كليات
روسازي راه، سازهاي است كه روي بستر طبيعي و يا اصلاح شده، با هدف بوجود آوردن يك سطح هموار و در عين حال با ايمني كافي براي استفاده كنندگان از راه و فرودگاه، احداث مي گردد.
هدف اصلي از اجراي روسازي، كاهش تنشهاي ناشي از بار چرخ خودروها به ميزان قابل تحمل براي خاك بستر، با افزايش سطح باربر ميباشد. جهت طرح و محاسبه ضخامت روسازي راه بايد رفتار خاك بستر و لايه هاي روسازي را تحت شرايط عبور ترافيك تعيين نمود و مشخصات مصالح و ضخامت لايه ها را نيز ميبايست آنچنان انتخاب نمود كه در طي دوره طرح قابليت تحمل ترافيك مورد نظر را تحت شرايط مختلف دارا باشند.
انواع روسازيها
روسازيها از نظر مصالح بكار رفته در رويه و نحوه توزيع آن و انتقال بار ترافيك به خاك بستر به سه دسته كلي زير تقسيم مي شوند.
1- روسازيهاي انعطاف پذير
2- روسازيهاي صلب
3- روسازيهاي تركيبي
روسازيهاي انعطافپذير كه شامل انواع آسفالتي و شني مي باشند، روسازيهايي هستند كه در آنها ازلايه هايي با سختي (مدول ارتجاعي) كم استفاده مي شود. اين نوع روسازيها بارهاي خارجي را بدون گسترش زياد و در يك سطح نسبتاً كوچك به خاك بستر منتقل مي كنند. در اين روسازيها خاك بستر نقش خيلي مهمي را در طراحي روسازي ايفا مي نمايند.
روسازيهاي صلب كه همان روسازيهاي بتني مي باشند، روسازيهايي هستند كه در آنها از يك يا چند لايه با سختي زياد استفاده مي شود. اين نوع روسازيها بار خارجي را بدون تغيير شكل زياد صفحه صلب، در يك سطح نسبتاً بزرگ به خاك بستر منتقل مي نمايد.
روسازيهايي كه تركيبي از دو نوع روسازي صلب و انعطاف پذير باشند، روسازيهاي تركيبي ناميده مي شوند. بعنوان مثال در روسازي فرودگاه كه با روسازي صلب (بتني) طرح مي شود، دال بتني را معمولاً بر روي قشري از آسفالت (اساس قيري) قرار ميدهند و يا اينكه رويه هاي بتني را به هنگام بهسازي با توجه به شرايط خاص طرح با لايه هاي آسفالتي روكش مي كنند.
روسازيهاي انعطاف پذير
بدليل وجود منابع سرشار نفت و توليد قير نسبتاً ارزان در كشور، اغلب از روسازيهاي انعطاف پذير در احداث راههاي بين شهري و خيابانهاي درون شهري استفاده ميگردد. در روسازيهاي انعطاف پذير، طرح و محاسبه بصورت يك سيستم چند لايه اي نيمه بينهايت در نظر گرفته شده و مورد بررسي قرار ميگيرد. اين روسازيها معمولاً از سه قشر زير اساس، اساس و رويه آسفالتي تشكيل مي شود. منظور از ضخامت روسازي مجموع ضخامت مصالحي است كه روي خاك بستر متراكم قرار ميگيرند.
ويژگيهاي لايه هاي روسازي انعطاف پذير
همان طور كه بيان شد، سازه يك روسازي انعطاف پذير شامل لايه هاي زير اساس، اساس و رويه آسفالتي مي باشد. قشر زير اساس را كه روي بستر راه يا لايه تقويتي اجراء ميشود، مي توان فونداسيون جاده نيز ناميد. كار زير اساس هموار نمودن بستر راه و ايجاد سطحي مناسب براي اجراي لايه اساس مي باشد.
قشر اساس بر روي قشر زير اساس و در مواردي كه بستر راه مقاومت بالايي داشته باشد، مستقيماً بر روي بستر راه اجراء مي گردد. طراحي قشر اساس بايد بصورتي انجام گيرد كه تنش بيش از حد به بستر راه منتقل نشود. اين لايه را مي توان با سيمان يا قير تثبيت نمود كه در اين صورت مي توان مقاومت بالاتري از آن انتظار داشت.
