کليات
روسازی راه، سازهای است که روی بستر طبيعی و يا اصلاح شده، با هدف بوجود آوردن يک سطح هموار و در عين حال با ايمنی کافی برای استفاده کنندگان از راه و فرودگاه، احداث می گردد.
هدف اصلی از اجرای روسازی، کاهش تنشهای ناشی از بار چرخ خودروها به ميزان قابل تحمل برای خاک بستر، با افزايش سطح باربر ميباشد. جهت طرح و محاسبه ضخامت روسازی راه بايد رفتار خاک بستر و لايه های روسازی را تحت شرايط عبور ترافيک تعيين نمود و مشخصات مصالح و ضخامت لايه ها را نيز ميبايست آنچنان انتخاب نمود که در طی دوره طرح قابليت تحمل ترافيک مورد نظر را تحت شرايط مختلف دارا باشند.
روسازيها از نظر مصالح بکار رفته در رويه و نحوه توزيع آن و انتقال بار ترافيک به خاک بستر به سه دسته کلی زير تقسيم می شوند.
1- روسازيهای انعطاف پذير
2- روسازيهای صلب
روسازيهای انعطافپذير که شامل انواع آسفالتی و شنی می باشند، روسازيهايی هستند که در آنها ازلايه هايی با سختی (مدول ارتجاعی) کم استفاده می شود. اين نوع روسازيها بارهای خارجی را بدون گسترش زياد و در يک سطح نسبتاً کوچک به خاک بستر منتقل می کنند. در اين روسازيها خاک بستر نقش خيلی مهمی را در طراحی روسازی ايفا می نمايند.
روسازيهای صلب که همان روسازيهای بتنی می باشند، روسازيهايی هستند که در آنها از يک يا چند لايه با سختی زياد استفاده می شود. اين نوع روسازيها بار خارجی را بدون تغيير شکل زياد صفحه صلب، در يک سطح نسبتاً بزرگ به خاک بستر منتقل می نمايد.
روسازيهايی که ترکيبی از دو نوع روسازی صلب و انعطاف پذير باشند، روسازيهای ترکيبی ناميده می شوند. بعنوان مثال در روسازی فرودگاه که با روسازی صلب (بتنی) طرح می شود، دال بتنی را معمولاً بر روی قشری از آسفالت (اساس قيری) قرار ميدهند و يا اينکه رويه های بتنی را به هنگام بهسازی با توجه به شرايط خاص طرح با لايه های آسفالتی روکش می کنند.
بدليل وجود منابع سرشار نفت و توليد قير نسبتاً ارزان در کشور، اغلب از روسازيهای انعطاف پذير در احداث راههای بين شهری و خيابانهای درون شهری استفاده ميگردد. در روسازيهای انعطاف پذير، طرح و محاسبه بصورت يک سيستم چند لايه ای نيمه بينهايت در نظر گرفته شده و مورد بررسی قرار ميگيرد. اين روسازيها معمولاً از سه قشر زير اساس، اساس و رويه آسفالتی تشکيل می شود. منظور از ضخامت روسازی مجموع ضخامت مصالحی است که روی خاک بستر متراکم قرار ميگيرند.
ويژگيهای لايه های روسازی انعطاف پذير
همان طور که بيان شد، سازه يک روسازی انعطاف پذير شامل لايه های زير اساس، اساس و رويه آسفالتی می باشد. قشر زير اساس را که روی بستر راه يا لايه تقويتی اجراء ميشود، می توان فونداسيون جاده نيز ناميد. کار زير اساس هموار نمودن بستر راه و ايجاد سطحی مناسب برای اجرای لايه اساس می باشد.
قشر اساس بر روی قشر زير اساس و در مواردی که بستر راه مقاومت بالايی داشته باشد، مستقيماً بر روی بستر راه اجراء می گردد. طراحی قشر اساس بايد بصورتی انجام گيرد که تنش بيش از حد به بستر راه منتقل نشود. اين لايه را می توان با سيمان يا قير تثبيت نمود که در اين صورت می توان مقاومت بالاتری از آن انتظار داشت.
