحاتي در آن دارد گرديد و هم اكنون روش مارشال در طرح بتن آسفالتي به صورت استاندارد تدوين گرديده است كه مفصلا در آيين نامه ASTM – D1559 آمده است. لازم به تذكر اينكه روش مارشال كه در اين جزوه مورد بحث قرار مي گيرد فقط براي طرح آسفالتهاي گرم كه در تهيه آن از مصالح با دانه بندي پيوسته كه حداكثر درشتي دانه هاي آن يك اينچ يا كمتر بوده و قير آن از انواع قيرهاي خالص باشد مورد استفاده قرار مي گيرد قبل از اينكه به توضيح چگونگي تعيين طرح بتن آسفالتي به روش مارشال بپردازيم لازم است توضيح دهيم كه قسمتهاي مختلف و ابزار كار مربوط به اين روش چيست و هريك از آنها چه كاربردي دارند.

    توضيح : لوازم مورد نياز جهت انجام اين آزمايش عبارتند از اقلام ذيل كه در صفحه قير و آ‏سفالت قابل مشاهده است :

    اقلام مورد نياز :
    1- دستگاه جك فشاري مارشال آسفالت
    2-چكش و پايه تراكم آسفالت
    3-مولد ( قالب نمونه )
    4- اجكتور ( نمونه درآور )
    5- حمام آب گرم ( بن ماري )
    6- تايمر ( ساعت زنگ دار )
    7- سانتريفور ( اكستراكشن )
    8- مخلوط كن آسفالت ( ميكسر )
    9- پارافين جامد
    10- ترازو و با دقت 1/0 گرم
    11- انواع سيني كوچك بزرگ

    بحث در مورد نحوه انجام آزمايشات :
    ابتدا با توجه به فرمول كارگاهي پيشنهادي از كارگاه تعداد 18 توا 21 نمونه 1200 گرمي از مصالح مورد آزمايش كه همگي داراي دانه بندي وسط حدود مجاز فرمول كارگاه باشند تهيه مي كنند.
    ( تبصره : چنانچه فرمولي از كارگاه پيشنهاد نشده باشد به يكي از طرق مرسوم مثلا روش سعي و خطا دانه بندي وسط حدود مشخصات را مي يابيم و حدود مشخصات نيز با استفاده از نوع لايه مورد نظر و استاندارد مربوط به آن انتخاب مي گردد.)
    اين نمونه ها كه در ظروف فلزي قرار دارد به مدت 24 ساعت در اون ( گرمخانه ) گذارده مي شود توا در درجه حرارت بين 170 – 140 درجه سانتيگراد تمامي دانه ها به مقدار مورد نياز گرم شوند و ضمنا آب موجود در ميان دانه هاي مصالح سنگي تبخير شود. سپس به 18 نمونه كه جمعا 6 سري 3 تايي مي شوند قير مورد مصرف در كارگاه را كه مثلا 70 – 60 مي باشد و قبلا توا دماي 137 درجه سانتيگراد گرم شده است اضافه مي شوند و درصد قير آنها نسبت به مخلوط به ترتيب از 4 ، 5/4 ، ./5 ، 5/5 و ./6 و 5/6 درصد انتخاب مي گردد يك سري نمونه سه تايي اخر كه اضافه گرفته شده را به عنوان ذخيره ( شاهد ) نگه مي دارند توا چنانچه يكي از نمونه ها خراب شد يا دچار نقصي گرديد جايگزين گردد.
    بدين ترتيب سه نمونه با درصد قير 4 و سه نمونه با درصد قير 5/4 و …….. تهيه مي گردند در تهيه نمونه ها بايستي نهايت دقت به عمل آيد و دقت شود كه در تمام مراحل انجام آزمايش رعايت گرم نگهداشته شدن كليه ظروف و مخلوط كن و غيره و توا دماي گفته شده در فوق انجام گيرد كه خللي در آسفالت تهيه شده وارد نشود به اين ترتيب كه نمونه مصالح گرم كه از اون خارج مي شود بايستي بلافاصله به مقدار 1200 گرم وزن شده و بلافاصله هم قير مورد لزوم را اضلفه نموده و سپس در حاليكه ظرف حاوي مخلوط ( چنانچه مخلوط كن اتوماتيك نداشته باشيم ) روي يك شعله گاز قرار داده و مخلوط نمائيم و در اين حالت درجه حرارت اختلاط نبايستي كمتر از 135 و بيشتر از 163 درجه سانتيگراد باشد.
    بلافاصله پس از مخلوط شدن نمونه با قير آن را در درون قالب ( مولد تراكم ) ريخته 0 ارتفاع مولد 3 اينچ و قطر داخلي 4 اينچ مي باشد ) و به كمك چكش مخصوص كه 10 پوند وزن دارد و از ارتفاع 18 اينچي سقوط مي كند مي كوبند به طوريكه يك بار 75 ضربه به يك طرف و بار ديگر به همين مقدار به طرف ديگر نمونه پس از برگرداندن زير نمونه مي كوبند. سپس مي گذارند توا نمونه سرد شود و روي آن آزمايشات : وزن مخصوص ، تاب فشاري ، تغيير شكل نسبي و درصد فضاي خالي را انجام مي دهند.
    نمونه محاسبات انجام شده :
    الف : وزن مخصوص آسفالت و طرز عمل
    ب : تاب فشاري و طرز عمل
    در طرح مارشال وزن مخصوص واقعي آسفالت (Bulk Specific gravity ) به كار مي رود و بر حسب تعريف وزن مخصوص واقعي آسفالت عبارت است از نسبت وزن آسفالت مورد آزمايش در هوا به حجم واقعي آن كه حجم واقعي عبارت است از حجم نمونه به همان صورت موجود شامل فضاهاي خالي قابل نفوذ و غير قابل نفوذ.
    وزن مخصوص واقعي آسفالت با توجه به شكل و حالت ظاهري آن به سه روش تعيين مي گردد :
    الف : روش اندود نمودن با موم و يا پارافين
    ب : روش معمولي
    ج : روش محاسبه أي
    معمولا در آزمايشگاهها روش اندود نمودن به كمك موم ( پارافين ) مرسوم است كه ما نيز به ذكر آن مي پردازيم :