در نهايت، لايه آسفالتي مقاوم ترين لايه روسازي مي باشد كه بيشترين سهم را در تحمل تنش هاي ناشي از بارهاي ترافيكي به خود اختصاص مي دهد. مقاومت بالاي لايه آسفالتي ناشي از تركيبي از مصالح سنگي با دانه بندي مناسب و قير به عنوان چسبنده مخلوط آسفالتي مي باشد.
لايه آسفالتي
معمولا اجراي آسفالت در سطح راه در دو لايه آسترو رويهانجام ميگيرد. قشر آستر قبل از قشر رويه اجرا ميشود و سهم مقاومتي بيشتري نيز در مقايسه با قشر رويه براي آن منظور ميكنند. ميتوان گفت كه اين قشر در حقيقت توسعه قشر اساس است با اين تفاوت كه اساس معمولاً از مصالح متراكم غير چسبنده تشكيل مي شود ولي قشر آستر همواره آسفالتي است. قشر رويه در مقايسه با لايه هاي ديگر اهميت خاصي در روسازي دارد. از آنجا كه چرخ وسايل نقليه مستقيماً با اين قشر تماس دارند، قشر رويه بايد به اندازه كافي يكنواخت و هموار باشد تا جاده اطمينان و راحتي مناسبي داشته باشد. همچنين بايد مقدار ضريب اصطكاك اين قشر با چرخ وسيله نقليه به اندازهاي باشد كه موجب سرخوردگي آن و بروز سانحه نگردد. همچنين لايه رويه بايد در برابر عوامل جوي نيز دوام داشته باشد تا دچار فرسودگي زودرس نشود.
[فقط کاربران عضو شده قادر به مشاهده لینک ها می باشند. برای ثبت نام کلیک کنید]
مخلوطهاي آسفالتي بر اساس كاربري، مشخصات مصالح و شرايط ساخت به چهار دسته آسفالتهاي حفاظتي، آسفالت ماكادام نفوذي، آسفالت سرد و بتن آسفالتي گرم تقسيم بندي ميگردند.
آسفالتهاي حفاظتي نوعي از رويه آسفالتي است كه در سطح راههاي شني و يا آسفالتي اجرا ميشود. ضخامت اين آسفالت كمتر از 25 ميليمتر است و لذا به عنوان لايه باربر روسازي راه محسوب نمي گردد و عملكرد سازهاي ندارد. آسفالتهاي حفاظتي براي غير قابل نفوذ كردن بستر راه، جلوگيري از گرد و غبار، افزايش مقاومت سايشي و لغزشي راه و نيز بهسازي موقت رويههاي موجود آسفالتي و بتني مورد استفاده قرار ميگيرد. كاربرد انواع آسفالتهاي حفاظتي به ترافيك سبك و متوسط محدود ميگردد و هريك نيز به منظور خاصي اجرا ميشوند.
آسفالت ماكادام نفوذي نوعي از روسازي راه است كه از مصالح سنگي شكسته درشتدانه با دانهبندي يكنواخت و يا باز تشكيل شده و به وسيله غلتك كوبيده و در هم قفل و بست گرديده و سپس فضاي خالي بين آنها ابتدا با قير تحت فشار و بلافاصله با مصالح سنگي متوسط پر شده باشد. مصالح سنگي درشتدانه از شكستن سنگ كوهي و يا رودخانهاي بدست ميآيد. آسفالت ماكادام نفوذي معمولاً در مناطقي بكار برده ميشود كه مصالح سنگي رودخانهاي با دانهبندي پيوسته يافت نشود. آسفالت ماكادام نفوذي را ميتوان به عنوان قشر اساس و يا قشر رويه بكار برد. خاصيت نفوذپذيري قشر آسفالت ماكادام نفوذي در مقابل عوامل جوي و آسيبپذيري آن در مقابل رفت و آمد ترافيك ايجاب مينمايد كه سطح حاصله با يك نوع رويه پوشش گردد. ضخامت لايه آسفالت ماكادام نفوذي معادل ضخامت متوسط يك سنگدانهاست كه بر حسب نوع دانهبندي انتخابي تعيين ميشود و ميانگين آن حدود 75 ميليمتر است.
