بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه به دلیل رشد ترافیک و افزایش هزینه های بهره برداری و نگهداری از راه ها، انجام مطالعات و تحقیقات در جهت یافتن راه حل هایی به منظور افزایش عمر رویه های آسفالتی، اجرای رویه های مقاوم در برابر ترافیک زیاد و بارهای محوری سنگین و به خصوص تغییرات دما و فراهم نمودن رویه های ایمن برای تردد وسایل نقلیه را ضروری می نماید. یکی از راه حل های موجود برای جبران ضعف آسفالت و مخلوط های قیری در خصوصیات مختلف، مسلح کردن آنها به وسیله ی مواد مختلف است. از آنجا که روش های تقویت و تسلیح آسفالت به جهت بهبود کارآیی آن متنوع هستند، لازم است که ضمن شناسایی روش های موجود، مزایاو معایب هر یک را دانسته و شرایط بهره بردن بهتر از آنها نیز مشخص شود . در این مقاله، روش های رایج مسلح کردن آسفالت به وسیله ی مواد مختلف جمع آوری شده و مزایا و معایب روش بحث شده نیز بیان شد.
کلمات کلیدی: آسفالت، تسلیح، مقاومت، کارآیی
-1 مقدمه:
با افزایش روز افزون تعداد آمد وشد وسایل نقلیه، توجه بیشتری به مسائل ایمنی، راحتی و هم چنین افزایش هزینه ی ساخت، ترمیم و نگهداری روسازی های آسفالتی شده است، به طوری که انتظارات از مخلوط های آسفالتی به طور گسترده ای افزایش یافته است.ایران کشوری در حال توسعه می باشد که میزان تردد در جاده های آن، از نظر تعداد وسایل نقلیه و میزان بار محوری در حال افزایش است.مخلوط های آسفالتی باید به گونه ای انتخاب و اجرا شوند که از هر نظر پایدار و دارای عمر مفید باشند و در شرایط مختلف بارگذاری و آب و هوایی حداکثر بهره وری را داشته باشند. به همین خاطر استفاده از روش ها و افزودنی هایی که بتواند عملکرد آسفالت را در شرایط مختلف بهره برداری بهبود بخشد، عمر مفید پروژه را افزایش دهد و در عین حال صرفه ی اقتصادی داشته باشد، مورد توجه قرار گرفته است.
بنابه دلایل گفته شده، افزایش توان باربری مخلوط های آسفالتی در چند دهه ی اخیر، یکی از اهداف عمده ی مهندسی در تکنولوژی طراحی و ساخت این مخلوط ها است. طبق بررسی های انجام شده، ملاحظه گردید که تا به امروز، هیچ مقاله و تحقیقی وجود ندارد که انواع مختلف موادی را که می توان مخلوط های آسفالتی را با آنها تسلیح و تقویت نمود، در آن آورده شده باشد. همچنین تحقیقاتی که تاکنون بر روی روش های مسلح کردن آسفالت صورت گرفته است، فقدان یک مطالعه ی مقایسه ای به لحاظ عملکرد هر یک از مواد و روش ها را روشن می سازد. در این مقاله، روش های مرسوم مسلح کردن آسفالت را گردآوری کردیم و در ادامه، مزایا و معایب - البته در صورت وجود - روش را نیز متذکر شدیم .
-2 روش های تسلیح آسفالت در حالت کلی:
به طور کلی امروزه برای مسلح کردن مخلوط های آسفالتی،از دو گروه ژئوسنتتیک ها و الیاف ها استفاده می کنند. استفاده از الیاف طبیعی و مصنوعی و انواع مختلف ژئوسنتتیک ها در این راستا می تواند به افزایش قابل توجه معیارهای مقاومتی آسفالت بیانجامد،مشروط بر آنکه تأثیر منفی دیگری بر عملکرد مخلوط های آسفالتی نداشته باشد. در ادامه، در مورد هر کدام به طور مفصل توضیح داده و پیشینه ی استفاده از آنها را بیان می کنیم.
-3 ژئوسنتتیک ها -1-3 پیشینه ی استفاده از ژئوسنتتیک ها:
استفاده از پارچه ها برای کمک به ساخت جاده بر روی زمین نرم به رومیان باستان مربوط می شود. آن ها در روشی که بسیار شبیه به تکنیک های امروزی است، حصیرها را بر روی زمین باتلاقی قرار داده و سپس روی آن را با سنگدانه می پوشاندند. مطالعات باستان شناسان نشان می دهد که حتی قبل از آن، یعنی از حدود 2500 سال قبل از میلاد حضرت مسیح نیز قرار دادن شاخه ی درختان بر روی زمین های باتلاقی و نرم برای احداث راه متداول بوده است. برای هزاران سال در خاورمیانه و خاور دور جهت مسلح کردن سازه های خاکی بزرگ، ازنی، بوریا و بامبو استفاده می کردند .
-2-3 معرفی ژئوسنتتیک ها:
ژئوسنتیک ها خانواده ای از مصالح پلیمری هستند که خواص فیزیکی و مکانیکی آنها همچون استحکام، نفوذ ناپذیری، مقاومت در برابر سوراخ شدگی و از همه مهمتر، مقاومت کششی فوق العاده بالای آنها نسبت به وزنشان، باعث به وجود آمدن گستره ی وسیعی از کاربرد این مواد در طرح های عمرانی شده است2]،.[1 ژئوسنتتیک ها به پنج دسته ی کلی تقسیم می شوند:
ژئوتکستایل ها - Geotextiles - ژئوگریدها - Geogrids - ژئونتها - - Geonets
ژئوممبرین ها - Geomembranes - ژئوکامپوزیتها - - Geocomposites
با قراردادن لایه های ژئوسنتتیک در داخل آسفالتی که در تحمل کشش ضعیف است، می توان فقدان مقاومت کششی آن ها را جبران کرد .[2] رویه ی آسفالت مسلحی که به این طریق ایجاد می شود، از نظر خصوصیات مقاومتی ظرفیت باربری و تحمل کشش بهتر از آسفالت معمولی عمل می کند. ژئوتکستایل ها، ژئوگریدها و ژئوکامپوزیت ها از ژئوسنتتیک هایی هستند که می توانند به عنوان المان های مسلح کننده در رویه های آسفالتی به کار روند .
-3-3 مزایای استفاده از ژئوسنتتیک ها در رویه های آسفالتی:
- تسلیح مخلوط های آسفالتی با قرار دادن لایه های ژئوسنتتیکی مزایایی را دارند که عبارتند از:
- عرض ترک های ایجاد شده که به دلیل خستگی به وجود آمده اند، در مقایسه با نمونه های غیر مسلح کمتر است .[2]
- مدول سختی نمونه های مسلح شده نسبت به نمونه های غیر مسلح بیشتر است، که البته مدول سختی ژئوگرید در بین نمونه های مسلح شده با انواع ژئوسنتیک ها، از بقیه بیشتر است .
- سرعت در اجرا
- در نمونه های مسلح شده، سرعت افزایش خرابی کمتر از نمونه های مسلح نشده است .[2]
- آب بند کردن روسازی
- جلوگیری از ترک خوردگی انعکاسی و افزایش مقاومت در برابر این ترک خوردگی ها
- افزایش عمر مفید روکش و لایه ی آسفالتی و در نتیجه افزایش فواصل بین تعمیرات روکش تا دو برابر .[1]
- کاهش ضخامت لایه ی روکش
- استفاده از مصالح ژئوسنتتیک از دیدگاه اقتصادی و فنی به صرفه بوده و در مواردی تا %30 هزینه در پروژه ها را کاهش می دهد .[1] حال به طور جزئی تر به بررسی تعدادی از ژئوسنتتیک ها که عملکرد اصلی شان مسلح کردن آسفالت است می پردازیم:
-1-3-2 ژئوگریدها:
ژئوگریدها، شبکه های توری روباز از جنس الیاف و پلیمرهای P.V.C پلی اتیلن و یا بپرو پیلن هستند .[1,4] از بین انواع مختلف ژئوگرید، ژئو گریدهای با جنس فایبرگلاس و نتلون از تقویت کننده های مهم مخلوط های آسفالتی هستند .[4] ژئوگریدهای فایبرگلاس دارای خصوصیات مهمی از جمله پایداری دما، پایداری شیمیایی و فیزیکی، مدول بالا، دوام دراز مدت و طویل شدگی کم می باشند. هم چنین استفاده از این نوع ژئوگرید، باعث کاهش هزینه های ساخت و ساز، افزایش عمر جاده ها و جلوگیری از ترک های پیچشی می شود .[5] با استفاده از ژئوگریدهای نتلون هم می توان ضمن افزایش عمر آسفالت به میزان چند برابر، از بروز عوارضی مانند خستگی زودرس، ترک خوردگی و موج افتادگی در آسفالت جلوگیری کرد .[4]
-2-3-2 مزایای استفاده از ژئوگریدها درلایه های آسفالتی:
- 1افزایش مقاومت کششی لایه های آسفالتی:
نقش عمده ی ژئوگرید در مسلح کردن آسفالت، به عنوان ماده ای برای افزایش مقاومت کششی آسفالت است. ضعف آسفالت در برابر کشش موجب می شود تا ترک هایی که در لایه های زیرین ساختمان راه به وجود آمده اند، به سطح آن منتقل شوند و موجب خرابی روسازی گردند .[1,6] - 2 در روکش های انعطاف پذیر مسلح می توان تغییر شکل های بزرگتر و توان باربری بالا تری را بدون ترک خوردگی ایجاد کرد .[1] - 3 تحمل میزان چشم گیری از نیروهای کششی افقی در آسفالت و توزیع آنها در یک سطح بزرگتر، که این عمل موجب پایین آمدن میزان حداکثر اوج نیروهای کششی ناشی از بارگذاری حاصل از بارهای سنگین می شود .[1] - 4 جلوگیری از بروز ترک های انعکاسی : - reflecting cracks - اگر چه ترک های انعکاسی لزوماً باعث کاهش توان سازه ای نمی شوند، اما ورود رطوبت و تأثیرات محیط اطراف وترافیک می تواند روسازی را به خرابی های زودرس و حتی گسیختگی سوق دهد .[1,7] - 5 جلوگیری از ترک خوردگی های ناشی از حرارت ;[1]
