درجة دمك الأسفلت: لماذا تأتي العينات اللبية منخفضة؟

أعمال DrillTech الموقعية والمخبرية، قبرص

عندما تأتي العينات اللبية للأسفلت دون المواصفات، يكون السبب في يوم الرصف أكثر مما يكون في الاختبار: فقد بردت الخلطة قبل دحلها، أو كانت الطبقة أرق من اللازم بالنسبة إلى مقاس الركام، أو تُركت حافة الفاصل دون إسناد، أو لم تكن الكثافة المرجعية ممثِّلة للخلطة. يشرح هذا الدليل كيف تُعرَّف درجة الدمك في الأسفلت، ولماذا هي مهمة، وكيف يمكن تجنب النتائج المنخفضة. أما طرق الاختبار فيتناولها دليلنا اختبار عينات الأسفلت اللبية والخلطة الساخنة؛ وبالنسبة إلى التربة، حيث يكون اختبار بروكتور هو المرجع، انظر اختبار المخروط الرملي ودرجة الدمك.

مرجعان على مقياسين

تبدأ كل نتيجة لعينة لبية بـالكثافة الظاهرية للعينة، التي تُحدَّد في المختبر وفقًا للمعيار TS EN 12697-6:2020. ثم تُقارَن بأحد مرجعين، ويجب أن تنص المواصفات على أيهما يُعتمد:

  • النسبة المئوية من كثافة مارشال. درجة الدمك (%) = الكثافة الظاهرية للعينة اللبية ÷ الكثافة الظاهرية لعينات مارشال × 100. وتُدمك عينات مارشال وفقًا للمعيار TS EN 12697-30:2019 بعدد الضربات الذي تحدده المواصفات، من صيغة الخلطة المعتمدة أو، وهو الأفضل، من خلطة ساخنة أُخذت في اليوم نفسه.
  • النسبة المئوية من الكثافة القصوى (الفراغات الهوائية). الكثافة القصوى هي كثافة الخلطة الخالية من الفراغات الهوائية، وتُحدَّد وفقًا للمعيار TS EN 12697-5. والفراغات الهوائية (%) = (الكثافة القصوى − الكثافة الظاهرية) ÷ الكثافة القصوى × 100، بحسب تعريف المعيار TS EN 12697-8.

يختلف المقياسان لأن عينة مارشال ليست خالية من الفراغات. مثال: إذا احتوت عينات مارشال على 4% فراغات هوائية، فإن كثافتها تساوي 96% من الكثافة القصوى، وتكون عينة لبية بنسبة 97% من كثافة مارشال عند نحو 0.97 × 96 ≈ 93% من الكثافة القصوى، أي بفراغات هوائية تقارب 7%. فالعينة نفسها قد تستوفي حد «97% من مارشال» وتبقى قريبة من حد الفراغات الهوائية. ونذكر في تقاريرنا المرجع ومصدره وقيمته؛ وإذا كانت المواصفات تعتمد الكثافة القصوى، فيجب الاتفاق مسبقًا على القيمة المعتمدة.

المرجعماذا تعني 100%هل يمكن أن تتجاوز النتيجة 100%؟
كثافة مارشالالكثافة التي يبلغها جهد الدمك المخبرينعم، إذا تجاوز الدمك في الموقع الجهد المخبري أو لم يكن المرجع ممثِّلًا
الكثافة القصوىخلطة بلا فراغات هوائيةلا؛ فذلك يدل على مرجع خاطئ أو خطأ في الاختبار

لماذا تهم درجة الدمك

الفراغات الهوائية المرتفعة والمتصلة تسمح بدخول الماء والهواء إلى الطبقة. فالماء يُضعف الترابط بين الرابط والركام، والهواء يُسرّع تقادم الرابط، ويبدأ السطح بالتفكك، وينخفض عمر الكلل. وفيما يلي مراجع منشورة، لكلٍّ منها سياقه:

  • وجد تقرير NCHRP Report 531 (Brown وHainin وCooley وHurley، 2004) أن الفراغات الهوائية في الموقع هي العامل الأهم في النفاذية، وأوصى بأن تكون نحو 6–7% أو أقل.
  • يذكر Roberts وزملاؤه في Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design, and Construction (الطبعة الثانية، NAPA، 1996) أن الخلطات كثيفة التدرج ينبغي ألا تتجاوز فراغاتها الهوائية 8% ولا تقل عن 3% خلال عمر خدمتها؛ فقلة الفراغات تزيد احتمال التخدد والنزف.
  • اقترح Linden وMahoney وJackson (1989) قاعدة تقريبية مفادها أن كل 1% من الفراغات الهوائية فوق نحو 7% تُفقد الرصف قرابة 10% من عمره. وهذا تقدير دراسة واحدة، ويجب استخدامه بحذر.

