دانلود تحقیق راه های آسفالته

همانطور که شرح داده شد اجرای RCCP توسط کلیه ماشین آلاتی که جهت ساخت راه های آسفالته کاربرد دارند اعم ازفینیشر و غلتک امکان پذیر است.

با این وجود در ساخت راه های RCCP همواره مشکلات زیر احساس می شود ایجاد یک رویه کاملا صاف بسیار مشکل است ایجاد یک رویه که بتواند اصطکاک لازم را جهت ترمز وسایل نقلیه با سرعت بالا را تامین کند مشکل بودن تضمین این مطلب که سطح رویه اجرا شده در دراز مدت یکنواختی خود را از دست نمی دهد.

برای حل مشکلات فوق در کشورهای اروپایی و آمریکایی از یک لایه آسفالت بروی لایه بتن غلتکی استفاده می شود هر چند که این تکنولوژی تا بحال به خوبی عمل کرده است اما این روش با عث افزایش هزینه های پروژه خواهد گردید در عین اینکه به ماشین آلات راه سازی بیشتری هم نیاز خواهد بود از دیگر مشکلاتی که این روش دارد رخ دادن ترک های انعکاسی بر روی سطح رویه آسفالتی و ایجاد ناهمواری ناشی از جمع شدگی آسفالت (بخصوص در آب وهوای گرم) که این امر بدلیل ناکافی بودن چسبندگی بین قیر و بتن است.

به همین منظور تحقیقات اخیر بر این موضوع تاکید داشته است که بدون استفاده هیچ افزودنی و با تغییر در ترکیبات بتن غلتکی سعی در حل این مشکلات داشته باشند.

بسیاری از گزارش های فنی اعلام داشته اند دست یابی به یک سطح صاف در RCCP با انجام یک تراکم صحیح و کافی میسر خواهد بود.

انجام یک تراکم صحیح ناهمواری های سطح را از بین خواهد برد اما بافت سطحی که بصورت ماکرواست به همان شکل باقی خواهد ماند در رویه های آسفالتی با کمی تغییر در اندازه دانه ها و استفاده قیر مناسب می توان براحتی به یک سطح با ساختارمیکرو دست یافت .

در روسازی های بتن معمولی با استفاده از انواع افزودنی ها دقت در ساخت و اجرا بتن می توان به سطحی با ساختار میکرو دست یافت، اما این مطلب برای بتن غلتکی که ذاتاً بتن خشک و سختی است کمی مشکل است.

در حال حاضر تحقیقات زیادی بروی این مطالب که چگونه می توان سطح اجرا شده و نهایی بتن غلتکی حداقل خلل و فرج را داشته باشد و بافت سطح میکرو باشد دست یافت.

دلیل اصلی وجود این سطح سخت و خشن رویه در RCCP نمایان شدن سنگدانه هاست.

در دانمارک و بعضی از کشورها جهت حل این مشکل از دیرگیر کننده و یا شکر استفاده می کنند که این مطلب باعث افزایش هزینه ها می گردد.

راه حل دیگر تزریق نوارهایی از ملات سیمان در بین سنگ دانه ها بعد از اجرای رویه است که این روش مناسب تر بوده و بازدهی بهتری دارد.

اما این روش نیز در صورت کاربرد برای بتن ریزی های حجیم نیاز به ماشین آلات خاص دارد و با گذشت زمان نیز در صورت عدم تجدید نوارهای سیمانی، خود آنها باعث ایجاد ناهمواری خواهند شد.در حال حاضر راه حل عملی که بکار گرفته می شود تلفیقی از این دو روش است به این ترتیب که از کندگیرکننده ها در مرحله ساخت استفاده می شود که برای جلوگیری از جدایی دانه ها از حداقل مقدار استفاده می شود و در نهایت بعد از عبور غلتک با استفاده از تجهیزات خاص ملات تزریق می شود که نیاز است جهت دوام بهتر و عملکرد مناسبتر دستگاه تزریق به یک برس که حد فاصل دانه ها را کاملا تمیز کند نیز مجهز باشد.

راه حل مناسب دیگری که توصیه شده است استفاده از اسپری آب بلافاصله پس از عبور غلتک است.

