بخشی از مقاله
نقش و کاربرد ژئوتکستايلها درراهسازي
چکيده :
ژئو تکستايل نقش قابل توجهي درطراحي خيابان هاي مدرن و روش هاي نگهداري آنها ايفا مي کند.رشد استفاده از آنها در سراسر جهان بالاخص براي کاربردهاي حمل و نقل چيزي کمتر از يک پديده خارق العاده نيست .تمرکز در اين مقاله بر درک بهتر اين ابزار نسبتاّ جديد ودر دسترس مهندسي حمل و نقل است .در اين مقاله خلاصه اي از تکنولوژي هاي رايج در ژئوتکستايل نشان داده شده و نحوه عملکرد آنها در بالا بردن کاربرد و افزايش عمر سرويس جاده هاي آسفالتي بيان مي شود.
سه زمينه کاربرد کليدي ژئوتکستايل : ساخت و ساز در روسازي ها، پوشش بتن آسفالت و سيستم هاي زهکشي همراه بررسي متدهاي فعلي طراحي در دسترس در طراحي ژئوتکستايل و انتخاب آنها نشان داده شده است .پس از بررسي نقش ژئوتکستايلها نتيجه گرفته ميشودکه ژئوتکستايلهاکاربرد موثري در جداسازي لايه هاي زيرسازي راه ، فيلتراسيون ، زهکشي ، افزايش ظرفيت باربري خاک دارند.
کلمات کليدي : ژئوتکستايل ، زهکشي ، نفوذپذيري ، بتن آسفالتي ، ترکهاي انعکاسي ، عدد ساختاري موثر
١- مقدمه : ژئوتکستايل ها ثابت کرده اند که متنوع ترين و مقرون به صرفه ترين مصالح بهسازي خاک بوده و موارد استفاده از آنها اخيرا به سرعت در زمينه هاي مهندسي عمران از قبيل : ژئوتکنيک ،راه سازي ،محيط زيست ،مهندسي سواحل و هيدروليک وسعت پيدا کرده اند.آنها جزء اصلي در زمينه ژئوسنتتيک ها را تشکيل مي دهند.موارد ديگر عبارتند از:ژئوگريدها،ژئوممبرين ها وژئوکمپوزيت ها.موسسه (١٩٩٤ ASTM ) [٣]. ژئوتکستايل ها را به عنوان مواد نساجي نفوذ پذير استفاده شده در تماس با خاک ،سنگ يا ماده مرتبط با ژئوتکنيک که بخش جدايي ناپذيري از پروژهاي مهندسي عمران و سيستمهاي سازه اي تعريف مي کند.
ژئوتکستايل ها بر اساس ساختار و روش ساختشان به طور وسيع به دو دسته منسوجات بافته و بي بافت تقسيم مي شوند.منسوجات بافته همانند پارچه از دوسري نخ موازي عمود بر هم و يا همانند کاموابافي از در هم رفتن حلقه هاي نخ ساخته مي شوند. در منسوجات بي بافت الياف به صورت اتفاقي در کنار يکديگر قرار گرفته و به کمک مواد شيميايي ،حرارت ويا به صورت مکانيکي با يکديگر يکپارچه مي شوند. [٢].
٢- کاربردهاي ژئوتکستايل
نحوه بهره برداري از ژئوتکستايل در هر حالت به وسيله شش کاربرد مجزا تعريف مي شود:
جداسازي ،فيلتراسيون ،زهکشي ،تسليح ،آب بندي و حفاظت . با توجه به نوع کاربرد ژئوتکستايل ها يکي يا بيشتر از اين کارها را به طور همزمان انجام مي دهند.
٢-١- جداسازي
جداسازي عبارتست از:قرار گرفتن يک منسوج انعطاف پذير متخلخل بين دو مصالح متفاوت به طوري که يکپارچگي و عملکرد هر دو ماده دست نخورده باقي مانده يا بهبود داده شود. [٤]. در عمليات راهسازي جدا سازي به نقش ژئوتکستايل درجلوگيري از مخلوط شدن دو لايه خاک مجاور اشاره مي کند.براي مثال از طريق جداکردن خاک خوب دانه بندي شده زير اساس از دانه بندي اساس ،ژئوتکستايل زهکشي و مقاومت مشخصه مصالح اساس را حفظ مي کند.
