راهنمای تراکم آسفالت
11- سطوح غير قابل دسترسی برای غلتکها
تراکم نقش مهمی در کيفيت ساخت راه و به خصوص لايههای روسازی آن دارد. تا چندی قبل، تراکم بعنوان بخش مهمی از فرآيند ساخت تلقی نميشد ولی با تحليلهای اقتصادی جامع در مورد روسازيها، به وضوح مشخص شده است که طول عمر مورد نظر و هزينههای نگهداری لايههای گرانقيمت آسفالت در حد زيادی به ظرفيت باربری آن، يعنی در واقع به تراکم لايههای آن بستگی دارد.
لايههای آسفالتی، بعد از پخش، بايد به منظور تحمل بارها، توزيع بهتر فشارهای وارده و نيز ايجاد يک سطح صاف و هموار، متراکم شوند. در نتيجه تراکم، لايهها به هم ميچسبند تا يک سازه متراکم و بدون درز تشکيل شود و در مقابل نيروهای برشی حاصل از ترافيک بهتر عمل کنند. با کم شدن فضای خالی در آسفالت، مقاومت آن در برابر شرايط آب و هوايی و نيز فرسايش بيشتر شده و باعث دوام بيشتر آسفالت خواهد شد و با کاهش ناهمواری سطح، ايمنی ترافيک و راحتی رانندگی بيشتر ميشود و بار ضربهای ترافيک برروی آسفالت کم ميگردد.
با توجه به موارد فوقالذکر، ضروری است که در تراکم آسفالت بيشتر دقت شود تا نتيجه مطلوب حاصل گردد. در راستای بهبود کيفيت تراکم مخلوطهای آسفالتی توضيحاتی را به شرح زير ضروری ميداند:
اکثر مخلوطهای آسفالتی چنانچه در دماهايی که غلظت ( ويسکوزيته ) قير مناسب باشد پخش و غلتک زنی شوند به خوبی متراکم ميگردند. غلتکزنی بايد بلافاصله بعد از پخش مخلوط آسفالتی در درجه حرارت مناسب شروع شود. ولی به منظور تامين کيفيت مطلوب لايههای آسفالتی، غلتکزنی بايد با دقت صورت گرفته و از ايجاد زبری و ناهمواری زياد در سطح روسازی جلوگيری کند.
بعد از پخش آسفالت، غلتکزنی درزهای طولی بايد سريعاً انجام شود. غلتکزنی اوليه بايد تا حد امکان سريعتر ( در درجه حرارت مناسب ) انجام شود، بدون اينکه در مخلوط ترک ايجاد شود و يا مخلوط بوسيله لاستيکهای غلتک از جای خود بلند شود. البته غلتکزنی اوليه نبايد خيلی سريع شروع شود زيرا شروع زود هنگام غلتکزنی عواقبی را به شرح زير به دنبال خواهد داشت:
- چسبيدن مصالح به جدار غلتک ( با وجود آب پاشی سطح جدار آن ).
- ظهور ترکهای عرضی در پشت جدار غلتک.
- ايجاد برآمدگی و چينخوردگی در جلوی غلتک.
غلتکزنی ثانويه بايد بلافاصله بعد از غلتکزنی اوليه انجام شود و تا زمانی که دمای مخلوط به مقداری است که ميتواند به چگالی ماکزيمم برسد ادامه يابد. غلتکزنی نهايی تا زمانی بايد ادامه يابد که مخلوط هنوز برای برطرف کردن اثر غلتک ( ناهمواری ) حالت شکلپذيری دارند. موضوع زير بعنوان يک خطمشی پيشنهاد می شود:
درزهای طولی و لبهها بلافاصله بعد از پخش، غلتکزنی شوند. غلتکزنی اوليه حدود 60 متر بعد از فينيشر و غلتکزنی ثانويه 60 متر و يا کمتر بعد از غلتکزنی اوليه و غلتکزنی نهايی تا حد امکان سريعتر و بعد از غلتکزنی ثانويه انجام شود.
اگر چگالی مورد نظر در هنگام اجرا بدست نيايد، ترافيک بعدی، روسازی را تحکيم ميدهد که اين عمل باعث نشست در زير چرخهای وسايل نقليه ميشود. برای رسيدن به چگالی مورد نظر و يک سطح قابل قبول، توصيه ميشود که از غلتک چرخ لاستيکی با فشار تماس بالا همراه با غلتک چرخ فولادی استفاده شود.