آسفالت سرد از اختلاط سنگدانهها با قيرهاي محلول، قيرآبهها و يا قطران در دماي محيط تهيه و در همين دما پخش و متراكم ميگردد. سنگدانهها در زمان اختلاط با قيرآبه ميتواند مرطوب باشد ولي براي قيرهاي محلول، رطوبت مصالح بايد در دماي محيط و يا تحت اثر حرارت خشك شود. آسفالت سرد در قشرهاي رويه، آستر و اساس قيري براي ترافيك سبك و متوسط و در قشر اساس آسفالتي براي ترافيك سنگين و خيلي سنگين ميتواند مورد استفاده قرار گيرد. از طرفي آسفالت سرد را ميتوان در قشر رويه براي ترافيك سبك و يا متوسط مصرف نمود و چنانچه در آينده ترافيك سنگين شد آن را با آسفالت گرم روكش نمود.
مخلوط آسفالت گرم
كليات
آسفالت گرم مخلوطي از مصالح سنگي و قير خالص است كه بر حسب نوع دانهبندي و قير مصرفي، در دمايي بين حداقل 105 الي حداكثر 163 درجه سانتيگراد در كارخانه آسفالت تهيه و در محدوده همين حرارت روي سطوح آماده شده راه مانند بستر روسازي تقويت شده، زيراساس، اساس، پوششهاي گوناگون آسفالتي سرد و گرم و رويههاي بتني پخش و كوبيده ميشود.
در گروه مخلوطهاي آسفالت گرم، بتن آسفالتي ممتازترين، مقاومترين و بادوامترين نوع آن است كه از اختلاط مصالح سنگي مرغوب و شكسته با دانهبندي منظم و پيوسته و قير خالص، ضمن اعمال كنترل و نظارت دقيق در كليه مراحل توليد به دست ميآيد. بتن آسفالتي در كليه قشرهاي مختلف روسازي راه و در هرگونه شرايط جوي و ترافيكي، بدون هيچ محدوديتي قابل مصرف است در حالي كه در شرايط مشابه، كاربرد ساير انواع آسفالتهاي گرم با دانهبنديهاي گسسته، باز و يا منظم محدوديتهاي زيادي دارد. انواع مخلوطهاي آسفالت گرم و بتن آسفالتي مصرفي در قشرهاي روسازي راه به شرح زير است.
قشر رويه (توپكا)
آسفالت رويه آخرين قشر آسفالتي است كه در تماس مستقيم با بارهاي وارده از ترافيك و عوامل جوي محيط قرار ميگيرد، و لذا بايد طوري طرح و اجرا شود كه در مقابل اثرات سوء آب، يخبندان، و تغييرات دما از پايايي و مقاومت لازم برخوردار باشد. قشر رويه معمولاً نسبت به قشرهاي آستر (بيندر) و اساس قيري داراي دانهبندي ريزتر و در نتيجه قير بيشتر ميباشد. حداكثر اندازه سنگدانهها در اين قشر از 5/9 تا 19 ميليمتر متغير است كه با توجه به بافت سطحي مورد نياز انتخاب ميشود. براي ازدياد مقاومت در مقابل لغزندگي و جلوگيري از ايستابيهاي سطحي، از يك نوع آسفالت رويه با دانهبندي باز استفاده ميشود كه حداقل ضخامت آن حدود 20 ميليمتر است كه جزو سيستم روسازي راه منظور نميشود و نميتوان از آن به عنوان قشر جايگزين رويه اصلي استفاده كرد.
قشر آستر
قشر آستربين رويه و قشرهاي آسفالتي زير آن و يا بين رويه و قشر اساس قرار ميگيرد. اندازه سنگدانهها براي آستر معمولاً بين 19 تا 5/37 ميليمتر متغير است. گاهي اوقات در شرايط ترافيك خيلي سنگين، از جمله در بنادر و اسكلهها مشروط بر آنكه بافت سطحي آن مشكلي ايجاد نكند، از دانهبنديهاي تيپ قشر آستر كه در مقابل تغيير شكل ناشي از بارهاي خيلي سنگين حساسيت كمتري دارد، براي قشر رويه استفاده ميشود.
اساس قيري
اساس قيري ميتواند به عنوان اولين قشر روسازي آسفالتي مستقيماً روي بستر روسازي آماده شده راه و يا روي قشر اساس شكسته قرار گيرد. حداكثر اندازه سنگدانهها براي اين قشر معمولاً تا 50 ميليمتر و در مواردي نيز تا 75 ميليمتر قابل اجرا است. از اساس قيري با دانهبندي باز به عنوان يك لايه زهكش به منظور تسريع در تخليه آبهاي نفوذي به سيستم روسازي، كه نوع مشابه آن در نقش لايه جاذب تنش و به منظور جلوگيري از بازگشت تركها در بهسازيها، با حداكثر اندازه سنگدانههاي 5/37 تا 75 ميليمتر، متشكل از مصالح 100 درصد شكسته است، استفاده ميكنند.
اجراي آسفالت گرم
آماده سازي سطح راه
قبل از حمل و پخش مخلوط آسفالتي گرم، سطح راه در طول كافي از هر نظر آماده و مهيا مي شود. اگر عمليات آسفالتي روي قشرهاي تقويت شده سنگي، زيراساس، اساس شكسته و يا رويه آسفالتي اجرا ميشود، قبلاً هرگونه ناهمواري و پستي و بلندي اين سطوح مرمت ميگردد. پس از آماده كردن سطح راهي كه مخلوط آسفالتي بايد روي آن پخش شود، عمليات پخش با توجه به شرايط زير صورت مي گيرد.
پخش مخلوط آسفالتي
مخلوط آسفالتي گرم با دستگاه خودكار و مكانيكي (فينيشر) پخش ميشود. فينيشر ميتواند مخلوط آسفالتي را به طور يكنواخت در عرض و ضخامت و شيب مندرج در نقشههاي اجرايي پخش نمايد. فينيشرهاي مجاز مجهز به كوبندههاي ارتعاشي هستند و مي توانند آسفالت را در قشرها ي ي به ضخامت هاي مختلف و در عرضي كه كارخانه سازنده دستگاه تعيين كرده است، پخش كنند. تغييرات عرضي دستگاه بايد با ضمايمي صورت گيرد كه قادر باشد حداقل تا 15 سانتيمتر به عرض آن افزوده يا كم كند. در صورتي كه مخلوط آسفالتي در بيش از يك قشر پخش شود، اتصالهاي طولي و عرضي هر قشر، با حدود 15 سانتيمتر از اتصالهاي نظير قشر زيرين فاصله خواهد داشت.
حداقل ضخامت هر لايه آسفالتي دو تا سه برابر حداكثر اندازه سنگدانه و حداكثر ضخامت با توجه به شرايط اجرايي و نوع غلتكها ميباشد كه توسط دستگاه نظارت تعيين ميشود. اجراي هر يك از انواع آسفالت از جمله اساس قيري و بيندر در يك لايه بر اجراي آن در چند لايه ارجحيت دارد. به عنوان مثال، با رعايت ضوابط فوق، پخش و تراكم 15 سانتيمتر آسفالت بيندر با مصالح داراي حداكثر اندازه 25 ميليمتر، در دو لايه 5/7 سانتيمتري نسبت به سه لايه 5 سانتيمتري مناسبتر و بيشتر مقرون به صرفه است.
تراكم لايه آسفالتي
پس از پخش، عمليات تراكم لايه آسفالتي در چند مرحله صورت ميگيرد.
عمليات تراكم در مرحله اول كه بلافاصله بعد از پخش مخلوط آسفالتي شروع ميشود با غلتك سهچرخ، يا غلتكهاي رديف و يا لرزشي اجرا ميگردد. وقتي كه غلتك سهچرخ و غلتكهاي رديف و يا لرزشي با هم كار ميكنند، غلتك (رديف دوچرخ يا سهچرخ) بايد بلافاصله پشت فينيشر و بقيه غلتكها بعد از آن عمل نمايند. چرخي كه با نيروي محركه غلتك را تامين مي نمايد بايد به طرف فينيشر باشد تا از جمع شدن آسفالت در جلوي چرخ جلوگيري نمايد.