٢-٢ - فيلتراسيون
عبارتست از سيستم تعادل ژئوتکستايل با خاک که اجازه مي دهد براي جريان و فشار مناسب ،مايع با از دست دادن مقدار محدودي خاک در سراسر صفحه ژئوتکستايل از خاک ريز به خاک درشت انتقال يابد. براي انجام اين کار ژئوتکستايل به دو پيش نياز متضاد نياز دارد:اندازه منافذ فيلتر بايد براي حفظ خاک ريز دانه به اندازه کافي کوچک باشد.در حاليکه ژئوتکستايل بايد اجازه دهد که جريان نسبتاٌ آزادانه اي از آب در شبکه زهکشي وجود داشته باشد. [٢]
٢-٣- زهکشي
قابليت زهکشي وابسته به ضخامت ژئوتکستايل است که ساختار سه بعدي آن مسيري براي جريان آب از ميان صفحه ژئوتکستايل را فراهم مي کند. ژئوتکستايل فشار جريان جانبي را بالا برده که نتيجه آن اتلاف انرژي جنبشي ناشي از مويينگي آب زير زميني است .
٢-٤- تسليح
قرار دادن ژئو تکستايل موجب بهبود کل مقاومت سيستم ميشود که عمدتاٌ از ٣ مکانيسم زير توسعه مي يابد:
الف )مهار جانبي از طريق اصطکاک داخلي بين ژئوتکستايل و سنگدانه
ب)افزايش مقاومت بالقوه صفحه اي درهنگام افزايش تنشهاي برشي
ج)نوعي تکيه گاه غشايي براي بار ناشي از چرخ [٥].
٢-٥- آب بندي
ژئوتکستايل زماني که با آسفالت يا اندودهاي پليمري ديگري پوشيده شده باشد داراي اين عملکرد است که در برابر جريان عرضي و بين صفحه اي نفوذ ناپذير مي شود. زماني که ژئوتکستايل بي بافت روي سطح جاده موجود آسفالتي قرار داده مي شود ، آسفالت را جذب کرده و تبديل به يک غشاء ضد آب مي کند که جريان عمودي آب را به ساختار جاده به حداقل مي رساند.
٣- خواص طراحي و آزمونها
تست هاي استاندارد خواص ژئوتکستايل بعد از گذشت زمان کوتاهي ازاستفاده از اين مصالح ارائه شده است .
تعداد کافي از تست هاي استاندارد هر دو موسسه TSAM وNE با ارزيابي مناسب در استفاده خاص از ژئوتکستايل در دسترس هستند.درذيل خواص کاربردي حاکم بر استفاده از ژئو تکستايل در راهسازي ذکر خواهد شد.
٣-١-مقاومت سوراخ شوندگي : ٤٨٣٣ ASD MT
اين آزمايش مقاومت سوراخ شدگي ژئوتکستايل را تحت اثر بارهاي استاتيکي سنگ دانه ها شبيه سازي مي کند. در اين قسمت ژئوتکستايل در يک گيره محکم حلقوي محکم نگه داشته مي شود.سپس يک ميله فولادي با نوک مخروطي به داخل مصالح نيرو وارد کرده و مقاومت سوراخ شدگي به نيوتن اندازه گيري مي شود. [٣].
٣-٢-مقاومت ترکيدن : ٣٧٨٦ ASD MT
اين آزمايش مقاومت ژئوتکستايل را در يک بار مداوم هيدروليکي _مکانيکي شبيه سازي مي کند.در اين قسمت نمونه ژئوتکستايل روي يک غشاء قابل تورم محکم بسته مي شود،در حاليکه غشاء متورم مي شود ژئوتکستايل به صورت نيمکره تغيير شکل مي دهد.نيروي که سبب گسيختگي ژئوتکستايل مي شود در واحد پوند بر اينچ مربع يا کيلو پاسکال ثبت مي شود. [٣].
