تعدیل فشارهای وارده
فشارهای وارده از قشرهای بالای روسازی به وسیله این قشر تعدیل و به بسـتر روسـازی راه منتقـل مـیشود، بـه طـوری کـه تنش‌های ایجاد شده سبب نشست و یا تغییر شکل غیرمجاز بستر نشود. با تغییر ضخامت زیراساس می‌توان فشار وارده بر سطح بسـتر روسازی راه را تنظیم کرد.
خاصیت تراوایی
قشر زیراساس تثبیت نشده باید بتواند آبهای سطحی یا آبهای نفوذی شانه راه و یا آبهای تراوشی را به نهرهـای خارج جسم راه هدایت کند.
تقلیل ضخامت روسازی
استفاده از مصالح زیراساس موجب تقلیل ضخامت روسازی و صرفه جویی در لایه‌های اساس و لایه‌های آسفالتی کـه مرغـوبتر و گرانتر هستند، می‌شود.
کاهش اثر یخبندان
با افزایش ضخامت زیراساس، که مصالح آن در برابر یخبندان حساسیت نداشته باشد، می‌توان عمق لایه مقاوم در مقابل یخبندان را افزایش داد.
انواع زیراساس
انواع متداول زیراساس به شرح زیر است.
زیراساس با شن و ماسه رودخانه‌ای
زیراساس معمولاً از شن و ماسه بستر رودخانه‌ها، مسیل‌های قدیمی، تپه‌های شن و ماسه‌ای یا واریزه‌ها و سایر معادن بـه دسـت می‌آید. چنانچه این مصالح دانه‌های درشت‌تر از حد مشخصات داشته باشد، بایستی آنها را بوسیله سرندهای مکـانیکی سرند نموده و دانه‌بندی مناسب برای مصرف قشر زیراساس را تأمین کرد.
زیراساس کوهی یا قلوه سنگی شکسته
سنگ‌های استخراج شده از معادن سنگ و یا قلوه سنگ‌های درشت طبیعی می‌تواند در سنگ شکن شکسته و سپس سرند شده و در صورت لزوم پس از اختلاط با سایر مصالح، در قشر زیراساس بکار رود.
زیراساس تثبیت شده
در محل‌هایی که مخلوط شن و ماسه رودخانه‌ای و یا سنگ شکسته کوهی طبق مشخصات در دسترس نباشد، می‌توان بـا اضـافه کردن مواد تثبیت کننده مانند سیمان، آهک و یا قیر ، مصالح موجود را پایدار کرد. در زمین‌هایی که آلوده به مواد مضـری هسـتند کـه روی سیمان اثر مخرب می‌گذارند و یا در محل‌هایی که احتمال رشد و روییـدن گیاهـان وجـود دارد، از زیراسـاس آهکـی، مـی‌تـوان استفاده کرد.
اساس
قشر اساس، دومین قشر از روسازی راه است که با مشخصات و ضخامت معین روی قشر زیراسـاس و در تمـام عـرض آن اجـرا می‌شود. عملکرد قشر اساس در روسازی بشرح زیر است.
تحمل بارهای وارده
بارهای وارده از قشرهای بالاتر روسازی بوسیله این قشر تعدیل و به قشر زیراساس وارد مـیشود، بطوری کـه تـنش مجـاز وارده سبب نشست و یا تغییر شکل غیر مجاز آن نشود.
خاصیت تراوایی
قشر اساس که با مشخصات فنی معین تهیه و پخش می‌شود، دارای خاصیت تراوایـی بیشـتری نسـبت بـه قشـر زیراساس است.
انواع اساس
انواع اساس در روسازی به شرح زیر است.
اساس شن و ماسه‌ای شکسته
شن و ماسه حاصل از رودخانه‌ها را مشروط بر آن که دارای مشخصات فنی لازم باشد، می‌توان بعد از شکستن و تامین دانه بندی و مشخصات لازم در قشر اساس بکار برد.
اساس سنگ کوهی شکسته و یا قلوه سنگ شکسته
سنگ‌های استخراج شده از معادن سنگ و یا قلوه سنگ‌های درشت رودخانه‌ای در سنگ شکن‌ها، شکسته و سپس سرند می‌شود و بر اساس مشخصات تعیین شده در قشر اساس بکار می‌رود.
