استخدام المطحون الإسفلتي /غرافيون/ في خلطات المجبول الإسفلتي على الساخن
مقدمة :
يتواجد الإسفلت الطبيعي في العالم بأشكال متنوعة من البحيرات الإسفلتية الطبيعية على سطح الأرض , وعلى شكل مناجم ومقالع سطحية وشبه سطحية , وتتواجد في مناطق معروفة لتاريخه :
Natural asphalts or natural bitumens:
naturally occurring deposits of asphalt-like material. While these deposits have physical properties that are similar to those of petroleum-derived asphalt, the composition is different (CONCAWE, 1992). Natural asphalt deposits occur in various parts of the world, mainly as a result of mineral oil seepage from the ground.
The best known natural deposit is:
ترينيداد توباغو1 -Trinidad’s Pitch Lake; asphalt deposits
فينزويلا 2 -Venezuela,
سويسرا 3 – Switzerland ,val-travers
1993 كندا – البرتا 4 -Athabasca oil sands in northeastern Alberta (IPCS, 1982; Budavari, 1989; Lewis,
ماتسيو إسباني5-Maetsu – spane
كاردسيسيل فرنسا 6- card-segssel
فلسطين - البحر الميت the Dead Sea 7-
تركيا8-
سوريا9-
رومانيا10 -
ويستخدم الاسفلت الطبيعي في العالم في إكساء الطرقات الزراعية والخدمية على البارد وفي معالجات أخرى ويزداد الطلب العالمي المتوقع على الاسفلت الطبيعي نتيجة ارتفاع أسعار الزفت المائع الصناعي .
في القطر العربي السوري يتواجد الاسفلت الطبيعي في موقعي البشري قرب دير الزور شرق سورية ، وفي منطقة كفرية , شمال شرق مدينة اللاذقية 37 كم على طريق حلب اللاذقية ، واستخدم ناتج المقلعين في أعمال رصف الطرق على البارد وعزل الأبنية والسطوح بطريق إسبل واستخدامات بسيطة أخرى .
يتميز الاسفلت الطبيعي في موقع البشري بارتفاع نسبة البيتومين الطبيعي لقيمة تصل 22 % وزناً وبالتالي يتطلب استخدام اسفلت البشري معالجات خاصة علماً أن المكون الرئيسي للكتل الصخرية هي رمال سيليسية مع ملاط بيتوميني ، وستقوم الشركة العامة للطرق والجسور بالتعاون مع جهات حكومية أخرى بإجراء دراسة وتنفيذ مقطع مناسب خلال شتاء 2006 .
تتمحور دراستنا هذه على موقع الاسفلت الطبيعي في كفرية التي اعطت نتائج ايجابية خلال تجارب وتنفيذ مقاطع طرقية وإدخال المادة الخام على الساخن لانتاج مجبول اسفلتي مطابق للمواصفات السورية .
إسفلت كفرية الطبيعي :
يقع مقلع الإسفلت الطبيعي في منطقة كفرية , شمال شرق مدينة اللاذقية 37 كم على طريق حلب اللاذقية , تستثمر المادة الخام المنتجة من المقلع بعد معالجتها منذ 1927 بأشكال مختلفة كمعجون بطريقة إسبل وبلاط إسفلتي , ومطحون إسفلتي ( غرافيون ) لفرش الطرق على البارد .
يشمل مكمن إسفلت كفرية على عدد من المقالع ( أربعة ) , ولكن المقلعين الرئيسين العاملين حالياً هما مقلع الأزرق ومقلع البربورة , لتميزهما من حيث سماكة الطبقات ونسبة البيتومين القابل للإستثمار بهما .
يتكون التركيب الفلزي لإسفلت كفرية من حجر كلسي (( Ca CO3 متشربة لمادة البيتومين الطبيعي , ويعود للعصر الجيولوجي الكريتاسي من عمر سينومان تورون .
يتكون راسب الحجر الكلسي الإسفلتي من مستويين يرمز لهما بمستوى الديلود ومستوى الأزرق , ويعتبر مستوى الأزرق هو المستوى القابل للإستثمار وتتراوح سماكته ضمن 20- 50 متر , ويتكون من حجر كلسي مدلمت جزئياً ويتراوح محتوى البيتومين الطبيعي فيه من 7 – 14 % ويحتوي على مواد هيدرو كربونية بنسبة 2 – 4 % من البارافينات وسلاسل حلقية , وهذه القيم تقع ضمن مواصفات الرمال الإسفليتية والنفط الإسفلتي ( عبارة عن نفط ثقيل مفكك وبنسبة عالية من الراتنجات والإسفلتينيات 37 -68 % ), والصخر المتشرب من مادة الإسفلت الطبيعي ذوقيمة ومواصفات لا تتحقق بالإسفلت المنتج بالمصافي الصناعية .