٣-٣-سوراخ شدگي ديناميکي :٩١٨ SATD M
اين آزمايش براي اندازه گيري مقاومت ژئوتکستايل در سقوط اجسام در نظر گرفته شده است و قرار دادن سنگ دانه ها روي ژئوتکستايل را در طول مراحل ساخت شبيه سازي مي کند.در اين روش ژئوتکستايل در يک گيره حلقه اي محکم بسته شده و يک مخروط فولادي ١٠٠ گرمي از ارتفاع ٥٠٠ سانتيمتري روي آن سقوط مي کند.قطر سوراخ ايجاد شده در اثر برخورد مخروط ،اندازه گيري شده و در واحد ميلي متر بيان مي شود.قطر سوراخ کوچکتر نشان دهنده محکم تر بودن ژئوتکستايل در برابر بارهاي ديناميکي است . [٣].
٣-٤- مقاومت کششي و ازدياد طول :٤٦٣٢ D MTSA
اين آزمايش مقاومت کششي و ازدياد طول صفحه اي از ژئو تکستايل راتحت بارهاي مستمر اندازه گيري مي کند.در اين آزمايش نمونه با ابعاد ١٠٠ *٢٠٠ ميلي متر در گيره دستگاه اندازه گيري کشش بسته شده و با نرخ کرنشي ٣٠٠ ميلي متر در ثانيه بار گذاري مي گردد.نيرويي که در آن پارگي نمونه اتفاق مي افتد بر حسب نيوتن و ازدياد طول در هنگام پارگي بر حسب درصد بيان مي شوند. [٣].
٣-٥- نفوذپذيري ٤٩٤١ D MTSA
اين آزمايش براي اندازه گيري مقدار عبوري مايع توسط ژئوتکستايل در نظر گرفته شده است . آزمايش روش مقدار گذردهي راکه منتاسب با نفوذپذيري است از معادله زير اندازه گيري مي کند. t.φ=k
همين طور آزمايش شماره ( ٦٩٠٦ SB ) نفوذ پذيري را به عنوان سرعت جريان اندازه گيري مي کند و مقدار آن به صورت ليتر بر متر مربع در هر ثانيه بيان مي شود. [٣].
٣-٦- ابعاد خلل و فرج (OAS)-٤٥٧١ D MTSA
بازتابي از اندازه تقريبي بزرگترين باز شدگي است که ممکن است سنگدانه از آن عبور کند.در اين آزمايش ژئوتکستايل بين دو الک استاندارد آمريکايي بسته مي شود،سپس مهره هاي شيشه اي از الک بالايي قرار داده شده و از ميان ژئوتکستايل غربال مي شوند. ASO برابر است با اندازه مهره هايي که کمتر از ٥% آنها از ژئوتکستايل عبور مي کند. ASO در استاندارد آمريکا با شماره الک يا به ميلي متر بيان مي شود. [١].
٤- دامنه کاربردها
در اين مقاله به دامنه کاربردهاي عمده ژئوتکستايل در مهندسي حمل و نقل از قبيل :ساخت راههاي انعطاف پذير، زهکشي و پوششهاي روي هم اشاره مي شود.
٤-١- ساخت راه هاي انعطاف پذير
ژئوتکستايل عمر سرويس جاده ها و همچنين گنجايش بار قابل حمل را افزايش و مقدار ناهمواري در جاده را کاهش مي دهد.تاثير ژئوتکستايل به عنوان تثبيت و تفکيک کننده در جاده هاي انعطاف پذير در موسسه ورجينيا تک به طور مفصل بررسي شده است .( والنتين ١٩٩٤ ، اسميت -ال ١٩٩٥ ،لاسينا ١٩٩٧ )تحقيقات نشان مي دهند که براي زير اساس ضعيف ( ٢% = CRB )