اساس ماکادامی
اساس ماکادامی از سنگ کوهی و یا سنگ‌های رودخانه‌ای شکسته تشکیل می‌شود. این مصـالح براسـاس مشخصـات، پخـش و سپس مصالح ریزدانه بر روی آن پخش شده و به روش خشک و یا مرطوب کوبیده می‌شود.
پخش ماکادام با پخش کننده مکانیکی انجام میگیرد. پخش کننده، سنگدانه‌ها را به طـور یکنواخـت و مـنظم و بـدون جداشـدن دانه‌های درشت از ریز، در ضخامت و اندازه‌های مطابق نقشه‌های اجرایی پخش می‌کند. سطح قشر ماکادام، بلافاصله بعد از پخش و عبور سه تا چهار گذر اولیه غلتک باید کاملاً یکنواخت و مسطح شده و نقاط فـرود و فراز آن با افزودن و یا برداشت مصالح اصلاح شود، به نحوی که سطح نهایی قبل از تکمیل کوبیدگی چنانچه بـا یـک شمشـه چهـار متری کنترل شود از نظر دستگاه نظارت قابل قبول باشد.
ترافیک
یکی از مهمترین پارامترها در طراحی روسازی است. ترافیـک عبـوری در دوره طراحـی در راه‌هـای موجـود بـر مبنـای آمارگیری و آگاهی از روند رشد ترافیک در سال‌های قبل و جذب ترافیک (پروژ‌ههای بهسازی) و در راه‌های جدید با انجـام مطالعـات حمل و نقل، تخمین رشد ناشی از توسعه آتی و برآورد قابلیت جذب، پیشبینی می‌شود. با تعیین حجم ترافیـک، نـوع وسـایل نقلیـه، وزن و نوع محور، می‌توان آنها را به وزن محور استاندارد یا محور مبنای طرح تبدیل کرد. تعیین پارامترهای زیر در مطالعات ترافیـک ضروری است.
- حجم ترافیک عبوری در سال اول بهره‌برداری
- نوع وسایل نقلیه، نوع محور و وزن آنها
- نرخ رشد سالانه انواع وسایل نقلیه
- ضرایب هم ارز برای تبدیل انواع محورها با وزن‌های مختلف به محور استاندارد
- ضریب توزیع جهتی ترافیک
- ضریب توزیع ترافیک در خط طرح
عوامل موثر در طرح روسازی
ازه روسازی راه، یک سیستم چند لایه‌ای است که برای توزیع و انتقال بار متمرکز ترافیک به بستر روسـازی طـرح مـی‌شـود. طراحی، شامل تعیین ضخامت کل سازه و هر یک از لایه‌های تشکیل دهنده آن و کیفیت مصالح مصرفی این ساختار است. این طراحی به گونه‌ای انجام می‌شود که روسازی آسفالتی در دوره طرح با قابلیت اطمینان معینی، آمـد و شـد راحـت، مطمـئن و ایمن در یک سطح هموار را تامین نماید. لذا نشانه خدمتدهی روسازی باید بعنوان معیار طراحی مورد استفاده قرار گیرد. عوامل موثر در طرح روسازی راه‌های جدید یا بازسازی کامل راه‌های قدیمی بشرح زیر است.
عمر روسازی
عمر روسازی شامل عمر طراحی و عمر بهره‌برداری به شرح زیر است.
عمر طراحی
دوره یا عمر طراحی، مدت زمانی است که روسازی دچار خرابیهای عمـده نشـود. در برخـی از مـوارد، طـرح و اجـرای روسـازی بصورت مرحله‌ای از لحاظ اقتصادی، بیشتر مقرون به صرفه است. معمولاً طراحی به گونه‌ای تعیین می‌شود که در طـی ایـن مـدت، اجرای یک روکش برای آن پیش بینی شود. انتخاب این گزینـه بـا در نظـر گـرفتن هزینـه‌هـای نگهـداری در دوران بهـره‌بـرداری و هزینه‌های روکش بعدی صورت میگیرد. عمر طراحی برحسب اهمیت راه تعیین می‌شود.
