کاربرد و عملکرد ژئوسنتتیک (ژئوتکستایل) در آسفالت و روسازی جاده ها

کاربرد و عملکرد ژئوسنتتیک ( ژئوتکستایل) در آسفالت و روسازی جاده ها

ژئوسنتتیک ها (ژئوتکستایل) بطور چشمگیری در بستر راه ها به منظور تسهیل و کاهش مشکلات اجرائی و در جاده های روسازی شده استفاده شده اند. در این مقاله به تبیین عملکرد های این محصولات بعنوان مسلح کننده های آسفالت و نکات طراحی و مراحل نصب آن ها بر اساس تجربیات موجود مهندسین شرکت بهسازنسج می باشد. همچنین مناسب بودن ژئوسنتتکیک ها بعنوان مواد و مصالح روسازی مورد بحث قرار می گیرد.

بهسازنسج, behsaznasj

نوشته محمد حاج محمدی

روسازی راه ها و جاده ها به منظور ایمن کردن و اقتصادی نمودن تردد وسایل نقلیه چرخدار احداث می شوند. روش های طراحی و تکنیکهای ساخت روسازی متحمل تغییراتی شده است، اما ظهور ژئوسنتتیک ها در چندین سال گذشته استراتژیهای متفاوت و جدیدی را برای اجرای رو سازی فراهم کرده است.

سیاست گذاری دولت ها در اغلب کشور های منجر به به صرف دوره های زمانی فوق العاده و منابع انرژی هنگفتی به منظور ساخت ، تعمیر و نگه داری و ترمیم جاده ها می شوند به همین دلیل تلاشهای زیادی به منظور ایجاد یک تکنولوژی جدید برای بر طرف کردن مشکلات روسازی های قدیمی صورت گرفت.

معمولاً یک جاده روسازی شده هنگامی که دچار ترک خوردگی و سوراخ  (pot holes ) قابل ملاحضه میگردد، مساله نگهداری مطرح می شود. ترک های در سطح روسازی مشکلات عدیده ای را ایجاد می کند که در زیر به آن ها اشاره خواهیم کرد.

  • ایجاد مزاحمت برای عبور و مرور عابران
  • کاهش امنیت و ایمنی
  • نفوذ آبهای سطحی و به دنبال آن کاهش ظرفیت باربری زیر سازی (subgrade)
  • تجمع ذرات خاک در طول ترک ها
  • کاهش عمر مفید سلزه راه در مجاورت ترک ها در اثر تمرکز تنش ها

اجرای پوشش آسفالت یکی از رایج ترین راه ها برای تعمیر روسازی های صلب و انعطاف پذیر است. این پوشش ها اغلب برای آب بندی، پوشش و اصلاح ترک ها بکار می روند. ضخامت حداقل بتن آسفالتی روکش ممکن است نیاز به تقویت اضافی به منظور جبران کیفیت ساختاری روسازی داشته باشد.

همچنین یک روکش آسفالتی با ضخامت حداقل، ممکن است نیاز به تقویت، جهت افزایش کارایی روسازی داشته باشد. روکش ها از لحاظ اقتصادی به صرفه، مناسب و موثر هستند. ترکه ها در زیر روکش ها به سرعت در سراسر سطح جدید، انتشار می یابند. به این پدیده اصطلاحاً ترک خوردگی انعکاسی گفته می شود ( در مقاله بررسی انواع خرابی های راه و جاده ها مفصلاً به این موارد پرداخته شده است).

یکی از روش های پایه ایی برای به تعویق انداختن ترک خوردگی های انعکاسی افزایش ضخامت روکش است. به طور کلی با افزایش ضخامت روکش مقاومت در برابر ترک های انعکاسی  افزایش می یابد ولی یک ایراد بسیار بزرگ که می توان به آن اشاره کرد بالا بردن هزینه ها و توجیح پیدا نکردن اقتصادی طرح می باشد.

افزودنی های آسفالت از ترک خوردگی های انعکاسی جلوگیری نمیکند بلکه منجر  به تعویق افتادن ترک خوردگی می شوند و ترک های بزرگ در روسازی قدیمی را تبدیل به چند ترک خوردگی کوچک در روکش می نماید. مخلوط کردن فیبر های شیشه ایی، فیبر های فلزی و پلیمر ها در آسفالت قبل از عملیات خصوصیات آسفالت را بهبود می بخشد. منتها همیشه قابل اعتماد نیستند، چرا که بسیار گرانتر از آسفالت اصلاح نشده هستند و رابطه بین سرمایه گذاری و بهسازی در این زمینه، هنوز مشخص نشده است.