در نهايت، لايه آسفالتی مقاوم ترين لايه روسازی می باشد که بيشترين سهم را در تحمل تنش هاي ناشی از بارهای ترافيکی به خود اختصاص می دهد. مقاومت بالای لايه آسفالتی ناشی از ترکيبی از مصالح سنگی با دانه بندی مناسب و قير به عنوان چسبنده مخلوط آسفالتی می باشد.
معمولا اجرای آسفالت در سطح راه در دو لايه آستر و رويه انجام ميگيرد. قشر آستر قبل از قشر رويه اجرا ميشود و سهم مقاومتی بيشتری نيز در مقايسه با قشر رويه برای آن منظور ميکنند. ميتوان گفت که اين قشر در حقيقت توسعه قشر اساس است با اين تفاوت که اساس معمولاً از مصالح متراکم غير چسبنده تشکيل می شود ولی قشر آستر همواره آسفالتی است. قشر رويه در مقايسه با لايه های ديگر اهميت خاصی در روسازی دارد. از آنجا که چرخ وسايل نقليه مستقيماً با اين قشر تماس دارند، قشر رويه بايد به اندازه کافی يکنواخت و هموار باشد تا جاده اطمينان و راحتی مناسبی داشته باشد. همچنين بايد مقدار ضريب اصطکاک اين قشر با چرخ وسيله نقليه به اندازهای باشد که موجب سرخوردگی آن و بروز سانحه نگردد. همچنين لايه رويه بايد در برابر عوامل جوی نيز دوام داشته باشد تا دچار فرسودگی زودرس نشود.
مخلوطهای آسفالتی بر اساس کاربری، مشخصات مصالح و شرايط ساخت به چهار دسته آسفالتهای حفاظتی، آسفالت ماکادام نفوذی، آسفالت سرد و بتن آسفالتی گرم تقسيم بندی ميگردند.
آسفالتهای حفاظتی نوعی از رويه آسفالتی است که در سطح راههای شنی و يا آسفالتی اجرا می‌شود. ضخامت اين آسفالت کمتر از 25 ميليمتر است و لذا به عنوان لايه باربر روسازی راه محسوب نمی گردد و عملکرد سازهای ندارد. آسفالتهای حفاظتی برای غير قابل نفوذ کردن بستر راه، جلوگيری از گرد و غبار، افزايش مقاومت سايشی و لغزشی راه و نيز بهسازی موقت رويه‌های موجود آسفالتی و بتنی مورد استفاده قرار می‌گيرد. کاربرد انواع آسفالتهای حفاظتی به ترافيک سبک و متوسط محدود می‌گردد و هريک نيز به منظور خاصی اجرا می‌شوند.
آسفالت ماکادام نفوذی نوعی از روسازی راه است که از مصالح سنگی شکسته درشت‌دانه با دانه‌بندی يکنواخت و يا باز تشکيل شده و به وسيله غلتک کوبيده و در هم قفل و بست گرديده و سپس فضای خالی بين آنها ابتدا با قير تحت فشار و بلافاصله با مصالح سنگی متوسط پر شده باشد. مصالح سنگی درشت‌دانه از شکستن سنگ کوهی و يا رودخانه‌ای بدست می‌آيد. آسفالت ماکادام نفوذی معمولاً در مناطقی بکار برده می‌شود که مصالح سنگی رودخانه‌ای با دانه‌بندی پيوسته يافت نشود. آسفالت ماکادام نفوذی را می‌توان به عنوان قشر اساس و يا قشر رويه بکار برد. خاصيت نفوذپذيری قشر آسفالت ماکادام نفوذی در مقابل عوامل جوی و آسيب‌پذيری آن در مقابل رفت و آمد ترافيک ايجاب می‌نمايد که سطح حاصله با يک نوع رويه پوشش گردد. ضخامت لايه آسفالت ماکادام نفوذی معادل ضخامت متوسط يک سنگدانه است که بر حسب نوع دانه‌بندی انتخابی تعيين می‌شود و ميانگين آن حدود 75 ميليمتر است.