عمر بهره‌برداری
عمر یا دوره بهره‌برداری، مدت زمانی است که روسازی اولیه بدون نیاز به روکش با کیفیت قابل قبـول دوام آورد. زمـان بـین دو روکش را نیز عمر بهره‌برداری می‌نامند. در واقع این دوره شامل مدت زمانی است که روسازی از میـزان خـدمت دهـی اولیـه به میزان خدمتدهی نهایی برسد. عمر بهره‌برداری بر اساس تجربه‌های طراح و سیاست‌های کارفرما تعیین می‌شود و تـابع نحـوه و سیستم نگهداری راه است.
نشانه خدمتدهی و عملکرد روسازی
عملکرد کلی روسازی، شامل دو نوع عملکرد وظیفه‌ای و سازه‌ای است. عملکرد وظیفه‌ای، چگـونگی خـدمتدهـی روسـازی بـه استفاده کنندگان از راه، از نظر راحتی رانندگی و کیفیت سواری دهی است. عملکرد سازه‌ای روسازی به شرایط فیزیکی آن مانند بـروز ترک و گسیختگی مربوط می‌شود که می‌تواند بر توانایی باربری سازه اثر بگذارد.
خدمتدهی یک روسازی به عنوان توانایی آن برای ارائه خدمت به ترافیکی که از آن استفاده می‌کند، تعریف می‌شود.
همواری، عامل غالـب در تخمـین نشـانه خـدمتدهـی روسـازی اسـت. نشـانه خـدمتدهـی از صـفر بـرای یـک راه مطلقـاً غیر قابل استفاده تا پنج برای یک راه بسیار عالی تغییر می‌کند. برای طراحی روسازی، انتخـاب نشـانه خـدمتدهـی اولیـه و نهـایی ضرورت دارد. نشانه خدمتدهی در روزهای اولیه بهره‌برداری از راه، حداکثر است و بعد از مدتی که راه مورد استفاده قـرار مـی‌گیـرد، کاهش می‌یابد. اساسی ترین عواملی که در کاهش خدمتدهی روسازی تاثیر می‌گذارد، ترافیک و شرایط محیطی اسـت. بـرای لحـاظ کردن اثرات شرایط محیطی بر عملکرد روسازی در حالت رس‌های تورمزا یا بالاآمـدگی ناشـی از یخبنـدان مصـالح بسـتر روسـازی، کاهش نشانه خدمتدهی روسازی از حاصل جمع اثرات فوق به دست می‌آید.
تاثیر رطوبت
مقاومت خاک‌های ریزدانه و برخی خاک‌های درشت دانه با افزایش رطوبت و ایجاد شرایط اشباع کاهش می‌یابد. تـاثیرات مخـرب ناشی از افزایش رطوبت را می‌توان به کمک یکی از روشهای متداول نظیر اصـلاح مصـالح، زهکشـی، بـالا بـردن رقـوم روسـازی، استفاده از مواد تثبیت کننده نظیر آهک، سیمان، قیر و سایر افزودنی‌های شیمیایی حذف کرد. تراز آب زیرزمینی نباید از بستر روسازی راه، ۱۲ کمتر از متر فاصله داشته باشد، در غیر اینصورت باید سطح ایستابی را بـا حفـر کانال‌های عمیق و نصب لوله‌های زهکشی و پرکردن روی آن با مصالح زهکشی پائین آورد.
زهکشی آبهای آزاد موجود (در لایه‌های زیرسازی و روسازی) با زهکشی سطحی و زهکشی زیرزمینی انجام مـی‌پـذیرد. لـیکن آبهای ناشی از خاصیت موئینگی را نمی‌توان مطابق فوق زهکشی نمود و تاثیرات این رطوبت را باید به لحاظ تـاثیر آن بـر خـواص مصالح روسازی در طرح روسازی در نظر گرفت. زهکشی آب آزاد می‌تواند با زهکشی آب بصورت عمودی یا جانبی از داخل لایه زهکش و اتصال بـه یـک سیسـتم جمـع کننـده در نظـر لوله‌ای و یا ترکیبی از این دو انجام گیرد.
