آسفالت متخلخل
آسفالت متخلخل، عبارت است از یک مخلوط آسفالتی با دانه بندی گسسته که پس از تراکم دارای درصد فضای خالی زیاد (تقریباً بیشتر از ۲۰ %) میشود. این درصد زیاد فضای خالی، شبکهای از مجاری را در جسم مخلوط پدید میآورد که هم به منزله مخزنی برای جذب مقدار زیاد آب، برف و باران و هم بعنوان لایه زهکشی برای تخلیه آب به سمت شانههای راه، عمل میکند. مزیت اصلی استفاده از این مخلوط تخلیه سریع آب از رویه جاده، کاهش آب لغزی و افزایش ایمنی وسایل نقلیه است. با زهکشی آب از میان منافذ مخلوط آسفالتی به جای عرض رویه، ضریب اصطکاك بین تایر وسیله نقلیه و رویه درحد مطلوب حفظ خواهد شد. همچنین مخلوطهای آسفالتی متخلخل Splash و پاشش را کاهش میدهند و قابلیت دید در شب و رویت نوار ترافیکی تفکیک خطوط را بهبود میبخشند که همه این عوامل در افزایش ایمنی موثر است.
به طور کلی تمام آسفالتهای رایج (سرد و گرم) با دانهبندی توپر دارای سطحی صاف و تقریباً غیرقابل نفوذ هستند. که این صاف بودن و غیرقابل نفوذ بودن در هنگام بارندگی موجب کاهش ایمنی وسایل نقلیه میشود. به هنگام باران به علت کندی زهکشی آب سطحی در رویههای آسفالتی رایج (که از عرض رویه صورت میگیرد) پدیده پاشش بوسیله تایر وسایل نقلیه حتی از یک لایه نسبتاً نازک از آب بر روی رویه جاده ایجاد میشود که این پدیده مشکلات ذیل را بوجود میآورد.
- کاهش دید حرکت
- پدیده آب لغزی که مفهوم آن تشکیل لایهای از آب بین لاستیک و جاده است، باعث قطع ارتباط بین آنها میشود و در این حالت مقاومت لغزشی کاهش پیدا کرده و کنترل وسیله نقلیه مشکل میشود.
- مشکل دیگری که در هنگام بارندگی در رویههای متداول اتفاق میافتد انعکاس نور از رویه جاده است که مانع دید و موجب بروز حادثه میشود.
عوامل یاد شده موجب شد که محققین به سمت استفاده از آسفالت متخلخل که کاربرد اولیه آن کاهش آب باران موجود از روی رویههای فرودگاهها بود، گرایش پیدا کنند که اکنون به عنوان لایه رویه در روسازی راهها استفاده میشود.
کاربرد آسفالت متخلخل
ایده اصلی برای استفاده از آسفالت متخلخل به منظور کاهش مؤثر مقدار آب باران موجود بر روی لایههای روسازی فرودگاهها بوده است که به تبع آن آب لغزی و لغزش هواپیما کاهش مییافت. برای رسیدن به این هدف بایستی مقدار فضای خالی بین مصالح سنگی در لایه رویه زیاد میبود. شرط استفاده از آن این بوده است که از یک لایه قیر غیرقابل نفوذ به منظور محافظت از بقیه روسازی و زیرسازی از اثرات تخریبی نفوذ آب در زیر لایه آسفالت متخلخل استفاده شود.
از عوامل اصلی کاربرد آسفالت متخلخل علاوه بر بهبود ایمنی در رویههای خیس، ایجاد سطحی صاف، ایمن و بی سر و صدا در مسیر حرکت وسایل نقلیه است. متعارف ترین موارد کاربرد رویهها در سواره روهای عریض شامل آزادراهها، بزرگراهها و محوطه فرودگاهها از کاربردهای خاص آن به استفاده از آن در نقاط گود نیمرخ طولی راهها در مناطق تپه ماهوری و در محلهای جمع شدن آب و راکد ماندن آب به ویژه در تغییر دور و نیز در تونلهایی که سفره آب زیر زمینی بالاتر از کف تونل واقع شده است و تراوش آب از کف تونل موجب خرابی لایه آسفالت و جمع شدن آب در تونل میشود، میتوان اشاره کرد.
مزایای آسفالت متخلخل نسبت به آسفالت سنتی
مزایای آسفالت متخلخل در دو بخش محیطی و ایمنی قابل بحث هستند، که در ادامه به بیان آنها پرداخته میشود.