آسفالت سرد از اختلاط سنگدانه‌ها با قيرهای محلول، قيرآبه‌ها و يا قطران در دمای محيط تهيه و در همين دما پخش و متراکم می‌گردد. سنگدانه‌ها در زمان اختلاط با قيرآبه می‌تواند مرطوب باشد ولی برای قيرهای محلول، رطوبت مصالح بايد در دمای محيط و يا تحت اثر حرارت خشک شود. آسفالت سرد در قشرهای رويه، آستر و اساس قيری برای ترافيک سبک و متوسط و در قشر اساس آسفالتی برای ترافيک سنگين و خيلی سنگين می‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. از طرفی آسفالت سرد را می‌توان در قشر رويه برای ترافيک سبک و يا متوسط مصرف نمود و چنانچه در آينده ترافيک سنگين شد آن را با آسفالت گرم روکش نمود.
آسفالت گرم مخلوطی از مصالح سنگی و قير خالص است که بر حسب نوع دانه‌بندی و قير مصرفی، در دمايی بين حداقل 105 الی حداکثر 163 درجه سانتيگراد در کارخانه آسفالت تهيه و در محدوده همين حرارت روی سطوح آماده شده راه مانند بستر روسازی تقويت شده، زيراساس، اساس، پوششهای گوناگون آسفالتی سرد و گرم و رويه‌های بتنی پخش و کوبيده می‌شود.
در گروه مخلوطهای آسفالت گرم، بتن آسفالتی ممتازترين، مقاوم‌ترين و بادوام‌ترين نوع آن است که از اختلاط مصالح سنگی مرغوب و شکسته با دانه‌بندی منظم و پيوسته و قير خالص، ضمن اعمال کنترل و نظارت دقيق در کليه مراحل توليد به دست می‌آيد. بتن آسفالتی در کليه قشرهای مختلف روسازی راه و در هرگونه شرايط جوی و ترافيکی، بدون هيچ محدوديتی قابل مصرف است در حالی که در شرايط مشابه، کاربرد ساير انواع آسفالتهای گرم با دانه‌بنديهای گسسته، باز و يا منظم محدوديتهای زيادی دارد. انواع مخلوطهای آسفالت گرم و بتن آسفالتی مصرفی در قشرهای روسازی راه به شرح زير است.
آسفالت رويه آخرين قشر آسفالتی است که در تماس مستقيم با بارهای وارده از ترافيک و عوامل جوی محيط قرار می‌گيرد، و لذا بايد طوری طرح و اجرا شود که در مقابل اثرات سوء آب، يخبندان، و تغييرات دما از پايايی و مقاومت لازم برخوردار باشد. قشر رويه معمولاً نسبت به قشرهای آستر (بيندر) و اساس قيری دارای دانه‌بندی ريزتر و در نتيجه قير بيشتر می‌باشد. حداکثر اندازه سنگدانه‌ها در اين قشر از 5/9 تا 19 ميليمتر متغير است که با توجه به بافت سطحی مورد نياز انتخاب می‌شود. برای ازدياد مقاومت در مقابل لغزندگی و جلوگيری از ايستابيهای سطحی، از يک نوع آسفالت رويه با دانه‌بندی باز استفاده می‌شود که حداقل ضخامت آن حدود 20 ميليمتر است که جزو سيستم روسازی راه منظور نمی‌شود و نمی‌توان از آن به عنوان قشر جايگزين رويه اصلی استفاده کرد.
قشر آستر بين رويه و قشرهای آسفالتی زير آن و يا بين رويه و قشر اساس قرار می‌گيرد. اندازه سنگدانه‌ها برای آستر معمولاً بين 19 تا 5/37 ميليمتر متغير است. گاهی اوقات در شرايط ترافيک خيلی سنگين، از جمله در بنادر و اسکله‌ها مشروط بر آنکه بافت سطحی آن مشکلی ايجاد نکند، از دانه‌بنديهای تيپ قشر آستر که در مقابل تغيير شکل ناشی از بارهای خيلی سنگين حساسيت کمتری دارد، برای قشر رويه استفاده می‌شود.