با استفاده از میان لایه ها (inter layer) لایه ایی که ما بین روسازی قدیمی و روکش جدید قرار میگیرد که مقاومت در برابر ترک خوردگی در روکش را افزایش می دهد.

از مزایای لایه های ژئوسنتتیکی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • آببند کردن روسازی
  • جلوگیری از ترک خوردگی انعکاسی
  • افزایش عمر مفید روکش
  • افرایش مقاومت در برابر ترک خوردگی های انعکاسی

کاهش ضخامت لایه روکش به اندازه 50 میلی متر

ژئوتکستایل, ژئوسنتتیک, آسفالت, روسازی جاده

عملکرد و مکانیزم ژئوسنتتیک ها در روسازی:

یک لایه ژئوسنتتیکی، به خصوص یک لایه ژئوتکستایل به طور عمده در زیر روکش های آسفالتی (AC) و بتنی سیمان پرتلند (PCC) دارای ضخامت های 25 الی 100 میلیمتر استفاده می شود. لایه ژئوتکستایل به طور عمده با پوشش آسفالت ترکیب شده و یک سیستم میان لایه ای را تشکیل می دهد که تحت عنوان فابریک میان لایه ای رو ساز (Paving Fabric Interlayer)  شناخته می شود.

هنگامی که یک لایه ژئوتکستایل به درستی زیر روکش آسفالتی نصب شده باشد عملکرد های اصلی آن عبارت اند از :

  • ایجاد سد های هیدرولیکی: اگر توسط قیر اشباع شده باشد  که در این صورت چسباننده آسفالتی نامیده می شود.
  • محافظت از لایه های زیرین در مقابل خسارتهای ناشی از ورود آب های سطحی
  • ایجاد لایه محافظ و ضربه گیر: هنگامی که لایه آزاد کننده تنش به سمت روکش حرکت می کند برخی از انواع ترک خوردگی ها شامل ترکهای انعاکسی توسط ژئوتکستایل به تعویق افتاده و کنترل می شود.

هر چند که عملکرد های ذکر شده در بالا در ترکیب  با یکدیگر باعث افزایش عمر مفید روکشها شده و علاوه بر کاهش هزینه های نگهداری باعث افزایش سرویس دهی روسازی خواهد گردید.

اغلب روسازی ها اجازه نفوذ 30 تا 60 درصد نزولات جوی را به داخل ساختار جاده می دهند که نتیجه آن ضعیف شدن زیر سازی است.  بنابراین عملکرد آب بندی ژئوتکستایل اشباع شده توسط قیر می تواند امتیاز مهمی باشد البته اگر مقاومت زیر سازی راه دارای حساسیت بالایی نسبت به رطوبت باشد.

در حقیقت افزایش رطوبت در زیر سازی از عوامل گسیختگی نابهنگام راه می باشد. وسایل نفلیه سنگین می توانند سبب تخریب گسترده راه باشند همچنین فشار آب منفذی می تواند باعث حرکت ذرات ریز دانه خاک به سمت لایه اساس و یا زیر اساس و در نتیجه ضعیف شدن آن ها می گردد، که با وجود ژئوتکستایل بعنوان یک جدا کننده و فیلتر این مشکل برطرف خواهد شد. بنابراین باید سعی شود تا خاک زیر اساس درصد رطوبت بهینه خود را با جلوگیری از نفوذ آب های سطحی به داخل روسازی و ایجاد زهکش مناسب حفظ نمائید.

وجود یک لایه میانی ( inter layer) مانند ژئوتکستایل مانع از به وجود آمدن ترک های انعکاسی در لایه روکش می شود که این فرایند ناشی از جذب تنش های ایجاد شده، توسط لایه ژئوتکستایل می باشد. این تنش جذب شده با یک حرکت آرام در فابریک لایه میانی به سمت روسازی گسترش می یابد، بدون اینکه تغییر قابل توجهی در روکش آسفالتی بوجود آید. در حقیقت آزاد سازی تنش در لایه میانی ژئوتکستایل باعث کاهش سختی برشی بین رو سازی قدیمی و روکش جدید خواهد شد، در واقع با ایجاد یک منطقه ضربه گیر درجه ایی از آزادی و عدم وابستگی روکش نسبت جا به جایی ها، در زیر سازی قدیمی تامین میگردد.