اثرات محیطی (کاهش صدا)
یکی از مزایای آسفالت متخلخل نسبت به آسفالت معمولی کاهش صدا است که به طور متوسط در حدود۳db است. ناهنجاریهای صوتی ناشی از ترافیک به اصواتی گفته میشوند که منبع تولید آنها وسایل نقلیه موتوری سبک و سنگین استفاده کننده از راهها هستند. که خود شامل دو بخش اصوات تولید شده از قوای محرکه خودرو، نظیر صدای موتور و تمامی متعلقات آن، سیستم خروج گاز (اگزوز) و دستگاه انتقال قدرت و اصوات تولید شده از تماس چرخ و سطح راه هستند. لذا ناهنجاریهای صوتی ناشی از ترافیک به عنوان آلایندههای محیطی شناخته میشوند. در سرتاسر جهان صدای ایجاد شده توسط سیستمهای حمل و نقلی بیشترین نقش را در آلودگیهای صوتی دارد که در این میان آلودگی صوتی بزرگراهها نقش برجستهای دارد و لذا محققان بدنبال راه حلهای کاهش صدای تولید شده بودهاند. یکی از اقدامات صورت گرفته نصب موانع صدا است، اما موانع صدا معمولاً بدترکیب، خطرناك و بسیار گران هستند و به همین دلیل سمت و سوی تحقیقات به طرف اصلاح نوع روسازی و یا بافت آن کشیده شد.
کاهش صدا متشکل از دو جزء است. یکی صدای ناشی از غلطش چرخها کاهش پیدا میکند و دیگر اینکه صداهایی که از موتور اتومبیل به طرف پائین منتشر میشود نیز تا حدودی جذب میشوند و مانع از انعکاس آن میشوند.
موارد ایمنی
پاشش آب
چرخهای غلتان آب را از حوضچههای کوچک روی سطح به بالا پرتاب میکنند (شتک) به علاوه آنها آب سطحی را به صورت پودر در میآورند (پاشش).
از نظر فیزیکی پاشش و شتک دو پدیده کاملاً متفاوت هستند، ولی در عمل میتوان آنها را با هم مورد بحث قرار داد، بخصوص از آنجا که آنها معمولاً با هم اتفاق میافتند. قطرات ریز آب در فضا مانند باران یا مه دید را کم می کنند. در این مورد کاهش دید بسیار شدیدتر از مه واقعی است و اندازه قطرات آب ناشی از شتک و پاشش از اندازه قطرات مه بزرگتر و همچنین تراکم آنها نیز بیشتر است.
مقدار قابل توجهی از پاشش میتواند به وسیله تایر وسایل نقلیه حتی از لایه نسبتاً نازك از آب بر روی رویه جاده تولید شود. زهکشی سطحی از رویههای غیرقابل نفوذ مرسوم همچنین برای جلوگیری از تولید پاشش به کندی کار میکند.
به وضوح مشخص شده است که که مقدار پاشش تولید شده به طور مستقیم مرتبط با سرعت وسیله نقلیه است. بنابراین مشکل پاشش بیشتر در رویه جادههای با سرعت بالا (راههای برون شهری) مطرح بوده و برای معابر شهری که ترافیک با سرعت کمتری در آنها جریان دارد، زیاد مطرح
نیست.
انعکاس نور
انعکاس نور هم در روز مهم است و هم در تاریکی، در روز یک سطح افقی با انعکاس آینهای آسمان را منعکس میکند. حتی آسمان ابری به طور نسبی بسیار روشن است، به طوری که سطح راه تقریباً به روشنی آسمان خواهد بود. علاوه بر آن در نور انعکاسی تمام خصوصیات سطح راه به خصوص خط کشیها محو شده و به نظر غیر قابل رویت میشوند. در مورد راههای دارای روشنایی شبها نیز وضع به همین صورت است. در راههای بدون روشنایی که دید در شب توسط منعکس کنندهها تأمین میشود، اثر آب جدیتر است. لایه آب از نفوذ نور لامپ ماشینها در منعکس کنندهها جلوگیری کرده و بنابراین غیر قابل دیدن میشوند. آسفالت متخلخل میزان آب را بر روی سطح راه کم نموده و علاوه بر آن استفاده از خط کشیهای پروفیلد (خطوط شکسته با میخهای انعکاسی) شرایط ایمنی بهتری را ایجاد میکند.
پدیده آب لغزی و مقاومت لغزشی
یکی از خطرات عمده رانندگی در باران پدیده آب لغزی (آب پیمایی) است. یعنی تشکیل لایهای از آب بین لاستیک و جاده که باعث قطع ارتباط بین آنها میشود. پدیده آب لغزی میتواند در شرایط خیلی مرطوب که وسایل نقلیه با سرعتهای نسبتاً بالا حرکت میکنند، اتفاق بیفتد. بنابراین برای کاهش خطر این پدیده، آسفالت متخلخل برای اولین بار در باندهای فرودگاهها مورد استفاده قرار گرفت. در حقیقت توسعه اصلی آن در فرودگاهها بود. بنابراین هنگامی که لایهای از آب بین لاستیک و جاده تشکیل میشود در این حالت تایر روی آب شناور خواهد شود و مقاومت لغزشی به مقدار قابل توجهی کاهش مییابد و در نتیجه ترمز کردن و کنترل فرمان کاملا غیر ممکن خواهد شد.
اثر بر تصادف
مطالعه تصادفها نیاز به تعداد زیادی از راههای نمونه دارد، زیرا توزیع آماری تعداد تصادفات از توزیع پواسون پیروی میکند. در نتیجه مطالعات تصادفات قابل دسترس از نظر تعداد تصادفها روی جادهای دارای پوشش آسفالت متخلخل جهت انجام مقایسه با تصادفها در راههای با پوشش آسفالت سنتی، کفایت نمیکند. ولی تقریب اولیه را با فرض اینکه آسفالت متخلخل مرطوب تقریباً برابر با ایمنی آسفالت سنتی خشک است، میتوان بدست آورد.
معایب آسفالت متخلخل نسبت به آسفالتهای متداول
به طور کلی معایب آسفالت متخلخل را میتوان در سه گروه طبقهبندی کرد.
هزینههای ساخت
بالا بودن هزینههای ساخت آسفالت به دلیل نیاز به مصالح با مقاومت بالا در مقابل سایش و شکستگی و مواد چسباننده اصلاح شده است. علاوه بر این موارد عامل دیگری که موجب افزایش هزینههای ساختمانی آسفالت متخلخل میشود نیاز به یک لایه آببندی شده در زیر لایه آسفالت متخلخل است. در نهایت آسفالت متخلخل قابل انعطافتر از بیشتر مخلوطهای آسفالتی است. مدول سختی آن ۷۵٪ مدول مخلوط بتن آسفالتی است.
عمر
موضوع دیگری که موجب افزایش هزینه میشود عمر کوتاه آسفالت متخلخل نسبت به آسفالت سنتی است. آسفالت متخلخل هر ۹ سال یکبار باید بازسازی شود حالی که بتن آسفالتی ممکن است عمری حدود ۱۲ سال داشته باشد. این موضوع مربوط به عمر رویه است (تا خرابی) و حد آن زمانی است که بر اثر ترک و شیار زیاد بازسازی کامل مورد نیاز باشد. برای سایر قابلیتهای رویه متخلخل بخصوص کاهش شتک (Splash) و پاشش و کاهش صدا به دلیل احتمال گرفتگی مجاری زهکش، عمری کوتاهتری (حدود ۶۰ تا ۷۰ %) در نظر گرفته میشود. از طرف دیگر به دلیل نوع ساختار آسفالت متخلخل ایجاد شیار روی سطح آسفالت متخلخل بر خلاف آسفالت سنتی کمتر ایجاد میشود از این نظر میتوان گفت که عمر طولانیتری دارد.
نگهداری و تعمیرات
عامل دیگری که موجب تفاوت در هزینههای آسفالت متخلخل و مخلوطهای معمولی میشود، هزینه تعمیر و نگهداری بیشتر آسفالت متخلخل است. زیرا لازم است که به نحو دقیق به ترکیب اصلی مخلوط نزدیک شود تا خصوصیات زهکشی آن از دست نرود. علاوه بر آن در روی آسفالت متخلخل نمک بیشتری در زمستان مورد نیاز است و این هزینه نگهداری زمستانی را افزایش میدهد.
نفوذپذیری آسفالت متخلخل
میزان نفوذپذیری عبارت است از مدت زمان لازم بر حسب ثانیه تا آب از خط صفر نفوذپذیر سنج به عدد ۸ برسد. اگر مدت زمان لازم برای رسیدن به عدد ۴ نفوذپذیر سنج بیش از ۳۰۰ ثانیه باشد، نفوذپذیری غیرکافی است. مدت زمان اندازه گیری شده نفوذپذیری بین ۱۰ ثانیه ( برای مخلوطهای آسفالتی با نفوذ پذیری بالا ) تا بی نهایت (برای مخلوطهای بسیار متراکم معمولی یا آسفالت متخلخلی که منافذ آن پر شده) متغیر است.
نفوذپذیری اولیه برای آسفالت متخلخل در حالت نو ۲۳ تا ۱۰۵ ثانیه و مقدار متوسط برای نفوذپذیری اولیه برای بیشتر آسفالتهای متخلخل ۴۰ ثانیه (۳/۴ لیتر در ثانیه) است. انحراف معیار هم بین ۳۰ تا ۵۰ درصد مقدار متوسط تغییر میکند. و در صورتی که مقدار انحراف معیار در حد ۳۰ درصد مقدار میانگین باشد، آسفالت متخلخل را میتوان همگن فرض کرد.
برای بالا رفتن میزان دقت نفوذپذیری، اندازه گیری در یک محل چند بار تکرار میشود. میزان کاهش نفوذپذیری با زمان بستگی به نوع محیط، حجم ترافیک، نوع مخلوط آسفالتی، روش اجرایی و سرعت خودروها دارد.
