تحقیق مقاله روسازی

لایه ‌های روسازی

روسازی‌ ها معمولاً از چندین لایه تشکیل می‌شوند. تعداد، ضخامت و جنس این لایه‌ها تابعی از مقاومت خاک بستر روسازی، خصوصیات آمد و شد وسائل نقلیه، شرایط جوی منطقه، مصالح موجود در محل و شرایط اقتصادی است. روسازی راه های با آمد و شد زیاد و فرودگاهها معمولاً از سه لایه متمایز رویه، اساس و زیر اساس که بر روی لایه متراکم شده بستر روسازی قرار می‌گیرند تشکیل می‌شود.

لایه متراکم شده خاک بستر

لایه متراکمی شده خاک بستر روسازی، لایه‌ای است از خاک زمین طبیعی که از مواد آلی و مواد مضره پاک شده و کوبیده شده باشد. در خاکریزها این لایه آخرین لایه خاکی است که ریخته شده و کوبیده می‌شود.

در برش‌ها، این لایه، لایه کوبیده شده و آماده شده خاک زمین طبیعی است.

لایه زیر اساس

لایه زیر اساس لایه‌ای است از مصالح نسبتاً مرغوب که بین لایه اساس و خاک بستر روسازی قرار می‌گیرد. لایه زیر اساس در راههایی که آمد و شد وسائل نقلیه در آنها زیاد بوده و یا مقاومت خاک بستر روسازی کم است بکار می‌رود. لایه زیر اساس معمولاً از مصالح سنگ شکسته و یا شن و ماسه ساخته می‌شود.

لایه اساس

لایه اساس لایه‌ای است از مصالح مرغوب که بین لایه‌های رویه و زیر اساس یا بین لایه رویه و خاک بستر روسازی قرار می‌گیرد. لایه اساس از مصالح مرغوب نظیر سنگ شکسته، شن و ماسه شکسته، مصالح تثبیت شده با قیر، آهک و سیمان ساخته می‌شود. لایه اساس در راههائی که آمد و شد وسائل نقلیه در آنها زیاد بوده و یا مقاومت خاک بستر روسازی کم است از بتن آسفالتی کم قیر (اساس قیری) ساخته می‌شود.

لایه رویه

لایه رویه لایه‌ای است از جنس خیلی مرغوب و با مقاومت نسبتاً زیاد که بالاترین لایه روسازی است و مستقیماً در تماس با چرخهای وسائل نقلیه قرار دارد. لایه رویه در راههای با آمد و شد زیاد از مصالح مرغوب نظیر بتن آسفالتی یا بتن سیمانی ساخته می‌شود. در راههای با آمد و شد متوسط گاهی از رویه‌های آسفالت مخلوط در محل و یا رویه‌های آسفالت سطحی استفاده می‌شود. راههای با آمد و شد کم نظیر راههای روستائی و راههای فرعی ممکن است از رویه‌های شنی که عمر چندانی ندارند ساخته شوند.

رویه‌های آسفالتی با ضخامت بیش از حدود 5 سانتی متر معمولاً در دو لایه ساخته می‌شوند. لایه زیرین که به لایه آستر موسوم است درصد قیر کمتری از لایه روئی که لایه رویه (توپکا) نامیده می‌شود دارد. بین لایه‌های آستر و رویه بتن آسفالتی از یک لایه اندود قیری که به اندود سطحی موسوم است استفاده می‌شود. هدف از بکار بردن اندود سطحی ایجاد چسبندگی و پیوستگی بین دو لایه آسفالتی است. بین لایه‌های رویه آسفالتی و اساس غیر آسفالتی (شن و ماسه‌ای و یا سنگ شکسته) از یک لایه اندود قیری که به اندود نفوذی موسوم است استفاده می‌شود. هدف از بکار بردن اندود نفوذی ایجاد چسبندگی و پیوستگی بین لایه آسفالتی با یک لایه غیر آسفالتی است. مزیت دیگر استفاده از اندود نفوذی غیر قابل نفوذ کردن اساس غیر آسفالتی در برابر آب است.

انواع روسازی‌ها

روسازی‌ها دارای انواع مختلف هستند که از نقطه نظر نحوه گسترش تنش در آنها و نحوه تحمل بارهای وارد آنها را می‌توان به دو دسته کلی روسازی‌های انعطاف پذیر که شامل انواع روسازی‌های سخت تقسیم کرد. روسازی‌های انعطاف پذیر که شامل انواع روسازی‌های آسفالتی و شنی می‌باشند، روسازی‌هائی هستند که در آنها از لایه‌های باسختی (ضریب ارتجاعی) کم استفاده می‌شود. این نوع روسازی‌ها بارهای خارجی را بدون گسترش زیاد و در یک سطح نسبتاً کوچک به خاک بستر روسازی منتقل می‌کنند. در مورد روسازی‌های قابل انعطاف، خاک بستر نقش فوق العاده مهمی را در طرح روسازی بازی می‌کند و از این نظر بررسی و مطالعه خاک بستر روسازی باید با دقت بیشتری انجام شود.

