روسازی راه
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 که 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 ترافیک و عوامل جوی است. در حالی که ضعف لایههای زیرین منجر به بروز خرابی در روسازی شده باشند، اجرای روکش مجدد بدون برطرف نمودن ضعف زیرسازی مشکلی را حل نمیکند و پس از مدت زمان کوتاهی 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 تک تک 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 کشورها مورد استفاده قرار میگیرد.
آزمایشهای تعیین افت و خیز روسازی
آزمایشهای غیرمخرب ارزیابی وضعیت سازهای روسازی، از مکانیزم اندازه گیری افت و خیز استفاده میکنند. افت و خیز لایههای روسازی در اثر بارگذاری، شاخص بسیار مناسبی برای تعیین عملکرد سازهای روسازی و مقاومت لایههای مختلف آن محسوب میشود.
اولین دستگاهی که برای تعیین افت و خیز روسازی ابداع شد، تیر بنکلمن نام داشت که با کمک بارگذاری استاتیکی یک کامیون، میزان تغییر شکل روسازی و سپس مقاومت لایهها را تعیین مینمود. تیر بنکلمن یک دستگاه افت و خیز سنج ساده دستی است. این وسیله از یک تیر ساده و یک میله اندازه گیری تشکیل شده است. میله اندازه گیری در حدود ۳/۶ متر طول داشته و در نقطهای که در حدود ۲/۴ متر از سر آن فاصله دارد به تیر ثابت که بر روی سطح روسازی تکیه میکند، مفصل شده است.
تیرهای بنکلمن ساختار سادهای و ابتدایی دارند و در مقایسه با سایر دستگاههای غیرمخرب فاقد پیچیدگی هستند. تیرهای بنکلمن به صورت مکانیکی با کمک یک کامیون به اندازه گیری افت وخیز روسازیهای انعطاف پذیر میپردازند. در تیرهای بنکلمن ساده انجام آزمایش و برداشت دادهها به صورت دستی صورت گرفته در حالی که در تیرهای بنکلمن اتوماتیک یا دفکلتومترها این اندازه گیریها به صورت اتوماتیک صورت میگیرد. در مقایسه ساختار سخت افزاری این دو گونه، به ایننکته باید اشاره نمود که در تیرهای بنکلمن اتوماتیک به کمک چند سیستم اضافی مانند قرائتگر آنالوگ و نیز تبدیل کنندههای آنالوگ به دیجیتال و دو نرم افزار یکی برای برداشت دادهها و دیگری برای پردازش دادهها در بخش ساختار نرم افزاری این فرآیند صورت میگیرد.
موارد استفاده از تیر بنکلمن
همانگونه که اشاره شد تیر بنکلمن یک 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 روکش روسازیها در سراسر دنیا استفاده میشود.
تغییر شکلهای متوالی بدست آمده از این دستگاه ممکن است به عنوان ورودی مدلهای تعیین کننده موارد زیر مورد استفاده قرار گیرد.
- ضخامت روکش سیستم روسازی
- مدول الاستیسیته ظاهری یا عملکردی هر یک از لایهها (محاسبات معکوس)
- ضخامت معادل برای مصالح مرجع
تحلیل و تفسیر نتایج بدست آمده از آزمایش تیر بنکلمن
آسیب دیدگی سازهای شامل کلیه شرایطی است که موجب کاهش قدرت باربری روسازی میشود. بهسازی سازهای به این منظور برنامه ریزی میشود که پارامترهایی نظیر عمر روسازی، تأثیر عوامل جوی و ترافیک، توان باربری آن را کاهش میدهند. در این موارد مدت زمانی پس از بهره برداری لازم است اقدامی برای بهسازی روسازی (همچون طرح و اجرای روکش تقویتی) صورت گیرد. این امر به منظور افزایش قدرت سازهای روسازی برای تحمل ترافیک 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 کلی وضعیت موجود روسازی شامل، مصالح لایههای تشکیل دهنده، کیفیت و قدرت باربری فعلی و نیز چگونگی رفتار و واکنش آنها در آینده (در دوره روکش و در شرایط ترافیک پیشبینی) را مورد توجه قرار میدهد. این امر به سه روش زیر قابل انجام است.
