روش تراکم آسفالت

[Amir R. Haddadi 9164]

 

مقاله ای در ارتباط با تراکم آسفالت شامل 15 بخش زیر:

1- کلیات

2- معیار تراکم

3- آزمایشهای تراکم

4- تعداد غلتکهای مورد نیاز

5- روش غلتکزنی

6- غلتکزنی درزهای عرضی

7- غلتکزنی درزهای طولی

8- غلتکزنی اولیه

9- غلتکزنی ثانویه

10- غلتکزنی نهایی

11- سطوح غیر قابل دسترسی برای غلتکها

12- تصحیح ناهمواریهای سطح

13- کنترل ترافیک

14- عوامل موثر در تراکم

15- ترک ناشی از تراکم

1- کلیات

تراکم نقش مهمی در کیفیت ساخت راه و به خصوص لایه های روسازی آن دارد. تا چندی قبل، تراکم بعنوان بخش مهمی از فرآیند ساخت تلقی نمی شد ولی با تحلیل های اقتصادی جامع در مورد روسازی ها، به وضوح مشخص شده است که طول عمر مورد نظر و هزینه های نگهداری لایه های گرانقیمت آسفالت در حد زیادی به ظرفیت باربری آن، یعنی در واقع به تراکم لایه های آن بستگی دارد.

لایه های آسفالتی، بعد از پخش، باید به منظور تحمل بارها، توزیع بهتر فشارهای وارده و نیز ایجاد یک سطح صاف و هموار، متراکم شوند. در نتیجه تراکم، لایه ها به هم می چسبند تا یک سازه متراکم و بدون درز تشکیل شود و در مقابل نیروهای برشی حاصل از ترافیک بهتر عمل کنند. با کم شدن فضای خالی در آسفالت، مقاومت آن در برابر شرایط آب و هوایی و نیز فرسایش بیشتر شده و باعث دوام بیشتر آسفالت خواهد شد و با کاهش ناهمواری سطح، ایمنی ترافیک و راحتی رانندگی بیشتر میشود و بار ضربهای ترافیک برروی آسفالت کم می گردد.

با توجه به موارد فوق الذکر، ضروری است که در تراکم آسفالت بیشتر دقت شود تا نتیجه مطلوب حاصل گردد. در راستای بهبود کیفیت تراکم مخلوط های آسفالتی توضیحاتی را به شرح زیر ضروری میداند:

اکثر مخلوطهای آسفالتی چنانچه در دماهایی که غلظت ( ویسکوزیته ) قیر مناسب باشد پخش و غلتک زنی شوند به خوبی متراکم میگردند. غلتکزنی باید بلافاصله بعد از پخش مخلوط آسفالتی در درجه حرارت مناسب شروع شود. ولی به منظور تامین کیفیت مطلوب لایه های آسفالتی، غلتکزنی باید با دقت صورت گرفته و از ایجاد زبری و ناهمواری زیاد در سطح روسازی جلوگیری کند.

بعد از پخش آسفالت، غلتکزنی درزهای طولی باید سریعاً انجام شود. غلتکزنی اولیه باید تا حد امکان سریعتر ( در درجه حرارت مناسب ) انجام شود، بدون اینکه در مخلوط ترک ایجاد شود و یا مخلوط بوسیله لاستیکهای غلتک از جای خود بلند شود. البته غلتکزنی اولیه نباید خیلی سریع شروع شود زیرا شروع زود هنگام غلتکزنی عواقبی را به شرح زیر به دنبال خواهد داشت:

- چسبیدن مصالح به جدار غلتک ( با وجود آب پاشی سطح جدار آن ).

- ظهور ترکهای عرضی در پشت جدار غلتک.

- ایجاد برآمدگی و چینخوردگی در جلوی غلتک.

