روزسازی راه

لايه‌هاي روسازي
روسازي‌ها معمولاً از چندين لايه تشكيل مي‌شوند. تعداد، ضخامت و جنس اين لايه‌ها تابعي از مقاومت خاك بستر روسازي، خصوصيات آمد و شد وسائل نقليه، شرايط جوي منطقه، مصالح موجود در محل و شرايط اقتصادي است. روسازي راههاي با آمد و شد زياد و فرودگاهها معمولاً از سه لايه متمايز رويه، اساس و زير اساس كه بر روي لايه متراكم شده بستر روسازي قرار مي‌گيرند تشكيل مي‌شود.

لايه متراكم شده خاك بستر
لايه متراكمي شده خاك بستر روسازي، لايه‌اي است از خاك زمين طبيعي كه از مواد آلي و مواد مضره پاك شده و كوبيده شده باشد. در خاكريزها اين لايه آخرين لايه خاكي است كه ريخته شده و كوبيده مي‌شود.
در برش‌ها، اين لايه، لايه كوبيده شده و آماده شده خاك زمين طبيعي است.

لايه زير اساس
لايه زير اساس لايه‌اي است از مصالح نسبتاً مرغوب كه بين لايه اساس و خاك بستر روسازي قرار مي‌گيرد. لايه زير اساس در راههايي كه آمد و شد وسائل نقليه در آنها زياد بوده و يا مقاومت خاك بستر روسازي كم است بكار مي‌رود. لايه زير اساس معمولاً از مصالح سنگ شكسته و يا شن و ماسه ساخته مي‌شود.

لايه اساس
لايه اساس لايه‌اي است از مصالح مرغوب كه بين لايه‌هاي رويه و زير اساس يا بين لايه رويه و خاك بستر روسازي قرار مي‌گيرد. لايه اساس از مصالح مرغوب نظير سنگ شكسته، شن و ماسه شكسته، مصالح تثبيت شده با قير، آهك و سيمان ساخته مي‌شود. لايه اساس در راههائي كه آمد و شد وسائل نقليه در آنها زياد بوده و يا مقاومت خاك بستر روسازي كم است از بتن آسفالتي كم قير (اساس قيري) ساخته مي‌شود.

لايه رويه
لايه رويه لايه‌اي است از جنس خيلي مرغوب و با مقاومت نسبتاً زياد كه بالاترين لايه روسازي است و مستقيماً در تماس با چرخهاي وسائل نقليه قرار دارد. لايه رويه در راههاي با آمد و شد زياد از مصالح مرغوب نظير بتن آسفالتي يا بتن سيماني ساخته مي‌شود. در راههاي با آمد و شد متوسط گاهي از رويه‌هاي آسفالت مخلوط در محل و يا رويه‌هاي آسفالت سطحي استفاده مي‌شود. راههاي با آمد و شد كم نظير راههاي روستائي و راههاي فرعي ممكن است از رويه‌هاي شني كه عمر چنداني ندارند ساخته شوند.

رويه‌هاي آسفالتي با ضخامت بيش از حدود ۵ سانتي متر معمولاً در دو لايه ساخته مي‌شوند. لايه زيرين كه به لايه آستر موسوم است درصد قير كمتري از لايه روئي كه لايه رويه (توپكا) ناميده مي‌شود دارد. بين لايه‌هاي آستر و رويه بتن آسفالتي از يك لايه اندود قيري كه به اندود سطحي موسوم است استفاده مي‌شود. هدف از بكار بردن اندود سطحي ايجاد چسبندگي و پيوستگي بين دو لايه آسفالتي است. بين لايه‌هاي رويه آسفالتي و اساس غير آسفالتي (شن و ماسه‌اي و يا

سنگ شكسته) از يك لايه اندود قيري كه به اندود نفوذي موسوم است استفاده مي‌شود. هدف از بكار بردن اندود نفوذي ايجاد چسبندگي و پيوستگي بين لايه آسفالتي با يك لايه غير آسفالتي است. مزيت ديگر استفاده از اندود نفوذي غير قابل نفوذ كردن اساس غير آسفالتي در برابر آب است.
انواع روسازي‌ها
روسازي‌ها داراي انواع مختلف هستند كه از نقطه نظر نحوه گسترش تنش در آنها و نحوه تحمل بارهاي وارد آنها را مي‌توان به دو دسته كلي روسازي‌هاي انعطاف پذير كه شامل انواع روسازي‌هاي سخت تقسيم كرد. روسازي‌هاي انعطاف پذير كه شامل انواع روسازي‌هاي آسفالتي و شني مي‌باشند، روسازي‌هائي هستند كه در آنها از لايه‌هاي باسختي (ضريب ارتجاعي) كم استفاده مي‌شود. اين نوع روسازي‌ها بارهاي خارجي را بدون گسترش زياد و در يك سطح نسبتاً كوچك به خاك بستر روسازي منتقل مي‌كنند. در مورد روسازي‌هاي قابل انعطاف، خاك بستر نقش فوق العاده مهمي را در طرح روسازي بازي مي‌كند و از اين نظر بررسي و مطالعه خاك بستر روسازي بايد با دقت بيشتري انجام شود.