- تعیین توان سازهای مؤثر روسازی موجود به طریق مستقیم و با انجام آزمایشهای غیرمخرب نظیر اندازه گیری افت و خیز روسازی با تیر بنکلمن و یا افت وخیز ضربهای و نظایر آنها.
- تعیین توان سازهای مؤثر روسازی موجود به طریق غیر مستقیم و براساس بررسی وضعیت روسازی با توجه به شدت و گستردگی کمی و کیفی کلیه نواقص و آسیب دیدگیهای سازهای و سطحی راه.
- نمونه گیری از مصالح روسازی و انجام آزمایشهای فیزیکی روی نمونهها.
آنچه از این کاربرد عملی تیر بنکلمن بدست میآید در واقع بار محوری مجاز قابل تردد در راههاست که از روی آن میتوان محدودیتهای تردد وسایل نقلیه سنگین تجاری را وضع نمود. نکتهای که امروز در راههای ایران مورد غفلت و کم توجهی مسئولین ذیربط واقع شده است، عدم کنترل وسایل نقلیه عبوری در راهها از لحاظ وزن است که این امر باعث خستگی زود هنگام روسازی و نیز ایجاد تغییر شکلهای پلاستیک (شیار شدگی) شده و عمر مفید روسازی را به شدت کاهش میدهد.
تعیین ضخامت روکش تقویتی در روسازی انعطافپذیر
در بسیاری از شرایط، ارزیابی وضعیت روسازی راه برای طرح روکش تقویتی به دلیل وجود ناهمواریهای بیش از حد در سطح راه انجام میپذیرد. اما غالباً افزایش حجم ترافیک و افزایش وزن محورها موجب کاهش قدرت باربری روسازی شده و بهسازی با روکش تقویتی مورد بررسی قرار میگیرد. با روش مستقیم که قبلاً تشریح شد، ضخامت روکش آسفالتی براساس میزان ترافیک در دوره روکش و قدرت باربری ساختار روسازی موجود که افت و خیز اندازه گیری شده معرف آن است، تعیین میشود. در روشی که در ادامه بدان اشاره میشود، از آئیننامه روسازی راههای آسفالتی ایران (نشریه ۲۳۴)، بر اساس روش انیستیتو آسفالت، با استفاده از تیر بنکلمن و نتایج بدست آمده از آن برای طرح بهسازی روسازی و ضخامت روکش تقویتی استفاده خواهد شد.
در این روش، در طول مسیر، راه به قطعاتی که از نظر ضخامت، نوع لایههای روسازی، مقاومت خاک بستر، شرایط جوی و میزان رفت و آمد شرایط یکسان داشته باشد تقسیم میشود. سپس با استفاده از روشهای آماری، تعداد نقاط مشخص برای آزمایش (که حداقل ۱۰ نقطه در هر کیلومتر است) در طول هر قطعه تعیین میشود. آزمایش غیرمخرب تیر بنکلمن روی این نقاط انجام و نتایج برای هر قطعه بصورت جداگانه گزارش میشود.
|
تیر بنکلمن |
|
|---|---|
|
مزایا |
معایب |
| سادگی در ساخت دستگاه | ناتوانی در تعیین شکل و ابعاد گودی افت و خیز |
| ارزان بودن | سرعت پایین دستگاه در هنگام انجام آزمایش |
| کالیبراسیون ساده و ارزان | لازم است اطمینان حاصل شود که تکیه گاههای جلو در گودی افت و خیز قرار گرفته باشند |
| آسانی در حمل و نقل جابجایی | دشواری انجام آزمایش |
| عدم نیاز به تخریب روسازی | |