غلتکزنی ثانویه باید بلافاصله بعد از غلتکزنی اولیه انجام شود و تا زمانی که دمای مخلوط به مقداری است که میتواند به چگالی ماکزیمم برسد ادامه یابد. غلتکزنی نهایی تا زمانی باید ادامه یابد که مخلوط هنوز برای برطرف کردن اثر غلتک ( ناهمواری ) حالت شکلپذیری دارند. موضوع زیر بعنوان یک خطمشی پیشنهاد می شود:

درزهای طولی و لبه ها بلافاصله بعد از پخش، غلتکزنی شوند. غلتکزنی اولیه حدود 60 متر بعد از فینیشر و غلتکزنی ثانویه 60 متر و یا کمتر بعد از غلتکزنی اولیه و غلتکزنی نهایی تا حد امکان سریعتر و بعد از غلتکزنی ثانویه انجام شود.

اگر چگالی مورد نظر در هنگام اجرا بدست نیاید، ترافیک بعدی، روسازی را تحکیم میدهد که این عمل باعث نشست در زیر چرخهای وسایل نقلیه میشود. برای رسیدن به چگالی مورد نظر و یک سطح قابل قبول، توصیه میشود که از غلتک چرخ لاستیکی با فشار تماس بالا همراه با غلتک چرخ فولادی استفاده شود.

غلتک های ویبره نیز در این کار مفید و با ارزش هستند و چون غلتک های ویبره ممکن است در مواردی موج ایجاد نماید لذا استفاده از غلتک های لاستیکی در مراحل نهایی غلتکزنی میتواند نارسایی مذکور را برطرف نماید.

 

2- معیار تراکم

توصیه می شود که هر لایه از روسازی آسفالتی باید به گونه های متراکم شود که وزن مخصوص آن تا میزان 97 درصد وزن مخصوص آسفالت بدست آمده در آزمایش مارشال باشد که این رقم تراکم تابع نوع آسفالت و نحوه بهره برداری از آن می باشد بطوری که در فرودگاه ها درصد تراکم بیشتر بوده و برعکس در جادهها با ترافیک سبک می تواند درصد تراکم کمتر از آن نیز باشد.

3- آزمایش های تراکم

آزمایش های فراوانی برای روش اندازهگیری درصد تراکم مخلوط های آسفالتی وجود دارد. معمولترین روش آزمایش، اندازه گیری چگالی نمونه متراکم شده می باشد که از روسازی، نمونه برداری شده و با چگالی نمونه متراکم شده در آزمایشگاه مقایسه شود.

4- تعداد غلتک های مورد نیاز

بجز در کارهای کوچک، حداقل دو غلتک مورد نیاز است. برای بدست آوردن چگالی مورد نظر هر تعداد عبور غلتک که لازم باشد، باید زده شود.

5- روش غلتکزنی

هنگام غلتکزنی، چرخ های غلتک باید خیس نگه داشته شوند تا از چسبیدن مخلوط به آن جلوگیری گردد.

غلتک ها باید با یک سرعت ملایم و یکنواخت و نیز در نزدیکی فینیشر حرکت کنند. سرعت غلتکهای چرخ فولادی بسته به شرایط، نباید بیش از 3 تا 5 کیلومتر در ساعت و سرعت غلتکهای چرخ لاستیکی نباید بیش از 5 تا 8 کیلومتر در ساعت باشد. غلتک باید در شرایط مطلوبی بوده تا توانایی برگشت را بدون لرزش داشته باشد، خط و نوار غلتکزنی نباید سریعاً عوض شود و یا جهت حرکت آن نباید سریعاً برعکس شود، تغییر سرعت نیز باید به صورت تدریجی اعمال گردد، زیرا در غیر آن صورت باعث جابجایی آسفالت غیر متراکم خواهد شد. هرگونه تغییر جهت لازم در جهت حرکت غلتک، باید برروی مخلوط پایدار و تثبیت شده صورت گیرد. اگر غلتکزنی باعث جابجایی مخلوط شود، محل های فوق باید دوباره با شخم زدن نرم شده، به حالت اولیه برگردند و سپس غلتک زده شوند.

