روسازی راه
ترمیم روسازی یکی از مهمترین مسائلی است که سازمانها و ادارت راه با آن مواجه هستند. استفاده از روکشهای آسفالتی گرم، روش سنتی و مرسوم ترمیم روسازیهای مضمحل شده است. این روکشها سازه روسازی را مقاوم میکنند، ناهمواری سطح روسازی موجود را اصلاح و مقاومت لغزندگی آن را احیاء میسازند. یکی از خرابیهای مهمی که بر عمر روکش آسفالتی اثرگذار است، ترک خوردگی انعکاسی است. زمانی که روکش آسفالتی بر روی روسازی موجود قرار میگیرد، به دلیل جابجایی درزها و ترکهای روسازی موجود، روکش آسفالتی جدید در محل ترکها گسیخته میشود.
ترکهای انعکاسی
ترکهای موجود در روسازی قدیمی در مدت کمتر از دو سال در روکش جدید ظاهر میشوند. به طور رایج، کلیه ترکهای موجود در روسازی قدیمی در مدت کمتر از سه سال در سرتاسر روکش آسفالتی جدید پیشرفت میکنند. بر اساس تحقیقات صورت گرفته، ترکها با سرعت یک اینچ (۲/۵ سانتیمتر) در سال به سمت بالا پیشرفت میکنند. عموماً طراحان سازه روسازی برای کنترل انعکاس ترکها، ضخامت لایه روکش را افزایش میدهند.
از آنجا که ترکها باعث ورود آب به لایههای زیرین میشوند، چرخههای متعدد ذوب و انجماد و بارهای تکراری چرخ وسایل نقلیه منجر به خرابی سطح روسازی در محل ترکها و وقوع چالهها میشوند. مهمترین و بزرگترین مشکلاتی که وجود دارند، شامل پایین آمدن کیفیت رانندگی و اضمحلال سازهای اساس راه در اثر نفوذ رطوبت از محل ترکها است. در حالی که هیچ مصالحی باعث حذف ترکخوردگی انعکاسی نمیشود، با استقاده از میان لایههای کاهش تنش میتوان وقوع ترکهای انعکاسی را به تأخیر انداخت.
ایده کلی، استفاده از تکنولوژیهای جدید است که میان لایههای کاهنده ترکهای انعکاسی را با به کارگیری قیرهای پلیمری، ژئوسنتتیکها، پودرلاستیک و فیبرها مورد استفاده قرار میدهند که بین ترکهای روسازی موجود و روکش آسفالتی جدید فاصله میاندازند و با تغییر شکل ترکها انعطاف میپذیرند.
جابجایی افقی روسازی موجود در محل ترکها ناشی از تغییرات دمایی باعث ایجاد تنشهای کششی در روکش آسفالتی میشود که عامل اصلی ترکخوردگی انعکاسی است.
جابجاییهای عمودی ناشی از بار ترافیک در محل ترکهای روسازی موجود که باعث ایجاد تنشهای برشی در روکش آسفالتی میشوند، عامل دیگری برای ترکخوردگی انعکاسی هستند.
میان لایه آسفالتی کاهش ترک با دانهبندی باز
یک لایه آسفالتی با دانهبندی باز دارای فضاهای خالی بزرگ را میتوان پیش از اجرای روکش آسفالتی جدید برای جلوگیری از گسترش ترک بر روی روسازی قدیمی پخش کرد. به دلیل وجود حفرههای بزرگ متصل به یکدیگر، این لایه میتواند تنشهای ناشی از جابجایی روسازی زیرین را پیش از آنکه به روکش آسفالتی جدید اثر بگذارند، کاهش دهد. این لایه انرژی آزاد شده توسط ترکها را جذب میکند و مانع گسترش ترک درون روکش جدید میشود. اگر چه این لایه مؤثر واقع میشود، ولی اگر به درستی اجرا نشود، میتواند مشکلاتی را بوجود آورد که به شرح آنها پرداخته میشود.
- در صورت اجرای نادرست آسفالت با دانهبندی باز، اندازه درشت سنگدانهها و فضاهای خالی بزرگ میتوانند باعث ناپایداری مخلوط و بروز شیار افتادگی در مسیر چرخ وسایل نقلیه شوند.
- به دلیل اندازه درشت سنگدانهها، ضخامت لایه معمولاً بسیار زیاد است. این ضخامت زیاد ممکن است مشکلاتی برای تراز سطح شانه و حریم راه بوجود آورد.
- لایه کاهش ترک از مصالح آسفالت گرم با دانهبندی باز دارای فضای خالی حدود ۳۵-۲۵ درصد بوده و با ضخامت ۲۰-۱۰ سانتیمتر اجرا میشود. قیر به مقدار کم در محدوده ۳-۲درصد (ترجیحاً قیر سفتتر با درجه نفوذ کم) به همراه مصالح سنگی با حداکثر اندازه سنگدانهای ۳-۲ اینچ در این لایه مورد استفاده قرار میگیرند.