الحرارة وسماكة الطبقة ومقاس الركام

لا يمكن دمك الأسفلت إلا ما دام الرابط مائعًا بما يكفي لتتحرك حبيبات الركام. وتقصر هذه المدة بانخفاض حرارة الخلطة عند وصولها، وتأخر أول مرور للمدحلة، والرياح، وسطح أساس بارد أو رطب، ولا سيما في أيام الشتاء في قبرص. والطبقات الرقيقة تبرد أسرع من غيرها، بينما يشير تقرير NCHRP Report 531 إلى أن التبريد لا يمثل مشكلة عادةً في الطبقات الأسمك. وتحدد المواصفات ومورّد الرابط درجات الحرارة الدنيا، ويسجلها المقاول.

وبالنسبة إلى سماكة الطبقة، يوصي تقرير NCHRP Report 531 بألا تقل عن 3 أضعاف المقاس الاسمي الأقصى للركام (NMAS) في الخلطات ناعمة التدرج (fine-graded)، وعن 4 أضعافه في الخلطات خشنة التدرج (coarse-graded) وخلطات SMA. وفي خلطات EN يُعد المقاس العلوي للمنخل D الوارد في تسمية الخلطة (مثل AC 16 وفق TS EN 13108-1) تقريبًا عمليًا للمقاس NMAS، وإن لم يكن تعريفاهما متطابقين. فطبقة بسماكة 40 مم من خلطة AC 16 خشنة التدرج لا تتجاوز 2.5 ضعف D، وهي نسبة أقل من الموصى بها، ودمكها أصعب.

الدحل والحواف والفواصل

  • الدحل الأولي مباشرة خلف الفرّادة. تؤدي المرات الأولى، والخلطة في أشد حرارتها، معظم العمل.
  • نمط دحل يُحدَّد على قطاع تجريبي. يُفضَّل تحديد عدد مرات المرور وأنواع المداحل وترتيبها على قطاع تجريبي يُتحقق منه بعينات لبية.
  • الحذر من الاهتزاز. على الطبقات الرقيقة أو الخلطة التي بردت، قد يؤدي الاهتزاز إلى تكسير الركام أو تفكيك الطبقة بدلًا من دمكها؛ وكثير من المواصفات يقيّده.
  • الحواف والفواصل الطولية. تنزاح الحافة غير المسنودة جانبيًا تحت المدحلة، ويبرد الجانب البارد من الفاصل قبل فرش الحارة المجاورة. وهذه عادةً أدنى نقاط الرصف كثافة، ولذلك يحتاج دحل الفاصل إلى طريقة عمل خاصة به.

أسباب في الخلطة وفي المرجع

ليس انخفاض الكثافة دائمًا مشكلة دحل. فانحراف التدرج أو نسبة الرابط عن صيغة الخلطة المعتمدة (JMF)، ويُفحصان وفقًا للمعيارين ASTM D2172/D2172M-26 وTS EN 12697-2:2025، يغيّر سلوك الخلطة عند الدمك؛ فالخلطة الفقيرة بالرابط مثلًا أكثر صلابة وأصعب دمكًا. والمناطق المنفصلة حبيبيًا الغنية بالحبيبات الخشنة، وكثيرًا ما تكون عند نهاية حمولة الشاحنة أو عند جناحي الفرّادة، ذات نسيج مفتوح وكثافة منخفضة. أما الخلطة ذات الرابط المعدَّل فتحتاج إلى درجات حرارة أعلى ونمط دحل معدَّل.

النتيجة التي تتجاوز 100% من كثافة مارشال إنذار لا مكسب. وهي تعني عادةً أن المرجع لا يمثل الخلطة: فالعينات أُخذت من يوم آخر أو خلطة أخرى، أو دُمكت عند درجة حرارة غير صحيحة، أو تغيرت الخلطة منذ تصميمها. أما نسبةً إلى الكثافة القصوى، فالنتيجة فوق 100% مستحيلة فيزيائيًا.