به تجیزات سنگین شامل غلتک نباید اجازه داده شود که برروی سطح تمام شده آسفالت قبل از اینکه این سطوح سرد شوند توقف نمایند.

هنگامی که کل عرض خط با یک بار حرکت فینیشر پوشش داده شود و درز طولی بوجود نیاید، اولین نوار باید مطابق زیر غلتک زده شود:

1- درزهای عرضی

2- لبه خارجی

3- غلتکزنی اولیه از لبه پایینی نوار شروع شده و به سمت لبه بالایی برود.

4- غلتکزنی ثانویه مانند بند (3) اجرا شود.

5- غلتکزنی نهایی.

هنگامی که به صورت مرحلهای ( پلکانی ) و یا در مجاورت یک لایه قبلی روکش انجام میشود، غلتکزنی باید مطابق توضیحات زیر انجام گردد:

1- درزهای عرضی

2- درزهای طولی

3- لبه خارجی.

4- غلتکزنی اولیه از لبه پایینی شروع شده و به سمت لبه بالایی برود.

5- غلتکزنی ثانویه مانند بند (4) زده شود.

6- غلتکزنی نهایی

هنگام غلتکزنی در حالت مرحلهای، 5 تا 8 سانتیمتر از لبه های که فینیشر بعدی برروی آن می آید باید بدون غلتکزنی رها شود و سپس هنگامی که درز بین دو نوار غلتک زده میشود، متراکم گردد. لبه ها نباید بیش از 15 دقیقه بدون غلتکزدن رها شوند ( البته این زمان تعیین شده تابع درجه حرارت محیط و درجه حرارت آسفالت در حال پخش شدن نیز میباشد. ) در اجرای درزهای طولی و عرضی در غلتکزنی های ثانویه و در لایه رویه باید توجه ویژه مبذول شود.

6- غلتکزنی درزهای عرضی

هرجا که درز عرضی وجود دارد، اولین عبور باید بوسیله غلتک چرخ فولادی که در جهت درز طولی و به مقدار چند متر حرکت می کند غلتکزنی شده، سپس درز عرضی به صورت عرضی غلتک زده شود ( غلتک در عرض حرکت کند ). در حین غلتک زنی مذکور با غلتک تاندم، جابجایی عرضی به نحوی باشد که مقدار 15 سانتیمتر از سطح جدید مصالح آسفالتی غلتکزنی شود. در صورت استفاده از غلتکهای سه چرخ، جابجایی به اندازه یک چرخ عقب غلتک در نظر گرفته شود و بقیه عرض غلتک برروی لایه تثبیت شده قبلی باشد. این کارها در عبورهای بعدی باید تکرار شوند.

تخته های چوبی با ضخامت مناسب باید در لبه های روسازی قرار داده شوند تا از حرکت لبه روسازی در حین غلتکزنی جلوگیری کند. اگر تخته استفاده نشود، غلتکزنی عرضی باید لزوماً در فاصله حدود 15 تا 20 سانتیمتر از لبه خارجی متوقف شود تا از خرابی و آسیب رساندن به لبه جلوگیری شود. این لبه سپس باید با غلتکزنی طولی غلتکزنی شود.

7- غلتکزنی درزهای طولی

درزهای طولی باید بلافاصله بعد از فینیشر غلتکزنی شوند. اگر از غلتک سه چرخ استفاده شود، باید طوری حرکت کند که بیش از 15 سانتیمتر از چرخ عقب غلتک برروی مخلوط متراکم نشده قرار نگیرد.

غلتکزنی باید در این مسیر ادامه یابد و هنگامی که یک مسیر متراکم شد، تغییر مسیر غلتک باید به صورت تدریجی اعمال گردد. در صورت استفاده از غلتکهای تاندم، آنها نیر باید شبیه سه چرخ عمل کنند.