روسازی‌های سخت که شامل روسازی‌های بتنی هستند، روسازیهائی می‌باشند که در آنها از یک یا چند لایه با سختی زیاد استفاده می‌شود. این نوع روسازی‌ها بارهای خارجی را بدون تغییر شکل زیاد صفحه بتنی در یک سطح نسبتاً وسیع به خاک بستر روسازی منتقل می‌نمایند.

با توجه به مطالب بالا و به منظور تحلیل تنش‌ها و تغییر شکل‌های نسبی در روسازی‌های انعطاف پذیر، در طرح و محاسبه این نوع روسازی‌ها بصورت یک سیستم چند لایه‌ای نیمه بینهایت در نظر گرفته شده و مورد بررسی قرار می‌گیرند. در حالی که روسازی‌های سخت بر اساس فرضیات مربوط به خمش صفحات واقع بر روی پی‌های ارتجاعی مورد بررسی قرار گرفته و تنش‌ها و تغییر شکل‌های نسبی در آنها تعیین می‌شود.

در ایران به دلیل آن که قیر بمقدار فراوان موجود بوده و سیمان بمقدار زیاد تولید نمی‌شود برای روسازی راهها از مصالح قیری استفاده می‌شود. در حال حاضر متجاوز از 000/15 کیلومتر از راههای ایران دارای رویه آسفالتی بوده و متجاوز از 000/36 کیلومتر از راههای غیر آسفالتی (شنی و خاکی) هستند.

یکی از مهمترین عواملی که در طرح روسازیها بخصوص روسازیهای انعطاف پذیر تأثیر دارد و باید دقیقاً مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد خصوصیات و مشخصات خاک بستر روسازی است و این امر از آن جهت اهمیت دارد که در حقیقت این خاک بستر روسازی است که نهایتاً باید تحمل کلیه بارهای وارد بر روسازی را بنماید. خاک بستر روسازی باید از لحاظ مقاومت و قابلیت تراکم مورد بررسی قرار گیرد تا رفتار و عملکرد روسازی در کوتاه مدت و دراز مدت مشخص شود.

مقاومت و قابلیت تراکم خاک خود بستگی به سایر مشخصات اصلی خاک از قبیل : جنس، میزان رطوبت، دانه بندی، خاصیت خمیری، وزن مخصوص و غیره دارد که این مشخصات باید ابتدا مورد مطالعه قرار گیرند تا تأثیر آنها بر روی مشخصات خاک مشخص شود. همواره قبل از اقدام به طرح روسازی باید از خاک بستر معمولاً نباید محدود به آزمایشگاهی قرار گیرند. مطالعه و بررسی خاک بستر معمولاً نباید محدود به آزمایشگاه بلکه این بررسی‌ها در محل نیز باید انجام شود. هرگاه پس از انجام این مطالعات معلوم شد که اطلاعات کافی در مورد خاک بستر مورد نظر بدست آمده است می‌توان اقدام به طرح روسازی نمود.

روش اشتو برای رده بندی خاکها

روش اشتو برای رده بندی خاکها یکی از متداولترین روشهای رده بندی خاک است و صرفاً برای راهسازی بکار می‌رود. این روش بر اساس نتایج تجربی حاصل از تأثیر جنس خاکها بر عملکرد روسازی استوار است. در روش اشتو خاکها به هشت گروه اصلی تقسیم می‌شوند. این تقسیم بندی بر اساس ظرفیت باربری و سایر مشخصات خاکها استوار است. هشت گروه اصلی به اسامی : 1- A، 2- A، 3-A ، 4- A، 5- A ، 6- A، 7- A ، 8- A نام گذاری شده‌اند. در راهسازی خاکهای 1- A مرغوبترین خاکها هستند. با افزایش شماره رده خاک از مرغوبیت خاک کاسته می‌شود، بطوریکه خاکهای 8- A نامناسب‌ترین خاکها هستند و بهیچ وجه نباید در راهسازی مورد استفاده قرار گیرند.