این اسپری آب سبب گردیده مقاومت بتن کاهش نیابد و فیلم نازکی از ملات بروی رویه شکل گیرد یکی از تکنیک ها جهت افزایش اصطکاک رویه در روسازی های بتن معمولی دفن سنگدانه ها بهمراه ملات بعد از ریختن بتن است، که در مورد این تکنیک تحقیقات نشان داده بدلیل سختی زیاد و چگالی بالای بتن غلتکی برای این نوع رویه ها کاربرد ندارد، بهمین منظور روش دیگری که به کار گرفته می شود خراشیدن سطح است که این تکنیک بدلیل سختی زیاد RCCP همواره با مشکل و هزینه های زیاد همراه است با این حال این تنها ترین تکنیک پر کاربرد جهت ایجاد رویه ای یا اصطکاک کافی است.

جهت ایجاد ساختاری زیر دره RCCP و تشکیل Micro – Texture در آن یکی از مهمترین عوامل مصالح سنگی هستند.

از سوی یکی از قابلیت های بتن غلتکی بهره گیری از نزدیکترین معادن به محل ساخت است که بیشترین صرفه اقتصادی را حاصل کند.

فصل مشترک کلیه معادن حضور ریز دانه و درشت دانه بصورت توام است بهمین جهت تحقیقات در این زمینه نشان داده است با اعمال تغییرات بروی فینیشر و بکارگیری تجهیزاتی می توان شرایطی را فراهم آورد که ریز دانه در قسمت بالایی و درشت دانه در قسمت های پایین تر قرار گیرد به این ترتیب در نهایت لایه اجرا شده دارای سطحی با بافت زیر خواهدبود.

بنابراین در صورتیکه از RCC بخواهیم بعنوان رویه راه با سرعت بالا استفاده کنیم و نیاز است با استفاده از دکمه گیر کننده ها و یا ایجاد خراش و یا اسپری کردن با آب در عین ایجاد سطحی هموار اصطکاک لازم نیز فراهم آید.

یکی دیگر از مشاهدات مهمی که راجع به Rccp صورت گرفته این است که رفتاری بشدت متاثر از نوع و سایز سنگدانه ها مثلا دارد در صورتیکه سنگدانه های مصرفی ضریب صیقلی بودن (PSV) بالایی نداشته باشند اصطکاک تا حد مناسبی تامین می گردد.

انجام تراکم : مشاهده گردیده است با انجام آزمایش پرکتور بروی نمونه های بتن غلتکی در صورتیکه این نمونه ها میزان سیمان در آنها افزایش یابد چگالی نیز بمقدار زیای افزایش می یابد و محصول متراکم تری خواهیم داشت .

با این حال افزایش مقدار سیمان موجب کاهش فضاهای خالی خواهد گردید بدین معنا که میزان حباب های هوای داخل بتن کاهش می یابد و این مطلب باعث کمی کاهش در مقاومت آن در برابر شرایط یخ زدگی و آب شدگی خواهد گردید.

از سوی این افزایش عیار سیمان موجب پر کردن فضاهای خالی موجب ایجاد کار پذیری بهتر خواهد گردید .

توصیه گردیده است که حداقل سیمان 240 و حداکثر آن 270 لحاظ گردد.

در انجام تراکم در صورتیکه میزان تراکم کاهش یابد (از 100 % به 96% در آزمایش پرکتور اصلاح شده) موجب خواهد گردید مقاومت فشاری نمونه ها تا 35% کاهش یابد با این حال حتی اگر از درصد پایین سیمان استفاده شده باشد و تا سطح 96% به تراکم رسیده باشیم مقاومت 28 روزه تا خواهد رسید.

در صورتیکه از مقدار سیمان کمتری (کمتر از 240) استفاده کنیم جهت دستیابی به این مقاومت لازم است درجه تراکم به بیش از 98% برسد.

در صورت انجام تراکم در سطح کاملاً پایین حدود 92% که پایین تر از 96% حداقل است می توان با افزایش سیمان مصرفی تا 270 به مقاومت حداقل که 30 است دست یابیم.

بدین منظور هنگامی شرایط بنحوی است که تراکم بخوبی انجام نمی یابد ضروری با افزایش عیار سیمان این مشکل را حل کنیم.این افزایش در مصرف سیمان موجب افزایش مقاومت فشاری خواهد گردید.

در عین اینکه نسبت هوای موجب در بتن کاهش می یابد.

همانطور که اشاره گردید این مطلب باعث کمی کاهش مقاومت در برابر یخ زدگی خواهد گردید .

اما آزمایشات نشان داده می توان با استفاده از درصد مناسب سنگدانه ها با جنس مناسب و افزایش عیار سیمان و رساندن تراکم به درجه 96% تا 100 % می توان مقاومت های بسیار مطلوبی در برابر یخ زدگی ایجاد کرد.