در طرح روسازی، اثر زهکشی با اصلاح ضرایب سازه‌ای لایه و با اعمال ضـریب m گرفته می‌شود. خاک‌های تورمزا (منبسط شونده) هنگامی که رطوبت جذب کند، تغییر حجم موضعی خواهند داشت. عموماً تورمزایی فقـط بـرای خاک‌های ریزدانه نظیر رس‌ها و لای‌ها در نظر گرفته می‌شود. اما باید توجه داشت که همه رس‌ها یا لای‌هـا، تـورمزا نیسـتند. تـاثیر خاک‌های تورمزای مصالح بستر روسازی موجب کاهش عمر بهره‌برداری روسازی مـی شـود.
تاثیر یخبندان
اثرات یخبندان، شامل بالاآمدگی ناشی از یخبندان و کاهش باربری بستر روسازی در دوره ذوب یخ‌ها است. بالا آمدگی ناشی از یخبندان در فصل زمستان و ضعیف شدن خاک در طی فرآیند ذوب یخ در اوایل فصل بهـار در کـاهش دوام روسـازی نقـش تعیـین کننده‌ای دارد. بالا آمدگی ناشی از یخبندان در روسازی و زیرسازی راه ، هنگامی بروز می‌کند که هر سه عامل زیر در یک پروژه حادث شود.
- هوای سرد با دمای زیر صفر
- وجود خاک‌های حساس در مقابل یخبندان (مصالح روسازی، مصالح زیر بستر روسازی و خاکریز )
- آب در دسترس عمدتاً تراز آب زیرزمینی در عمق کمتر از سه متر
چنانچه حتی یک عامل از سه عامل فوق در پروژه مورد طراحی وجود نداشته باشد، تاثیر یخبنـدان در نظـر گرفتـه نمی‌شود. منبع تامین آب در دسترس معمولاً سطح آب زیرزمینی است که در عمق کمی از منطقه یخ زده قرار دارد. حرکت آب از سطح آب زیرزمینی به سمت بالا و بسوی منطقه یخ زده توسط خاصیت موئینگی خاک صورت میگیرد.
روسازی شانه راه
روسازی آسفالتی در شانه‌های راه به منظور افزایش ایمنی برای توقف وسایل نقلیه انجام میگیرد. از شانه راه در شرایط اضطراری برای عبور و مرور ترافیک و نیز خط عبور موقت وسایل نقلیه در جریان تعمیر و نگهداری راه استفاده می شود . لذا به منظور پیشگیری از خرابیهای ناشی از عبور و مرور موقت و تصادفی از روی شانه راه، ضخامت روسازی را می توان با توجه به نوع، کیفیت مصالح غیر آسفالتی و ترافیک عبوری از شانه ها تعیین کرد. حداقل ضخامت آسفالت گرم شانهها معادل ضخامت توپکای سـواره رو و یـک لایـه بیندر زیر آن است.
ارزیابی وضعیت روسازی راه
بررسی وضعیت روسازی راه، پیشنیاز اصلی برنامه‌ریزی برای تعیین اولویت و انتخاب روشهای بهسازی اسـت. هر نـوع روش برای بهسازی، منوط به تعیین شاخص‌های مربوط به وضـعیت روسازی راه اسـت. در ارزیابی وضعیت روسازی، چهار بخش زیر باید انجام پذیرد.
- تعیین وضعیت خرابیهای سطحی روسازی
- تعیین وضعیت باربری سازه‌ای روسازی
- ارزیابی و تحلیل ناهمواری سطح روسازی
- اندازه‌گیری و تحلیل مقاومت لغزشی سطح روسازی
از داده‌های حاصل از ارزیابی‌های فوق می‌توان به منظور دستیابی به اهداف زیر بهره برد.
- کنترل وضعیت خدمتدهی روسازی راه
- تشخیص روش مناسب بهسازی باتوجه به شاخص‌های فوق در طی عمر روسازی راه
- برنامه ریزی جهت روشهای نگهداری و بهسازی روسازی راه در طول عمر سرویس دهی آن
بررسی وضعیت خرابیهای سطحی روسازی راه
مقدار و شدت گستردگی کلیه آسیب دیدگی‌های سطحی لایه آسفالتی شامل موارد زیر است.
