انواع خرابی‌های روسازیهای آسفالتی
روسازی آسفالتی چنانچه به نحو صحیحی طراحی و اجرا شده باشد، سال‌های زیادی به نحو مناسب خدمت رسانی خواهد کرد. با این وجود، روسازیهای آسفالتی پس از بهره برداری و با گذشت زمان نیاز به تعمیر و نگهداری خواهند داشت. روسازی راه در نتیجه عواملی از قبیل بارگذاری ترافیکی، دما، رطوبت، جابجایی خاک بستر و… در معرض تنش‌های مختلفی قرار دارد که خرابی‌های کوچکی را به روسازی وارد می‌سازند. این نوع خرابی‌ها می‌توانند منجر به خرابی‌های بزر‌گتری در روسازی آسفالتی شوند.
ترک خوردگی‌ها، چاله‌ها، بروز ناهمواری‌ها و سایر انواع خرابی‌ها، نتیجه شکلگیری خرابی‌های کوچک هستند. توانایی مهندس و یا متخصص تعمیر و نگهداری در شناخت انواع مختلف خرابی‌ها این امکان را به وجود می‌آورد که خرابی‌ها به نحو صحیح شناسایی شده و ترمیم و تعمیر مناسب هر خرابی اعمال شود تا از بروز خرابی‌های بیشتر در روسازی جلوگیری به عمل آید.
احتمال وقوع تمامی خرابی‌های مذکور، بر روی روسازیهای آسفالتی کم است. با این وجود، شرایط محیطی و شرایط ترافیک از قبیل وزن و تعداد محورهای عبوری از روی روسازی، نوع خرابی را مشخص می‌کنند. به عنوان مثال روسازی آسفالتی که در شهر اهواز اجرا شده است به ندرت دمای پایین را تجربه نموده و به احتمال کم از خرابی‌های ناشی از آن آسیب خواهد دید. در مقابل خرابی‌های روسازی آسفالتی اجرا شده در شهر تبریز عمدتاً ناشی از دمای پایین است.
علاوه بر این، بزرگرا‌ه‌ها و آزادرا‌ه‌های با ترافیک بالا می‌توانند در معرض نوعی از خرابی به نام شیار افتادگی قرار گیرند در حالی که روسازی آسفالتی پارکینگ‌ها به ندرت این نوع از خرابی را تجربه می‌کنند. همچنین شدت خرابی می‌تواند دربرگیرنده تغییر مختصر در سطح راه تا خرابی‌های اساسی سازه‌ای باشد. بسیاری از خرابی‌های روسازی اگر در زمان مناسب تشخیص داده شوند، می‌توانند به سرعت و با هزینه اندک ترمیم شده و تأثیر چندانی نیز بر خدمت دهی روسازی نداشته باشند.
در حقیقت تشخیص و شناسایی سریع و تعمیر به موقع خرابی‌ها در روسازی از توسعه خرابی‌های کوچک و مبدل شدن آنها به خرابی‌های بزرگ پیشگیری می‌نماید. ترکها و سایر خرابی‌ها عموماً در هنگام آغاز بسیار ریز هستند و تنها با راه رفتن بر روی روسازی و مشاهده از نزدیک می‌توان آنها را شناسایی نمود. وجود چاله‌های آببر روی روسازی پس از بارندگی می‌تواند نشانه دیگری از پتانسیل بروز برخی از خرابی‌ها باشد. این موضوع که آب باران به سرعت از روی روسازی زهکش گردد اهمیت زیادی دارد. تمیز و باز بودن سیستم زهکشی تضمین کننده این موضوع است که آب باران به سرعت زهکش شود و زمینه بروز برخی از خرابی‌ها را فراهم نسازد. وجود آب به گونه‌ای غیرعادی بر روی روسازی نشانگر آن است که زهکش سطحی یا زیرسطحی به خوبی طراحی، اجرا یا نگهداری نشده است.