حهت دستیابی به مقاومت بالایی در برابر یخ زدگی می توان با رعایت موارد فوق در حین ساخت از درصدهای پائینی از مواد حباب زا نیز استفاده کرد، این مطلب باعث کاهش 8% در مقاومت فشاری خواهد گردید ولی حاصل آن مقاومت بسیار مطلوبی در برابر یخ زدگی و آب شدگی است.

بتن غلتکی حاوی فیلر زیاد: یکی از انواع بتن های غلتکی که در بیشتر کشور برزیل بسط و توسعه داده شده است بتن حاوی ذرات و سنگدانه های ریز بعنوان پر کننده است.

در کشور برزیل بدلیل در دسترس نبودن سیمان و مواد پوزولانی بتن های غلتکی کم عیاری ساخته شده و در آن از مقادیر بالایی از ریزدانه بعنوان نقش پر کننده استفاده می کنند این پر کننده ها عموماً از جنس سنگ های خرد شده است بتن حاصل عموماً در زمینه سد سازی استفاده می شود و از مزایای آن عدم ایجاد نرک های حرارتی و کارایی بالا است.

سیمان پرتلند مصرفی : همانطور که اشاره گردید در تهیه بتن غلتکی عموماً از سیمان تیپ I,II استفاده می گردد و اینکه توجه گردد در صورت استفاده از سیمان تیپ I از مواد پوزولانی و یا سرباره نیز استفاده گردد .

در حال حاضر نیز در کشور از 5 توع سیمان اصلی سه نوع آن یعنی تیپ های 1 و 2 و 5 تولید می گردند همچنین انواع سیمان اصلاح شده با پوزولان و سیمان سرباره ای که نیز عرضه می گردد در این دو نوع درصدهایی از سیمان به ترتیب با مواد پوزولانی و سرباره ای جایگزین شده است که این امر سبب کاهش هیدراتاسیون می گردد با این حال بدلیل ضخامت کم روسازی های بتن غلتکی و عدم حساسیت مسئله حرارت زایی استفاده از سیمان تیپ II و I (در صورت همراهی با مواد پوزولانی) توصیه می گردد.

افزودنی های معدنی شامل مواد پوزولانی و سرباره ای : افزودنی های معدنی در تهیه بتن غلتکی کاربرد فراوانی دارند دلایل استفاده از این افزودنی های معدنی عبارت است از: 1- کاهش حرارت زایی 2-کاهش هزینه های تهیه سیمان 3-افزایش خاصیت خمیری و بهبود کارپذیری مواد پوزولانی بطور کلی خود خاصیت ایجاد چسبندگی ندارند و در حضور رطوبت و مواد سیمانی یک سری مواد چسبان از نوع سیلیکات های کلسیم هیدراته شده (CSH ) تولید می کنند .

پوزولان ها بیشتر در ساخت سد های بتن غلتکی کاربرد دارد و تا بحال در سطح محدود در ساخت روسازی ها استفاده شده اند .

مواد پوزولانی بطور کلی خود خاصیت ایجاد چسبندگی ندارند و در حضور رطوبت و مواد سیمانی یک سری مواد چسبان از نوع سیلیکات های کلسیم هیدراته شده (CSH ) تولید می کنند .

از بین پوزولان های بکار رفته در زمینه رو سازی های بتن غلتکی بیشترین کاربرد مربوط به خاکستر بادی (fly ash ) بوده است .

خاکستر بادی دوده حاصل از سوخت زغال سنگ در نیروگاههای حرارتی است .

که این ماده نیز در کشور به وفور یافت می شود .

در استاندارد ASTM پوزولان ها را به دو دسته مصنوعی و طبیعی تنظیم بندی می کنند .

در این استاندارد پورولان ها به دو بخش صنعتی از نوع خاکستر بادی به دو نوع F ( کلسیم کم ) و C ( کلسیم زیاد ) و پوزولان های طبیعی از نوع N تقسیم بندی می کنند .

هر چند تمام انواع N;C;F در بتن غلتکی کاربرد دارند اما تا بحال کاربرد انواع F وC در بتن غلتکی رو سازی ها بیشتر بوده است .

سنگ دانه ها : از نکات دیگری که با ید در خصوص سنگدانه ها توجه گردد وجود مقادیر زیاد دانه های پولکی و سوزنی در سنگدانه هاست که این امر بهیچ وجه مطلوب نیست .

آزمایشات کارگاهی بروی سنگدانه های مصرفی در رو سازی های بتن غلتکی استفاده از این نوع سنگدانه ها را تا 30% مجاز دانسته است .

چرا که تا این حد مشکل خاصی ایجاد نمی کنند .

گروه مهندسین ارتش آمریکاحداکثر مجاز این نوع سنگدانه ها را 25% دانسته است .

به دلیل ضخامت کم لایه های بتنی و روش ساخت بتن غلتکی مسئله جدا شدگی دانه ها اهمیت چندان زیادی ندارد و عموماً با دقت در خصوصیات فیزیکی مصالح و انجام دانه بندی مناسب در صورت امکان انتخاب منبع قرضه می توان کاملاًً از این پدیده جلوگیری کرد .

درشت دانه : یکی از مهمترین دلائلی که سبب صرفه اقتصادی بتن غلتکی گردیده کاربرد حداکثری سنگدانه است چرا که این امر سبب کاهش مصرف سیمان می گردد.

بدلیل همین امر و کاهش تنش های حرارتی و تنش های ناشی از جمع شدگی است که در رویه های بتن غلتکی از اجرای درز اجتناب می گردد.

انجام یک دانه بندی مناسب و پیوسته می تواند اولاً خمیر سیمان کمتری مصرف شود .

ثانیاً جدا شدگی بتن به حداقل برسد و از سوی کارایی آن افزایش یابد .

ریز دانه : مصالح ریز دانه مهمترین تأثیر را نسبت به دیگر اجزای بتن غلتکی بر روی رفتارنهایی رویه اجرا شده دارد .

مصالح ریز دانه با تأثیر برروی مخلوط سیمانی سبب ایجاد تراکم بهینه تر در بتن می شوند .

که این امر با پر کردن خلل و فرج صورت می گیرد .

پر شدن کافی و مناسب خلل و فرج بر روی میزان آب و سیمان مصرفی نیز تأثیر بسزایی دارد .همواره توصیه می گردد در مواردی که از بتن های غلتکی کم عیار استفاده می گردد ، از ماسه با فیلر زیاد استفاده گردد و حتی این مقدار می تواند بیش مقادیر مجاز تعریف شده در ASTMC33 باشد ( حداکثر5 درصد ).

برخی تحقیقات نشان داده استفاده زیاد و بالا بردن درصد مواد ریز دانه در اکثر موارد تأثیر سویی در رفتار بتن غلتکی ندارد ( مگر در مواردی بیشتر از 12% ) و این تاثیرات سو بیشتر باعث کاهش مقاومت فشاری می گردد چرا که در صورت استفاده زیاد از ریزدانه نیاز به آب بتن جهت دستیابی به حداقل روانی بیشتر می شود .

همواره دقت گردد که منظور ریزدانه، دانه های پودر سنگ یا سیلت است.

ریزدانه های رسی با PI بالا سبب کاهش مقاومت می گردند .

مواد افزودنی : از متداولترین افزودنی های بتن غلتکی روان کننده نوع A و روان کننده و دیگر گیرکننده نوع D است .

که مطابق با استاندارد ASTMC494 بکار می روند .

از دیگر افزودنی ها مواد حباب زا و هواساز است.

همانطور که اشاره گردید بدلیل روانی بسیار کم بتن غلتکی دستیابی به حباب های هوا در بتن غلتکی مشکل است.

ولی در صورت استفاده هم روانی بتن افزایش می یابد و هم مقاومت آن در برابر یخ زدگی و آب شدگی های متوالی.

1- طرح اختلاط بتن غلتکی : بطور کلی هدف از طرح بتن غلتکی بر آوردن الزامات طرح در حالت های بتن تازه و سخت شده با حداقل هزینه های ممکن است.

بدین منظور همواره تلاش می گردد مخلوطی طرح شده که در آن حداقل مقدار ممکن سیمان به کار گرفته شده باشد و عین اینکه از سنگدانه ها حداکثر بهره گیری شده باشد.

در اجرای رویه های بتنی لازم است بتن در حالت تازه دارای کارایی و روانی حداقل باشد و در زمان سفت شدن نیز مقاومت فشاری و خمشی کافی در عین دوام را تأمین کنند.

ضمناً بدلیل روش خاص اجرا در بتن غلتکی لازم است که شرایطی فراهم گردد که حداکثرنفوذ پذیری و حداقل تراکم پذیری نیز حاصل گردد.