تراکم خاک و روشهای کنترل آن

خاکها اصولاً مصالح تراکم پذیری هستند و در اثر بارگذاری از حجم فضائی آنها کاسته می‌شود. علت این کاهش حجم وجود فضائی است که توسط هوا در بین ذرات جامد خاک اشغال شده است. هر گاه روسازی راهی بر روی بستری ساخته شود که خاک آن تراکم پذیر است، این خاک در اثر آمد و شد وسایل نقلیه متراکم تر شده و موجب نشت و خرابی روسازی می‌شود.

برای اجتناب از این گونه خرابی‌ها باید خاک بستر روسازی کوبیده و متراکم شود. کوبیدن و متراکم کردن خاکها توسط غلتک زدن انجام می‌شود. برای  تعیین میزان تراکم خاک قبل از و بعد از کوبیده شدن باید وزن مخصوص خشک آن را اندازه گیری کرد و با حداکثر وزن مخصوص خشک آن را اندازه گیری کرد و با حداکثر وزن مخصوص آزمایشگاهی آن خاک مقایسه نمود. طبق تعریف درصد تراکم یک خاک نسبت وزن مخصوص خشک خاک  به حداکثر وزن مخصوص خشک آزمایشگاهی همان خاک  است.

(2-12)

حداکثر وزن مخصوص آزمایشگاهی یک خاک بستگی به جنس خاک، میزان رطوبت وروش آزمایش تراکم دارد. نحوه انجام آزمایش تراکم خاک به این ترتیب است که ابتدا نمونه‌ای از خاک مورد نظر در درصد رطوبت‌های مختلف در آزمایشگاه کوبیده و متراکم می‌شود. سپس با رسم منحنی تراکم خاک که نمونه‌ای از آن در شکل 2-11 – الف نشان داده شده است حداکثر وزن مخصوص خشک  بدست می‌آید. در صد رطوبتی که در آن وزن مخصوص خشک خاک حداکثر است درصد رطوبت بهینه نامیده می‌شود.

روسازی‌ها از لایه‌های مختلفی تشکیل می‌شوند که تعداد این لایه‌ها و جنس و ضخامت آن‌ها بستگی به عوامل زیادی دارد که مهمترین این عوامل عبارتند از :

الف – مقاومت خاک بستر روسازی

ب – نوع ، وزن و تعداد وسائل نقلیه

ج – شرایط جوی منطقه

د – نوع مصالح موجود در منطقه

هر اندازه مقاومت خاک بستر روسازی کمتر و یا وزن و تعداد وسایل نقلیه‌ای که از راه عبور خواهند کرد بیشتر باشد، باید تعداد و ضخامت لایه‌های روسازی بیشتر بوده و جنس آنها نیز مرغوب‌تر باشد. روسازی راهها معمولاً از سه لایه متمایز زیر اساس، اساس و رویه تشکیل می‌شوند که هر یک از این لایه‌ها انواع مختلفی دارد. با وجود تنوع زیاد جنس لایه‌های روسازی آنها را می‌توان به چهار نوع تقسیم کرد که عبارتند از : مصالح شنی، (دانه‌ای)، مصالح تثبیت شده، مصالح آسفالتی و مصالح بتن سیمانی. در این بخش فقط مشخصات و خصوصیات لایه‌های زیر اساس، اساس و رویه‌های شنی مورد بحث قرار گرفته است. مشخصات و خصوصیات لایه‌های تثبیت شده در بخش چهارم و لایه‌های آسفالتی در بخش‌های پنجم و ششم شرح داده شده و نحوه تعیین تعداد و ضخامت لایه‌های روسازی موضوع مبحث طرح روسازیها است که در بخش نهم آورده شده است.

لایه‌های زیر اساس، اساس و رویه‌های شنی از مصالح سنگی بدون مواد چسبنده تشکیل می‌شوند. این مصالح معمولاً یا بصورت شن و ماسه طبیعی از بستر رودخانه‌ها و یا معادن شن و ماسه بدست می‌آیند و یا از شکستن سنگ در کارخانجات سنگ شکن تهیه می‌شوند. مصالح شکسته شده دارای مقاومت و قدرت باربری بیشتری نسبت به مصالح شکسته نشده هستند. قبل از بکار بردن مصالح شنی باید از آنها نمونه برداری شده و تحت آزمایش قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که دارای مشخصات لازم برای بکار بردن برای روسازی هستند.

مصالح سنگی که برای ساختن لایه‌های زیر اساس ، اساس و رویه شنی بکار می‌روند باید مشخصات ویژه‌ای داشته باشند. این مشخصات عبارتند از : دانه بندی، سختی، دوام، خواص خمیری، تمیزی، شکل دانه‌ها و نفوذ پذیری ، که در این بخش اهمیت هر یک از این مشخصات شرح داده شده است.