سیستم‌های متداول شناسایی و ارزیابی خرابی‌ها
از سا‌ل‌ها پیش، تهیه دستورالعمل برای تشخیص نوع خرابی و ارائه راه حل مشخص برای ترمیم خرابی سطح روسازی آسفالتی یکی از مهمترین وظایف مراکز تحقیقاتی برای هدفمند نمودن عملیات تعمیر و نگهداری انجام گرفته توسط ادارات متولی تعمیر و نگهداری بوده است. کشورهای مختلفی اقدام به ارائه دستورالعمل‌های مختلف به منظور تشخیص نوع خرابی و شدت آن و همچنین پیشنهاد تعمیرات مناسب برای هر یک از انواع خرابی‌ها نمود‌ه‌اند. یکی از مهمترین این کشورها، ایالات متحده امریکا بوده است. شایا‌ن ذکر است که شدت، نوع و تعریف هر یک از خرابی‌های روسازی عموماً بر اساس برنامه استراتژیک تحقیقات بزرگرا‌ه‌ها SHRP و بر اساس عملکرد بلند مدت روسازی یا به اختصار LTPP با آنچه سیستم مدیریت روسازی کمیسیون حمل و نقل کلا‌ن شهری MTC در کشور امریکا استفاده می‌نماید تا حدودی متفاوت هستند.
MTC هفت نوع خرابی را برای راه‌های آسفالته طبقه بندی نموده است که شامل موارد زیر است.
- تر ک‌های پوست سوسماری
- تر ک‌های بلوکی
- اعوجاج
- تر ک های عرضی و طولی
- شیار افتادگی
- خرابی وصله‌ها
- اکسیدشدگی (هوازدگی) و شن زدگی
در سیستم LTPP این طبقه بندی در هشت دسته انجام پذیرفته است.
- تر ک‌های خستگی (پوست سوسماری)
- ترکهای بلوکی
- ترکهای طولی (در دو دسته ترکهای واقع در محل عبور چرخ و ترکهای خارج از محل عبور چرخ)
- ترکهای عرضی
- خرابی در محل وصله‌ها
- پس زدگی رویه
- شن زدگی
- تغییر پروفیل عرضی (برای تخمین رخداد شیار افتادگی استفاده می‌شود)
بر اساس دستورالعمل ASTM D6433 خرابی‌ها به ۲۰ دسته تقسیم‌بندی می‌شوند.
- کیفیت نامطلوب سواری
- ترکهای پوست سوسماری
- قیر زدگی
- ترکهای بلوکی
- برآمدگی و فرورفتگی
- مو‌ج‌زدگی
- نشست‌های موضعی
- ترک خوردگی لبه
- ترک خوردگی انعکاسی
- پایین افتادگی خط یا شانه
- ترکخوردگی طولی
- ترکخوردگی عرضی
- وصله و خرابی وصله
- صیقلی شدن سنگ دانه‌ها
- چاله
- شیار افتادگی
- پس زدگی رویه
- ترکخوردگی لغزشی
- تورم
- هوازدگی و شن زدگی
تر ک خوردگی
ترک خستگی (پوست سوسماری)
ترک خوردگی پوست سوسماری از تقاطع و به هم پیوستگی ترکهای کوچکی تشکیل شده است که روسازی را به قطعات بین ۲۵ تا ۱۵۰ میلیمتری تقسیم می‌نماید.این ترکها روسازی را به شکلی مشابه پوست سوسمار در می‌آورند. این نوع ترکها تنها حاصل بارگذاری و یا خستگی روسازی هستند. در واقع عدم کفایت باربری خاک بستر یا زیرسازی راه می‌تواند موجب رخداد این نوع از ترکها شود.
زمانی که روسازی تحت بارگذاری چرخ وسایل نقلیه قرار می‌گیرد در صورتی که کرنش کششی کف لایه آسفالتی به دلیل ضعف سازه‌ای خاک بستر یا زیرسازی راه از مقدار قابل تحمل توسط رویه آسفالتی بیشتر شود و یا تحت اثر خستگی، ترک خوردگی آغاز می‌شود. این ترکها که ناشی از تأثیر بارگذاری هستند، معمولاً در محدوده عبور چرخها رخ می‌دهند. شروع اين ترکها از زير لايه آسفالتی است و در اثر تكرار بارگذاری به سطح رويه می‌رسند. واحد انداز‌ه‌گیری این نوع ترک خوردگی، مترمربع است.
به بیان انستیتو آسفالت پنج عامل زیر می‌تواند موجب بروز پدیده ترک خوردگی پوست سوسماری شود.
- بارگذاری بیش از اندازه
- خاک بستر، اساس و یا رویه ضعیف
- خاک بستر یا رویه نازک
- زهکشی ناکافی
- هر ترکیبی از عوامل اول تا چهارم
ترک بلوكی
ترک بلوکی یکی از انواع ترک غیر مرتبط با بارگذاری است که به آن ترک جمع شدگی نیز گفته می‌شود. در این نوع خرابی روسازی هم در راستای طولی و هم در راستای عرضی دچار ترک خوردگی می‌شود و در نهایت با اتصال این ترکها به یکدیگر روسازی به شکل بلوکهای مربعی یا مستطیلی بزرگ با ابعاد عمدتاً نیم متر تا سه متر در می‌آید.