    اين روش كه منطبق بر استانداردهاي ( AASHTO T - 160 - ASTM - D - 1188 ) مي باشد در مورد نمونه هايي به كار مي رود كه سطوح جانبي آن صاف نباشد و در اين جا فرض بر اين است كه نمونه ها سطحشان صاف نمي باشد. يعني داراي خلل و فرج زيادي مي باشند در اين روش به منظور جلوگيري از نفوذ آب به داخل نمونه مورد آزمايش ابتدا آن را به كمك پارافين يا موم مذاب اندود مي كنند و سپس با استفاده از رابطه ذيل وزن مخصوص واقعي آن را محاسبه مي كنند :

     Gmb : وزن مخصوص واقعي آسفالت
    Wa : وزن آسفالت بدون موم و يا پارافين در هوا
    Vb : حجم نمونه بر حسب سانتيمتر مكعب
    Wpa : وزن نمونه آسفالت به اضافه وزن پارافين يا موم اندود شده پس از سرد شدن در هوا بر حسب گرم
    Wpw : وزن نمونه به اضافه وزن پارافين در آب بر حسب گرم
    Gp : وزن مخصوص ظاهري پارافين

    تاب فشاري و طرز عمل ( Stability)
    تغيير شكل نسبي معياري است از ميزان وارفتن و يا به عبارت بهتر تغيير شكل نسبي و آسفالت تحت تاثير بار وارده به طوري كه هر چه تغيير شكل نسبي بيشتر باشد ميزان وارفتن آسفالت پخش شده تحت تاثير بار بيشتر خواهد بود و تاب فشاري آسفالت عبارت است از : ماكزيمم مقدار باري كه نمونه آسفالت بر حسب كيلوگرم مي تواند بدون اينكه شكستگي در آن ايجاد شود تحمل نمايد.
    طرز عمل : پس از اينكه روي نمونه هاي تهيه شده از آزمايش قبل مراحل خارج ساختن از موم انجام شد در يك حمام آب گرم ( بن ماري ) مجهز به ترموستات (13 - + C 60 ) به مدت 30 الي 40 دقيقه قرار مي دهند البته ترتيب قرار دادن نمونه ها در داخل حمام بايد طوري باشد كه بتوان همگي آنها را پس از مدت 30 الي 40 دقيقه با احتساب مدت زمان انجام آزمايش هر نمونه به طور جداگانه انجام داد. علت اينكه آسفالت در اين شرايط قرار مي گيرد آن است كه بتوان حتي الامكان بدترين شرايط را كه ممكن است عملا در صحرا ايجاد شود در آزمايشگاه بر روي نمونه اعمال نمائيم ( يا به عبارت ديگر 60 درجه سانتيگراد حداكثر درجه حرارتي است كه ممكن است آسفالت در جاده دارا شود به هنگام فصل گرما ) به آ، مي دهند سپس به كمك دستگاه تعيين تاب فشاري ( دستگاه مارشال ) مورد آزمايش قرار مي دهند.
    لازم به تذكر است قالب دستگاه مارشال بايستي به كمك آب گرم شود به طوري كه دماي آنها كمتر از 21 و بيشتر از 38 درجه سانتيگراد نشود ، داخل قالبها نيز بايستي به كمك روغن چرب گردد توا آسفالت به جداره قالب نچسبد. پس از اين كه نمونه ها و قالب آماده گرديد نمونه از حمام خارج مي شود و سطح آن با پارچه خشك مي گردد و بلافاصله در قالب قرار مي گيرد و چنانچه صفحه مدرج ( گيج ) دستگاه ديجيتالي نسبت روي صفر قرار مي گيرد و در مورد دستگاههاي جديد ( ديجيتالي ) موجود در جهاد كليد ( preset ) را فشار مي دهيم و كنترل مي كنيم كه حتما عدد صفر را نشان دهد و سپس بارگذاري را شروع مي كنيم. در اين موقع يك نفر بايستي درجه مربوط به تغيير شكل نسبي ( Flow ) و نفر ديگري ميزان بار وارده را در نظر داشته باشد ( در مورد دستگاههاي ديجيتالي ) ولي در مورد دستگاههاي ديجيتالي يك نفر كافي است چون خود دستگاهها به طور اتوماتيك اعداد نهايي هر دو را ثبت مي كند. و عمل بارگذاري آن قدر ادامه مي يابد كه در نمونه شكستگي ايجاد شود و اغلب اين شكستگي قابل رويت است ولي چنانچه روش تجربي نيز مورد نظر باشد در مورد دستگاههاي قديمي برگشتن عقربه در صفحه مدرج ( گيج ) ميزان با رويا مكث عقربه بر روي عددي نشانه آن است كه نمونه شكسته و اين آزمايش بر روي كليه نمونه ها انجام مي شود و ميانگين هر سه نمونه را نيز در ستون ميانگين ها ( Average) يادداشت مي نمائيم سپس اعداد به دست آمده را پس از محاسبات مربوطه كه نمونه آن به گزارش مضم مي باشد تصحيح مي نمايند كه به منظور رسم منحني هاي زير به كار مي برند و تصحيح مورد لزوم مطابق جدول شماره 5 ضميمه انجام مي گردد.
    الف : منحني نمايش تغييرات تاب فشاري نسبت به درصد قير
    ب : منحني نمايش تغيير شكل ( Flow ) نسبي ، نسبت به درصد قير
    چون حجم همه نمونه ها معمولا يكسان نمي باشد و غالبا ضخامت نمونه ها نيز از ./3 – اينچ كمتر مي باشد. لذا بار به روي سطوح غير مساوي پخش مي گردد و نتيجتا تاب فشاري نمونه ها چنانچه نسبت به حجم و ضخامت تصحيح نگردند قابل قياس نيستند ، لذا بايستي تاب فشاري به دست آمده نسبت به حجم و ضخامت تصحيح شوند و مطابق جدول 5 ضريب تصحيح نسبت به عوامل فوق الذكر ملاحظه مي شود.
    نتيجه گيري :
    نتايج اين دو آزمايش و دو آزمايش بعدي به عنوان طرح مخلوط مارشال ملاك اجراي آسفالت خواهد بود