میان لایه جاذب تنش با قیر اصلاح شده
میان لایه جاذب تنش از یک لایه قیر اصلاح شده تشکیل میشود که بر روی سطح روسازی ترک خورده موجود پاشیده میشود و سپس با یک لایه سنگدانههای شکسته پوشیده میشود. میان لایه جاذب تنش یک روش نگهداری روسازی است که برای پیشگیری از بالا آمدن ترکهای روسازی قدیمی به درون و سطح روکش آسفالتی جدید مورد استفاده قرار میگیرد. این امر باعث افزایش عمر مفید روسازی میشود و درنتیجه نیاز به ترمیمهای نگهداری روسازی را در آینده کاهش میدهد. این نوع لایه کاهش ترکهای انعکاسی بسته به نوع قیر مورد استفاده در آن که قیر گرم اصلاح شده با پودر لاستیک یا قیر امولسیونی کاتیونیک پلیمری هستند، به دو دسته تقسیم میشود. مشخصات طراحی این نوع میان لایه مشابه اندود آببندی سنگدانهای (چیپ سیل) است.
پیش از اجرای میان لایه جاذب تنش، کلیه ترکها و درزهای عریضتر از ۶ میلیمتر باید پر شده و درزگیری شوند. پس از اجرای میان لایه جاذب تنش و پیش از روکش آسفالتی گرم، یک لایه اندود سطحی بر روی میان لایه پخش میشود. پس از پخش مصالح سنگی شکسته شده بر روی لایه قیر اصلاح شده، بلافاصله عملیات غلتکزنی با استفاده از حداقل دو غلتک چرخ لاستیکی به وزن ۳۲ تن آغاز میشود و با حداقل ۴ عبور غلتک از تمامی نقاط پایان میگیرد. سپس سنگدانههای شل با استفاده از یک ماشین جاروب مخصوص برداشته میشوند.
میان لایه جاذب تنش با قیر اصلاح شده پودر لاستیک
این نوع میان لایه بسیار انعطافپذیر و الاستیک بوده و مدول کمی نیز دارد. برای تهیه قیر اصلاح شده با پودر لاستیک توصیه میشود از قیر درجه عملکردی PG58-۲۲ که سازگار با پودر لاستیک باشد، استفاده شود.
میان لایه جاذب تنش با قیر امولسیونی کاتیونیک پلیمری
به این منظور از قیر امولسیونی کاتیونیک تندشکن پلیمری از نوع CRS-2P استفاده میشود که برای تهیه آن از امولسیون کاتیونیک تندشکن و پلیمرهای SB و SBS استفاده میشود.
مزایای میان لایه جاذب تنش با قیر اصلاح شده
- برای کاهش ترکهای انعکاسی درون روکشهای آسفالتی روی روسازی آسفالتی مضمحل و روسازیهای بتنی بسیار مؤثر است.
- اگر ترک خوردگی انعکاسی به عنوان شکل اصلی خرابی در نظر گرفته شود و ظرفیت سازهای روسازی موجود کفایت کند، با اجرای این میان لایه میتوان ضخامت روکش را بسیار کاهش داد.
- امکان کاهش ضخامت سازهای روکش آسفالتی را فراهم میسازد.
- افزایش عمر مفید روکش آسفالتی
- کاهش ترمیمهای نگهداری روسازی
- کاهش هزینههای چرخه عمر روسازی نسبت به روکش سنتی
معایب میان لایه جاذب تنش با قیر اصلاح شده
- هزینههای اولیه بالاتر نسبت به روکش سنتی
- نیاز به یک واحد اختلاط قیر و افزودنی یا هماهنگی با تأمین کننده قیر جهت تحویل قیر اصلاح شده
- نیاز به برخی ماشینآلات خاص مانند قیرپاش با نازلهای بزرگتر به دلیل سفتی بیشتر قیر و لایه ضخیم قیر پاشیده شده
ژئوسنتتیک
ژئوسنتتیکها در سه نوع متفاوت تولید میشوند که شامل موارد زیر است.
- توری شبکهای
- پارچه گونه
- کامپوزیت
پارچه گونه یا ژئوتکستایل عموماً از مواد ترموپلاستیک مانند پلیپروپیلن یا پلیاستر تشکیل میشوند، ولی میتوانند حاوی نایلون و سایر پلیمرها، مواد آلی طبیعی یا فایبرگلاس باشند.