1-1-کارایی : جهت دستیابی به یک سطح صاف با حداقل ناهمواری نیاز است که بتن غلتکی دارای کارایی کافی و مناسب درهنگام تراکم باشد.

ایجاد کننده این کارایی حاصل خمیری است که شامل، سیمان-آب-فیلر-مواد افزودنی می باشد.

یکی از مهمترین این عوامل آب مصرفی است، تعیین آب مورد نیاز برای یک مخلوط بتنی به اندازه حداکثر دانه ها، شکل و درصد مواد ریزدانه بستگی دارد.

همانطور که ذکر شد یک راه تعیین میزان آب لازم بر اساس زمان Vobe است که مطابق استاندارد ASTM C1170 تعیین می گردد.

1-2-چگالی : چگالی بتن غلتکی بر اساس چگالی دانه های سنگی و تا حدودی میزان هوای محبوس تعیین می گردد.

به طور عمده دستیابی به یک چگالی بالا زمانی امکان پذیر است که فضای بین درشت دانه هابا ماسه، فیلر و مواد سیمانی و آب پر گردد.

بنحوی که فضای خالی بین ماسه ها را نیز ذرات ریز خمیر پر کنند.

حال اگر حجم این خمیر برای پرکردن فضاهای خالی کافی نباشد یا به دلیل عدم تراکم کافی کلیه فضاهای خالی پر نشود،چگالی کاهش خواهد یافت.

تحقیقات نشان داده است در صورتیکه حجم خمیرکمتر از حجم ملات مصرفی باشد حدود 35 تا 40% چگالی افت خواهد کرد.

1-3- مقاومت در روسازی های بتن غلتکی مهمترین مقاومت های موردنیاز مقاومت فشاری-خمشی، کششی و در شرایطی خاص مقاومت برشی است.

از آنجاییکه مقاومت فشاری به نسبت دیگر مقاومت ها بسهولت تعیین می گردد و همچنین اینکه ارتباط این مقاومت با دیگر رفتارهای بتن غلتکی مشخص است این مقاومت بعنوان یک مقاومت پایه در طراحی مخلوط شناخته می شود.

مقاومت فشاری و خمشی بتن غلتکی تابعی از نسبت آب به سیمان، درجه تراکم، دانه بندی مصالح و جنس و نوع آنها است.

همواره توصیه می گردد که بدلیل حساسیت مقاومت فشاری و جهت دستیابی به مقاومت هدف مقاومت هدف همواره باید حاشیه ایمنی در نظر گرفته شود این ضرایب اطمینان نیز بر حسب مورد در ACI 214 ارائه شده است.

4-1- نفوذپذیری : نفوذپذیری از مواردی است که در سدهای بتن غلتکی اهمیت بسزایی دارد.

هر چند که با کاهش نفوذپذیری در روسازی ها راه می توان عمر این سازه ها را افزایش داد.

یکی از موثرترین راه ها جهت کاهش نفوذپذیری استفاده از یک دانه بندی پیوسته و استفاده درصد مناسب فیله است.

تحقیقات نشان داده است استفاده از مواد پورزلانی می تواند تا حدی نفوذپذیری را کاهش دهد.

1-5- دوام : یکی از مهمترین اهداف طرح بتن غلتکی دستیابی به دوام بالاست.

چرا که دلیل کاربرد فراوان این ماده دوام بالای آن است.

از مهمترین مواردی که دوام روسازی های بتن غلتکی را به مخاطره می اندازد وقوع واکنش های قلیایی و قرارگرفتن در شرایط یخ زدگی و آب شدگی های متوالی است.

برای حل مشکل اول لازم است که در انتخاب مصالح دقت کافی صورت گیرد و برای حل مشکل دوم نیاز به مواد حباب زا در داخل مخلوط های پرسیمان است.

1-6-اجرا روسازی: یکی دیگر از مسائلی که باید در طرح اختلاط مد نظر قرار گیرد شرایط محیطی ساختگاه است.

به دلیل سطح تماس بالا در اجرای روسازی ها در صورتیکه دمای محل بالا باشد یا سرعت باد نیز زیاد باشد ضروری از طرحی استفاده گردد که مخلوط کارایی بالایی داشته باشد.

چرا که امکان تراکم بهتر را فراهم می آورد.

البته این موضوع نیز توجه گردد در صورت استفاده از مخلوط ها با روانی بالا-امکان ایجاد-جا افتادگی چرخ بعد از تسطیح نهایی زیاد است و باید پس از گذشت زمان کافی مسیر بروی ترافیک باز شود.