الإحتياطي : قامت المؤسسة العامة للجيولوجيا بدراسة تفصيلية على الموقع لتحديد الإحتياطي القابل لٌستثمار وفق شبكة حفر آلية وحسب على أساسها الإحتياطي وفقاً لنتائجها من الدرجة A+B+C بكمية 16 مليون طن مبدئياً .
تستثمر وزارة النفط – الشركة العامة للرخام والإسفلت حصرياً المادة , وتقوم بعمليات التفجير والتكسير والطحن والبيع , وتنتج الشركة البودرة المطحونة الإسفلتية ( 0 – 5 mm ) غرافيون ناعم , وحصويات إسفلتية ( 5 – 19 mm ) غرافيون خشن .
1- نسب البتومين المستخرجة من العينات حسب المقلع في مكمن كفرية :
- مقلع الأزرق 11.94%
- مقلع البربورة 11.52%
- مقلع الصفا 10.47%
- مقلع شحادة 9.31 %
ويمكن تركيز المادة ورفع نسبة البيتومين المستخلص خلال عمليات التكسير والفرز وزيادة النواعم بالمادة المنتجة .
2 - مواصفات الإسفلت الطبيعي في كفرية :
- المحتوى الكربوني 80 – 94 %
- محتوى البيتومين 11.6 % وسطياً ( من 9 حتى 16 ) بعينات مختلفة .
- المسامية الكلية 12- 23 % حجماً
- الكثافة الجافة 2.040 – 2.60 غ / سم3 وسطياً
- الكثافة الرطبة 2.06 – 2.60 غ / سم 3 وسطياً
- المقاومة الإنضغاطية 6.7 – 21.8 نيوتن / مم 2
- مقاومة الشد 1.71 – 1.21 نيوتن / مم 2
- دخول الماء بالنسبة للحجم 0.06 – 0.35 %
- الفرز 1 /100 مم
- للبودرة 66
- للحجر 87
- نقطة التلين ( كرة الحلقة ) 45- 48 درجة مئوية - ( كرامر – سارنو ) 26 -43 درجة مئوية .
- الرطوبة 0.00 – 0.05 % وزناً
- اللزوجة 500 – 10000 سينتي بواز
خواص البيتومين الطبيعي :
شرط المواصفة
Specification
نتيجة الإختبار
Test Result
طريقة الإختبار
Test Method
الخاصية
Propert
40 ±10
65
BS 2000
Part 49
الغرز بالدرجة
Penetration at 25Cº
60 ± 10
47
BS 2000
Part 58
نقطة التميع مº
Softing point Cº
Max 2
-
BS 2000
Part 45
فاقد الوزن %
Loss by mass %
95-99
99
BS 2000
الذوبان %Solubility in tichlorethy by mass
إن مطحون 0-5 مم من صخور إسفلت طبيعي ( بيتومين طبيعي – حصويات كلسية ) الذي يحتوي سلفاً 9-12 % بيتومين طبيعي ويحقق شرط رقم القساوة وهي 65 المطلوب بالمواصفة BS 5284 . كما أن الروابط البيتوميني المتواجد في الإسفلت الطبيعي لكفرية له مواصفات فنية عملية لهدف العزل لأنه يعطي ديمومة عالية نتيجة ليونته ويحافظ على رقم القساوة بوجود البيتومين القاسي ناتج تكرير النفط .
3 - التجارب المنفذة الإسفلت الطبيعي منذ قبل 1973 لغاية 2004 :
أ- على البيتومين المستخلص
أجريت عدة تجارب على الإسفلت المستخرج بقصد تحديد نوعه ومعرفة مدى صلاحيته للأعمال الطرقية وكانت النتائج
كالتالي :
- اللزوجة 37 ثانية
- نسبة التقطير على حرارة ( 360 ) درجة مئوية 9.5%
- درجة الغرز للإسفلت المتبقي 370
- العوم 30
- درجة التلين ( حلقة و كرة ) 40 – 60 م5
- نسبة الإسفلت ذو الغرز (100 ) 75 %
بدراسة هذه النتائج ومقارنتها يتضح أن نوع الإسفلت هو من زمرة الإسفلت المائع بطيء التطاير (S c4 ) تقريباً ويحتوي على زيوت.
ب- على الحجر :
أجريت تجربة الإهتراء على عينات من الحجر الطبيعي غير المتشربة بالإسفلت من مقلع الأزرق وكانت نسبة الفاقد 78 % .