همچنین روسازی های دارای فابریک میان لایه ای ( ژئوتکستایل) چندین برابر روکش های بدون میان لایه است.    

ژئوگرید ها و ژئوکامپوزیتها ژئوگرید – ژئوتکستایل تجاری متنوعی به منظور مسلح سازی روکش ها و کاهش ترک خوردگی ها، در دسترس هستند و اگر با یکدیگر استفاده شوند از انتشار تنش ها در امتداد ترک ها جلوگیری می کنند. بر اساس گزارشات حاصله (شرکت ترام انگلستان ) ژئوگرید ترک های ناشی از بارهای ترافیکی را با ضریبی بیش از 10 کاهش می دهند که مسلح سازی ژئوگرید باعث افزایش ظرفیت باربری بتن آسفالتی خواهد شد. با وجود لایه های مسلح کننده ژئوسنتتیکی عمر مفید بتن های آسفالتی تحت تاثیر بار های ترافیکی به طور قابل ملاحضه ایی افزایش می یابد. سختی ژئوگریذ و گیر دار شدن و قفل و بست شدن بتن آسفالتی در فضاهای خالی ژئوگرید به اثر محدود شدن (RESTRAINING)  کمک می کند.

اکنون به توضیح مختصری از نصب ژئوسنتتیک ها در روسازی میرسیم:

یک سیستم فابریک میان لایه ای با در نظر گرفتن ابزار های اقتصادی، کلیدی برای حل مشکلات کلی روسازی می باشد. این سیستم به آسانی قابل نصب بوده و به راحتی هر عملیات روسازی را تکمیل می کند. زمان ایده آل برای نصب یک فابریک میان لایه ایی مراحل اولیه ترک خوردگی مویی در روسازی است. همچنین ایجاد یک روسازی جدید عایق ( آببند ) در یک روز امکان پذیر است.

ژئوتکستایل, ژئوسنتتیک, آسفالت, روسازی جاده
ژئوتکستایل, ژئوسنتتیک, آسفالت, روسازی جاده

چهار مرحله اساسی برای نصب مناسب یک سیستم یک سیستم روکش دار میان لایه ژئوسنتتیکی وجود دارد که به طور مختصر به آن ها می پردازیم:

مرحله 1 آماده سازی سطح:

سطح سایت با از میان برداشتن مواد اضافی و برجستگی های تیز و زاویه دار و در صورت لزوم پر کردن ترک خوردگی ها، آماده می ش ود.

سطح آماده شده باید تراز، خشک و عاری از مواد آلوده، ر.غن و زباله باشد. ترک هایی با باز شدگی 3mm و بیشتر توسط هوای فشرده و یا جارو تمیز شده و سپس توسط یک مایع آسفالتی پر گردد.

این عمل باعث جلوگیری از ورود پوشش اتصال به ترکها و کاهش مقدار آن برای اشباع سازی فابریک میگردد. ترکهای خیلی بزرگ باید با یک مخلوط سرد و یا گرم آسفالت پر شوند. بر روی روسازی های سیمانی باید یک لایه بتن آسفالتی قبل از قرارگیری فابریک اجرا گردد. این سطح که لایه آببند بر روی آن ایجاد میگردد باید قابلیت زهکشی آبهای زیر سطح روکش را داشته باشد.

ژئوتکستایل, ژئوسنتتیک, آسفالت, روسازی جاده

مرحله 2 اجرای پوشش اتصال:

اجرای صحیح پوشش اتصال کار مشکلی است اشتباه در آن منجر به تخریب روکش خواهد شد. پخش یکنواخت و مستقیم قیر بهترین و اقتصادی ترین انتخاب برای فابریک پوشش اتصال است. برداشتن پوشش اتصال ریخته شده و استفاده از امولسیونهایی که حاوی جلالها هستند نباید برای پوشش اتصال صورت بگیرد. ( اگر هم استفاده می شوند باید با سرعت بالاتری استفاده شده و فرصت کافی برای خشک شدن داشته باشند. حداقل دمای هوا و روسازی برای اجرای پوشش اتصال باید 10 درجه سانتی گراد و یا بیشتر باشد. دمای آن باید بین 140 تا 160 درجه سانتی گراد باشد تا اجازه پخش یکنواخت را داشته باشد و باعث تخریب فابریک روسازی نشود. عرض نهایی پوشش اتصال باید به اندازه عرض فابریک روسازی به اضافه 150 میلیمتر باشد. پوشش اتصال باید محدود به فاصله ای باشد که فابریک بر روی آن قرار می گیرد.