این نوع از ترکها به دلیل تغییر حجم یا جمع شدگی در رویه آسفالتی یا اساس و یا خاک بستر رخ می‌دهند. مخلو‌ط‌های آسفالتی که در آنها قیر به هر دلیل دچار اکسیداسیون شده باشد و یا سختی آن بالا باشد، از این نوع ترک خوردگی مصون نیست.
استفاده از لایه آستر که بیشتر برای مناطق با ترافیک بالا استفاده می‌شود، در مناطق کم ترافیک و یا پارکینگ‌ها موجب افزایش ترکهای بلوکی می‌شود. ترکهای بلوکی اکثراً در مناطق با ترافیک کم رخ می‌دهند، این موضوع تا حدودی به این دلیل است که در شرایط ترافیک کم اگر به هر دلیل آسفالت به خوبی متراکم نشده باشد، امکان تراکم مضاعف توسط ترافیک را نخواهد داشت و لذا در برابر رخداد این گونه ترکها آسیبپذیرتر خواهد بود.
در صورتی که قیر موجود در آسفالت اکسید شود، سخت شده باشد و یا ترد شود، مخلوط آسفالتی ترد شده و در اثر انقباض و انبسا‌ط‌های حرارتی می‌شکند و ترکهای بلوکی به وجود می‌آیند. انتخاب آسفالت مناسب برای محل‌های با تردد کم و پارکینگ‌ها معمولاً موجب کاهش رخداد ترکهای بلوکی می‌شود. همچنین متراکم نمودن آسفالت به نحو مناسب می‌تواند رخداد ترک خوردگی بلوکی را کاهش دهد. تمایز قائل شدن بین ترکخوردگی بلوکی با ترکخوردگی پوست سوسماری که در بخش قبل بیان شد، در برخی موارد دشوار است. این در حالی است که منشأ این دو خرابی کاملاً با یکدیگر متفاوت است و متولیان تعمیر و نگهداری باید در مورد آن دقت و توجه لازم را مبذول دارند.
به بیان انستیتو آسفالت عوامل به وجود آوردن ترک بلوکی به چهار دسته زیر طبقه‌بندی می‌شوند.
- به کارگیری قیر نامرغوب در ساخت روسازی
- اجرای نامناسب روسازی
- عدم جذب قیر کافی در سنگ دانه‌ها
- عبور بار ترافیکی با حجم کم
وجه تمایز ترکخوردگی بلوکی با ترکخوردگی پوست سوسماری آن است که در ترکخوردگی پوست سوسماری روسازی به بلوک‌هایی با اندازه بسیار کوچک‌تر تقسیم می‌شود و بلوکهای به وجود آمده گوشه‌های تیزی خواهند داشت. در حالی که گوشه‌های ترکخوردگی بلوکی تقریباً قائمه بوده و روسازی را به قطعات بزر گتری تقسیم بندی می‌کنند. انداز‌ه‌گیری ترکهای بلوکی بر اساس مترمربعی از سطح صورت می‌گیرد که توسط ترکها پوشانیده شده‌است. از ترکهای بلوکی با شدت کم می‌توان صر‌فنظر نمود، تا زمانی که به ترکهای با شدت متوسط تبدیل شوند و بتوان آنها را توسط درزگیری ترمیم نمود. برای ترمیم ترکهای بلوکی با شدت بالا می‌باید روسازی مجدداً نوسازی شود و یا روسازی قدیمی توسط روکش پوشانیده شود.
ترکهای طولی
ترک های طولی در راستای تقریبی محور طولی رویه روسازی و ترکهای عرضی در جهت عمود بر آن و به یکی از علل زیر به وجود می‌آیند.
- بروز ترک خوردگی در درزهای ساخت روسازی
- جمع شدگی و انقباض لایه آسفالتی
- سیکل دمایی روزانه
- انعکاس رو به بالای ترک موجود در لایه زیرین روسازی
- جداشدگی سنگ دانه به دلیل عملکرد نامناسب دستگاه پخش آسفالت (فینیشر)
ترک خوردگی طولی به دودسته ترکخوردگی در مسیر چرخها و در خارج از مسیر چرخها تقسیم می‌شود.