لبه های روسازی باید موازی با درزهای طولی غلتکزنی شوند. در غلتکزنی لبهها، چرخهای غلتک باید 5 تا 10 سانتیمتر خارج از لبه ها را نیز پوشش دهند. بعد از تراکم درزهای طولی و لبهها، غلتکزنی اولیه باید سریعاً انجام شود.

8- غلتکزنی اولیه

این غلتکزنی باید بوسیله غلتک چرخ فولادی انجام شود. عموماً غلتکهای سه چرخ برای این منظور به کار می روند ولی گاهی هم از غلتکهای تاندم استفاده میشود.

هنگامی که از هر دو نوع آنها استفاده می شود، باید از غلتک سه چرخ در کنار فینیشر استفاده کرد و بعد از آن از غلتک تاندم استفاده نمود.

وزن غلتک بکار رفته برای غلتکزنی اولیه بستگی به دمای مخلوط، ضخامت لایه و پایداری مخلوط دارد. معمولاً غلتکهای 10 تا 12 تن برای این منظور بکار می روند.

نکته مهم این است که غلتکزنی باید از لبه پایینی مخلوط پخش شده شروع شود و سپس به سمت بالاتر حرکت کند. دلیل این کار این است که مخلوطهای آسفالتی وقتی که داغ هستند در زیر غلتک تمایل به حرکت به سمت پایین دست را دارند. اگر غلتکزنی از لبه بالایی شروع شود، این جابجایی نسبت به وقتی که از لبه پایینی شروع گردد خیلی بیشتر میشود. هنگامی که لبه های کناری اجرا شدند، بعد از تراکم مخلوط تازه در درز طولی با 15 تا 20 سانتیمتر از عرض غلتک، همان روش غلتکزنی باید به کار رود.

غلتکها در عرضهای متفاوت ساخته می شوند و لذا تدوین یک دستورالعمل و کارکرد یکنواخت و یکسان برای تمام آنها غیر عملی است. به این جهت بهترین روش برای هر غلتک آن است که به صورت جداگانه اعمال شود.

یک یا دو مورد استثناء در مورد غلتکزنی با غلتکهای چرخ فولادی به صورت فوق وجود دارد و این موضوع وقتی اتفاق می افتد که شیب عرضی در محل اجرا زیاد بوده و یا شیب طولی در آن مقطع خیلی تند باشد. وقتی شیب تند است، محور محرکه شروع به ضربه و سروصدا برروی ناهمواری میکند که باعث جابجایی مخلوط و ایجاد یک سطح ناصاف میشود.

9- غلتکزنی ثانویه

این غلتکزنی باید بلافاصله بعد از غلتکزنی اولیه شروع شود و تا زمانی که مخلوط خمیری است و توانایی ایجاد مخلوط با ماکزیمم چگالی را دارد ادامه داشته باشد. بدین منظور غلتکهای چرخ لاستیکی باید بکار روند زیرا دارای مزایای زیر هستند:

1) این غلتکها نسبت به غلتکهای فولادی درجه تراکم یکنواخت تری را فراهم می کنند.

2) قشر رویه را بهبود میبخشند، در نتیجه نفوذپذیری لایه را کم میکنند.

3) با ازدیاد فشار باد لاستیکها، سنگدانه ها در جهتی استقرار می یابند که در پایدارترین حالت خود بایستند. فشار باد لاستیکها تا مقداری باید زیاد شود که باعث جابجایی مواد نشود، البته فشار باد لاستیک ها باید متناسب با نوع و ترکیب مواد باشد. اگر این فشار کم باشد، لاستیک به سمت داخل خم میشود و اگر زیاد باشد، لاستیک به سمت بیرون خم میشود که در هر دو حالت تراکم یکنواخت حاصل نخواهد شد.

تراکم با غلتک چرخ لاستیکی به معنای تراکم بر اساس وزن ماشین ( غلتک ) و نیز اثر ورز دادن مخلوط بعلت تغییر شکل لاستیک است. اثر متقابل نیروهای افقی و عمودی، مخلوط را ورز میدهند که باعث پر شدن حفره ها در مخلوط میشود.

استفاده از غلتک چرخ لاستیکی چگالی را نسبت به حالتی که از غلتک چرخ فولادی استفاده میشود زیاد نمی کند بلکه از تغییر شکل بیشتر آن تحت ترافیک سنگین جلوگیری میکند، در نتیجه باعث افزایش پایداری میشود. غلتکزنی با غلتک چرخ لاستیکی باید به صورت مداوم و از زمان غلتکزنی اولیه تا تراکم کامل مخلوط صورت گیرد.

به غلتکهای چرخ لاستیکی نباید اجازه چرخش داده شود، زیرا باعث جابجایی مخلوط میگردند با این وجود این غلتکها بر غلتکهای فولادی در این مرحله ترجیح داده می شوند.

هنگام استفاده از غلتک چرخ فولادی و یا چرخ لاستیکی، نمونه غلتکزنی شده و پلان آن باید شبیه غلتکزنی اولیه باشد. این پلان تا حصول تراکم نهایی باید ادامه یابد.

 

 

 

10- غلتکزنی نهایی

این مرحله غلتکزنی فقط برای بهبود کیفیت سطح به کار میرود. این مرحله غلتکزنی باید با غلتک تاندم دو محوره و یا سه محوره تا زمانی که مصالح هنوز برای رفع اثر غلتکهای قبلی داغ هستند، انجام شود.

11- سطوح غیر قابل دسترسی برای غلتکها

وقتی آسفالت در محلهایی پخش شده باشد که غلتک نتواند به آنجا برود، تراکم می تواند بوسیله متراکم کنندههای دستی، مکانیکی و یا صفحه متراکمکننده ویبره حاصل شود. ابعاد این صفحه ها حدود 30 × 30 سانتیمتر تا 50x 50 سانتیمتر است.

12- تصحیح ناهمواریهای سطح

اگر هرگونه ناهمواری و پستی و بلندی در لایههای زیر روکش بعد از اتمام تراکم وجود داشته باشد، بوسیله برداشت و یا پخش آسفالت میتوان آن را تصحیح کرد، ولی در لایه رویه باید تمام سطح مورد نظر برداشته شود و سپس با مواد مناسب و کافی جایگزین شود تا یک سطح سالم و هموار بوجود آید.

تمام برجستگی های کوچک، درزها و دندانه های کوچک باید غلتک زده شوند تا یک سطح صاف بدست آید. سطح نهایی باید بافتی یکنواخت داشته باشد و مطابق با پلان و تراز نشان داده شده برروی نقشه ها باشد.

پیمانکاران و ناظرین باید دائماً مقدار و کیفیت ظاهری پخش را در نزدیک فینیشر کنترل کنند تا سنگدانهها جدا نشده باشند و یا مقدار آسفالت ریخته شده کم و زیاد نباشد. اگر مشکلی وجود داشته باشد، باید سریعاً مصالح را با مصالح مرغوب و مناسب جایگزین نمود. اگر قبل از جابجایی آنها مصالح آسفالتی غلتک زده شده باشند، تمام سطح معیوب باید تا عمق لازم کنده شده، با مصالح آسفالتی جدید جایگزین شوند.

13- کنترل ترافیک

تا وقتی که سطح اسفالت سرد نشده باشد، ترافیک نباید از روی سطح عبور کند. در محورهایی که ترافیک ناچاراً باید عبور کند، با آماده کردن قسمتی از عرض و تامین وسایل ایمنی مورد نیاز آن را زیر عبور قرار می دهند که در این حالت لازم است به میزان کافی علامت های خطر در محل های مناسب قرار گیرند تا ترافیک از روی سطوح تازه در دست اقدام، عبور نکند.