مقدار مناسب برای یکنواختی طرفین پوشش اتصال آسفالتی ( قیر) از اهمیت زیادی برخوردار است. استفاده از قیر داغ برای یکنواختی بهتر باید ترجیحاً توسط یک قیر پاش استاندارد انجام شود. در هنگام پخش دستی باید توجه خاصی به یکنواختی شدن پوشش اتصال گردد.

مرحله 3 نصب ژئوسنتتیک:

فابریک رو سازی (ژئوسنتتیک) قبل از سرد شدن و کاهش ضخامت پوشش اتصال نصب میگردد. فابریک رو سازی از سمت زبر و کدر خود بر روی پوشش اتصال قرار گرفته و قسمت هموار آن به سمت بالا می باشد. این عمل توسط یک دستگاه نصاب مکانیکی یا دستی که مجهز به کابل نگه دارنده می باشد و بدون چین و چروک خوردگی انجام میگردد. چین خوردگی ها و هم پوشانی ها اگر در حین اجرا اصلاح نشوند می توانند سبب ترک خوردگی در روکش جدید شود. برای هم پوشانی ها و همه چین خوردگی های روی هم قرار گرفته در فابریک و کامپوزیت های گرید باید یک پوشش اتصال اضافه وجود داشته باشد.

مقدار پوشش اتصال برای اشباع کردن دو لایه و ایجاد یک پیوند بین آن ها باید کافی باشد. اگر این مسئله به درستی رعابت نگردد یک سطح لغزش در محل هر درز همپوشانی می تواند تشکیل شده که نتیجه آن ایجاد یک ترک در آسفالت خواهد بود.همپوشانی در درز های طولی و عرضی نباید بیش از 150 میلی متر از عرض فابریک برای همپوشانی با فابریک مجاور بدون روسازی رها شود.

 

یک ژئوگرید مسلح کننده آسفالت داخل یک آسفالت با چسبندگی ضعبف نصب می گردد و یا اینکه ممکن است با یک اتصال مکانیکی یا استفاده از چسب به منظور جلوگیری از بلند شدن آن توسط عبور و مرور ماشین آلات روسازی، چسبانده شوند. هنگامیکه یک کامپوزیت از ژئوگرید ها و ژئوتکستایل نصب می گردد قبل از آن باید پوشش اتصال ایجاد شود همانطور که برای لایه ژئوتکستایل به تنهایی استفاده میگردد. از دست نباید برای پهن کردن رول ژئوسنتتیک در پیچ جاده استفاده کرد این عمل باعث به وجود آمدن چین خوردگی های زیادی خواهد شد. قرار دادن فابریک در یک پیچ بطور مکانیزه بهار است و کارایی و کاربرد بیشتری دارد. 

ژئوتکستایل, ژئوسنتتیک, آسفالت, روسازی جاده

مرحله 4 اجرای روکش:

تمامی سطح روسازی شده با ژئوسنتتیک باید در یک روز روکش شوند. در حقیقت بتن آسفالتی باید بلافاصله بعد از نصب لایه ژئوسنتتیک اجرا شود. آسفالت می تواند با استفاده از هر وسیله سنتی ریخته شود. عملیات تراکم باید بلافاصله پس از دپو کردن آسفالت به منظور اطمینان از چسبیدن لایه های مختلف به یکدیگر انجام گیرد.به منظور پیشگیری از تخریب فابریک ژئوسنتتیکی دمای بتن آسفالتی نباید از حدود 160 درجه سانتی گراد بیشتر باشد.

روکش ها نباید با دمای کمتر از 120 درجه سانتی گراد و دمای هوای کمتر از 10 درجه سانتی گراد ریخته شوند.

اگر ضخامت روکش استفاده شده کافی باشد، حرارت کافی برای بالا آمدن پوشش اتصال در طول فابریک روسازی را فراهم می کند و بدین ترتیب یک پیوند ساخته می شوند. در حقیقت حرارت روکش و فشار اعمال شده توسط عملیات تراکم باعث نفوذ پوشش اتصال به داخل فابریک روسازی شده و تکمیل این فرایند می گردد.

تاییدیه ها

بهسازنسج, ژئوتکستایل, تاییدیه
بهسازنسج, ژئوتکستایل, تاییدیه
بهسازنسج, ژئوتکستایل, تاییدیه
بهسازنسج, ژئوتکستایل, تاییدیه
بهسازنسج, ژئوتکستایل, تاییدیه
0 0 vote
Article Rating
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments