بخشی از مقاله
فواید و الزامات استفاده از روسازی بتنی با استفاده از بتن RCC در کشور
چکیده :
جاده ها جزئی مهم از سرمایه های ملی کشورها محسوب میشوند و هر ساله بخشی از بودجه را به خود اختصاص میدهند که صرف ساخت , ترمیم ، بهسازی ، حفظ و نگهداری آنها میشود. تأمین اعتبار کافی برای این منظور چالشی است که مدیران عالی وتصمیم گیران کلان کشورها همواره با آن مواجه هستند. روسازی پرهزینه ترین بخش ساخت و نگهداری راه ها بوده و به همین دلیل داشتن درک اساسی از اصول طراحی روسازی و انتخاب روسازی مناسب برای یک مهندس راهساز بسیار مهم است و همچنین استفاده از تکنیکهای اقتصاد مهندسی به همان اندازه اهمیت دارد .
اولین روسازی بتنی در میشیگان در آمریکا در سال 1908 اجرا شده در ایران نیز در اواخر دهه گذشته به طور محدود در مناطق مختلف کشور اجرا شده است. قدمت این روسازی در ایران به سالهای اخیر محدود بوده و آیین نامه ای نیز در این خصوص تدوین شده است. با وجود اینکه این نوع روسازی در دنیا بسیار متداول میباشد ولی در ایران تکنولوژی ساخت این نوع روسازی علیرغم طول عمر بالا و هزینه کمتر نسبتاً جدید است. شناسایی نقاط قوت وضعف اجرای این نوع روسازی در کشور میتواند در زمان اجرا و اقتصاد بسیاری از طرحها مفید باشد. استفاده مناسب و بجا از بتن غلطکی در روسازی میتواند علاوه بر کم کردن هزینه اجرا و نگهداری طول عمر روسازی را نیز افزایش دهد.
واژههای کلیدی: راه ، روسازی بتنی ، بتن
مقدمه:
روسازی دو وظیفه اساسی دارد: اول اطلاعاتی درباره وظایف رانندگی و کنترل هدایت وسیله نقلیه در اختیار راننده قرار میدهد، دوم روسازی جهت تحمل بارهای وسیله نقلیه است. به لحاظ باربری بطورکلی سه نوع روسازی شامل : انعطاف پذیر , صلب و نیمه صلب ( مرکب) وجود داشته که هر کدام به انواع متفاوتی نیز تقسیم می گردد. روسازی مرکب از لایه های سخت (صلب) و انعطاف پذیر ساخته شده که مورد بحث ما قرار دارد و شامل لایه روسازی بتنی Rcc و لایه انعطاف پذیر آسفالت بر روی آن می باشد . راههایی با حجم ترافیک زیاد و بارمحوری سنگین , بستر ضعیف , مناطق مرطوب , محورهای با شیب بالا , مناطق مواجه باکمبود مصالح و مناطقی که دارای الزامات محیط می باشند ویژگی خاصی را به روسازی بتنی می بخشد.
1. تاریخچه روسازی بتن غلتکی :
ساخت روسازی بتن غلتکی روشی نوین در راستای توسعه و تکامل مصالحی نظیر خاک تثبیت شده با سیمان و یا اساس اصلاح شده با سیمان است که مدتهای مدیدی به عنوان زیر اساس و اساس در طراحی و ساخت روسازیها کاربرد داشتهاند. اولین کاربرد گسترده روسازی بتن غلتکی در سال 1970 به صورت نظامی بود. همچنین در همین سال در اسپانیا این نوع روسازی به عنوان رویه راههایی با ترافیک کم ساخته شد. در ادامه در سال 1975 در آمریکا در ایستگاه مطالعاتی ارتش آمریکا در می سی سی پی یک جاده دسترسی ساخته شد. لیکن اولین کاربرد عملی این نوع روسازی در آمریکا در سال 1984 در پایگاه هود در تگزاس به عنوان محوطه پارکینگ بود. تا به امروز مطالعات مختلفی بر روی این روسازی و خواص آن از قبیل تکنیک ساخت و طراحی و ملاحظات اجرایی آن در دنیا صورت گرفته است. ولی تاکنون این نوع روسازی در ایران به دلیل نازل بودن قیمت قیر در مقابل قیمت سیمان مورد توجه نبود. بعد از افزایش قیمت قیر متخصصان داخلی به فکر جایگزین کردن روسازی آسفالتی با روسازی بتنی افتادند. در این رابطه نشریه 354 در مورد استفاده از بتن غلتکی در روسازیهای صنعتی در کشور منتشر شد. در شکل (1) تاریخچه روسازی بتن غلتکی تا به امروز به تصویر کشیده شده است.