غلتکهای ويبره نيز در اين کار مفيد و با ارزش هستند و چون غلتکهای ويبره ممکن است در مواردی موج ايجاد نمايد لذا استفاده از غلتکهای لاستيکی در مراحل نهايی غلتکزنی ميتواند نارسايی مذکور را برطرف نمايد.
توصيه ميشود که هر لايه از روسازی آسفالتی بايد به گونهای متراکم شود که وزن مخصوص آن تا ميزان 97 درصد وزن مخصوص آسفالت بدست آمده در آزمايش مارشال باشد که اين رقم تراکم تابع نوع آسفالت و نحوه بهره برداری از آن ميباشد بطوری که در فرودگاهها درصد تراکم بيشتر بوده و برعکس در جادهها با ترافيک سبک ميتواند درصد تراکم کمتر از آن نيز باشد.
آزمايشهای فراوانی برای روش اندازهگيری درصد تراکم مخلوطهای آسفالتی وجود دارد. معمولترين روش آزمايش، اندازهگيری چگالی نمونه متراکم شده ميباشد که از روسازی، نمونهبرداری شده و با چگالی نمونه متراکم شده در آزمايشگاه مقايسه شود.
بجز در کارهای کوچک، حداقل دو غلتک مورد نياز است. برای بدست آوردن چگالی مورد نظر هر تعداد عبور غلتک که لازم باشد، بايد زده شود.
هنگام غلتکزنی، چرخهای غلتک بايد خيس نگه داشته شوند تا از چسبيدن مخلوط به آن جلوگيری گردد.
غلتکها بايد با يک سرعت ملايم و يکنواخت و نيز در نزديکی فينيشر حرکت کنند. سرعت غلتکهای چرخ فولادی بسته به شرايط، نبايد بيش از 3 تا 5 کيلومتر در ساعت و سرعت غلتکهای چرخ لاستيکی نبايد بيش از 5 تا 8 کيلومتر در ساعت باشد. غلتک بايد در شرايط مطلوبی بوده تا توانايی برگشت را بدون لرزش داشته باشد، خط و نوار غلتکزنی نبايد سريعاً عوض شود و يا جهت حرکت آن نبايد سريعاً برعکس شود، تغيير سرعت نيز بايد به صورت تدريجی اعمال گردد، زيرا در غير آن صورت باعث جابجايی آسفالت غير متراکم خواهد شد. هرگونه تغيير جهت لازم در جهت حرکت غلتک، بايد برروی مخلوط پايدار و تثبيت شده صورت گيرد. اگر غلتکزنی باعث جابجايی مخلوط شود، محلهای فوق بايد دوباره با شخم زدن نرم شده، به حالت اوليه برگردند و سپس غلتک زده شوند.
به تجيزات سنگين شامل غلتک نبايد اجازه داده شود که برروی سطح تمام شده آسفالت قبل از اينکه اين سطوح سرد شوند توقف نمايند.
هنگامی که کل عرض خط با يک بار حرکت فينيشر پوشش داده شود و درز طولی بوجود نيايد، اولين نوار بايد مطابق زير غلتک زده شود:
1- درزهای عرضی
2- لبه خارجی
3- غلتکزنی اوليه از لبه پايينی نوار شروع شده و به سمت لبه بالايی برود.
4- غلتکزنی ثانويه مانند بند (3) اجرا شود.
5- غلتکزنی نهايی.
هنگامی که به صورت مرحلهای ( پلکانی ) و يا در مجاورت يک لايه قبلی روکش انجام ميشود، غلتکزنی بايد مطابق توضيحات زير انجام گردد:
1- درزهای عرضی
2- درزهای طولی
3- لبه خارجی.
4- غلتکزنی اوليه از لبه پايينی شروع شده و به سمت لبه بالايی برود.
5- غلتکزنی ثانويه مانند بند (4) زده شود.
6- غلتکزنی نهايی
هنگام غلتکزنی در حالت مرحلهای، 5 تا 8 سانتيمتر از لبهای که فينيشر بعدی برروی آن ميآيد بايد بدون غلتکزنی رها شود و سپس هنگامی که درز بين دو نوار غلتک زده ميشود، متراکم گردد. لبهها نبايد بيش از 15 دقيقه بدون غلتکزدن رها شوند ( البته اين زمان تعيين شده تابع درجه حرارت محيط و درجه حرارت آسفالت در حال پخش شدن نيز ميباشد. ) در اجرای درزهای طولی و عرضی در غلتکزنيهای ثانويه و در لايه رويه بايد توجه ويژه مبذول شود.