توری یا گرید از رشتههای فایبرگلاس یا پلیمر پلیپروپیلن و پلیاستر بافته میشود. به علاوه میتواند از ورقههای پلاستیکی برش داده شده و به منظور افزایش مقاومت و مدول سفتی پس تنیده شود. گریدها سوراخهای مستطیلی به اندازههای ۲/۵ -۱ سانتیمتر دارند. همچنین میتوانند به لایه نازکی متصل باشند که در زمان اجرا به قیر اندود سطحی میچسبد، ولی پس از پخش روکش آسفالت گرم ذوب شده و ناپدید میشود. گریدها به شکلی طراحی میشوند که در مقادیر کرنش پایین، مدول بسیار بالایی داشته باشند و پیش از اینکه روکش آسفالتی تحت بار کششی گسیخته شود، نقش مسلح کنندگی آنها وارد عمل میشود.
کامپوزیت متشکل از یک لایه ژئوتکستایل بر روی توری یا گرید است. در کامپوزیتها، ژئوتکستایل در ابتدا قیر را جذب میکند و چسبندگی کافی کامپوزیت به سطح روسازی موجود را فراهم میسازد، در حالیکه شبکه گرید مقاومت زیاد و مدول بالا را تأمین میکند.
مزایای ژئوسنتتیک
رطوبت اغلب عامل اصلی خرابی و ناهمواری روسازی است. ژئوتکستایل اشباع از قیر مانع از ورود آبهای سطحی به درون سازه روسازی میشود. حتی پس از ترک خوردگی روکش آسفالتی، لایه ژئوتکستایل سالم باقی مانده و مسیر ورود آب را مسدود میکند. بنابراین باید کاملاً از قیر اشباع شود تا سدی پیوسته باشد.
اندود سطحی ناکافی قیر باعث ضعیف شدن اثرات ضد آب ژئوتکستایل میشود. اگر نیاز باشد که چنین سدی فراهم شود، باید از ژئوتکستایل و کامپوزیت استفاده کرد و توری گرید نمیتواند این کار را انجام دهد.
لایه ژئوسنتتیک باعث یکنواخت شدن پروفیل کرنش کششی در زیر لایه روکش آسفالتی جدید شده و نقاط اوج کرنش را که در محلهای ضعیف جسم آسفالت گرم بوجود میآیند، کنترل کرده و حذف میکند. بنابراین ایجاد ترکهای ریز در پایین لایه آسفالتی و خرابی خستگی روکش جدید به تأخیر میافتد.
معایب ژئوسنتتیک
ژئوتکستایل یا کامپوزیت اشباع از قیر میتواند آبهای سطحی را درون روکش آسفالت سطحی محبوس نماید که میتواند برای عملکرد آن زیانآور باشد، به خصوص وقتی که روکش آسفالتی به اندازه کافی متراکم نشده باشد. تجربیات گذشته نشان داده در مواردی که روکش آسفالت سطحی نفوذپذیری زیادی داشته و یک لایه آببند مانند ژئوتکستایل و اندود آببندی چیپ سیل روی سطح روسازی قدیمی قرار گرفته است، خرابیهای سریع و زودرس روکش جدید دیده شده است.
ژئوتکستایلها در کاهش بالا آمدن و و بتأخیر انداختن انعکاس ترکهای حرارتی تأثیری ندارند و این ترکها به سرعت گسترش مییابند. روکشهای آسفالتی اجرا شده بر روی ژئوسنتتیکها در نواحی با بارش سنگین و مناطقی که چرخههای ذوب و یخبندان متعددی را تجربه میکنند، موفقیت چندانی کسب نمیکنند.
محدودیتها
- لایههای آسفالتی باید از نظر سازهای سالم باشند.
- عمر سازهای باقیمانده روسازی انعطافپذیر باید بیش از ۵ سال باشد.
- بازشدگی ترکهای سطحی کمتر از ۱ میلیمتر باشد. اگر بازشدگی ترکها بیش از ۳۲ میلیمتر باشد، احتمال هیچگونه بهبود در عملکرد روکش جدید وجود ندارد.
- در صورت وجود ترکهای حرارتی انقباضی با عرض بازشدگی زیاد، ژئوتکستایل نمیتواند موثر باشد.
- وقتی ژئوتکستایل یا کامپوزیت بر روی روسازی موجود قرار میگیرد، روسازی دیگر نمیتواند تنفس داشته باشد و لذا آب میتواند درون روسازی جمع شود. لذا باید پیش از قرارگیری ژئوسنتتیکهای فوق یا هر میان لایه آببند دیگری، حساسیت رطوبتی و قابلیت عریانشدگی روسازی موجود ارزیابی گردد و تمهیداتی نیز اندیشیده شود.
- ژئوسنتتیکها را نباید بر روی سطح روسازی تراشیده شده اجرا کرد و در چنین حالتی باید یک لایه تسطیح آسفالت گرم اجرا کرد تا سطحی هموار برای ژئوسنتتیک فراهم شود.
- تجربه نشان داده که این لایه تسطیح مزایای قابل توجهی از نظر به تأخیر انداختن انعکاس و بالا آمدن ترکها دارد.