ترکخوردگی در مسیر چرخها
این نوع ترک بر اساس طول ترک خوردگی برحسب متر در محل عبور چرخ خودروها تعریف و انداز‌ه‌گیری می‌شود. البته باید توجه نمود که در سیستم، MTC هر گونه ترک طولی که در محل عبور چرخ به وجود آید و پراکندگی تصادفی داشته باشد، ترک طولی ارزیابی نشده و ترک خستگی ناشی از بارگذاری محسوب می‌شود.
ترکخوردگی در خارج از مسیر چرخها
این نوع ترکها به موازات محور روسازی و در خارج از محل عبور چرخها تشکیل می‌شوند.
در هر دو نوع از ترک طولی، دوام کم روسازی در محل درزهای طولی در روسازی آسفالتی یکی از مشکلاتی است که پس از به وجود آمدن ترکهای طولی، موجب کاهش عمر روسازی می‌شود. بعد از گذشت مدت زمان کوتاه و قرارگیری مسیر تحت بار ترافیکی، لبه‌های ترکهای طولی شروع به قلوه کن شدن نموده و این فرسایش در برخی موارد تا حدی افزایش می‌یابد که در نهایت موجب به وجود آمدن چاله در حد فاصل لینهای عبور در مسیر می‌شود.
فاکتورهای متفاوتی در زمان ساخت بر دوام درزهای طولی روسازی آسفالتی تأثیرگذار هستند. یکی از مهم ترین آنها نحوه تراکم لبه آزاد روسازی در هنگام اجرای اولین لین مسیر است.
ترکهای عرضی
این نوع از ترکها عمدتاً به دلیل تغییرات حرارتی روسازی رخ می‌دهند و بنابراین به آنها ترکهای حرارتی نیز گفته می‌شود. این ترکها عمدتاً در عرض روسازی اتفاق می‌افتند و بر محور اصلی راه عمود هستند. یکی از مهمترین خصوصیات این نوع از ترکها فواصل منظم رخداد آن است دلایل به وجود آمدن ترکهای عرضی را می‌توان ناشی از کاهش شدید دمای روسازی و شکست روسازی و یا خستگی مصالح به دلیل وقوع سیکل‌های حرارتی و افزایش و کاهش‌های متناوب دما دانست.
باید توجه داشت در صورتی که ترک از میان محدوده‌ای که در آن ترکخوردگی خستگی (پوست سوسماری) وجود دارد، عبور کرده باشد، آن طولی از ترک که در این محدوده قرار دارد به عنوان ترکخوردگی عرضی محسوب نمی‌شود. همچنین ترکهای با طول کمتر از ۳۰ سانتیمتر در محاسبه طول ترکخوردگی عرضی به حساب نمی‌آیند.
ترک خوردگی لبه
این نوع از ترکخوردگی تنها در روسازیهای با شانه خاکی به چشم می‌خورد. این ترکها در کنار‌ه‌های روسازی به وجود می‌آیند و شکلی مشابه هلال ماه دارند. ترکهای لبه نسبتاً پیوسته بوده که به بیان FHWA غالباً همراه ترکهای طولی در خارج از مسیر چرخها و در فاصله ۰/۶ متر از لبه روسازی نمایان شده و به لبه روسازی ختم می‌شوند.
از نقطه نظر ASTM فاصله وقوع این ترکها در حدود ۰/۳ الی ۰/۵ متر از لبه روسازی است و همچنین بخش بین ترک و لبه خارجی روسازی عمدتاً شکسته شده فرض می‌شود. این عارضه که به دلیل ضعف اساس یا خاک بستر به وجود می‌آید، با بارگذاری ترافیکی شدت می‌گیرد و سیکل‌های ذوب و یخبندان که معمولاً در ضعیف نمودن اساس و خاک بستر نقش چشمگیری دارند، بر شدت آن می‌افزایند.
به بیان FHWA در صورتی که ترک بدون شکستن لبه و یا جدا شدن مصالح رخ دهد، با شدت کم محسوب می‌شود. ترک خوردگی اگر به گونه‌ای باشد که ۱۰ درصد از طول منطقه ترک خورده را تحت تأثیر خود قرار دهد با شدت متوسط ارزیابی می‌شود و بیش از این مقدار، خرابی از نوع شدید محسوب می‌شود.