لـدى معالجة المواد الحصوية والناعمة المتبقية مـن تجربة الإستخلاص بحمض كلور الماء تبين أن هـذه المواد ذات بنية كلسيه 98%.
ج- تجارب على استخدام المواد :
أجريت الدراسة اللازمة لمادة البودرة الإسفلتية الناتجة من الطحن فقط وأخضعت لتجربة مارشال دون إضافة أية مادة لها والنتائج :
رقم التجربة
حرارة التسخين
مدة التسخين
متوسط العينات
مئوية
دقيقة
الثبات كغ
السيلان 1/100
1
بدون تسخين
5
60
9
2
100
5
1050
10
2
150
5
1760
10
4
175
5
3000
12
5
200
10
5600
16
6
200
20
6150
14
أجريت الدراسة اللازمة لمزيج لمادة البودرة الإسفلتية الناتجة من الطحن وحجر مكسر وإسفلت مصافي مضاف والنتائج :
رقم التجربة
نسبة الإسفلت المائع
الثبات
السيلان 1/100
1
1
2400
9
2
1.5
2490
10
3
2
3000
10
4
2.5
3200
9
5
3
2550
14
6
4
1450
20
إن الحجر المتشرب بمادة الإسفلت هو من النوع الطري جداً ولا يمكن إستخدامه مباشرة في الأعمال الطرقية دون معالجة بمواد أخرى .
البودرة فقط ( 0 – 5 مم ) : يمكن استخدام هذه المادة في أعمال إكساء المناطق التي تتعرض لسير شديد , مثل المنعطفات وغيرها وأن إستخدامها يتطلب تسخينها لدرجة حرارة تتراوح بين 170 – 200 درجة مئوية , ومزجها لفترة ثم فرشها ودحيها , حسب الأصول ونظراً لتعرض سطح هذه الطبقة للصقل بتأثير حركة وكثافة السير , الأمر الذي يقل معه فعاليتها ضد الإنزلاق لذلك كان لا بد من عمل رشة سطحية عليها تنفذ وفقاً للمواصفات تحدد لهذا الغرض .
وتجدر الإشارة إلى أن المقاومة العالية التي تتمتع بها الطبقة التي تصنع بهذا الشكل تستوجب أن يكون الأساس الموضوع عليه هذه الطبقة صلب جداً حتى لا تتعرض الطبقة للتكسير وظهور التشققات في سطحها .
البودرة مع الحجر المكسر : تم تنفيذ خلطة من حجر مكسر قياس ( 0 – 12.5 مم ) بنسبة 60% مع 40% بودرة إسفلتية , وذلك لتأمين تدرج يطابق المواصفات الموضوعة من قبل معهد الإسفلت الأمريكي وهو تدرج مغلق , وتبين أن نتائج دراسة الثبات والإنسياب , تبين أ، نسبة 2.5 % إسفلت في طرقات الدرجة الأولى , هي أفضل خلطة تم الحصول عليها مخبرياً , وأن هذه
المواصفات تصلح لإستخدام هذه الخلطة في طرقات الدرجة الأولى أو غيرها , بعد التحقق من مراعاة الشروط الأخرى المحددة بالمواصفات , والتي سنقوم بدراستها مستقبلاً .
تجارب إنتاج مجبول إسفلتي على الساخن عام 1991 :
تم دراسة وتنفيذ أعمال حقلية خلال عام 1991 على طريق حلب – اللاذقية , قامت الشركة العامة للإسفلت بالتعاقد مع جامعة دمشق – كلية الهندسة الميكانيكية – وحدة الآلات والتجهيزات لدراسة تصميم وحدة تلقيم لتزويد مجبل حراري بالمطحون الإسفلتي من إنتاج مقالع كفرية , وتم إنجاز الدراسة المطلوبة وتصنيع الوحدة المطلوبة للتلقيم وركبت على مجبل خان الجوز – طريق حلب اللاذقية , تم تشغيل هذه الوحدة التجريبية عام 1991 , وشغلت من قبل الشركة العامة للطرق ( رودكو سابقاً ) وأنتجت خلطات مجبول إسفلتي يدخل في تركيبها الإسفلت الطبيعي بنسبة 25% وزناً , وبتدرج حبي ( 0 – 5 ) مم , ولم تستمر بالإنتاج نظراً للصعوبات التي واجهت المجبل بطريقة التزويد المنفذة عبر وحدة تلقيم وناعورة رفع المواد المضافة وإدخالها نظام المجبل والوزن , ولم تستمر التجربة وتوقفت نهائياً .
وتم تنفيذ تزفيت