مقالات

روسازی های بتنی در مقایسه با آسفالتی

چکیده

با توجه به حجم تولید سیمان در کشور و کمبود قیر و همچنین قیمت های سیمان و قیر استفاده از جاده های بتنی نسبت به جاده های آسفالتی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. یکی از ویژگی های مهم جاده سازی بتنی میزان مقاومت برشی و خمشی آن ها در برابر لیزرهای می باشد. در این تحقیق بر روی انواع روسازی های بتن و مقایسه بین آسفالت و بتن انجام شده است.

کلمات کلیدی: آسفالت-روسازی بتنی-قیر-اندیس راحتی.

مقدمه

با توجه به افزایش سطح تولید سیمان در کشور و روند رو به افزایش آن و توجه به اینکه امکان صادرات کامل محصول مازاد سیمان کشور به سهولت میسر نیست، لازم است در زمینه کاربردهای جدید سیمان در کشور بازاندیشی نماییم تا بتوانیم برای سیمان اضافی موجود در بازار در حال و آینده زمینه مصرف مناسبی را فراهم آوریم .

یکی از زمینه های کاربرد پر مصرف سیمان، که در کشور ما از آن استفاده نشده است، کاربرد در جاده سازی و به عبارت دیگر احداث جاده های بتنی است. با توجه به عملکرد نامناسب آسفالت در بسیاری از جاده های کشور به نظر می رسد مطالعه و بررسی در این زمینه ضروری باشد .

افزایش دور از انتظار بهای قیر از یک سو و ارزانی و فراوانی سیمان از سوی دیگر، فکر و زمینه جایگزینی روسازی های آسفالتی را با روسازی های بتنی را فراهم نموده است . در چند سال اخیر تصمیم سازان و مدیران مربوطه به خصوص در بخش راه و ترابری موضع این جایگزینی را پیگیری نمودند و در نقاط مختلف کشور نمونه های کوچکی در این زمینه مطرح و ندرتاً اجرا شد.

با نگاه به تاریخ جاده سازی در جهان و به خصوص در ایران و بررسی کیفیت جاده هایی که از سنگ و ساروج ساخته شده بودند، همگی حکایت از دوام و کارایی آن در شرایط متفاوت آب و هوایی می کرد.

اولین روسازی بتنی ماندگار در سال 1892 میلادی و بوسیله "ژرژپارتومولف" در شهر بلفونتن اوهایو آمریکا 1 اجرا شده است . برخی بر این عقیده هستند که اولین روسازی بتنی در اسکاتلند اجرا شده است. ولی پس از اجرا به زودی منهدم شده است . در آن موقع واژه بتن 2 شهرت نداشت از این رو این نوع روسازی را سنگ مصنوعی 3 می نامیدند .

ایلات متحده تا پیش از این به خواص زیرسازی و زیربنایی بتن پی برده بوده است و بر اساس آن تا 30 درصد بزرگراه های بین ایالتی آمریکا با پوشش بتنی پوشش کاری کرده است . در کانادا درصد کوچکی از بزرگراه ها از پوشش بتنی استفاده می کنند. ایالت Quebec کانادا بیشترین مقدار از جاده های بتنی را در کانادا به خود اختصاص داده است چیزی در حدود 4 درصد می باشد. باید به این نتیجه رسید که استفاده از جاده های بتنی فقط منافع اقتصادی و زیست محیطی را در برنمی گیرد بلکه چیزی فراتر از این منافع می باشد[2]

امروزه بتن و محصولات آن ، سنگ با اشکال گوناگون، آسفالت با انواع خواص در احداث جاده ها و خیابان ها، در بزرگراه ها و پیاده روها ، گاه حضوری پایاپای و مکمل هم دارند . متأسفانه در کشور ما ایران ، در تمام سالهای سازندگی ، بعلت کمبود و گرانی سیمان و همزمان ارزانی و فراوانی قیر و گازوئیل ، همراه با سهولت اجرا ، باعث گردید تا بجای استفاده صحیح و مناسب از سه عنصر عمده راه سازی ، عملاً فقط آسفالت را تنها به کار بگیریم . اما واقعیت این است که راه سازی ، بدون استفاده از بتن و سنگدانه ( شکسته و یا شکل داده) ناقص و فاقد کارایی است.[3]

انواع روسازی بتن

یکی از ویژگی های مهم روسازی های بتنی ، میزان مقاومت برشی و سختی و سختی خمشی آن ها در برابر بارهای اعمال شده است .

 

2-1 . روسازی غیر مسلح درزدار ( JPCP )

در این نوع روسازی، به اندازه کافی که ترک های طبیعی قابل انتظار تحت کنترل باشند ، درزهای مسلح در نظر گرفته     می شود . در این نوع روسازی از آهن های تقویتی استفاده نشده است . بلکه ممکن است از میله های فولادی نرم در درزهای عرضی و از میله های فولادی بی شکل و آجدار در درزهای طولی استفاده شود . فاصله درزهای عرضی در حدود 5/4 متر و با ضخامت 12 تا 30 سانتی متر می باشند . میزان آهن مصرفی در این نوع روسازی به حدود 4 کیلوگرم در متر مربع می رسد. این آهن ها تحت عنوان آهن داول 5 در درزهای عرض و آهن دوخت 6 در درزهای طولی مصرف می شود. برای تخفیف صدا و ضربه، آنها را مورب (باشیب1:6 ) اجرا می کنند تا چرخ های وسایل نقلیه به طور همزمان از روی آن ها عبور نکنند . همچنین فاصله درزها را تصادفی انتخاب می کنند تا از ایجاد صداهای یکنواخت جلوگیری شود .

پخش بتن با فینیشر 1 ( در دولایه همزمان ) و آهن گذاری اتوماتیک همزمان بوسیله فینیشر در لایه دوم انجام می شود. ضخامت تقریبی دو لایه حدود 25 و حداکثر حدود 35 سانتیمتر است.

2-2 . روسازی یکسره بتن مسلح 2(CRCP)

با آهن گذاری سنگین و فاقد درز متمایز می شود و بیشترین آهن در این نوع روسازی 4/0 تا 8/0 درصد سطح مقطع مصرف می شود .

2-3 . روسازی درزدار بتن مسلح 3( JRCP )

میزان آهن مصرفی در این نوع روسازی بیش از روسازی نوع اول و کمتر از نوع دوم و به مقدار 25/0 تا 1/0 درصد سطح مقطع و از نوع آهن توری پیش بافته می باشد .

2-4 . روسازی بتن غلطکی 4 (RCC)

در خصوص کاربرد بتن غلطکی (بتن متراکم شده با غلطک ) ، می توان بتن غلطکی را به عنوان ترکیبی از مصالح اصلاح شده با سیمان و بتن ویبره در نظر گرفت . بتن غلطکی با همان دستگاه هایی که برای ساخت اساس های اصلاح شده با سیمان به کار می روند ، ساخته می شود . در بتن غلطکی نیز مانند اساس اصلاح شده با سیمان ، از مصالح خشک استفاده می شود که رطوبت آن ها به منظور امکان پذیر ساختن عمل تراکم با استفاده از غلطک کاهش داده شده است . بر عکس ، میزان سیمان و سایر خصوصیات آن مشابه بتن ویبره است که به طور معمول در روسازی به کار می رود .

بتن غلطکی سفت شده در اصل دارای همان خصوصیات بتن معمولی که به صورت درجا ریخته می شود ، می باشد و محصول نهایی به زبان ساده بتن تلقی شود . خاصیت روانی و پلاستیکی نهایی غلطکی در حالت تر ، اساساً متفاوت با خواص پلاستیکی درجا می باشد . اسلامپ بتن غلطکی باید درحد صفر باشد تا قادر به تحمل وزن غلطک متراکم کننده باشد . شیوه اجرای بتن غلطکی مشابه شیوه اجرای روسازی آسفالتی است .

اولین نمونه های جدید از روسازی های RCC در اسپانیا ، در سال 1970در راه های کم ترافیک اجرا شد . کانادا در سال 1976 استفاده از این نوع روسازی را در صنعت چوب آغاز کرد . پس از سال 1980، حداقل 10 کشور دیگر از جمله فرانسه ، آمریکا ، نروژ ، سوئد و ... هر کدام بیش از m2 100.000 روسازی RCC ساخته اند .

تا پایان سال 1990 کل سطوح ساخته شده از این نوع روسازی بالغ بر m2 12.000.000 بوده که نزدیک به نیمی از آن در اسپانیا واقع شده است. در حدود m2 1.500.000 از این نوع روسازی ها مربوط به بزرگراه ها و جاده های اصلی می شود که در آنها به منظور بهبود همواری سطح یک لایه آسفالتی بر روی لایه RCC قرار گرفته است.[6]

فاصله بین درزهای عرضی را در حدود 3/21 تا 1/9 متر در نظر می گیرند. جهت روسازی در جهت بعد بزرگتر روسازی است. به منظور به حداقل رساندن تعداد درزهای طولی ، جهت بتن ریزی را در جهت بعد کوچکتر در نظر می گیرند. این امر موجب کاهش ترک خوردگی شده و باعث می شود تا روسازی دوام بهتری در درزهای ساخت طولی داشته باشد. به طور خلاصه مراحل ساخت روسازی بتن غلطکی بدین شرح است :

1- آماده کردن بستر شامل هموار کردن و متراکم نمودن آن؛

2- مرطوب کردن سطح بستر قبل از بتن ریزی ؛

3- نصب بندهای مربوط به کنترل ضخامت لایه روسازی مورد نظر در حین تراکم ؛

4- آماده سازی مخلوط بتن غلطکی و انتقال آن توسط کامیون به محل پروژه .

انجام تراکم که شامل مراحل ذیل است :

الف . متراکم کردن لایه روسازی بتن غلطکی بوسیله غلطک ارتعاشی دوتایی ، بلافاصله بعد از بتن ریزی تا رسیدن به تراکم مورد نظر ؛

ب . استفاده از غلطک چرخ لاستیکی که پس از انجام تراکم چندین بار به صورت رفت و برگشتی سطح ورد نظر را طی کرده تا سطحی یکنواخت و بدون شکاف به دست آید ؛

ج . در صورت لزوم استفاده از غلطک استاتیکی جهت از بین بردن جای چرخ غلطک ارتعاشی و چرخ لاستیکی .

1- عمل آوری لایه متراکم شده با مرطوب نگهداشتن سطح بوسیله ماشین آب پاش برای مدت 7 الی 14 روز ؛

2- ایجاد درزهای ساخت ( سرد ) ؛ لازم به ذکر است درز سرد زمانی اجرا می شود که بین دو لایه ریزی حداقل 1 ساعت وقفه ایجاد شود ؛

3- ایجاد درزهای عرضی که 4 تا 20 ساعت بعد از بتن ریزی و تراکم ایجاد شود .

اختلاف های کیفی بین روسازی های بتنی و آسفالت

خواص ویژه مهندسی روسازی بتنی در جاده ها منجر شده است تا تمایل به استفاده از روسازی های بتنی بخصوص از نوع غلطکی در مقابل استفاده از روسازی های آسفالته افزایش پیدا کرده است.

منابع

  1. 1.        محمد اسماعیل علیخانی، مقایسه روسازی های بتنی و آسفالته، نشریه داخلی انجمن بتن ایران شماره 49، 1392.

2.The Benefits of Concrete Highways, Cement Association of Canada, Thecnical Report, cement.ca.

www.civilmaster.ir

Concrete Type, American Concrete Pavement Association, www.pavement.com

Flor E.Bautista & Imad Basheer, joined Plain Concrete Pavement (JPCP) Preservation and Rehabilitation Design Guide, California Department of Transportation, 2008.

3.ترجمه: مرجان روحانی، کاربرد  بن غلطکی در  راه سازی، کمیته فنی راههای بتنی مجمع جهانی راه (PIARC)، نشر پژوهشکده حمل و نقل، وزارت راه و ترابری، 1384.

4.www.Google.com/Image

عماد دریس، روسازی بتن غلطکی RCC، گزارش فنی، www.abadanomran.com "راهنمای طراحی و اجرای غلطکی در روسازی راههای کشور"، نشریه شماره 354، وزارت راه و ترابری، پژوهشکده حمل و نقل، معاونت برنامه ریزی رئیس جمهور، 1388.