 

 

14- عوامل موثر در تراکم

1- تراکم اولیه: هرچه تراکم اولیه بیشتر باشد ( غلتک مربوط به اطوی اولیه )، آسفالت پخش شده برای عبور غلتک های بعدی ( چرخ لاستیکی ) تعادل بیشتری خواهد داشت و لذا سطح صافتری در نهایت حاصل خواهد شد.

2- دمای تراکم: برای ارزیابی تراکم پذیری مخلوط آسفالتی، عامل اصلی و تعیین کننده دمای مخلوط است. بدین جهت دمایی که تراکم در آن صورت می گیرد باید مشخص باشد. هرچه دمای مخلوط آسفالتی پایینتر باشد، تامین تراکم مخلوط مشکل تر می شود و لذا تراکم باید در دمای بین 80 تا 100 درجه سانتیگراد کامل شود، زیرا کمتر از این دما، تراکم مخلوط بسیار مشکل خواهد بود، که البته این مقدار همبستگی به نوع قیر بکار رفته دارد.

3- زمان تراکم: این زمان به سرعت سرد شدن لایه اسفالتی بستگی دارد، یعنی در واقع زمان تراکم تابعی از دمای تراکم است. سرعت سرد شدن لایه آسفالتی نیز بستگی به عواملی چون ضخامت لایه، شرایط آب و هوایی، دمای لایه، تغییرات حرارتی از طریق لایه اساس و کاهش دما بعلت تبخیر آب باران و پاشش آب برروی غلتک دارد.

هرچه ضخامت لایه کمتر باشد، لایه آسفالتی سریعتر سرد می شود، همچنین در شرایط آب و هوایی سرد، لایه ها زود تر سرد می گردند.

 

 

15- ترک ناشی از تراکم

1- ترکهای عرضی: ترکهای عرضی در آسفالت به دلایل زیر میتوانند بوجود آیند:

- پارگی سطحی

- اگر غلتک در جلو خود یک " موج قوسی " را هل دهد ( بعلت تراکم اولیه ناکافی در هنگام پخش و یا استفاده زود هنگام از غلتک های سنگین )

- سرد شدن سطح آسفالت

- تغییر مکان لایه آسفالت نسبت به لایه اساس در اثر عبور غلتک

( دلایل ایجاد تغییر مکان: ماسه زیاد در لایه اساس فاقد چسبندگی، عدم وجود اندود نفوذی مناسب ).

- ضخامت زیاد لایه آسفالتی در مقاطع شیبدار.

2- ترکهای طولی: ترکهای طولی در آسفالت ( غیر از ترکهای طولی ناشی از دوبندیها که در اثر عدم همپوشانی صحیح در هنگام اجرای باند مجاور ایجاد می شود ) به دلایل زیر میتوانند بوجود آیند:

- جابجایی در لایه زیرین

- برش در مخلوط در زیر غلتک ( مثلاً اگر آسفالت در یک لایه ضخیم ریخته شده باشد و از غلتکهای سنگین در دماهای بالا استفاده شود، در آن صورت وقتی سطح لایه سرد شده است، این لایه یک پوسته نازک را تشکیل می دهد، در حالی که درون لایه هنوز داغ است و بخوبی متراکم نمی شود. )

- شکستن مخلوط بوسیله غلتک، وقتی که غلتکزنی در مسیر صحیح انجام نشود. ( مثلاً غلتکزنی از لبه بالاتر به سمت لبه پایینتر ادامه یابد.)

ترکهای عرضی در لایه های پایینتر خطرناک نیستند و با پخش لایه های بعدی معمولاً پر می شوند ولی در لایه رویه باید سریعاً مرمت شوند، زیرا با ورود گرد و غبار به داخل آنها، این ترکها باقی میمانند. ولی ترکهای طولی را باید سریعاً در هر مرحلهای مرمت کرد زیرا این ترک ها اگر مرمت نشوند، در لایه های بعدی باعث ایجاد ترکهای انعکاسی خواهند شد.