روسازی راه

روسازی راه

آزمایش‌های غیرمخرب روسازی راه

آزمایش‌های تعیین افت و خیز روسازی

آزمایش‌های تعیین دانسیته روسازی راه

آزمایش‌های تعیین سختی لایه‌های روسازی

آزمایش‌های تعیین ضخامت لایه‌های روسازی

آزمایش‌های تعیین ناهمواری روسازی

‌آزمایش‌های تعیین دانسیته به روش غیرهسته‌ای

در گذشته تنها دو روش برای تعیین دانسیته آسفالت تازه اجرا شده وجود داشته است. روش اول براساس مغزه گیری بوده که روشی است مخرب و روش دوم با استفاده از یک دستگاه انداز‌ه‌گیر غیرمخرب هسته‌ای قابل حمل و نقل، صورت می‌گرفته است. اگر چه رو‌ش اول (مغزه‌گیری) دقیق‌ترین روش انداز‌ه‌گیری است اما مغز‌ه‌گیری از مسیر بسیار وقت گیر و هزینه‌بر است. اندازه‌گیر هسته‌ای ارزان‌تر و سریعتر از روش مغزه‌گیری است، اما با این حال، معایب زیادی نیز دارد.

دستگاه تعیین دانسیته روسازی راه

اولین و بارزترین عیب آن استفاده از یک منبع رادیواکتیو است که مسلماً نیاز به تنظیمات زیاد و تعلیم تخصصی نیروی کارآزموده دارد. عیب دیگر آن شامل کسب مجوز و نوسازی تجهیزات، آموزش تکنیسین‌ها، نحوه کار نه چندان ساده و جاسازی تجهیزات آن است.

مزیت بزرگ دیگر این دستگاه‌ها در این است که پیمانکار قادر به تعلیم هر فرد عادی در محیط کار برای کارکردن با آنهاست، در حالی که در گذشته بدلیل نیازمندی‌های آموزشی، از کار با دستگا‌ه‌های هسته‌ای صرف نظر می‌شده است.

این سیستم، یک مدار الکتریکی فراهم می‌کند که این مدار یک ولتاژ فرکانسی رادیویی را به یک الکترود حسی اعمال می‌کند و الکترود حسی یک میدان الکتریکی در مصالح روسازی ایجاد می‌کند. الکترود حسی دوم پاسخ‌های د‌ی‌الکتریک از مصالح روسازی را اندازه گیری می‌کند. یک تحلیل‌گر داده، دانسیته مصالح روسازی را بر اساس مقاومت جریان آن تعیین می‌نماید. تحلیل‌گر داده‌ها، دانسیته نسبی مصالح روسازی را به درستی و در شرایطی که تأثیر رطوبت موجود در روسازی اصلاح شده است، محاسبه می‌کند.

اصلاحات برای عوامل تأثیرگذار خارجی بر روی مقدار دانسیته به سیستم اعمال می‌شوند. این اصلاحات شامل موارد رطوبت سطحی، تغییرات دما و تغییرات مقاومتی حسگر می‌شوند. این عملیات اصلاحی به صورت خودکار، مقادیر واقعی دانسیته را در شرایط متغییر بدون اینکه مجبور به اعمال تعدیلات دستی به سیستم باشد، فراهم می‌کند. سیستم به گونه‌ای طراحی شده است که سازگار با شرایط کارگاهی باشد. خصوصیات دیگر، توانایی تغییر در وضعیت حسگرها به منظور انتخاب عمق انجام آزمایش است. همچنین مزیت‌های دیگر این دستگاه، قابلیت تنظیم وضعیت حسگر، تنظیم عمق نفوذ، حوزه تأثیر میدان الکتریکی و وسعت میدان مورد آزمایش است.

برای نمونه، عملکرد یک سنسور با ابعاد کوچکتر اجازه می‌دهد که عمق نفوذ کاهش پیدا کند. امکان کنترل عمق نفوذ به صورت صحیح، این مزیت را داراست که سیگنال فرستاده شده صرفاً به لایه مدنظر برسد و به لایه‌های دیگر با جنس‌ها و دانسیته‌های مختلف نفوذ نکند. دستگاه نشانگر کیفیت روسازی یک مدار با منبع ولتاژثابت را که قادر است دانسیته مصالح را با دقت بالا و قابلیت اطمینان بیشتر نسبت به دیگر طرح‌ها تعیین کند، فراهم می‌سازد.

مزایای استفاده از این دستگاه

تجربیات حاصله راجع به این سیستم حاکی از مطالب زیر است.

• کارکردن و استفاده از دستگاه ساده است‌
• محدودیت حمل و نقل برای دستگاه وجود ندارد‌
• کار با دستگاه نیاز به آموزش محدود و ساد‌ه‌ای دارد‌
• سبک است‌
• در مدت زمان کوتاهی چندین آزمایش صورت می‌گیرد‌
• به سرعت، اطلاعات حاوی میزان و کیفیت تراکم حاصل می‌شود‌

در مورد اینکه آیا سطح به صورت یکنواخت متراکم شده است، تشخیص حاصل می‌شود و امکان اصلاحات سریع ‌فراهم می‌شود.

دانسیته مخلوط آسفالتی به طور مستقیم متناسب با ثابت د‌ی‌ الکتریک اندازه گیری شده است.

دستگاه با فشار دکمه on روشن می‌شود. دامنه اندازه گیری و دانسیته واقعی مبنا وارد می‌شوند. دستگاه روی آسفالت قرار می‌گیرد و مقدار دانسیته سریعاً برروی نمایشگر دستگاه مشخص می‌شود. در این فرآیند، تأخیری مانند آنچه در مورد دستگاه هسته‌ای که به منظور کالیبره کردن شرایط محیطی است، وجود ندارد. این بدان معناست که تعداد برداشت‌های صورت گرفته با این دستگاه، صرفاً به سرعت عمل اپراتور بستگی دارد. همچنین امکان برداشت از مرکز، راست و چپ مسیر، قبل از برگشت غلتک برای مسیر بعدی وجود دارد. همچنین زمان برای یادداشت دانسیته و درجه تراکم وجود دارد. دستگاه قابلیت اتصال به کامپیوتر برای دریافت خروجی را دارد. دستگاه در حین برداشت اندازه‌ها نباید جابجا شود چون بر روی مقدار خوانده شده، تأثیر گذار است. مقادیر اندازه گیری شده برحسب kg/m۳ است.

آزمایش‌های تعیین دانسیته به روش هسته‌ای

از دهه ۱۹۷۰ میلادی، برای بهینه نمودن کنترل کیفیت در کلیه زمینه‌های علمی از جمله آسفالت، کشورهای صنعتی بر آن شدند که در مورد آزمایش غیرمخرب تحقیقاتی را صورت دهند و تحقیقات زیادی از آن زمان تا کنون در این مورد انجام گرفته است. در زمینه راهسازی و آسفالت نیز به دلیل مزیت‌های زیادی که آزمایش‌های غیرمخرب دارند از جمله عدم خرابی، هزینه کمتر، تکرار پذیری، توانایی ثبت تغییرات متغییرهای مورد نظر در یک نقطه خاص و صرف زمان کمتر،استفاده از این نوع آزمایش‌ها مورد توجه بسیاری از کشورهای صنعتی قرار گرفته است. این روش‌ها در آسفالت شامل وسایل دقیق تغییر مکان سنج روسازی، آزمایش‌های اولتراسونیک، آزمایش‌های هسته‌ای و … هستند.

یکی از انواع آزمایش‌هایی که در روسازی کاربرد فراوان دارند، آزمایش‌های هسته‌ای است که از آنها می‌توان در اندازه گیری دانسیته و درصد قیر مخلوط‌های آسفالتی استفاده کرد. برای هر کدام از مواد مورد استفاده در روسازی یعنی اندازه گیری دانسیته و درصد قیر به رو ش هسته‌ای، روش‌های خاصی وجود دارد که در چند دهه اخیر مورد تحقیق بوده‌اند و دستگاه‌هایی که ثمره این تحقیقات هستند از فناوری ویژ‌ه‌ای سود می‌برند. نکته مهم در این دستگاه‌ها آن است که دقت مورد نیاز آزمایش‌های روسازی، بستگی به نوع چشم رادیواکتیو داشته و در ضمن متغییرهای هندسی دستگاه باید تطبیق کافی با آزمایش‌های روسازی و شرایط انجام آنها داشته باشند

دانسیته سنج‌های هسته‌ای‌ در حال حاضر به صورت گسترده به عنوان روشی برای تعیین وزن مخصوص (دانسیته) ومحتوای رطوبتی روسازی در محل مورد استفاده قرار می‌گیرند. سادگی در استفاده، سرعت انداز‌ه گیری و دقت قابل ملاحظه آن‌ها از برتر‌ی‌های دانسیته سنج‌های هسته‌ای محسوب می‌شود. نگرانی در بحث امواج رادیواکتیو در این دستگاه‌ها و نیز قوانین و مقررات دست و پا گیر، باعث شده تا روز به روز روش‌های جایگزین برای این دستگاه‌ها بر اساس کاربرد امواج الکترومغناطیس گسترش یابد.

دانسیته سنج‌های هسته‌ای شامل یک منبع رادیواکتیو، معمولاً از عناصر سزیم یا رادیوم، و یک آشکارساز برای انداز‌ه‌گیری اشعه گاما در داخل خاک است. گیج‌های هسته‌ای دارای دو رو‌ش آزمایش، یکی روش سطحی‌، و دیگری روش انتشار مستقیم‌، هستند. در روش سطحی منبع و آشکارساز هر دو روی سطح زمین قرار می‌گیرند، در حالی که در روش انتشار مستقیم، منبع رادیواکتیو در عمق زمین وارد شده و آشکارساز همچنان روی سطح باقی گذارده می‌شود.