- ترک‌های پوست سوسماری
- ترک‌های کناری راه
- ترک‌های ( خطی طولی و عرضی)
- ترک‌های بلوکی
- ترک‌های لغزشی
- انواع موج‌ها و شیارهای طولی وعرضی
- نشست‌های موضعی
- چاله‌ها
- تورم
- فرو رفتگی و برآمدگی
- قیر زدگی
- لکه گیری
- افتادگی شانهها
- پمپاژ یا رو زدن آب
- صیقلی شدن سنگدانه‌ها
- جداشدن سنگدانه‌ها از رویه راه
- عریان شدن پوشش قیری سنگدانه‌ها
ارزیابی و تحلیل ناهمواری‌های سطح روسازی
ناهمواری، عامل مهمی جهت کاهش راحتی و سهولت رانندگی و ایمنی راه محسـوب می‌شـود. از دیـد اسـتفاده کننـدگان از راه، ناهمواری به معنی عدم راحتی، کاهش سرعت و افزایش استهلاک و هزینه بهره‌برداری وسیله نقلیه است. عوامـل ایجـاد نـاهمواری شامل موارد زیر است.
- ترافیک
- عوامل محیطی و آب و هوایی
- کیفیت ضعیف مصالح مصرفی در لایه‌های روسازی
- تحکیم و نشست لایه‌های خاکریزی
- نواقص ناشی از عملیات اجرایی
اندازه‌گیری و تحلیل مقاومت لغزشی سطح روسازی
مقاوت لغزشی سطح روسازی بدلیل تاثیر عمده آن بر افزایش ایمنـی عبـور و مـرور و کـاهش تصـادفات ناشـی از آن از اهمیـت ویژه‌ای برخوردار است. مقاومت لغزشی سطح روسازی راه به خصوصیات سطح روسازی، وجود آب و رطوبت، فشار باد چرخ، آج تایر، دمـا و سرعت وسیله نقلیه بستگی دارد. وقتی سطح روسازی خشک است، اصطکاک آن با تایر بیشتر است اما در زمان بارن دگی، مقاومت لغزشی کاهش می‌یابد و احتمال وقوع لغزش ماشین برروی سطح روسازی وجود دارد.
انواع بهسازی
بهسازی، تابع کمیت وکیفیت وگستره آسیب دیدگی‌های روسازی و علل بوجود آمدن آنهاست و عمدتاً به دو نوع بهسازی سطحی و بهسازی سازه‌ای تفکیک می‌شود.
بهسازی سطحی
بهسازی سطحی برای اصلاح ناهمواری‌های سطحی و تامین رانندگی راحت، سریع و ایمن انجام می‌شود که در شرایطی نیـز بـا اجرای یک لایه آسفالت سطحی یا ماسه آسفالت به ضخامت حداکثر ۲۵ میلیمتر همراه است. خرابیهای سطحی، تمامی عوارضـی را که موجب کاهش کیفیت رانندگی، مقاومت لغزشی و ایمنی استفاده کنندگان از راه می‌شود، در برمی گیرد و شامل موارد زیر است.
مقاومت لغزشی و ایستابی
کاهش مقاومت لغزشی رویه راه در موقع بارندگی، ناشی از صیقلی شدن سطح راه، عدم زبری و بطور کلـی بافـت سـطحی فاقد اصطکاک آن است که اصلاح آن با اجرای آسفالت سطحی، دوغاب قیری و یا انجام میکروسرفیسـینگ و یـا آسـفالت متخلخـل امکانپذیر است. نوع رویه انتخابی باید با ترافیک راه هماهنگی داشته باشد.
کاهش مقاومت لغزشی ناشی از قیرزدگی را که ممکن است در سطح راه بوجود آید، می‌توان با تراشیدن قیر اضافی یـا پخـش مصالح سنگی یا ماسه گرم اصلاح کرد. استفاده از آسفالت‌هایی نظیر آسفالت سطحی، آسفالت متخلخـل و میکروسرفیسـینگ کـه بـا ترافیک راه سازگاری داشته باشد نیز برای رفع این نقص، تجربه رایج و متداولی است.