كيف تُختار العينات اللبية وتُختبر

  • نقاط عشوائية أم مستهدفة. تؤخذ عينات القبول من نقاط تُختار عشوائيًا داخل كل دفعة (lot) كما تعرّفها المواصفات. أما العينات المأخوذة من عيب ظاهر أو على فاصل طولي فتجيب عن أسئلة مختلفة، ويُبلَّغ عنها بشكل منفصل.
  • الطريقة الصحيحة لتحديد الكثافة الظاهرية. يتضمن المعيار TS EN 12697-6:2020 الطريقة الجافة، وطريقة العينة المشبعة جافة السطح (SSD)، وطريقة العينة المختومة، والحساب من الأبعاد؛ ويوجّه ملحقه A الاختيار وفق محتوى الفراغات ونسيج السطح (وتقصر طبعة 2020 الطريقة الجافة على العينات التي لا تتجاوز فراغاتها 7%). وفي العينات ذات النسيج المفتوح أو الفراغات المرتفعة، يتسرب الماء في طريقة SSD من الفراغات المفتوحة على السطح، فتأتي الكثافة أعلى من حقيقتها؛ وعندئذ تكون طريقة العينة المختومة هي الأنسب. ويذكر التقرير الطريقة المستخدمة.
  • عينات سليمة فقط. العينة المتشققة أو المشوهة، أو التي انفصلت طبقاتها، لا تعطي كثافة صحيحة؛ فنذكر ذلك ونوصي بأخذ عينة بديلة. وتُجفَّف العينات المقطوعة بالماء حتى ثبات الكتلة، وتُفصل كل طبقة بالمنشار وتُختبر على حدة.

إذا لم تستوفِ العينات اللبية المواصفات

عينة منخفضة واحدة لا تعني أن الطريق كله مرفوض، وعينة جيدة واحدة لا تبرّئه. وعندما تأتي النتائج دون الحد:

  • حدِّدوا امتداد المشكلة بعينات إضافية حول النقطة الضعيفة وعلى امتداد الدفعة، لتمييز العيوب الموضعية (الفاصل، الحافة، الانفصال الحبيبي) من المشكلة المنهجية؛
  • راجعوا المرجع: أي كثافة استُخدمت، ومن أي يوم ومن أي خلطة، وهل حُدِّدت الكثافة الظاهرية بالطريقة نفسها؛
  • اقرؤوا السماكة والكثافة معًا، فالمناطق الرقيقة أصعب دمكًا؛
  • في أيام الرصف التالية، خذوا عينات من الخلطة الساخنة لكثافة مارشال مرجعية يومية، كما هو موضح في دليلنا اختبار عينات الأسفلت اللبية والخلطة الساخنة.

أما ما يلي ذلك، من قبول مشروط أو تحقيق إضافي أو أعمال إصلاح، فتقرره الجهة المختصة والمهندس المشرف في إطار العقد.

كيف يمكننا المساعدة

نأخذ العينات اللبية للأسفلت بمثاقب ماسية مبردة بالماء، ونقيس سماكة الطبقات وفقًا للمعيار TS EN 12697-36:2022 والكثافة الظاهرية وفقًا للمعيار TS EN 12697-6:2020. وأثناء الرصف نأخذ عينات الخلطة الساخنة وفقًا للمعيار TS EN 12697-27:2018، ونحضّر عينات مارشال وفقًا للمعيار TS EN 12697-30:2019 مرجعًا يوميًا، ونفحص نسبة الرابط والتدرج مقارنةً بصيغة الخلطة المعتمدة. ويحمل كل تقرير رمز تحقق (انظر كيفية قراءة تقرير الاختبار والتحقق منه). ونطاق الخدمة موضح في صفحة أخذ عينات الأسفلت اللبية واختبار الخلطة الساخنة؛ أرسلوا إلينا مواصفاتكم وبرنامج الرصف عبر صفحة الاتصال.

الأسئلة الشائعة

عيناتنا تبلغ 97% من مارشال، لكن يقال إن الفراغات الهوائية مرتفعة. كيف ذلك؟

قد يكون الأمران صحيحين: فعينة مارشال تحتوي أصلًا على فراغات، ولذلك قد تعني 97% من كثافة مارشال فراغات هوائية تقارب 7% أو أكثر (انظر المثال أعلاه). تحققوا من المرجع والحد اللذين تعتمدهما المواصفات.

كم عينة لبية نحتاج؟

تحدد المواصفات تكرار الاختبار وحجم الدفعة. وفي حالة النزاع، يلزم عدد من العينات يكفي لتحديد امتداد المشكلة؛ ونبلّغ عن كل عينة على حدة.

هل يمكن معالجة انخفاض الكثافة بإعادة الدحل؟

فقط ما دامت الخلطة ساخنة بما يكفي للدمك. فدحل طبقة باردة لا يكاد يرفع كثافتها وقد يضر بها؛ أما الإجراءات التالية فتقررها الجهة المختصة والمهندس المشرف.