اساس قيری می‌تواند به عنوان اولين قشر روسازی آسفالتی مستقيماً روی بستر روسازی آماده شده راه و يا روی قشر اساس شکسته قرار گيرد. حداکثر اندازه سنگدانه‌ها برای اين قشر معمولاً تا 50 ميليمتر و در مواردی نيز تا 75 ميليمتر قابل اجرا است. از اساس قيری با دانه‌بندی باز به عنوان يک لايه زهکش به منظور تسريع در تخليه آبهای نفوذی به سيستم روسازی، که نوع مشابه آن در نقش لايه جاذب تنش و به منظور جلوگيری از بازگشت ترکها در بهسازيها، با حداکثر اندازه سنگدانه‌های 5/37 تا 75 ميليمتر، متشکل از مصالح 100 درصد شکسته است، استفاده می‌کنند.
قبل از حمل و پخش مخلوط آسفالتی گرم، سطح راه در طول کافی از هر نظر آماده و مهيا می شود. اگر عمليات آسفالتی روی قشرهای تقويت شده سنگی، زيراساس، اساس شکسته و يا رويه آسفالتی اجرا می‌شود، قبلاً هرگونه ناهمواری و پستی و بلندی اين سطوح مرمت ميگردد. پس از آماده کردن سطح راهی که مخلوط آسفالتی بايد روی آن پخش شود، عمليات پخش با توجه به شرايط زير صورت می گيرد.
مخلوط آسفالتی گرم با دستگاه خودکار و مکانيکی (فينيشر) پخش ميشود. فينيشر ميتواند مخلوط آسفالتی را به طور يکنواخت در عرض و ضخامت و شيب مندرج در نقشههای اجرايی پخش نمايد. فينيشرهای مجاز مجهز به کوبنده‌های ارتعاشی هستند و می توانند آسفالت را در قشرها ی ی به ضخامت های مختلف و در عرضی که کارخانه سازنده دستگاه تعيين کرده است، پخش کنند. تغييرات عرضی دستگاه بايد با ضمايمی صورت گيرد که قادر باشد حداقل تا 15 سانتيمتر به عرض آن افزوده يا کم کند. در صورتی که مخلوط آسفالتی در بيش از يک قشر پخش شود، اتصالهای طولی و عرضی هر قشر، با حدود 15 سانتيمتر از اتصالهای نظير قشر زيرين فاصله خواهد داشت.
حداقل ضخامت هر لايه آسفالتی دو تا سه برابر حداکثر اندازه سنگدانه و حداکثر ضخامت با توجه به شرايط اجرايی و نوع غلتکها می‌باشد که توسط دستگاه نظارت تعيين می‌شود. اجرای هر يک از انواع آسفالت از جمله اساس قيری و بيندر در يک لايه بر اجرای آن در چند لايه ارجحيت دارد. به عنوان مثال، با رعايت ضوابط فوق، پخش و تراکم 15 سانتيمتر آسفالت بيندر با مصالح دارای حداکثر اندازه 25 ميليمتر، در دو لايه 5/7 سانتيمتری نسبت به سه لايه 5 سانتيمتری مناسب‌تر و بيشتر مقرون به صرفه است.
پس از پخش، عمليات تراکم لايه آسفالتی در چند مرحله صورت ميگيرد.
عمليات تراکم در مرحله اول که بلافاصله بعد از پخش مخلوط آسفالتی شروع می‌شود با غلتک سه‌چرخ، يا غلتکهای رديف و يا لرزشی اجرا می‌گردد. وقتی که غلتک سه‌چرخ و غلتکهای رديف و يا لرزشی با هم کار می‌کنند، غلتک (رديف دوچرخ يا سه‌چرخ) بايد بلافاصله پشت فينيشر و بقيه غلتکها بعد از آن عمل نمايند. چرخی که با نيروی محرکه غلتک را تامين می نمايد بايد به طرف فينيشر باشد تا از جمع شدن آسفالت در جلوی چرخ جلوگيری نمايد.
سرعت غلتکهای فولادی در اين مرحله حداکثر سه کيلومتر و غلتکهای لرزشی بين چهار تا پنج کيلومتر در ساعت ميباشد. وزن غلتکهای مورد استفاده در اين مرحله، به درجه حرارت، ضخامت و مقاومت مخلوط آسفالتی بستگی دارد. اين وزن برای غلتکهای وزنی، 8 تا 12 تن و برای غلتکهای لرزشی، 7 تا 12 تن است. فاصله غلتکهای اين مرحله تراکم از فينيشر بايد به نحوی تنظيم شود که هيچ گاه از 50 متر تجاوز ننمايد. در اين مرحله درجه حرارت مخلوط آسفالتی بايد به مقداری باشد که مخلوط به چرخ غلتک نچسبد و در سطح آن ترک طولی و يا عرضی و يا جابه‌جايی ايجاد نشود و به عبارت ديگر مخلوط آسفالتی تاب پذيرش وزن غلتک را داشته باشد. حداقل درجه حرارت در شروع مرحله اول عمليات تراکم برای مخلوطهای آسفالتی پيوسته 120 و مخلوطهای آسفالتی با دانه‌بندی باز 105 درجه سانتيگراد است .
غلتک‌زنی در مرحله دوم از تراکم، بلافاصله بعد از تکميل مرحله اول و در شرايطی شروع می‌شود که مخلوط آسفالتی هنوز حالت خميری داشته و دارای آنچنان حرارتی است که می‌تواند تراکم نسبی موردنظر را تأمين کند. اين درجه حرارت برای مخلوطهای آسفالتی با دانه‌بندی پيوسته 95 درجه سانتيگراد است. غلتکهای مورد استفاده در اين مرحله از نوع لاستيکی و يا لرزشی می‌باشد که نسبت به غلتکهای وزنی امتيازاتی به شرح زير دارد:
الف: تراکم حاصله در قشر آسفالتی توسط اين غلتکها نسبت به غلتکهای فولادی وزنی، يکنواخت‌تر و همگن‌تر است.
ب: تعداد گذر غلتکهای لرزشی برای حصول تراکم لازم کمتر از ساير غلتکهاست.
پ: بافت بسته و پيوسته‌ای که غلتکهای لاستيکی و لرزشی در سطح آسفالت ايجاد می‌کنند، سبب می‌شود که قابليت نفوذ آب در لايه آسفالتی کاهش يابد.
ت: غلتکهای لاستيکی و لرزشی با جابه‌جا کردن دانه‌های سنگی و قفل و بست کردن آنها در يکديگر، مقاومت لايه آسفالتی و زاويه اصطکاک داخلی آن را به ميزان قابل ملاحظه‌ای افزايش می‌دهد.
سرعت غلتک لاستيکی در اين مرحله پنج کيلومتر و غلتک لرزشی چهار تا پنج کيلومتر در ساعت است. کارکرد غلتکهای لاستيکی و يا لرزشی در اين مرحله بايد آنقدر ادامه يابد که مخلوط آسفالتی به حداقل تراکم مجاز برسد. اگرچه در مرحله دوم غلتک‌زنی، استفاده از غلتک لاستيکی و يا لرزشی بر ساير غلتکها برتری دارد، با اين وجود کاربرد غلتکهای وزنی نيز در اين مرحله مجاز است. فاصله غلتکهای مورد مصرف در مرحله دوم، از غلتکهای مرحله اول معمولاً بايد بيش از 60 متر باشد. قبل از آنکه درجه حرارت مخلوطهای آسفالتی به حداقلی برسد که دستگاه نظارت تعيين کرده است، عمل غلتک‌زنی بايد در اين مرحله پايان يافته و تراکم لازم حاصل شود. اين درجه حرارت بيش از 85 درجه سانتيگراد است.
غلتک‌زنی نهايی برای آرايش نهايی سطح راه بوده و در شرايطی بايد انجام گيرد که مخلوط آسفالتی هنوز کارآيی لازم برای محو اثرات چرخهای غلتکهای دو مرحله پيشين و رفع هرگونه عيب و نقص و ناهمواری در پوشش آسفالتی را دارد.
در اين مرحله بايد غلتکهای وزنی دوچرخ و يا سه‌چرخ رديف، مورد استفاده قرار گرفته و در حداقل فاصله نسبت به غلتکهای مرحله دوم عمل نمايند. وزن غلتکها در اين مرحله حداقل هشت تن و سرعت آنها حداکثر پنج کيلومتر در ساعت می‌باشد. بعد از تکميل مرحله سوم، وسايل سنگين از جمله غلتکها به هيچ وجه مجاز نيستند که روی سطح راه که غلتک‌زنی آن پايان يافته ولی هنوز کاملاً سرد و سخت نشده است توقف نمايند. غلتک‌زنی در اين مرحله، قبل از آنکه درجه حرارت آسفالت به کمتر از 80 درجه سانتيگراد برسد بايد پايان يابد.
روسازی راهها به عنوان بخشی از سازه راه نقش بسيار مهمی در عملکرد و تأمين سطح هموار و ايمن دارد. بنابراين ساخت روسازيهای با قابليت باربری و عمر بالا و کيفيت مناسب و نيز نگهداری آنها در شرايط عملکردی مناسب از اهميت بسياری برخوردار است. به همين دليل بررسی عوامل مؤثر بر عملکرد و عمر اينگونه روسازيها برای رفع کاستيها و نواقص احتمالی و ارتقاء دانش مهندسی روسازی ميتواند گام مؤثری در افزايش دوام و کيفيت روسازيها و در نتيجه صرفهجويی در هزينه ساخت و نگهداری روسازی شود. مشخصات هندسی لايههای روسازی و مشخصات مکانيکی مصالح مهمترين مشخصههای روسازی هستند که در رفتار سازهای و عملکردی روسازی نقش دارند.
روسازيهای آسفالتی با انواع مختلفی از مخلوطهای آسفالتی و با ضخامتهای مختلف در کشورهای پيشرفته اجرا ميگردد، ولی متأسفانه در کشور ما بدليل فقدان تحقيقات فراگير، نه تنها تنوع خاصی در نوع مخلوطهای آسفالتی مورد نظر ديده نميشود (تقريباً تمامی مخلوطهای آسفالتی از نوع بتن آسفالتی است) بلکه همه روسازيهای آسفالتی نيز از نوع روسازيهای متداول شامل لايههای اساس، زيراساس و لايه آسفالتی است.
مروری بر طراحيها و نقشههای اجرايی نشان ميدهد، هم اکنون در کشور روسازيهای آسفالتی در سه لايه ( دو لايه بيندر و يک لايه توپکا)، در ضخامتهای 4 الی 7 سانتيمتر (چهار تا پنج سانتيمتر لايه توپکا و پنج تا هفت سانتيمتر لايه بيندر) اجرا ميشود.
در اين پروژه هدف کاهش تعداد لايهها با افزايش ضخامت لايهها و به عبارت ديگر اجرای لايههای آسفالتی در ضخامت بالاتر (لايه آسفالتی ضخيم) است که منجربه کاهش تعداد دفعات اجرای لايههای روسازی ميگردد. اين کاهش ميتواند به نوعی باعث کاهش مشکلات اجرايی، کاهش هزينه اجرا و نيز کاهش برخی از خرابيهای زودرس روسازيها گردد.
با توجه به مطالب فوق در اين پروژه سعی براين است با مطالعه منابع و تجربه ساير کشورها و بررسی مزايا و مشکلات روسازيهای با لايههای ضخيم و برمبنای امکانات و دانش موجود در سطح کشور نسبت به ارايه راهکارهای مناسب برای طرح و اجرای اينگونه روسازيها در کشور، موارد لازم ارايه شود.
اهداف کلی از انجام اين پروژه تحقيقاتی به صورت زير فهرست می شود.
1. کاهش مشکلات اجرايی به دليل کاهش تعداد دفعات اجرای لايههای آسفالتی
2. کمک به ارتقاء و کيفيت عملکردی روسازيهای شبکه راهها
3. جلوگيری از خرابيهای زودرس روسازيها
4. کاهش هزينههای اجرای لايههای آسفالتی
5. استفاده بهينه از منابع و صرفهجويی در آن
6. گسترش دانش روسازی در کشور
7. شناخت توانائيها و امکانات موجود در کشور
8. ارايه روش مناسب با شرايط علمی و اجرايی کشور
نظرات شما عزیزان:
برچسب‌ها:
آمار
وب سایت: