بخشی از مقاله
خلاصه
دو مشکل شیارشدگی و خستگی آسفالت از مهمترین مشکلات روسازیهای آسفالتی بوده که تحت تاثیر ترافیک که امروزه با تحول تعداد و وزن وسایل نقلیه عبوری بیشتر حائز اهمیت است و همچنین تغییرات دما، رطوبت و نشست لایه های روسازی در اثر اجرای ناصحیح بوجود می آید.
در راستای بیانات مقام معظم رهبری مبنی بر اقتصاد مقاومتی و حمایت از محصولات دانش بنیان در این تحقیق از ژئوگرید و ژئوتکستایل ایرانی استفاده شد و آزمایش تیرچه خمشی چهار نقطه ای با فرکانس 10 هرتز و بصورت کرنش ثابت در سه سطح کرنش 800، 1000 و1200 در دمای 20 درجه سانتیگراد با امواج نیمه سینوسی برای سه مقطع مخلوط آسفالتی غیر مسلح و مخلوط آسفالتی مسلح شده با ژئوتکستایل ومخلوط آسفالتی مسلح شده با ژئوگرید انجام و پس از تجزیه وتحلیل نتایج و نمودارها نتیجه گیری شد که ژئوگرید بدلیل ساختار شبکه ای باعث قفل و بسط سنگدانه ها در هم و بالا رفتن مقاومت کششی آن و پخش تنش و نیروهای بوجود آمده در سطح وسیعتر جهت کاهش تنشها وکرنشهای ایجاد شده و ترکهای بوجود آمده گردید و ژئوتکستایل نیز با ایجاد صفحه نرم باعث جذب تنشهای اعمالی و جلوگیری از رشد ترک گردید که ضریب رشد ترک بطور متوسط در نمونه های مسلح شده با ژئوگرید %79 ودر نمونه های مسلح شده با ژئوتکستایل %39 نسبت به نمونه غیر مسلح کاهش یافت و ماندگاری آن نیز به ترتیب %63 و%29 افزایش یافت.
.1 مقدمه
نخستین راه آسفالتی در سال 1870 در نیویورک اجرا شد. همچنین نخستین رویه با مخلوط آسفالتی گرم در سال 1876 در خیابان های "پنسیلوانیا" واقع در "نیوجرسی" امریکا متشکل از قیر معدنی دریاچه " ترینیداد" و ماسه دانهبندی شده تمیز و گوشهدار و فیلر معدنی اجرا شد .
بر اساس اسناد بدست آمده از دوران قاجاریه در سال 1285 می توان از" اداره ی کل طرق" به عنوان اولین تشکیلات ترابری و راهسازی ایران نام برد . در سال 1309 این اداره کل مستقل گشته و وزارت طرق و شوراع تأسیس می گردد. در سال 1315 این وزارت به وزارت راه تغییر نام داد و در سال 1353 وزارت راه و ترابری نام گرفت ودر خرداد ماه سال 1390 به وزارت راه وشهرسازی تغییر نام پیدا کرد. انسان از گذشته تا حال با مطالعه طبیعت اطراف خود با مفاهیم تقویت ، تثبیت و تسلیح خاک به منظور افزایش قابلیت های آن آشنا بوده است. استفاده از پارچه گونه ها برای کمک به ساخت جاده بر روی زمین نرم به رومیان باستان مربوط می شود.آنها در روشی که بسیار شبیه روشهای امروزی می باشد حصیرها را بر روی زمینهای باتلاقی قرارداده وسپس روی آن را باسنگدانه می پوشاندند.
مطالعات باستان شناسان نشان می دهد که حتی قبل ازآن ، یعنی از حدود 2500 سال پیش از میلاد مسیح نیز قراردادن شاخه درختان بر روی زمینهای نرم و باتلاقی برای احداث راه ویا عبور از مناطقی متداول بوده است. برای هزاران سال در خاور میانه وخاور دور جهت مسلح کردن سازه های خاکی بزرگ از "نی" ،" بوریا"، "بامبو" استفاده می کردند.
همچنین جهت مقاوم کردن خاک به وسیله کوبیدن شمع هایی از جنس درختان"کرنا" و" بامبو" در فواصل منظم در گل های ساحلی نرم هنوز از روشهای تثبیت پی ساختمان در کشورهای گرمسیری است. در آسیا ، چینی ها و ژاپنی ها با بکار گیری گیاه بامبو در خاک ، مقاومت خاک بستر طبیعی را افزایش می دادند. استفاده از حصیر، شاخ و برگ، ذغال، پوست و حیوانات وحتی چرم در خاک بسیار مشاهده شده است.
دلیل این امر آنست که از دیرباز بشر با ضعف خاک و مصالح نظیر آن در تحمیل نیرو بخصوص نیروهای کششی و برشی آشنا بوده است و همواره سعی بر آن داشته تا با استفاده از موادی که از طبیعت سرچشمه می گرفته این ضعف را جبران کند. در دوران معاصر اولین مورد استفاده از الیاف ها در مسلح سازی جاده ها به سال 1926 بر می گردد. در این سال اداره بزرگراه های ایالت کارولینای جنوبی با بکارگیری الیاف پنبه ای ضخیم در پوشش لایه اساس و روکش کردن آن با آسفالت گرم نخستین تجربیات را در این زمینه کسب نمود.
سابقه تاریخی ساخت و کاربرد مواد ژئوسنتیک به سالهای 1950 که در آن زمان از ورقه های تک رشته برای ژئوتکستایل بافته شده به عنوان فیلتر در کنترل فرسایش در ایالت فلوریدای آمریکا استفاده شد. باب بارت اولین کسی بود که اولین طرحهای کاربرد مواد ژئوسنتیک در پروژه های آب و خاک را مطرح ساخت و بدین دلیل به نام پدر " ژئوتکستایل ها" مشهور گردیده است. در اواسط دهه 1960، هیئت مهندسین ارتش آمریکا امکان استفاده از ژئوتکستایل های بافته شده را به عنوان جایگزینی برای فیلترهای دانه ای در سیستم های کنترل فرسایش و حفاظت شیب ها مورد بررسی قرار داد. آنچه که امروزه به عنوان ژئوسنتتیک نامیده می شود در حقیقت محصولاتی است که نخستین بار در امر کنترل فرایند فرسایش زمین توسط بارت در سال 1966 مورد استفاده قرار گرفت.
در اواخر دهه 1960 در فرانسه نیز کار بر روی عملکرد دیگری از ژئوسنتتیک ها یعنی تسلیح لایه های خاک در حال شکل گرفتن بود. آنها در حقیقت با استفاده از الیاف غیر بافته در امر تسلیح لایه های خاک اولین گام ها را در استفاده از ژئوسنتتیک ها در امر راهسازی بر می داشتند. اولین تولید کنندگان ژئوسنتتیک کشورهای آلمان و انگلستان بوده اند . اولین محصولات ژئوسنتتیک که وارد آمریکا شدند ، حاصل تولیدات کارخانجات انگلستان ICI بود که در اواخر دهه 1970 به این کشور صادر شد.
- Geosynthetics - ژئوسنتتیکها منسوجات و پوشش های ساخته شده از الیاف تولید شده از مشتقات نفتی هستند که خاصیت اصلی آنها، فساد ناپذیری در مقابل عوامل درون خاک است. از ژئوسنتتیکها بهعنوان جداکننده، فیلتر، زهکش، مسلحکننده و حفاظت کننده استفاده میشود و به اشکال بسیار متنوع تقسیم میگردد.[4] از زمان شناخته شدن محصولات ژئوسنتتیک در دنیا حدود 45 سال سپری می شود.در طول این مدت در پروژه های فراوانی ژئوسنتتیک ها بهره گرفته شده و میزان استفاده وتولید آنها نرخ رشد بسیار وسیعی داشته است. متاسفانه علی رغم چنین پیشرفتهایی در سطح دنیا ، کشور ایران موفقیت چندانی در جهت استفاده از این محصولات نداشته و توجه زیادی به آنها نشده است.
محصولات ژئوسنتتیک از نظر تنوع وکاربرد به گونه ای هستند که تقریباً در تمام نقاط دنیا قابل استفاده بوده وایران نیز از این قاعده مستثنی نمی باشد.از طرف دیگر در برخی از نقاط کشور بدلیل شرایط منطقه استفاده از این محصول ضروری بنظر می رسد.با توجه به مطالب فوق وپتانسیل بالایی که در داخل کشور وجود دارد لازم است توجه بیشتری به این مواد انجام گردد. پروژه هایی که در سطح کشور تاکنون از این محصول انجام شده محدود وموضعی می باشدکه علت اصلی آن عدم شناخت و اطمینان از عملکرد این محصول می باشد. اما باتوجه به استفاده موفقیت آمیز از پارچه گونه ها در سطح جهان در چند دهه اخیر ضروری بنظر می رسد تلاشهایی جهت گستردگی استفاده مواد فوق انجام گردد. در خاتمه از جمله پروژه هایی که از محصولات ژئوسنتتیک برای افزایش مقاومت روسازی وزیرسازی در ایران استفاده گردیده می توان پروژ ه های زیر را نام برد:
-1تسلیح بستر اتوبان همت تهران با ژئوگرید وبهسازی روکش پل گیشا
-2بهسازی آسفالت بخشی از مسیر تاکسی وی فرودگاه ارومیه -اصفهان
-3بهسازی بخشی از آسفالت مسیر اصفهان -شیراز و بردسیر - سیرجان
-4بهسازی بخشی از آسفالت مسیر شهرکرد- سامان و یزد- میبد
-5بهسازی آسفالت مسیر روگذر دریاچه ارومیه
-6بهسازی کل باند فرودگاه همدان - بهسازی فرودگاه دزفول- بهسازی فرودگاه مهرآباد
-7 بهسازی راه اصلی گرگان- علی آباد کتول در استان گلستان
شرکتهایی که در این زمینه داخل کشور فعالیت گسترده ای انجام دادند عبارتند از شرکت ایران بنا آریان -شرکت ژئوپارسیان- شرکت مامو صنعت-شرکت رهیاب صنعت
.2 اثرات تحقیق بر مسئله از نظر بهبود آن
اکثر راههای کشورمان از نوع آسفالتی می باشد که هر سال حجم انبوهی از این راهها که جزء ثروت ملی ما بشمار می آید بر اثر خرابیهای زودرس رویه های آسفالتی از بین می رود. خرابیهای آسفالت شامل ترکها، تغییر شکلهای سطح رویه، خرد وکنده شدن، لغزنده شدن سطح روسازی، خرابی شانه وخرابیهای رویه های آسفالت سطحی مثل گر شدن - عریان شدگی - و شیارهای طولی و عرضی می باشد که ترکها انواع مختلفی داشته که شامل ترکهای موزائیکی - پوست سوسماری - ، ترکهای برشی، ترکهای بلوکی، ترکهای انقباضی، ترکهای بین دوخط، ترکهای انعکاسی و ترکهای هلالی است. یکی از مهمترین ترکها در آسفالت، ترک موزائیکی یا پوست سوسماری - پوست ماری - است که در اثر تکرار بارگذاری و تغییرات دما و همچنین تغییرات حجم در اثر رطوبت ایجاد می شود واین ترک از قسمت پائین شروع شده و به تدریج به سمت بالا گسترش می یابد.
یکی از روشهای ترمیم روسازی آسفالتی راهها، اجرای روکش آسفالتی جدید بر روی آن است که در صورت عدم اتخاذ تمهیدات لازم، پس از مدتی ترکهای موجود در روسازی قدیمی رشد کرده و با انتشار و گسترش آنها در روکش فوقانی به آن آسیب رسانده که درنتیجه پس از طی مدت کوتاهی، دوباره ترکهای قبلی بر روسازی جدید پدیدار خواهند شد. از این رو، به منظور افزایش عمر روکش و کاهش سرعت تشکیل و گسترش ترک ها، امروزه روشهایی همچون استفاده از ژئوسنتتیک ها در لایه ی روکش جدید در دنیا کاربرد داشته که می تواند مقاومت روسازی در برابر رشد ترکها را تا چندین برابر افزایش دهد
