دستگاه­هاي غيرمخرب تعيين دانسيته روسازي

[anthonio montana 3,249]

1-مقدمه

 

چگالي بهترين معيار سنجش كيفيت يك سطح راه تمام شده است كه به متخصصان اطمينان مي­دهد كه راه احداث شده حداقل تا عمر طرح و يا بيشتر از آن دوام مي­آورد. اندازه­گيري چگالي مخلوط آسفالتي در حين عمليات تراكم، از اين نظر كه حاوي دو نكته مهم است، در نتيجه كار مؤثر است­. اول اينكه اين مطلب را مشخص مي­كند كه درچه مرحله­اي از عمليات تا رسيدن به چگالي تعيين­شده، قرار داريم و از اين نظر مي­تواند بعنوان نشانگري براي پيمانكار باشد كه آيا نياز به اقدامات تعديلي براي رسيدن به چگالي نهايي مي­باشد يا نه و دوم اينكه به پيمانكار اطلاع مي­دهد كه چه زماني عمليات تراكم متوقف شود و ادامه عمليات در مراحل ديگر دنبال شود. در حال حاضر متداول­ترين و البته دقيق­ترين روش‌ براي تعيين دانسيته در محل مخلوط آسفالتي در سطح كشور، روش مغزه­گيري مي­باشد. روش معمول براي انجام اين كار استفاده از مغزه­گير و آزمايش بر روي مغزه­هاي بدست آمده است. اما اين روش كه بصورت سنتي ساليان متمادي است كه در كشور اجرا مي‌شود داراي معايب عمده­اي است كه چند مورد آن شامل:

• ايجاد خرابي در سطح روسازي

• هزينه نسبتا بالا

• عدم تكرار پذيري براي يك نقطه خاص

• عدم توانايي ثبت تغييرات متغيرهايي نظير وزن مخصوص واقعي براي يك نقطه خاص

• و صرف وقت زياد است.

بنابر دلايل ذكر­شده، انجام آزمايش بروش مغزه­گيري با روش‌هاي ديگر جايگزين مي‌شود. از­جمله زمان­بر بودن منجر به اين مساله مي‌شود كه نقاط ضعف لايه اجرا­شده به سرعت مشخص نشود و لذا اقدامات اصلاحي مربوط به رويه در زمان مناسب صورت نمي‌گيرد.

در راستاي بهينه نمودن روند انجام آزمايش­هاي بالا مي­توان از آزمايش­هاي غير­مخرب استفاده كرد­. اين نوع آزمايش­ها در سطح روسازي ايجاد خرابي نمي­كنند، هزينه انجام آنها كمتر مي­باشد، تكرار­پذيرند و بعلت عدم ايجاد خرابي بوسيله آنها به‌راحتي مي­توان تغييرات متغيرهاي دلخواه نقطه مورد نظر را نيز ثبت كرد، كه در حال حاضر شامل دو روش هسته­اي و غير­هسته­اي مي­باشند.

2 - تعيين چگالي مخلوط آسفالتي به روش هسته­اي

يكي از آزمايش‌هايي كه در تعيين دانسيته لايه­هاي سنگدانه­اي كاربرد دارند، آزمايش­ هسته­اي مي­باشد كه از آن مي­توان در تعيين چگالي و رطوبت خاك استفاده كرد­. براي هر كدام از موارد مورد استفاده در روسازي يعني اندازه­گيري چگالي به روش هسته­اي روش­هاي خاصي وجود دارد كه در چند دهه اخير مورد تحقيق بوده­اند و دستگاه‌هاي خاصي كه ثمره اين تحقيقات مي­باشند از فن­آوري ويژه­اي سود مي­برند. نكته مهم در اين دستگاه‌ها آن است كه رسيدن به دقت مورد نياز آزمايش‌هاي روسازي، به اين بستگي دارد كه چشمه راديواكتيو از چه نوع باشد و در ضمن متغيرهاي هندسي دستگاه بايد تطبيق كافي با آزمايش­هاي روسازي و شرايط انجام آنها داشته باشند.

اندازه­گير هسته‌اي ارزان­تر و سريع­تر از روش مغزه­گيري است­، اما با اين حال معايب زيادي نيز دارد. اولين و بارزترين ضرر آن استفاده از يك منبع راديو­اكتيو است كه مسلماً نياز به تنظيمات زياد و تعليم تخصصي نيروي كار آزموده دارد. عيب ديگر آن شامل كسب مجوز و نوسازي تجهيزات­، آموزش تكنسين‌ها و كاركردن نه چندان ساده و جاسازي تجهيزات آن مي‌باشد.

3- نقاط قوت دستگاه چگالي­سنج هسته­اي

1- بر اساس مقايسه­هاي صورت­گرفته توسط مراكز و موسسات، دقت دستگاه هسته­اي از دستگاه­هاي غير­هسته­اي بيشتر است.