انداز‌ه‌گیری این نوع ترک خوردگی نیز بر اساس توصیه FHWA با توجه به طولی از لبه روسازی که تحت تأثیر این نوع ترک خوردگی قرار دارد (برای هر شدتی طول مربوط به آن شدت از ترکخوردگی) انجام می‌پذیرد.
ترکهای انعکاسی
يکی از مهمترین روشهای تعمير و نگهداری را‌ه‌ها، اجرای روکش است. همچنین یکی از روشهای تسطیح و افزایش اصطکاک روسازیهای بتنی نیز اجرای یک لایه روکش آسفالتی بر روی آن است. در این خصوص، پس از آن که عمليات ساخت روکش به اتمام رسيد، وقوع هر گونه جابجايی افقی يا عمودی روسازی زیرین در محل ترک، که منشأ آن بارگذاری و یا تغییر درجه حرارت محیط باشد، به تدریج موجب گسترش ترکها از روسازی زيرين به روسازی جدید فوقانی شده و خرابی آن را نیز در پی خواهد داشت. الگوی این ترکها مشابه ترکهای پیشین بوده و اصطلاحاً ترکهای انعکاسی
نامیده می‌شوند. به عبار‌ت دیگر، می‌توان گفت پس از اجرای روکش بتن آسفالتی جدید بر روی روکش قبلی، در صورتی که شرايط محیطی و الگوی بارگذاری وارده بر معبر مورد نظر تغيير نکند، پس از مدتی ترکهای جدیدی بر روی روکش جدید پدیدار خواهند شد که به مانند قبل روسازی را دچار مشکل خواهند نمود.
وقوع اين جابجايی‌ها موجب قلو‌ه‌کن شدن بدنه روسازی شده و عملاً شرایط را برای ورود آ‌ب‌های سطحی به لایه‌های اساس، زیراساس و خاک بستر مهیا می‌سازد که نهايتاً کاهش کيفيت سواری و افزايش سرعت تخريب لایه‌های روسازی و زیرسازی را به دنبال خواهد داشت.
ترکخوردگی انعکاسی يکی از جدی‌ترين خرابی‌هایی است که روکش اجراشده بر روی روسازیهای آسفالتی و بتنی که معمولاً به صورت لایه نازکی از آسفالت قيری است را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
توجه به ماهيت اين نوع از خرابی، نظرات متفاوتی در مورد منشأ و شرايط بروز آن مطرح شده است. امابه طور کلی سه مکانيزم ذیل در به وجود آمدن ترکهای انعکاسی مؤثر هستند.
- وقوع ترک انعکاسی در روکش آسفالتی بر اثر بارگذاری حرارتی که طی آن انبساط و انقباض متفاوت روسازی و روکش، موجب ایجاد تنش در روکش می‌شود و در صورتی که ترکخوردگی موجود باشد، تمرکز تنش در نوک ترک منجر به بروز خرابی می‌شود.
- وقوع ترک انعکاسي در روکش آسفالتی براثر جابجايی نامتقارن سطح زيرين که می‌تواند به دلیل نشست یا تورم خاک بستر رخ دهد.
- وقوع ترک انعکاسی در روکش آسفالتی براثر بارگذاری ترافيکی و در نتیجه به وجود آمدن تنش‌های خمشی و برشی در روکش رخ می‌دهد.
زمانی که چرخ به محل ترک در لایه ترک خورده زیرین نزدیک می‌شود، تنش خمشی و همچنین تنش برشی افزایش می‌یابند و پس از آنکه محل چرخ به ترک رسیده و شروع به قرار گیری بر روی ترک می‌نماید تنش برشی در لایه روکش کاهش می‌یابد. با این وجود تنش ناشی از خمش رو به افزایش است و نهایتاً هنگامی که محور چرخ بر روی محور ترک منطبق می‌شود، تنش ناشی از خمش به بیشترین مقدار خود رسیده و موجب شکل گیری ترک در روسازی می‌شود.
ترکهای لغزشی
ترکهای لغزشی ترک‌هایی به شکل هلال ماه یا نیمه ماه هستند که عموماً در عرض مسیر عبور به وجود می‌آیند. این نوع ترکها زمانی رخ می‌دهند که ترمز گیری یا تغییر مسیر و دور زدن چرخ وسیله نقلیه بر روی آسفالت موجب لغزش یا تغییر شکل سطح روسازی می‌شود. عدم اتصال مناسب میان روکش روسازی و سایر لایه‌های آن موجب به وقوع پیوستن این نوع خرابی می‌شود.