شکل -1 تاریخچه مصور روسازی بتن غلتکی (مرجع(6
.2 بتن غلتکی:
تعریف :
بتن غلتکی ترکیبی است از شن و ماسه و سیمان ، همانند بتن های معمولی که سالیان سال در صنعت ساختمان شناخته شده و مورد مصرف است. تنها تفاوت بتن غلتکی با بتن معمولی در مقدار نسبت آب به سیمان و نحوه اجراست . بتن غلتکی دارای نسبت آب به سیمان کمتری بوده و به حالت مرطوب و با استفاده از ماشین آلات پخش لایههای راهسازی اجرا میگردد که این امر باعث صرفه جوئی قابل توجه در هزینه اجرای این نوع بتن می شود.
بتن غلتکی مخلوطی است سفت و نسبتا" خشک با اسلامپ صفر که از سنگدانههای مقاوم در برابر سایش به همراه مواد سیمانی و آب ساخته شده است. این بتن برای اجرا نیاز به آرماتور1 طولی و عرضی، داول2، میله دوخت1 و قالب بندی نداشته و
توسط دستگاههای متداول پخش روسازی آسفالتی (فینیشر) پخش و پس از آن توسط مجموعهای از غلتکها شامل غلتک چرخ فلزی دینامیکی و استاتیکی و چرخ لاستیکی کوبیده و متراکم میگردد. بر خلاف روسازی انعطاف پذیر، این روسازی به لایه زیرین مستحکم نیاز نداشته و حتی در زمینهای لجنی نیز قابل ساخت است. از این رو میتوان از لایه اساس صرف نظرکرد. از این رو هزینه اجرای این نوع روسازی نسبت به روسازی بتن معمولی و روسازی انعطاف پذیر کمتر است. شکل (2) محدوده مجاز دانهبندی مصالح سنگی بتن غلتکی که بصورت خط ممتد ترسیم شده را نشان میدهد. در این شکل خط نقطه چین نشان دهنده محدوده مجاز دانهبندی مصالح سنگی مخلوط آسفالتی است.
شکل -2 محدوده دانه بندی مصالح سنگی مورد استفاده در ساخت روسازی بتن غلتکی (مرجع(1
اندازه حداکثر اسمی دانه بندی نقش تعیین کنندهای در کیفیت سطح رویه تمام شده دارد. به منظور جلوگیری از کنده شدن سنگدانه ها از سطح بتن در زیر بار ترافیک لازم است حداکثر اندازه اسمی سنگدانه ها به 19 میلیمتر و همچنین درصد عبوری از الک 200 بین 2 تا 8 درصد وزنی مصالح محدود شود. با توجه به اینکه مقدار آب به کار رفته در مرحله ساخت این نوع بتن ناچیز بوده و صرفاً برای انجام عمل هیدراسیون مورد استفاده قرار میگیرد لذا میزان جمع شدگی این نوع بتن نسبت به بتنهای معمول بسیار کمتر است، از این رو فواصل درزهای عرضی به جای 4 تا 9 متر در روسازی بتن معمولی به 25 تا 30 متر در این نوع روسازی افزایش مییابد که این مطلب به نوبه خود باعث افزایش راحتی رانندگی، دوام بیشتر روسازی و کاهش هزینه اجرایی روسازی میشود. از آنجا که میزان آب به کار رفته در فرایند ساخت بتن غلتکی محدود است لذا برای اینکه این بتن از کارایی خوبی در حین اجرا برخوردار باشد، بیشتر از ریزدانه به جای درشت دانه استفاده میشود. در شکل (3) نمای بتن غلتکی و همچنین مقطعی از یک نمونه بتن متداول به منظور بیان تفاوتهای ساختار درونی هر یک از مخلوطها ارائه شده است.
همانطور که در شکل((3 دیده میشود بتن غلتکی از نظر ساختار داخلی سنگدانهها با بتنهای معمولی متفاوت است. شکل (4) به نحوی بهتر این تفاوت ساختاری را نشان میدهد. بتنهای غلتکی به علت اینکه در حین ساخت غلتک میشوند دارای سطحی نسبتاً صاف بوده و این خود باعث کاهش ایمنی به میزان قابل توجهی در مسیرها با سرعت بالا میشوند. از اینرو معمولا" از روسازی بتن غلتکی به عنوان سطح نهایی سوارهرو در راه های کم سرعت با حداکثر سرعت 70 کیلومتر بر ساعت استفاده میشود. در راههای پرسرعت میتوان به جهت بهبود کیفیت سطح روسازی بتن غلتکی و دستیابی به سطحی هموار و ضریب اصطحکاک مناسب ، از روکش آسفالتی یا دستگاه بافت دهنده استفاده نمود.
