بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
ارائه ي روش تحليلي براي ارزيابي کارآمدي ژئوتکستايل هاي اجرا شده در روسازي هاي آسفالتي
خلاصه
شيارافتادگي ها در روسازي به دو گروه برشي و يا سازه اي تقسيم بندي مي شوند. شيارافتادگي برشي به شيارهايي اطلاق مي گردد که در لايه ي رويه روسازي اتفاق افتاده و به لايه هاي زيرين منتقل نمي شود، ولي شيارافتادگي هاي سازه اي ناشي از تنش زياد وارده بـر بسـتر و کمبـود مقاومـت بسـتر روسازي بوده و اين شيارافتادگي ها تا عمق روسازي امتداد مي يابند. در اين تحقيق هدف ، بررسي وضعيت گسيختگي ژئوتکستايل هاي اجرا شده در روسازي ها با استفاده از هندسه ي شيارهاي سازه اي (عمق و طول آن ها) در سطح روسازي است . در اين مقاله روش تحليلي و تقريبي بـراي ارزيـابي وضعيت گسيختگي ژئوتکستايل هاي اجرا شده هنگام وجود شيارافتادگي هاي سازه اي ارائه شده است .
کلمات کليدي: روسازي، گسيختگي برشي، ژئوتکستايل ،شيارافتادگي .
١- مقدمه
استفاده از ژئوتکستايل ها در ساخت و بهسازي روسازي ها بصورت چشمگيري رو به افزايش است . استفاده از مواد ژئوتکستايل در روسـازي هـا عمـدتاً بـه سه دليل ، ١) تعمير ترک هاي انعکاسي در روسازي ٢) جداسازي و تقويت ٣)زهکشي و فيلتراسيون انجام مي شود.
در استفاده از مواد ژئوتکستايل براي جداسازي و تقويت روسازي ، ژئوتکستايل عمدتاً در فصل مشـترک بسـترو اسـاس (و يـا در وسـط لايـه ي اساس ) قرار مي گيرد و با افزايش مقاومت بستر (بدليل افزايش مقاومت CBR آن )و نيز بدليل ممانعت از اختلاط مصالح اساس و بسـتر کـه باعـث ايجـاد لايه ي انتقالي با مدول الاستيسيته ي مابين مدول لايه ي اساس و بستر خواهد شد، موجب افزايش ظرفيت باربري روسازي مي گردد[١].
يکي از ويژگي هاي مهم ژئوتکستايل هاي اجرا شده بعنوان عامل تقويتي ، مقاومت کششي و يا بعبارتي مقدار بار نهايي اسـت کـه تـا گسـيختگي تحمل مي نمايند و اين موضوع نيز بطور مستقيم به مدول الاستيسيته ي مواد ژئوتکستايل مربوط مي گردد که هرچـه مـدول الاستيسـيته ي مـواد ژئوتکسـتايل بيشتر باشد، مقدار باري که مواد ژئوتکستايل تا گسيختگي تحمل مي نمايد نيز بيشتر خواهد بود.
٢- شيارافتادگي
شيارافتادگي هاي يکي از خرابي هاي مهم روسازي هاي آسفالتي بحساب مي آيند مخصوصاً زمانيکه روسـازي مرطـوب باشـد، چراکـه تجمـع آب در ايـن شيارها باعث لغزندگي وسايل نقليه خواهد شد[٢]. روسازي هاي آسفالتي تحت بارگذاري ناشي از ترافيک قرار دارند که ايـن بارگـذاري منجـر بـه ايجـاد تنش در روسازي شده و اين تنش ايجادي نيز موجب تشکيل کرنش هاي مختلفي در روسازي است . شيارافتادگي يکي از انواع کرنش هاست که به دلايـل زير اندازه گيري و شبيه سازي آن مشکل مي باشد[٣]:
١. ارتباط اساسي بين مصالح روسازي بصورت غيرخطي و پيچيده است .
٢. تغييرات خواص مصالح روسازي در نتيجه ي بارگذاري سنگين وارده و دماي زياد باعث مي شود که روسازي بعنوان يک مـاده ي ويسکوالاستيک ارزيابي گردد. ولي مصالح لايه ي اساس ، مصالح مقاوم در برابر يخبندان در برابر تغييرات پارامترهاي بالا، مقاومترند.
٣. رطوبت و دماي مصالح روسازي در هر چرخه ي بارگذاري متفاوت است . لذا پيش بيني مکانيزم شيارافتادگي در انواع مختلفـي از مصالح ، ساختار، جريان هاي ترافيکي و شرايط محيطي از اهميت بالايي برخوردار است .
در روسازي ها عموماً دو نوع شيارافتادگي وجود دارد، الف ) شيارافتادگي برشي (شيارافتادگي در لايه ي سطحي روسـازي )و ب ) شـيارافتادگي سازه اي (ناشي از تنش هاي زياد وارد بر بستر روسازي ). شيارافتادگي برشي در لايه ي سطحي روسازي ايجاد مي گرددو به لايـه هـاي زيـرين منتقـل نمـي - گردد اين شيارافتادگي ناشي از تنش هاي برشي زياد وارد از طرف لاستيک وسيله ي نقليه است [٣]. درضـمن ، احتمـال ايجـاد شـيارافتادگي هـاي برشـي بـا افزايش دما افزايش مي يابـد[٤]. خنثـي کـردن تـنش هـاي برشـي و افـزايش مقاومـت برشـي مصـالح روسـازي باعـث کـم کـردن و از بـين بـردن اينگونـه شيارافتادگي ها خواهد گرديد. براي حل اين مشکل تلاش هاي زيادي صورت گرفت کـه اساسـي تـرين تـلاش هـا در جهـت بهبـود خـواص مخلـوط هـاي آسفالتي انجام گرفت .
آزمايش هاي زيادي انجام گرفت و مشخص گرديد که مقاومت برشي مخلوط آسفالتي تحت تاثير زاويه ي اصطکاک داخلي مصـالح روسـازي است [٥]. بررسي هاي زيادي نشان دادند که افزايش مقاومت برشي مخلوط هاي آسفالتي تحت تاثير افزايش دو پـارامتر عمـده اسـت ، زاويـه ي اصـطکاک داخلي مصالح روسازي و چسبندگي مخلوط هاي آسفالتي . اثر اين پارامترها در آزمايش هاي مختلفي که بر روي مقاومت مخلوط هـاي آسـفالتي در برابـر عمق شيارافتادگي صورت گرفت مشخص گرديد[٦]. از اين بررسي ها مي توان نتيجه گرفت که در صورتيکه مصالح بکار رفتـه در مخلـوط هـاي آسـفالتي بصورت شکسته و با کيفيت بالا باشند عمق شيارافتادگي زياد نخواهد بود.
اندازه ي مصالح و مقدار قير مصرفي تاثير بسيار مهمي در خواص فيزيکي و مکانيکي روسازي هاي آسفالتي دارد اين تاثير روي افزايش مقاومت برشـي و کاهش شيارافتادگي نيز بخوبي خود را نشان مي دهد مقدار بهينه ي قير مصرفي و اندازه ي بهينه ي مصالح باعث بهبود مقاومت برشي مخلوط هـاي آسـفالتي خواهد گرديد[٧].
در طي ساليان زيادي مشخص گرديد که افزايش سختي مخلوط هاي آسفالتي در نتيجه ي افزايش سختي قير مصرفي در روسازي باعـث کـاهش عمق شيارافتادگي در روسازي هاي آسفالتي مي گردد[٨ و٩].
همانگونه که پيشتر عنوان گرديد نوع دوم شيارافتادگي ، شيارافتادگي سازه اي است که در نتيجه تنش هاي زياد وارد بر بستر روسازي ايجاد مـي - گردد، براي مقابله با اينگونه شيارافتادگي بايستي مقاومت بستر و يا بعبارتي مدول الاستيسيته ي بستر افزايش يابد، اين عمل مي تواند با تثبيت و يا با تقويـت آن بوسيله ي مواد ژئوسنتتيک (ژئوتکستايل و يا ژئوگريد) صورت پذيرد. در خصـوص تقويـت روسـازي هـاي آسـفالتي بـا اسـتفاده از مـواد ژئوسـنتتيک تحقيقات گسترده و زيادي صورت گرفته است [١٠و١١]. تحقيقات زيادي نيز با رويکرد کاهش ترک هاي انعکاسي در روسازي هاي آسفالتي انجام گرفته است [١٢و١٣]. ولي در زمينه ي تاثير مواد ژئوسنتتيک روي شکل کرنش هاي پلاستيک و برشي تحقيقات کمي صورت گرفته است . در ايـران چنـد سـالي است که مواد ژئوسنتتيک در روسازي ها استفاده مي گردند و لذا بررسي کارآمدي آنها بدلايل اقتصادي از اهميت بالايي برخوردار است .
٣- هندسه ي شيارهاي ايجاد شده در لايه ي رويه و بستر روسازي
تحقيقات نشان داده اند که براي مقادير کم ضرايب شيارشدگي ، =d.W(، که d، عمق شيارشدگي و W طول شيارافتادگي است )، تفاوت معنـاداري در مقادير مقاومت غشايي ژئوتکستايل با فرض هندسه ي دايره اي و يا سهمي شکل شيارشدگي بوجـود نخواهـد آمـد [١٤]و لـذا در صـورتيکه هندسـه ي شيار بصورت يک نيم دايره ( شکل ١) در نظر گرفته شود و در صورتيکه عمق و وترو شعاع اين دايره را بترتيب با d ،w وR نمايش دهيم ،و با در نظـر گيري اين موضوع که عمق شيار در روي بستر همان عمق شيار در روي لايه ي رويه باشد ولي عرض شيار به W تغيير يابد [١٥]،
W=w+2X (1)
که مقدار X از ٠ تا ١٧٨-٥١٠ ميلي متر به ترتيب براي روسازي با و بدون ژئوتکستايل تغيير مي کند.
روابط زير را مي توان براي تعيين کرنش ژئوتکستايلي که روي بستر بکار رفته است را بدست آورد.
با تقسيم رابطه ي ٢ به رابطه ي ٣ رابطه ي ٤ بدست مي آيد:
با استفاده از رابطه ٤، مي توان را حساب کرد:
