آزمایش‌های روسازی راه

بررسی وضعیت سازه‌ای روسازی از مهمترین بخش های مطالعات بهسازی راه‌ها محسوب می شود. بدون توجه به وضعیت سازه‌ای و مقاومت لایه‌های مختلف روسازی نمی‌توان به درستی پی برد كه خرابی ایجاد شده در روسازی در اثر ضعف لایه‌های زیرین (بستر، زیراساس یا اساس) ایجاد شده و یا تنها به علت ضعف لایه آسفالتی و خرابی‌های ناشی از اثر عبور ترافیك و عوامل جوی است. در حالی كه ضعف لایه‌های زیرین منجر به بروز خرابی در روسازی شده باشند، اجرای روكش مجدد بدون برطرف نمودن ضعف زیرسازی مشكلی را حل نمی‌كند و پس از مدت زمان كوتاهی مجدداً خرابی در سطح راه ظاهر می‌شود و به نوعی اتلاف منابع و هزینه‌ها در پی خواهد بود. لذا بررسی وضعیت سازه‌ای روسازی و تعیین مقاومت تك تك لایه‌های روسازی از اهمیت بالایی برخوردار است.

مهمترین بخش در ارزیابی روسازی، انجام آزمایش‌هایی به منظور شناسایی شرایط واقعی لایه‌های مختلف روسازی به منظور اولویت بندی انجام ترمیم است‌‌. استفاده از این آزمایش‌ها، به عنوان بخشی از سیستم مدیریت روسازی امروزه در بیشتر كشورها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آزمايش‌های تعيين افت و خيز روسازی

آزمایش‌های غیرمخرب ارزیابی وضعیت سازه‌ای روسازی، از مكانیزم اندازه گیری افت و خیز استفاده می‌كنند. افت و خیز لایه‌های روسازی در اثر بارگذاری، شاخص بسیار مناسبی برای تعیین عملكرد ساز‌ه‌ای روسازی و مقاومت لایه‌های مختلف آن محسوب می‌شود.

اولین دستگاهی كه برای تعیین افت و خیز روسازی ابداع شد، تیر بنكلمن نام داشت كه با كمك بارگذاری استاتیكی یك كامیون، میزان تغییر شكل روسازی و سپس مقاومت لایه‌ها را تعیین می‌نمود‌. تیر بنكلمن یك دستگاه افت و خیز سنج ساده دستی است. این وسیله از یك تیر ساده و یك میله اندازه گیری تشكیل شده است. میله اندازه گیری در حدود ۳/۶ متر طول داشته و در نقطه‌ای كه در حدود ۲/۴ متر از سر آن فاصله دارد به تیر ثابت كه بر روی سطح روسازی تكیه می‌كند، مفصل شده است.

تیرهای بنكلمن ساختار ساد‌ه‌ای و ابتدایی دارند و در مقایسه با سایر دستگا‌ه‌های غیرمخرب فاقد پیچیدگی هستند. تیرهای بنكلمن به صورت مكانیكی با كمك یك كامیون به اندازه گیری افت وخیز روسازی‌های انعطاف پذیر می‌پردازند. در تیرهای بنكلمن ساده انجام آزمایش و برداشت داده‌ها به صورت دستی صورت گرفته در حالی كه در تیرهای بنكلمن اتوماتیك یا دفكلتومترها این اندازه گیری‌ها به صورت اتوماتیك صورت می‌گیرد. در مقایسه ساختار سخت افزاری این دو گونه، به ایننكته باید اشاره نمود كه در تیرهای بنكلمن اتوماتیك به كمك چند سیستم اضافی مانند قرائت‌گر آنالوگ و نیز تبدیل كننده‌های آنالوگ به دیجیتال و دو نرم افزار یكی برای برداشت داده‌ها و دیگری برای پردازش داد‌ه‌ها در بخش ساختار نرم افزاری این فرآیند صورت می‌گیرد.

موارد استفاده از تیر بنكلمن

همانگونه كه اشاره شد تیر بنكلمن یك وسیله ساده و ارزان برای اندازه گیری افت و خیز است. این وسیله در آزمایش راه آشتو ساخته شد و به طور گسترده‌ای توسط سازمان‌های راه برای تحقیق، ارزیابی و طراحی روكش روسازی‌ها در سراسر دنیا استفاده می‌شود.

تغییر شكل‌های متوالی بدست آمده از این دستگاه ممكن است به عنوان ورودی مدل‌های تعیین كننده موارد زیر مورد استفاده قرار گیرد.