هرجا که درز عرضی وجود دارد، اولين عبور بايد بوسيله غلتک چرخ فولادی که در جهت درز طولی و به مقدار چند متر حرکت ميکند غلتکزنی شده، سپس درز عرضی به صورت عرضی غلتک زده شود ( غلتک در عرض حرکت کند ). در حين غلتک زنی مذکور با غلتک تاندم، جابجايی عرضی به نحوی باشد که مقدار 15 سانتيمتر از سطح جديد مصالح آسفالتی غلتکزنی شود. در صورت استفاده از غلتکهای سه چرخ، جابجايی به اندازه يک چرخ عقب غلتک در نظر گرفته شود و بقيه عرض غلتک برروی لايه تثبيت شده قبلی باشد. اين کارها در عبورهای بعدی بايد تکرار شوند.
تختههای چوبی با ضخامت مناسب بايد در لبههای روسازی قرار داده شوند تا از حرکت لبه روسازی در حين غلتکزنی جلوگيری کند. اگر تخته استفاده نشود، غلتکزنی عرضی بايد لزوماً در فاصله حدود 15 تا 20 سانتيمتر از لبه خارجی متوقف شود تا از خرابی و آسيب رساندن به لبه جلوگيری شود. اين لبه سپس بايد با غلتکزنی طولی غلتکزنی شود.
درزهای طولی بايد بلافاصله بعد از فينيشر غلتکزنی شوند. اگر از غلتک سه چرخ استفاده شود، بايد طوری حرکت کند که بيش از 15 سانتيمتر از چرخ عقب غلتک برروی مخلوط متراکم نشده قرار نگيرد.
غلتکزنی بايد در اين مسير ادامه يابد و هنگامی که يک مسير متراکم شد، تغيير مسير غلتک بايد به صورت تدريجی اعمال گردد. در صورت استفاده از غلتکهای تاندم، آنها نير بايد شبيه سه چرخ عمل کنند.
لبههای روسازی بايد موازی با درزهای طولی غلتکزنی شوند. در غلتکزنی لبهها، چرخهای غلتک بايد 5 تا 10 سانتيمتر خارج از لبهها را نيز پوشش دهند. بعد از تراکم درزهای طولی و لبهها، غلتکزنی اوليه بايد سريعاً انجام شود.
اين غلتکزنی بايد بوسيله غلتک چرخ فولادی انجام شود. عموماً غلتکهای سه چرخ برای اين منظور به کار ميروند ولی گاهی هم از غلتکهای تاندم استفاده ميشود.
هنگامی که از هر دو نوع آنها استفاده ميشود، بايد از غلتک سه چرخ در کنار فينيشر استفاده کرد و بعد از آن از غلتک تاندم استفاده نمود.
وزن غلتک بکار رفته برای غلتکزنی اوليه بستگی به دمای مخلوط، ضخامت لايه و پايداری مخلوط دارد. معمولاً غلتکهای 10 تا 12 تن برای اين منظور بکار ميروند.
نکته مهم اين است که غلتکزنی بايد از لبه پايينی مخلوط پخش شده شروع شود و سپس به سمت بالاتر حرکت کند. دليل اين کار اين است که مخلوطهای آسفالتی وقتی که داغ هستند در زير غلتک تمايل به حرکت به سمت پايين دست را دارند. اگر غلتکزنی از لبه بالايی شروع شود، اين جابجايی نسبت به وقتی که از لبه پايينی شروع گردد خيلی بيشتر ميشود. هنگامی که لبههای کناری اجرا شدند، بعد از تراکم مخلوط تازه در درز طولی با 15 تا 20 سانتيمتر از عرض غلتک، همان روش غلتکزنی بايد به کار رود.
غلتکها در عرضهای متفاوت ساخته ميشوند و لذا تدوين يک دستورالعمل و کارکرد يکنواخت و يکسان برای تمام آنها غير عملی است. به اين جهت بهترين روش برای هر غلتک آن است که به صورت جداگانه اعمال شود.
يک يا دو مورد استثناء در مورد غلتکزنی با غلتکهای چرخ فولادی به صورت فوق وجود دارد و اين موضوع وقتی اتفاق ميافتد که شيب عرضی در محل اجرا زياد بوده و يا شيب طولی در آن مقطع خيلی تند باشد. وقتی شيب تند است، محور محرکه شروع به ضربه و سروصدا برروی ناهمواری ميکند که باعث جابجايی مخلوط و ايجاد يک سطح ناصاف ميشود.