جمع شدن آب در سطح راه و در شیارها و موج‌های طولی و عرضی آن، موجب کاهش سطح ایمنـی و افـزایش خطـر بـرای ترافیک می‌شود. ضمن بررسی علل بوجود آمدن این شیارها و موج‌ها، نسبت به انتخاب روش اصلاحی آنها اقدام می‌شود.
ناهمواری سطح راه
عوامل عمده بروز ناهمواری‌ها و خرابیهای سطح راه که موجب کاهش کیفیت رانندگی می‌شود و روشهای عمومی ترمیم آنهـا به شرح زیر است.
جدا شدن سنگدانه‌ها از رویه آسفالتی
این خرابی را که به علل مختلفی در سطح راه بوجود می‌آید، می‌توان در شرایطی کـه وسعت و گستردگی آن زیاد باشد با یک رویه آسفالتی نازک لایه و یا یکی از انواعآسفالت‌های حفاظتی روکش کرد .
ناهمواری‌ها
ناهمواری‌های ناشی از وجود ترک‌های ثابت و ماندگار در مسیر چرخ‌ها، چاله‌ها و گودی‌ها و فراز و نشـیب‌هـا را بعد از اصلاحات و رفع نقص‌های موضعی، می‌توان با یک لایه آسفالت نازک روکـش کـرد تـا رویـه راه، آرایـش یکنواخـت و سـطح همواری بیابد.
تغییر شکل‌ها
تغییر شکل‌های ناشی از نشست روسازی راه که با گستردگی و طول و عرض زیاد و ضخامت‌های متغیر نسبت به تراز نهایی رویه حادث می‌شود، می‌توان با استفاده از مخلوط‌های آسفالت گرم و یا آسفالت سرد (متناسب با نوع ترافیک) اصـلاح و تسطیح کرد.
اصلاح ناهمواری‌های سطحی
نوع اصلاح و تعمیر ناهمواری‌های ناشی از نشست موضعی، وجود چاله، فراز و نشـیب و مـوج‌هـای عرضـی بصـورت جداگانـه و متناسب با دلایل بوجود آمدن آنها انتخاب می‌شود. این نوع خرابی‌ها و نواقص عمدتاً با تعمیرات عمقی و انجام لکـه گیـری اساسـی اصلاح می‌شود.
اصلاح شیارهای طولی
شیارها و تغییر شکل‌های طولی ناشی از کمبود مقاومت مخلوط‌های آسفالتی یا وجود قیر بیش از اندازه در آنها، ممکن است بـا تراشیدن برآمدگی‌ها تسطیح شود. چنانچه این شیارها به مرور زمان تثبیت شده باشد و احتمال روآمدن آنها به روکش وجـود نداشـته باشد، می‌توان آنها را با مخلوط آسفالتی مناسب تسطیح و هموار کرد. در صورتی که این نوع آسیب دیدگی ناشی از تغییر شکل دیگر لایه‌های روسازی، غیر از آسفالت باشد، در این صورت باید یک روش اصلاحی خاص و عمقی انتخاب کرد.
مرمت ترک‌های خطی
ترک‌های خطی شامل ترک‌های عرضی، طولی و مایل با شدت و گستردگی زیاد، به ویژه ترک‌های عمقـی– انقباضـی ناشی از تنش‌های حرارتی است. ترک‌های با عرض کمتر از ۵-۶ میلیمتر را می‌توان با ماسه آسفالت سـرد یـا پرکننده‌های مناسب ویژه این نوع ترک‌ها با قیر و ماسه و یا فقط قیر (قیرهای محلول وقیرآبه) پر کرد. برای ترک‌های عرضی که حساسیت زیادتری نسبت به انقباض و انبساط دارد، علاوه بر درزگیری، استفاده از مصالح و یا مواد کنتـرل کننـده روآمـدن تـرک بـه روکش، موثر خواهد بود.
بتونیر و نحوهی کار آن
کمپکتور چیست؟