2- شرايط تغيرات دما و تغييرات رطوبت بر روي عملكرد دستگاه تأثيري نمي­گذارد.

 

4- نقاط ضعف دستگاه چگالي­سنج هسته­اي

• كار با اين دستگاه­ها نياز به آموزش ويژه كاربران دارد.

• خطر تشعشعات مضر به­دليل وجود منبع راديو­اكتيو هميشه وجود دارد و هيچگاه حتي سازنده در مورد بي­خطر بودن دستگاه در اين زمينه تأكيدي نداشته است و نيز ذكر اين مطلب ضروري است كه كاربر اين دستگاه بعد از مدت زمان مشخصي كار با دستگاه بايد تعويض شود.

• براي كار با اين دستگاه­ها نياز به مجوز كار با دستگاه مي­باشد.

• وزن دستگاه هسته­اي در مقايسه با دستگاه­هاي ديگر غير­هسته­اي بالاتر است (لااقل 2 برابر) و بديهي است كه اين اختلاف وزني هنگامي كه روزانه صدها برداشت صورت مي­گيرد قابل توجه است.

• دستگاه­هاي هسته­اي نياز به يك زمان گرم­شدن اوليه [1] براي شروع به كار دارند در حاليكه اين زمان براي ديگر دستگاه­­هاي غير­هسته­اي به اندازه زمان روشن­شدن دستگاه است.

• زمان برداشت براي تكميل يك آزمايش در محوطه كار براي اين دستگاه بيشتر از زمان برداشت براي دستگاه­هاي غير­هسته­اي مي­باشد.

• عدم توانايي در سنجش چگالي مخلوط­هاي بصورت مغزه (آزمايشگاهي يا برداشت از محل) از ديگر نكات منفي كار با اين دستگاه است.

• صاحب­نظران صنعت روسازي و كاربران دستگاه­هاي تعيين چگالي مخلوط­هاي آسفالتي، به دلائل فوق­الذكر و مخصوصاً خطر منبع راديو­اكتيو دستگاه علاقه­مند به استفاده از تجهيزات جايگزين براي اين دستگاه مي­باشند.

 

5- تعيين دانسيته مخلوط آسفالتي به وسيله روش غيرهسته­اي( دستگاه PQI )

نشانگر كيفيت روسازي [2] ابزاري است به منظور تعيين سريع درجه تراكم روسازي، كه به كمك آن مشخص مي­شود آيا آسفالت اجرا شده به ميزان تراكم مناسب رسيده است يا نه. اين وسيله براي مقايسه با تكنولوژي ­ هاي حال حاضر در تعدادي از قراردادها مورد آزمايش واقع شده است.

اين وسيله به دفعات زياد در آمريكا مورد استفاده قرار گرفته است و منابع زيادي تصديق كرده­اند كه اين دستگاه، در كنترل كيفيت مخلوط ­ هاي آسفالتي بسيار موثر بوده است. بر اساس اطلاعات موجود، اين سيستم در 12 كشور و 145 ايالت به فروش رسيده است.

- تجربيات حاصله راجع به اين سيستم حاكي مطالب زير است:

- كار كردن و استفاده از دستگاه ساده است.

- محدوديت حمل و نقل براي دستگاه وجود ندارد.

- كار با دستگاه نياز به آموزش محدود و ساده ­ اي دارد.

- سبك است.

- در مدت زمان كوتاهي چندين اندازه ­ گيري صورت مي ­ گيرد.

- به سرعت به اطلاعات حاوي ميزان و كيفيت تراكم دست ­ يابي حاصل مي ­ شود.

- در مورد اينكه آيا لايه به­صورت يكنواخت متراكم شده است، تشخيص حاصل مي‌شود و امكان اصلاحات سريع فراهم مي ­ شود.

 

6- تكنولوژي اندازه­گيري

دستگاه تعيين مقدار چگالي واقعي را با اندازه‌گيري مقاومت الكتريكي انجام مي‌دهد. مقاومت الكتريكي آسفالت تابع ثابت دي‌الكتريك آن است. سيستم ( PQI ­ )، يك مدار الكتريكي فراهم مي­كند كه اين مدار يك ولتاژ فركانس راديويي توليد مي­كند كه به يك الكترود حسي اعمال مي­شود و الكترود حسي يك ميدان الكتريكي در مصالح روسازي ايجاد مي­كند­. يك الكترود حسي دوم پاسخ‌هاي دي­الكتريك از مصالح روسازي را ‌اندازه­گيري مي‌كند­. يك تحليلگر داده، چگالي مصالح روسازي را بر اساس مقاومت جريان مختلط مصالح روسازي تعيين مي­نمايد.

