بخشی از مقاله
چکیده:
در کشور ما به دلیل دسترسی به منابع نفتی و مشتقات آن از قبیل قیر، قدمت استفاده از آسفالت به صورت سرد یا گرم در خیابان ها و جاده های بین شهری به حدود 80 سال می رسد. در سال های اخیر از سویی افزایش قیمت قیر و محدودیت استفاده از منابع نفتی و از سویی دیگر وجود ذخایر عظیم سنگی و کارخانجات متعدد تولید سیمان، کارشناسان را بر آن داشت تا به طور جدی نسبت به انجام تحقیقات و آزمایش ها و مشاوره با متخصصان تکنولوژی بتن به منظور انتخاب جایگزینی مناسب و منطبق بر امکانات موجود کشور اقدام نمایند.
در حال حاضر علاوه بر اهداف اقتصادی و فنی، عوامل زیست محیطی و ملزومات توسعه پایدار نیز به طور فزاینده در طراحی، ساخت و نگهداری روسازیها و پروژههای زیر ساختاری دیگر در نظر گرفته می شود. روسازیهای سازگار با محیط زیست - روسازی های سبز - به روسازی هایی اطلاق می شود که در کلیه ابعاد ازجمله طراحی، ساخت و نگهداری آنها مسائل محیط زیستی درنظر گرفته میشود. با توجه به گستردگی سطح بتن و کم بودن مقدار آب اختلاط در بتن های غلطکی، روسازی راه، روش و مدت زمان عمل آوری، در دستیابی به خواص مورد نظر این نوع بتن ها اهمیت بسیار دارد. روسازی های بتنی با طول عمر بالا، کمتر نیاز به ترمیم و بازسازی مکرر دارند و به ایمنی بزرگراه و کاهش ازدحام کمک می کنند.
اجرا و حفظ عرض شانه های راه های اصلی از دغدغه های ایمنی راه هاست. اقدام به اجرای لایه بیندر - تراکم لایه های آسفالت ضخیم - روی شانه و حذف توپکا در روی شانه ها باعث افتادگی کنار جاده و در نتیجه خطر برای وسایل نقلیه سنگین شده به خصوص در شرایطی که خط کشی راه ها به موقع و با کیفیت صورت نمی پذیرد استفاده از بتن فشرده غلطکی تثبیت شده بستری ایجاد می کند که علاوه بر آن که در برابر بارهای سنگین عملکرد بسیار مطلوب دارد به دلیل پایین بودن قابلیت سواری دهی riding quality تمایل به سرعت را کاهش می دهد.
این نوع روسازیها در مقایسه با روسازی های آسفالتی، در صورت در نظر گرفتن تمهیدات لازم جهت مهار تنشهای حرارتی و اصطکاکی، از عمر مناسب و توجیه اقتصادی برخوردار می باشند، کما اینکه امروزه در اکثر کشورهای صنعتی که مشکل کمبود سیمان وجود ندارد، مورد استفاده قرارگرفته اند. در کشور ما نیز با توجه به افزایش قابل ملاحظه قیمت قیر در سال های اخیر و در پی آن افزایش قیمت روسازی های آسفالتی و افزایش تولیدات داخلی سیمان و در راستای کاهش استفاده از سوخت های فسیلی و همچنین کاهش مسائل زیست محیطی و سرمایه گذاری، بعلاوه فواید تکنیکی و فنی متعدد، باید استفاده از روسازی های بتنی برای جاده ها و بزرگراه ها مورد توجه قرار گیرد و بستری مناسب برای رقابت روسازی های بتنی با روسازیهای آسفالتی فراهم گردد. با توجه به این نیاز، در این پژوهش به مقایسه روسازیهای بتنی و آسفالتی از منظر فنی، اقتصادی و زیست محیطی پرداخته شده است.
-1 مقدمه:
بتن غلطکی روسازیRCC یک ترکیب بتنی سیمانی پرتلند با اسلامپ صفر است که توسط ماشینآلات متداول در بتن آسفالتی، پخش گردیده و به وسیله غلتکهای فلزی چرخ لاستیکی و غلتکهای ویبره ای، متراکم میشود. روسازیهای بتن غلتکی نوع ویژه ای از روسازیهای بتنی هستند که به صورت کلی در گروه روسازیهای بتنی غیرمسلح درزدار طبقه بندی می شوند . این بتن هم در سدها و هم در روسازی راه استفاده میشود. بتن RCC در سدهای خاکی به عنوان جایگزینی برای رس بکار میرود. روسازی ساخته شده از بتن غلتکی - RCCP - میتواند برای مسیرهای با ترافیک سبک و همچنین مسیرهای با ترافیک سنگین استفاده می شود.
رویه بتن غلطکی مورد استفاده در این نوع روسازی دارای خصوصیاتی نظیر دوام زیاد، هزینههای ساخت کم و تعمیرات و نگهداری در سطوح کم است. خواص مخلوط و اغلب خواص مهندسی بتن غلطکی مشابه روسازیهای بتنی متعارف است. بتن غلطکی مورد استفاده در راهسازی، یک تکنولوژی در حال پیشرفت است. حدود دو دهه است که پروژههای متعدد روسازی در آمریکا و کشورهای اروپایی نظیر فرانسه، اسپانیا، آلمان، استرالیا، هندوستان و ژاپن با بتنRCCP ، اجرا شده است و روند استفاده از آن همچنان در حال گسترش است. اولین کاربرد واقعی و مهم RCCP در آمریکا احداث محوطه وسیع پارکینگ برای تانک ها و وسایل نقلیه نظامی سنگین در پایگاه هود در تگزاس در سال 1984 بوده است.
بتن غلطکی از یک طرف به اندازه کافی خشک میباشد تا بتواند وزن غلتک متراکمکننده را تحمل کند. از طرف دیگر این نوع بتن به اندازه کافی مرطوب و دارای آب است تا توزیع مناسبی از خمیر سیمان در داخل مخلوط بتن سیمانی ایجاد شود. ازجمله مشکلات اساسی معابر سواره رو خیابانها و شبکه های بزرگراهی و محوطه های صنعتی در کشور ما تخریب و تعویضهای متوالی آسفالت میباشد که در کنار تحمیل خسارات فراوان به اقتصاد ملی، ضریب ایمنی جاده ها و خیابان های کشور را نیز به شدت کاهش داده و البته خسارات فراوانی نیز به وسایل نقلیه وارد میکند.
چشم انداز این معضلات بدین صورت است که تکنولوژی انعطاف پذیر، ساخت معابر قادر به پاسخگویی و رفع این مشکل نیست و نیازمند تغییر ساختاری و تکنیکی طراحی و ساخت معابر سواره رو و ترافیکی میباشد. از طرفی مشکلات زیست محیطی استفاده از مواد فعلی و هیدروکربنها در ترکیب آسفالت قیری در کنار پائین بودن قابلیتهای آن برای احراز بسیاری از مشخصات فنی مورد لزوم در معابر ترافیکی بالاخص دوام و پایداری در برابر تغییرات جوی و سیکلهای یخبندان، استفاده از رویه های بتنی RCCP را پیش روی پروژه های راه سازی قرار داده است.
با ترویج احداث جاده ها به روش روکش غلطکی ضمن بهره گیری از محاسن این روش و دوری از معایب روکش های آسفالت با افزایش مصرف سرانه سیمان موجب رونق این صنعت شده تا چرخ های صنعت سیمان همچنان با قوت و قدرت به چرخش خود ادامه دهد. از این رو در این تحقیق سعی شده است تا ضمن معرفی رویه های بتنی RCCP به عنوان جایگزین رویه های انعطاف پذیر با توجه به معایب اجرای آسفالت قیری از جمله آلودگی های جوی و زیست محیطی به ویژه در هنگام تولید، عدم سازگاری آن با شرایط اقلیمی مختلف خصوصا" در فصول سرما، تغییر شکل و عمر کوتاه، عدم دوام در برابر مواد شیمیایی و هزینه های زیاد مواد اولیه و تولید، مزایا و قابلیت های اجرای رویه های بتنی توانمند زود سخت شونده - RCCP - و دامنه کاربرد وسیع این روش در پروژه های راه سازی، مورد شرح و بررسی قرار گیرد.
-2 ملاحظات انتخاب نوع روسازی
در اینجا فاکتورهای مؤثر در فرآیند تصمیم گیری انتخاب نوع روسازی، که برای روسازیهای جدید و بازسازی روسازیها قابل اجرا است، به دو دسته فاکتور های اصلی و ثانویه تقسیم شده و مورد بررسی قرار میگیرد. فاکتورهای اصلی انتخاب نوع روسازی شامل ترافیک، مشخصات خاک، شرایط آب و هوایی، ملاحظات ساخت و ساز، بازیافت و مقایسه هزینه است. زمانی که فاکتورهای مهم برای انتخاب روسازی وجود نداشته باشد و چندین نوع مختلف روسازی مورد نظر باشد، از مقایسه هزینه، برای تعیین نوع روسازی استفاده می شود.
این مقایسه باید شامل هزینه اولیه ساخت و ساز، هزینه مراحل بعدی یا کارهای اصلاحی، هزینههای چرخه عمر، هزینه نگهداری و ارزش اسقاطی باشد. هزینه استفاده کنندگان از جاده در طی دورههای ساخت و ساز، عملیات نگهداری و بازسازی نیز باید مدنظر قرار گیرد . فاکتور های ثانویه انتخاب نوع روسازی نیز شامل عملکرد روسازیهای مشابه در منطقه، حفظ منابع طبیعی و صرفه جویی در مصرف مصالح و انرژی، در دسترس بودن مصالح محلی و امکانات پیمانکاران، مشخصات سطح رویه، نتایج آزمایشهای محلی است.
سنگدانه های مصرفی در ساخت روسازی بتن غلتکی باید دارای کیفیت و دانهبندی مناسب باشند. سنگدانه ها به صورت طبیعی یا شکسته و یا مخلوطی از این دو میتوانند مورد استفاده قرار گیرند. سنگدانه های به کار رفته در بتن غلتکی روسازی باید دارای بخش ماسه به صورت مجزا و بخش شن به صورت مجزا باشند .دستگاههای اجرای روسازی آسفالتی با اعمال تغییراتی برای اجرای روسازی بتن غلتکی میتوانند به کار روند. این تغییرات عبارت است از بزرگتر کردن دهانه بین ورودی مواد اولیه و شمشه به نحوی که امکان عبور حجم زیاد مصالح سفت فراهم آید. در ادامه به بررسی و مقایسه اقتصادی و زیست محیطی روسازی های آسفالتی و بتنی، که از مهمترین عوامل مؤثر در انتخاب نوع روسازی است، می پردازیم.
-3 معرفی رویه بتن غلطکی و دامنه کاربرد
مطابق تعاریف مطرح شده در نشریات و کتب فنی، بتن غلطکی روسازی راه عبارت است از مخلوط سفت و نسبتا" خشکی از سنگدانه ها - با اندازه حداکثر 19 میلی متر - ، مواد سیمانی و آب که توسط دستگاه های متداول روسازی آسفالتی - فینیشر - پخش و پس از آن توسط غلطک ویبره ای کوبیده و متراکم می گردد و سرانجام بعد از سخت شدن در اثر واکنش هیدراتاسیون سیمان به بتن تبدیل می گردد.
امروزه دامنه کاربرد رویه های بتنی RCCP در پروژه های راهسازی تعریف شده در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه بسیار وسیع بوده و عواملی همچون تنوع کاربردی این رویه ها در پروژه های مختلف، توجیه اقتصادی اجرای این رویه ها نسبت به رویه های آسفالتی، حصول مقاومت فشاری حتی تا بیشتر از سه برابر مقاومت فشاری ثبت شده برای آسفالت قیری، صلبیت و عدم تغییر شکل های زیان آور این رویه ها، سازگاری کامل با شرایط اقلیمی سرد و گرم، سرعت بالای اجرا و امکان بهره برداری زود هنگام و سازگاری با محیط زیست، باعث شده است تا استفاده از رویه های بتنی RCCP با توجیه فنی و اقتصادی مناسبی روبرو بوده و لزوم افزایش مطالعات در این زمینه را مشخص می سازد.
دلایل گسترش استفاده از رویه های بتنی RCCP در پروژه های عمرانی را می توان بدین صورت بیان نمود:
· استفاده از رویه های بتنی RCCP در پروژه های عمرانی به دلیل سرعت و سهولت اجرا و امکان بهره برداری زود هنگام از آن باعث صرفه جویی در هزینه های طرح در مقایسه با سایر روش های روسازی می شود. بطور کلی استفاده از این روش تا %30 صرفه جویی در هزینه ها را نسبت به استفاده از روسازی های آسفالتی به همراه دارد.جهت اجرای بتن RCCP دستگاه و یا لوازم خاصی مورد نظر نبوده و با ماشین آلات متداول اجرای رویه های آسفالتی نیز قابل اجرا می باشد.
· در اجرای روسازی بتنی RCCP معمولا" نیازی به استفاده از داول در درزها و تقویت سازه ای آن با فولاد نیست.
· مطابق آزمایشات صورت گرفته از اجرای بتن غلطکیRCCPدر پروژ های روسازی راه، مقاومت فشاری و خمشی این رویه ها جوابگوی انواع بارهای ترافیکی طراحی بوده و در سیکل های مختلف یخبندان و تغییرات آب و هوایی کارایی مناسبی دارد. در کشور ما نیز پس از انجام طرح های تحقیقاتی و مطالعاتی گسترده در خصوص رویه های بتنی RCCP تا حدود زیادی دانش فنی ساخت و اجرای این رویه ها حاصل شده است.در شکل - - 1 نمونه ای از این نوع روسازی نشان داده شده است.
-24 مقایسه فنی، اقتصادی و زیست محیطی روسازیهای بتنی و آسفالتی:
در این قسمت به بیان برخی معایب رویه های آسفالت قیری و مزایای روسازی های بتنی پرداخته شده و توجیهات فنی و اقتصادی لازم جهت رو نمودن به روسازی های بتنی مورد بحث و بررسی قرار می گیرند.