برای اندازه گیری دانسیته خاک، منبع رادیواکتیو دستگاه، فوتو‌ن‌های اشعه گاما را در داخل خاک گسیل می‌دارد. هنگامی که اشعه گاما در داخل قشر خاک روسازی حرکت می‌کند، با از دست دادن بخشی از انرژی خود که ناشی از برخورد با الکترون‌های خاک است، بازتاب می‌کنند. بدین ترتیب آشکارساز دستگاه، فوتو‌ن‌های ساطع شده از منبع را دریافت و ثبت می‌کند. زمانی که دانسیته خاک افزایش یابد، تعداد فوتون‌هایی که به آشکارساز می رسند به علت افزایش برخوردهای رخ داده حین حرکت اشعه گاما در داخل قشر خاک کاهش می یابد. در هر دو روش سطحی و انتشار مستقیم، آشکارساز تعداد فوتون‌های بازتاب شده را شمارش می‌کند. تعداد فوتون‌ها با نسبت معکوس با دانسیته خاک رابطه دارد.

برای اندازه گیری محتوای رطوبتی خاک، گیج هسته‌ای از پرتوهای نوترون استفاده می‌کند. هنگامی که نوترون‌های ساطع شده از منبع دستگاه در داخل قشر خاک حرکت می‌کنند، در اثر برخورد با اتم‌های هیدروژن ذرات آب موجود، تضعیف شده و گرمایش نوترونی‌ رخ می دهد. گرمایش نوترون زمانی رخ می‌دهد که سرعت نوترون‌ها به حد ثابتی کاهش یافته و برخوردهای مجدد باعث کاهش سرعت نمی‌شود. تعداد نوترون‌های گرمایش شده‌ای که توسط آشکارساز شناسایی می‌شوند دارای رابطه‌ای با تعداد اتم‌های هیدروژن موجود در خاک هستند.

تئوری آزمایش

‌در دانسیته سنج‌های هسته‌ای از اشعه گاما استفاده می‌شود. اشعه گاما از نوع پرتو‌های الکترومغناطیس و هم خانواده نور مرئی است. در این خانواده از امواج که انرژی بوسیله فوتون منتقل می‌شود هر چه طول موج پرتوها کوچکتر باشد انرژی بیشتری دارند. امواج الکترومغناطیس به ترتیب طول موج از کوتاه به بزرگ عبارتند از اشعه گاما، اشعه ایکس، نور مرئی و امواج رادیویی. همان طور که مشخص است اشعه گاما دارای کوتا‌ه‌ترین طول موج و بالطبع بیشترین میزان انرژی است. این مقدار بالای انرژی باعث شده است که اشعه گاما دارای نفوذپذیری زیادی در مواد باشد و از طرف دیگر انرژی زیاد آن می‌تواند سبب تخریب بافت بدن موجودات زنده شود. اشعه گاما از طریق کاملاً مصنوعی مانند اشعه ایکس یا نور تولید نمی‌شود و راه اصلی تولید آن از طریق هسته اتم‌های رادیواکتیو است که تمایل به آزاد کردن میزان بالایی انرژی دارند.

موارد استفاده

آزمایش تعیین دانسیته به روش هسته‌ای‌، به عنوان یک شیوه غیر مخرب و سریع جهت تعیین دانسیته در جای مخلوط آسفالتی متراکم شده و همچنین لایه‌های سنگدانه‌ای متراکم شده، مفید است. در این آزمایش، با کالیبراسیون درست و آزمون تایید کننده نتایج‌، این روش جهت کنترل کیفیت و قبول تراکم آسفالت و لایه‌های دیگر روسازی، مفید و کارآمد است. علاوه بر این، از این روش آزمایش برای تعیین تعداد دفعات عبور غلتک و الگو دادن جهت رسیدن به دانسیته مورد نظر می‌توان بهره جست. طبیعت غیر مخرب این آزمایش، اجازه دفعات متعدد اندازه گیری دریک مکان بین عبورهای متوالی غلتک به منظور مشاهده تغییرات در مقدار دانسیته را فراهم می‌آورد.

روش انجام آزمایش

برای انداز‌ه‌گیری دانسیته خاک، منبع رادیواکتیو دستگاه فوتو‌ن‌های اشعه گاما را در داخل خاک گسیل می‌دارد. هنگامی که اشعه گاما در داخل قشر خاک روسازی حرکت می‌کند، با از دست دادن بخشی از انرژی خود که ناشی از برخورد باالکترون‌های خاک است، بازتاب می‌کنند. بدین ترتیب آشکارساز دستگاه، فوتو‌ن‌های ساطع شده از منبع را دریافت و ثبت می‌کند. زمانی که دانسیته خاک افزایش یابد، تعداد فوتو‌ن‌هایی که به آشکارساز می‌رسند به علت افزایش برخوردهای رخ داده حین حرکت اشعه گاما در داخل قشر خاک کاهش می‌یابد. در هر دو روش سطحی و انتشار مستقیم، آشکارساز تعداد فوتون های بازتاب شده را شمارش می‌کند. تعداد فوتو‌ن‌ها با نسبت معکوس با دانسیته خاک رابطه دارد.