1. ضخامت روكش سیستم روسازی
2. مدول الاستیسیته ظاهری یا عملكردی هر یك از لایه‌ها (محاسبات معكوس)
3. ضخامت معادل برای مصالح مرجع

تحلیل و تفسیر نتایج بدست آمده از آزمایش تیر بنكلمن

آسیب دیدگی ساز‌ه‌ای شامل كلیه شرایطی است كه موجب كاهش قدرت باربری روسازی می‌شود. بهسازی سازه‌ای به این منظور برنامه ریزی می‌شود كه پارامترهایی نظیر عمر روسازی، تأثیر عوامل جوی و ترافیك، توان باربری آن را كاهش می‌دهند. در این موارد مدت زمانی پس از بهره برداری لازم است اقدامی برای بهسازی روسازی (همچون طرح و اجرای روكش تقویتی) صورت گیرد. این امر به منظور افزایش قدرت سازه‌ای روسازی برای تحمل ترافیك پیش بینی شده آتی است.

پیش از انجام هر گونه عملیات بهسازی ساز‌ه‌ای راه باید ارزیابی دقیقی از وضعیت موجود راه بدست آید. این ارزیابی به طور كلی وضعیت موجود روسازی شامل، مصالح لایه‌های تشكیل دهنده، كیفیت و قدرت باربری فعلی و نیز چگونگی رفتار و واكنش آنها در آینده (در دوره روكش و در شرایط ترافیك پیش‌بینی) را مورد توجه قرار می‌دهد. این امر به سه روش زیر قابل انجام است.

1. ‌تعیین توان سازه‌ای مؤثر روسازی موجود به طریق مستقیم و با انجام آزمایش‌های غیرمخرب نظیر انداز‌ه گیری افت و خیز روسازی با تیر بنكلمن و یا افت وخیز ضرب‌های و نظایر آنها.
2. ‌تعیین توان سازه‌ای مؤثر روسازی موجود به طریق غیر مستقیم و براساس بررسی وضعیت روسازی با توجه به شدت و گستردگی كمی و كیفی كلیه نواقص و آسیب دیدگی‌های ساز‌ه‌ای و سطحی راه.
3. ‌نمونه گیری از مصالح روسازی و انجام آزمایش‌های فیزیكی روی نمونه‌ها.

آنچه از این كاربرد عملی تیر بنكلمن بدست می‌آید در واقع بار محوری مجاز قابل تردد در راه‌هاست كه از روی آن می‌توان محدودیت‌های تردد وسایل نقلیه سنگین تجاری را وضع نمود. نكته‌ای كه امروز در راه‌های ایران مورد غفلت و كم توجهی مسئولین ذیربط واقع شده است، عدم كنترل وسایل نقلیه عبوری در راه‌ها از لحاظ وزن است كه این امر باعث خستگی زود هنگام روسازی و نیز ایجاد تغییر شكل‌های پلاستیك (شیار شدگی) شده و عمر مفید روسازی را به شدت كاهش می‌دهد.

‌تعیین ضخامت روكش تقویتی در روسازی انعطا‌فپذیر

در بسیاری از شرایط، ارزیابی وضعیت روسازی راه برای طرح روكش تقویتی به دلیل وجود ناهموار‌ی‌های بیش از حد در سطح راه انجام می‌پذیرد. اما غالباً افزایش حجم ترافیك و افزایش وزن محورها موجب كاهش قدرت باربری روسازی شده و بهسازی با روكش تقویتی مورد بررسی قرار می‌گیرد. با رو‌ش مستقیم كه قبلاً تشریح شد، ضخامت روكش آسفالتی براساس میزان ترافیك در دوره روكش و قدرت باربری ساختار روسازی موجود كه افت و خیز اندازه گیری شده معرف آن است، تعیین می‌شود. در روشی كه در ادامه بدان اشاره می‌شود، از آئین‌نامه روسازی راه‌های آسفالتی ایران (نشریه ۲۳۴)، بر اساس روش انیستیتو آسفالت، با استفاده از تیر بنكلمن و نتایج بدست آمده از آن برای طرح بهسازی روسازی و ضخامت روكش تقویتی استفاده خواهد شد.

در این روش‌، در طول مسیر، راه به قطعاتی كه از نظر ضخامت، نوع لایه‌های روسازی، مقاومت خاك بستر، شرایط جوی و میزان رفت و آمد شرایط یكسان داشته باشد تقسیم می‌شود. سپس با استفاده از روش‌های آماری، تعداد نقاط مشخص برای آزمایش (كه حداقل ۱۰ نقطه در هر كیلومتر است) در طول هر قطعه تعیین می‌شود. آزمایش غیرمخرب تیر بنكلمن روی این نقاط انجام و نتایج برای هر قطعه بصورت جداگانه گزارش می‌شود.