اين غلتکزنی بايد بلافاصله بعد از غلتکزنی اوليه شروع شود و تا زمانی که مخلوط خميری است و توانايی ايجاد مخلوط با ماکزيمم چگالی را دارد ادامه داشته باشد. بدين منظور غلتکهای چرخ لاستيکی بايد بکار روند زيرا دارای مزايای زير هستند:
1) اين غلتکها نسبت به غلتکهای فولادی درجه تراکم يکنواختتری را فراهم ميکنند.
2) قشر رويه را بهبود ميبخشند، در نتيجه نفوذپذيری لايه را کم ميکنند.
3) با ازدياد فشار باد لاستيکها، سنگدانهها در جهتی استقرار مييابند که در پايدارترين حالت خود بايستند. فشار باد لاستيکها تا مقداری بايد زياد شود که باعث جابجايی مواد نشود، البته فشار باد لاستيکها بايد متناسب با نوع و ترکيب مواد باشد. اگر اين فشار کم باشد، لاستيک به سمت داخل خم ميشود و اگر زياد باشد، لاستيک به سمت بيرون خم ميشود که در هر دو حالت تراکم يکنواخت حاصل نخواهد شد.
تراکم با غلتک چرخ لاستيکی به معنای تراکم بر اساس وزن ماشين ( غلتک ) و نيز اثر ورز دادن مخلوط بعلت تغيير شکل لاستيک است. اثر متقابل نيروهای افقی و عمودی، مخلوط را ورز ميدهند که باعث پر شدن حفرهها در مخلوط ميشود.
استفاده از غلتک چرخ لاستيکی چگالی را نسبت به حالتی که از غلتک چرخ فولادی استفاده ميشود زياد نمی کند بلکه از تغيير شکل بيشتر آن تحت ترافيک سنگين جلوگيری ميکند، در نتيجه باعث افزايش پايداری ميشود. غلتکزنی با غلتک چرخ لاستيکی بايد به صورت مداوم و از زمان غلتکزنی اوليه تا تراکم کامل مخلوط صورت گيرد.
به غلتکهای چرخ لاستيکی نبايد اجازه چرخش داده شود، زيرا باعث جابجايی مخلوط ميگردند با اين وجود اين غلتکها بر غلتکهای فولادی در اين مرحله ترجيح داده ميشوند.
هنگام استفاده از غلتک چرخ فولادی و يا چرخ لاستيکی، نمونه غلتکزنی شده و پلان آن بايد شبيه غلتکزنی اوليه باشد. اين پلان تا حصول تراکم نهايی بايد ادامه يابد.
اين مرحله غلتکزنی فقط برای بهبود کيفيت سطح به کار ميرود. اين مرحله غلتکزنی بايد با غلتک تاندم دو محوره و يا سه محوره تا زمانی که مصالح هنوز برای رفع اثر غلتکهای قبلی داغ هستند، انجام شود.
11- سطوح غير قابل دسترسی برای غلتکها
وقتی آسفالت در محلهايی پخش شده باشد که غلتک نتواند به آنجا برود، تراکم ميتواند بوسيله متراکم کنندههای دستی، مکانيکی و يا صفحه متراکمکننده ويبره حاصل شود. ابعاد اين صفحهها حدود 30 × 30 سانتيمتر تا 50 50 سانتيمتر است.
اگر هرگونه ناهمواری و پستی و بلندی در لايههای زير روکش بعد از اتمام تراکم وجود داشته باشد، بوسيله برداشت و يا پخش آسفالت ميتوان آن را تصحيح کرد، ولی در لايه رويه بايد تمام سطح مورد نظر برداشته شود و سپس با مواد مناسب و کافی جايگزين شود تا يک سطح سالم و هموار بوجود آيد.
تمام برجستگيهای کوچک، درزها و دندانههای کوچک بايد غلتک زده شوند تا يک سطح صاف بدست آيد. سطح نهايی بايد بافتی يکنواخت داشته باشد و مطابق با پلان و تراز نشان داده شده برروی نقشهها باشد.
پيمانکاران و ناظرين بايد دائماً مقدار و کيفيت ظاهری پخش را در نزديک فينيشر کنترل کنند تا سنگدانهها جدا نشده باشند و يا مقدار آسفالت ريخته شده کم و زياد نباشد. اگر مشکلی وجود داشته باشد، بايد سريعاً مصالح را با مصالح مرغوب و مناسب جايگزين نمود. اگر قبل از جابجايی آنها مصالح آسفالتی غلتک زده شده باشند، تمام سطح معيوب بايد تا عمق لازم کنده شده، با مصالح آسفالتی جديد جايگزين شوند.
تا وقتی که سطح اسفالت سرد نشده باشد، ترافيک نبايد از روی سطح عبور کند. در محورهايی که ترافيک ناچاراً بايد عبور کند، با آماده کردن قسمتی از عرض و تامين وسايل ايمنی مورد نياز آن را زير عبور قرار ميدهند که در اين حالت لازم است به ميزان کافی علامتهای خطر در محلهای مناسب قرار گيرند تا ترافيک از روی سطوح تازه در دست اقدام، عبور نکند.
1- تراکم اوليه: هرچه تراکم اوليه بيشتر باشد ( غلتک مربوط به اطوی اوليه )، آسفالت پخش شده برای عبور غلتکهای بعدی ( چرخ لاستيکی ) تعادل بيشتری خواهد داشت و لذا سطح صافتری در نهايت حاصل خواهد شد.
2- دمای تراکم: برای ارزيابی تراکمپذيری مخلوط آسفالتی، عامل اصلی و تعيينکننده دمای مخلوط است. بدين جهت دمايی که تراکم در آن صورت ميگيرد بايد مشخص باشد. هرچه دمای مخلوط آسفالتی پايينتر باشد، تامين تراکم مخلوط مشکلتر ميشود و لذا تراکم بايد در دمای بين 80 تا 100 درجه سانتيگراد کامل شود، زيرا کمتر از اين دما، تراکم مخلوط بسيار مشکل خواهد بود، که البته اين مقدار همبستگی به نوع قير بکار رفته دارد.
3- زمان تراکم: اين زمان به سرعت سرد شدن لايه اسفالتی بستگی دارد، يعنی در واقع زمان تراکم تابعی از دمای تراکم است. سرعت سرد شدن لايه آسفالتی نيز بستگی به عواملی چون ضخامت لايه، شرايط آب و هوايی، دمای لايه، تغييرات حرارتی از طريق لايه اساس و کاهش دما بعلت تبخير آب باران و پاشش آب برروی غلتک دارد.
هرچه ضخامت لايه کمتر باشد، لايه آسفالتی سريعتر سرد می شود، همچنين در شرايط آب و هوايی سرد، لايهها زود تر سرد ميگردند.
1- ترکهای عرضی: ترکهای عرضی در آسفالت به دلايل زير ميتوانند بوجود آيند:
- پارگی سطحی
- اگر غلتک در جلو خود يک " موج قوسی " را هل دهد ( بعلت تراکم اوليه ناکافی در هنگام پخش و يا استفاده زود هنگام از غلتکهای سنگين )
- سرد شدن سطح آسفالت
- تغيير مکان لايه آسفالت نسبت به لايه اساس در اثر عبور غلتک
( دلايل ايجاد تغيير مکان: ماسه زياد در لايه اساس فاقد چسبندگی، عدم وجود اندود نفوذی مناسب ).
- ضخامت زياد لايه آسفالتی در مقاطع شيبدار.
2- ترکهای طولی: ترکهای طولی در آسفالت ( غير از ترکهای طولی ناشی از دوبنديها که در اثر عدم همپوشانی صحيح در هنگام اجرای باند مجاور ايجاد ميشود ) به دلايل زير ميتوانند بوجود آيند:
- جابجايی در لايه زيرين
- برش در مخلوط در زير غلتک ( مثلاً اگر آسفالت در يک لايه ضخيم ريخته شده باشد و از غلتکهای سنگين در دماهای بالا استفاده شود، در آن صورت وقتی سطح لايه سرد شده است، اين لايه يک پوسته نازک را تشکيل ميدهد، در حالی که درون لايه هنوز داغ است و بخوبی متراکم نميشود. )
- شکستن مخلوط بوسيله غلتک، وقتی که غلتکزنی در مسير صحيح انجام نشود. ( مثلاً غلتکزنی از لبه بالاتر به سمت لبه پايينتر ادامه يابد.)
ترکهای عرضی در لايههای پايينتر خطرناک نيستند و با پخش لايههای بعدی معمولاً پر ميشوند ولی در لايه رويه بايد سريعاً مرمت شوند، زيرا با ورود گرد و غبار به داخل آنها، اين ترکها باقی ميمانند. ولی ترکهای طولی را بايد سريعاً در هر مرحلهای مرمت کرد زيرا اين ترکها اگر مرمت نشوند، در لايههای بعدی باعث ايجاد ترکهای انعکاسی خواهند شد.