 

 

• ناحيه اتصال به زمين

 

 

• ناحيه دريافت الكتريكي

 

 

• ناحيه برداشت تغييرات چگالي

 

هندسه دستگاه ( PQI )

7 - جمع­بندي كلي از ديدگاه كاربران دستگاه­هاي غير­مخرب غير­هستهاي تعيين دانسيته روسازي

• در مورد دستگاه­هاي الكترومغناطيسي استفاده از سيگنالهاي الكترومغناطيسي اين مزيت را نسبت به دستگاه ­ هاي هسته ‌ اي دارد كه نياز به آموزش­هاي ويژه كاربر، مدرك يا مجوز كار با دستگاه و خطر تشعشعات راديو­اكتيو را منتفي مي­سازد. اما با اين حال قبل از پذيرفتن هر تكنولوژي جديدي براي تعيين چگالي مخلوط آسفالتي، نياز مبرم به ارزيابي آن در دو وضعيت آزمايشگاهي و ميداني تحت شرايط كنترل شده وجود دارد.

• گرچه هر دو دستگاه PQI و پيو­تراكر دقت دستگاه چگالي­سنج هسته­اي مورد استفاده را نداشتند اما از طرف ديگر مزاياي مرتبط نبودن با قواعد مربوط به منابع راديواكتيو دستگاه هسته­اي و نيز توانايي برداشت چند­تايي در مدت زمان كوتاهي، آنها را براي كنترل كيفيت چگالي روسازي در طول دوره ساخت مورد توجه بيشتر قرار مي­دهد.

• كاليبراسيون اين دستگاهها براي مصالح شرايط محلي در رسيدن به نتايج صحيح بسيار مهم مي­باشد. در هر جاي ممكن، كاليبراسيون با استفاده از يك مقطع آزمايش بايد صورت گيرد. اما فرضيات موجود براساس اطلاعات و تجربيات در دسترس در مورد مصالح محلي و مصرفي مي­تواند به ميزان قابل توجهي در افزايش دقت و صحت نتايج تاثير­گذار باشد.

• هر دو دستگاه PQI و پيوتراكر، تجهيزات مناسبي براي كنترل چگالي مخلوط آسفالتي [3] در طول دوره اجرا مي­باشند. هر دو دستگاه قابليت برداشت نتايج سريع به منظور تعيين نقاط با چگالي كم و داده هاي پرت و همچنين انجام اقدامات اصلاحي را دارند.

• تغييرات در ميزان رطوبت، دانه­بندي، منبع تأمين مصالح و اختلاف دماي بين مصالح مرجع و روسازي كه مد­نظر اندازه­گيري است، بر روي درستي قرائت‌ها تاثير مي­گذارند.

• سازندگان دستگاه PQI توصيه كرده­اند در صورت بالا بودن درصد آب موجود در مخلوط، برداشت و قرائت صورت نگيرد. اين در حالي است كه عدد خاصي را براي ميزان H2o بالا توصيه نكرده­اند ولي بنابر نتايج و مشاهدات آزمايشگاهي اين عدد بالاتر از 5 درصد بنظر

ميرسد.

• عدد H2o نشان داده شده در نمايشگر دستگاه شاخص خوبي براي تعيين حد رطوبت بنظر مي­رسد.

• در بيشتر موارد كاهش دما باعث افزايش در مقدار چگالي محاسبه شده توسط دستگاه PQI مي­شود و (دال­هاي سرد چگالي بالاتري داشتند).

• ضروري است كه دستگاه با يك مقطع روسازي (­­يا دال­) كه چگالي آن مشخص است و از همان مصالحي كه براي روسازي هدف، مدنظر ساخته شده، كاليبره شود. براساس نتايج مطالعات ميداني 2001، نتيجه گرفته شد كه به منظور استفاده از دستگاههاي اندازه­گيري

غير­هسته­اي براي بدست آوردن چگالي روسازي، ضروري است تا كاليبراسيون تجهيزات بر مبناي مقادير چگالي شناخته­شده و مصالح مشابه بكار­رفته در روسازي انجام شود. با توجه به اينكه، اين عمل در عمليات ميداني مشكل مي­باشد، بنابراين كارايي و استفاده هر دو دستگاه PQI و پيوتراكر در مقوله سنجش چگالي روسازي براي پذيرش كيفيت ( QA ) [4] خود را نمايان مي­كند.

10- بازخورد فوري بدست آمده توسط هر دو اين تجهيزات، كمك به تشخيص مكانهاي با چگالي پايين در روسازي مي باشد و سپس عمليات اصلاح به منظور روسازي يكنواخت انجام شود.

 

و در پايان،

فراموش نكنيم كه تنها روش كاملاً صحيح و مطمئن براي تعيين چگالي قطعي روسازي، مغزه­گيري و تعيين چگالي مغزه­ها در آزمايشگاه مي­باشد.

 

 

[1] - Warm up

[2] - Pavement Quality Indicator

[3] - Hot Mix Asphalt

[4] - Quality Acceptance