سرعت غلتكهاي فولادي در اين مرحله حداكثر سه كيلومتر و غلتكهاي لرزشي بين چهار تا پنج كيلومتر در ساعت ميباشد. وزن غلتكهاي مورد استفاده در اين مرحله، به درجه حرارت، ضخامت و مقاومت مخلوط آسفالتي بستگي دارد. اين وزن براي غلتكهاي وزني، 8 تا 12 تن و براي غلتكهاي لرزشي، 7 تا 12 تن است. فاصله غلتكهاي اين مرحله تراكم از فينيشر بايد به نحوي تنظيم شود كه هيچ گاه از 50 متر تجاوز ننمايد. در اين مرحله درجه حرارت مخلوط آسفالتي بايد به مقداري باشد كه مخلوط به چرخ غلتك نچسبد و در سطح آن ترك طولي و يا عرضي و يا جابهجايي ايجاد نشود و به عبارت ديگر مخلوط آسفالتي تاب پذيرش وزن غلتك را داشته باشد. حداقل درجه حرارت در شروع مرحله اول عمليات تراكم براي مخلوطهاي آسفالتي پيوسته 120 و مخلوطهاي آسفالتي با دانهبندي باز 105 درجه سانتيگراد است .
غلتكزني در مرحله دوم از تراكم، بلافاصله بعد از تكميل مرحله اول و در شرايطي شروع ميشود كه مخلوط آسفالتي هنوز حالت خميري داشته و داراي آنچنان حرارتي است كه ميتواند تراكم نسبي موردنظر را تأمين كند. اين درجه حرارت براي مخلوطهاي آسفالتي با دانهبندي پيوسته 95 درجه سانتيگراد است. غلتكهاي مورد استفاده در اين مرحله از نوع لاستيكي و يا لرزشي ميباشد كه نسبت به غلتكهاي وزني امتيازاتي به شرح زير دارد:
الف: تراكم حاصله در قشر آسفالتي توسط اين غلتكها نسبت به غلتكهاي فولادي وزني، يكنواختتر و همگنتر است.
ب: تعداد گذر غلتكهاي لرزشي براي حصول تراكم لازم كمتر از ساير غلتكهاست.
پ: بافت بسته و پيوستهاي كه غلتكهاي لاستيكي و لرزشي در سطح آسفالت ايجاد ميكنند، سبب ميشود كه قابليت نفوذ آب در لايه آسفالتي كاهش يابد.
ت: غلتكهاي لاستيكي و لرزشي با جابهجا كردن دانههاي سنگي و قفل و بست كردن آنها در يكديگر، مقاومت لايه آسفالتي و زاويه اصطكاك داخلي آن را به ميزان قابل ملاحظهاي افزايش ميدهد.
سرعت غلتك لاستيكي در اين مرحله پنج كيلومتر و غلتك لرزشي چهار تا پنج كيلومتر در ساعت است. كاركرد غلتكهاي لاستيكي و يا لرزشي در اين مرحله بايد آنقدر ادامه يابد كه مخلوط آسفالتي به حداقل تراكم مجاز برسد. اگرچه در مرحله دوم غلتكزني، استفاده از غلتك لاستيكي و يا لرزشي بر ساير غلتكها برتري دارد، با اين وجود كاربرد غلتكهاي وزني نيز در اين مرحله مجاز است. فاصله غلتكهاي مورد مصرف در مرحله دوم، از غلتكهاي مرحله اول معمولاً بايد بيش از 60 متر باشد. قبل از آنكه درجه حرارت مخلوطهاي آسفالتي به حداقلي برسد كه دستگاه نظارت تعيين كرده است، عمل غلتكزني بايد در اين مرحله پايان يافته و تراكم لازم حاصل شود. اين درجه حرارت بيش از 85 درجه سانتيگراد است.
غلتكزني نهايي براي آرايش نهايي سطح راه بوده و در شرايطي بايد انجام گيرد كه مخلوط آسفالتي هنوز كارآيي لازم براي محو اثرات چرخهاي غلتكهاي دو مرحله پيشين و رفع هرگونه عيب و نقص و ناهمواري در پوشش آسفالتي را دارد.
در اين مرحله بايد غلتكهاي وزني دوچرخ و يا سهچرخ رديف، مورد استفاده قرار گرفته و در حداقل فاصله نسبت به غلتكهاي مرحله دوم عمل نمايند. وزن غلتكها در اين مرحله حداقل هشت تن و سرعت آنها حداكثر پنج كيلومتر در ساعت ميباشد. بعد از تكميل مرحله سوم، وسايل سنگين از جمله غلتكها به هيچ وجه مجاز نيستند كه روي سطح راه كه غلتكزني آن پايان يافته ولي هنوز كاملاً سرد و سخت نشده است توقف نمايند. غلتكزني در اين مرحله، قبل از آنكه درجه حرارت آسفالت به كمتر از 80 درجه سانتيگراد برسد بايد پايان يابد.
معرفي پروژه
روسازي راهها به عنوان بخشي از سازه راه نقش بسيار مهمي در عملكرد و تأمين سطح هموار و ايمن دارد. بنابراين ساخت روسازيهاي با قابليت باربري و عمر بالا و كيفيت مناسب و نيز نگهداري آنها در شرايط عملكردي مناسب از اهميت بسياري برخوردار است. به همين دليل بررسي عوامل مؤثر بر عملكرد و عمر اينگونه روسازيها براي رفع كاستيها و نواقص احتمالي و ارتقاء دانش مهندسي روسازي ميتواند گام مؤثري در افزايش دوام و كيفيت روسازيها و در نتيجه صرفهجويي در هزينه ساخت و نگهداري روسازي شود. مشخصات هندسي لايههاي روسازي و مشخصات مكانيكي مصالح مهمترين مشخصههاي روسازي هستند كه در رفتار سازهاي و عملكردي روسازي نقش دارند.
روسازيهاي آسفالتي با انواع مختلفي از مخلوطهاي آسفالتي و با ضخامتهاي مختلف در كشورهاي پيشرفته اجرا ميگردد، ولي متأسفانه در كشور ما بدليل فقدان تحقيقات فراگير، نه تنها تنوع خاصي در نوع مخلوطهاي آسفالتي مورد نظر ديده نميشود (تقريباً تمامي مخلوطهاي آسفالتي از نوع بتن آسفالتي است) بلكه همه روسازيهاي آسفالتي نيز از نوع روسازيهاي متداول شامل لايههاي اساس، زيراساس و لايه آسفالتي است.
مروري بر طراحيها و نقشههاي اجرايي نشان ميدهد، هم اكنون در كشور روسازيهاي آسفالتي در سه لايه ( دو لايه بيندر و يك لايه توپكا)، در ضخامتهاي 4 الي 7 سانتيمتر (چهار تا پنج سانتيمتر لايه توپكا و پنج تا هفت سانتيمتر لايه بيندر) اجرا ميشود.
در اين پروژه هدف كاهش تعداد لايهها با افزايش ضخامت لايهها و به عبارت ديگر اجراي لايههاي آسفالتي در ضخامت بالاتر (لايه آسفالتي ضخيم) است كه منجربه كاهش تعداد دفعات اجراي لايههاي روسازي ميگردد. اين كاهش ميتواند به نوعي باعث كاهش مشكلات اجرايي، كاهش هزينه اجرا و نيز كاهش برخي از خرابيهاي زودرس روسازيها گردد.
با توجه به مطالب فوق در اين پروژه سعي براين است با مطالعه منابع و تجربه ساير كشورها و بررسي مزايا و مشكلات روسازيهاي با لايههاي ضخيم و برمبناي امكانات و دانش موجود در سطح كشور نسبت به ارايه راهكارهاي مناسب براي طرح و اجراي اينگونه روسازيها در كشور، موارد لازم ارايه شود.
اهداف انجام پروژه
اهداف كلي از انجام اين پروژه تحقيقاتي به صورت زير فهرست مي شود.
1. كاهش مشكلات اجرايي به دليل كاهش تعداد دفعات اجراي لايههاي آسفالتي
2. كمك به ارتقاء و كيفيت عملكردي روسازيهاي شبكه راهها
3. جلوگيري از خرابيهاي زودرس روسازيها
4. كاهش هزينههاي اجراي لايههاي آسفالتي
5. استفاده بهينه از منابع و صرفهجويي در آن
6. گسترش دانش روسازي در كشور
7. شناخت توانائيها و امكانات موجود در كشور
8. ارايه روش مناسب با شرايط علمي و اجرايي كشور
علاقه مندی ها (Bookmarks)