شکل -3 نمای ظاهری بتن غلتکی(سمت چپ)، و بتنهای متداول (PCC) (مرجع(6
شکل-4 تفاوت مصالح استفاده شده در بتن غلتکی و بتن معمولی (مرجع(6
شکل -5مقایسهبافتسطحی در روسازیبتنی متداول،بتن غلتکی و آسفالتیبهترتیب ازسمت چپبه راست )مرجع)6
.3 انواع روسازی بتنی:
- صلب: روسازی بتنی غیر مسلح درز دار,1 روسازی بتنی مسلح پیوسته,2 روسازی بتنی مسلح درز دار3 , روسازی بتنی پیش تنیده, 4 روسازی بتنی غیر مسلح بدون داول بار , روسازی بتنی غیر مسلح با داول بار, روسازی بتن غلتکی , انعطاف پذیر, 5 نیمه صلب6
4. مشخصات اصلی روسازی:
➢ تحمل بارهای وارده از سوی ترافیک به بدنه راه بدون ترک ونشست
➢ دوام کافی و مقاومت مناسب در مقابل سایش
➢ عدم نفوذ پذیری و جلوگیری از نفوذ بارندگی و آبهای سطحی
➢ کیفیت سواری مطلوب و پستی و بلندی کم
➢ کم بودن آلودگی صوتی ناشی از تایر
➢ کم بودن پرش آب
➢ کم بودن مقاومت دورانی
➢ کافی بودن مقاومت لغزندگی
5. موارد استفاده از روسازی بتن غلتکی:
همانطور که گفته شد روسازی بتن غلتکی در محلهایی که بارگذاری سنگین و یا سرعت حرکت کم وجود دارد بیشتر استفاده میشود. بیشترین استفاده را میتوان در پارکینگها و انبارهای صنعتی ، پارکسوارها ، ایستگاههای اتوبوس ، محلهای منتهی به یک تقاطع ، ایستگاه های عوارضی، در نزدیکی ایستگاههای ایست بازرسی، شیبهای تند و در نهایت هر جا که به علت وزن زیاد و سرعت کم ممکن است پدیده شیار شدگی 1 بوجود بیاید یا اینکه به دلیل وجود نیروی برشی زیاد خرابیهایی از قبیل ترکهای لغزشی2 و یا موج زدگی بوجود آید مشاهده نمود.
امروزه با افزایش قیمت قیر و فراوردههای نفتی، هزینه اجرای روسازیهای آسفالتی نیز تا حدود زیادی افزایش یافته است. از طرفی با افزایش توانمندی کشور در تولید سیمان و افزایش روز به روز تولید این محصول، اجرای رویه های بتنی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در بین رویه های بتنی، روسازی بتن غلتکی به علت مصرف کم سیمان و آب ، عدم نیاز به آرماتور و وسایل خاص بتنریزی برخلاف روسازیهای بتنی معمولی مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. از این رو در چند سال اخیر در کشور این نوع روسازی بیشتر در رویه های راه مورد استفاده و بهرهگیری قرار گرفته است .که نمونه هایی از اجرای آن اشاره خواهد گردید.
همچنین با توجه به اینکه برای اجرای روسازی بتن غلتکی به وسایل و تجهیزات خاص و گران قیمت و یا کارکنان با تخصص بالا نیازی نیست و برای اجرای آن میتوان از همان وسایل و ماشین آلاتی که در ساخت روسازی های آسفالتی به کار می رود استفاده نمود اجرای آن در کشور به سادگی میسر خواهد بود.
از طرفی به دلیل اینکه روسازی بتن غلتکی نیاز به بتن با اسلامپ صفر داشته وگرنه قابل غلتک کردن نخواهند بود، لذا پیمانکاران برخلاف رویه پیشین که به علت راحتی کار با بتن معمولی تمایل به افزایش نسبت آب به سیمان را داشتند، این رویه در اجرای بتن غلتکی وجود نداشته و به نوعی بطور ذاتی کیفیت بتن ریزی نسبت به بتن معمولی مناسب تر خواهد بود.
6. مقایسه روسازیهای بتنی) صلب) و آسفالتی) انعطاف پذیر):
· مزایای رویه های بتنی نسبت به رویه های آسفالتی:
- رویههای بتنی در نواحی با مقاومت بستر کم و ترافیک سنگین نسبت به روسازی آسفالتی ارجحیت دارد؛
- هزینههای تعمیر و نگهداری روسازی بتنی در مقایسه با آسفالتی کمتر است؛
- عمر مفید رویههای بتنی بیشتر از روسازیهای آسفالتی است(40 تا50 سال در مقایسه با20 تا25 سال)؛
- به دلیل فراهم ساختن دید بیشتر در شب برای استفاده کنندگان روسازی بتنی از نظر ایمنی نسبت به آسفالتی ارجح است؛