روسازي‌هاي سخت كه شامل روسازي‌هاي بتني هستند، روسازيهائي مي‌باشند كه در آنها از يك يا چند لايه با سختي زياد استفاده مي‌شود. اين نوع روسازي‌ها بارهاي خارجي را بدون تغيير شكل زياد صفحه بتني در يك سطح نسبتاً وسيع به خاك بستر روسازي منتقل مي‌نمايند.
با توجه به مطالب بالا و به منظور تحليل تنش‌ها و تغيير شكل‌هاي نسبي در روسازي‌هاي انعطاف پذير، در طرح و محاسبه اين نوع روسازي‌ها بصورت يك سيستم چند لايه‌اي نيمه بينهايت در نظر گرفته شده و مورد بررسي قرار مي‌گيرند. در حالي كه روسازي‌هاي سخت بر اساس فرضيات مربوط به خمش صفحات واقع بر روي پي‌هاي ارتجاعي مورد بررسي قرار گرفته و تنش‌ها و تغيير شكل‌هاي نسبي در آنها تعيين مي‌شود.

در ايران به دليل آن كه قير بمقدار فراوان موجود بوده و سيمان بمقدار زياد توليد نمي‌شود براي روسازي راهها از مصالح قيري استفاده مي‌شود. در حال حاضر متجاوز از ۰۰۰/۱۵ كيلومتر از راههاي ايران داراي رويه آسفالتي بوده و متجاوز از ۰۰۰/۳۶ كيلومتر از راههاي غير آسفالتي (شني و خاكي) هستند.

يكي از مهمترين عواملي كه در طرح روسازيها بخصوص روسازيهاي انعطاف پذير تأثير دارد و بايد دقيقاً مورد بررسي و مطالعه قرار گيرد خصوصيات و مشخصات خاك بستر روسازي است و اين امر از آن جهت اهميت دارد كه در حقيقت اين خاك بستر روسازي است كه نهايتاً بايد تحمل كليه بارهاي وارد بر روسازي را بنمايد. خاك بستر روسازي بايد از لحاظ مقاومت و قابليت تراكم مورد بررسي قرار گيرد تا رفتار و عملكرد روسازي در كوتاه مدت و دراز مدت مشخص شود.

مقاومت و قابليت تراكم خاك خود بستگي به ساير مشخصات اصلي خاك از قبيل : جنس، ميزان رطوبت، دانه بندي، خاصيت خميري، وزن مخصوص و غيره دارد كه اين مشخصات بايد ابتدا مورد مطالعه قرار گيرند تا تأثير آنها بر روي مشخصات خاك مشخص شود. همواره قبل از اقدام به طرح روسازي بايد از خاك بستر معمولاً نبايد محدود به آزمايشگاهي قرار گيرند. مطالعه و بررسي خاك بستر معمولاً نبايد محدود به آزمايشگاه بلكه اين بررسي‌ها در محل نيز بايد انجام شود. هرگاه پس از انجام اين مطالعات معلوم شد كه اطلاعات كافي در مورد خاك بستر مورد نظر بدست آمده است مي‌توان اقدام به طرح روسازي نمود.

 

روش اشتو براي رده بندي خاكها
روش اشتو براي رده بندي خاكها يكي از متداولترين روشهاي رده بندي خاك است و صرفاً براي راهسازي بكار مي‌رود. اين روش بر اساس نتايج تجربي حاصل از تأثير جنس خاكها بر عملكرد روسازي استوار است. در روش اشتو خاكها به هشت گروه اصلي تقسيم مي‌شوند. اين تقسيم بندي بر اساس ظرفيت باربري و ساير مشخصات خاكها استوار است. هشت گروه اصلي به اسامي : ۱- A، ۲- A، ۳-A ، ۴- A، ۵- A ، ۶- A، ۷- A ، ۸- A نام گذاري شده‌اند. در راهسازي خاكهاي ۱- A مرغوبترين خاكها هستند. با افزايش شماره رده خاك از مرغوبيت خاك كاسته مي‌شود، بطوريكه خاكهاي ۸- A نامناسب‌ترين خاكها هستند و بهيچ وجه نبايد در راهسازي مورد استفاده قرار گيرند.

تراكم خاك و روشهاي كنترل آن
خاكها اصولاً مصالح تراكم پذيري هستند و در اثر بارگذاري از حجم فضائي آنها كاسته مي‌شود. علت اين كاهش حجم وجود فضائي است كه توسط هوا در بين ذرات جامد خاك اشغال شده است. هر گاه روسازي راهي بر روي بستري ساخته شود كه خاك آن تراكم پذير است، اين خاك در اثر آمد و شد وسايل نقليه متراكم تر شده و موجب نشت و خرابي روسازي مي‌شود.

براي اجتناب از اين گونه خرابي‌ها بايد خاك بستر روسازي كوبيده و متراكم شود. كوبيدن و متراكم کردن خاکها توسط غلتک زدن انجام می‌شود. براي تعيين ميزان تراكم خاك قبل از و بعد از كوبيده شدن بايد وزن مخصوص خشك آن را اندازه گيري كرد و با حداكثر وزن مخصوص خشك آن را اندازه گيري كرد و با حداكثر وزن مخصوص آزمايشگاهي آن خاك مقايسه نمود. طبق تعريف درصد تراكم يك خاك نسبت وزن مخصوص خشك خاك به حداكثر وزن مخصوص خشك آزمايشگاهي همان خاك است.
(۲-۱۲)
حداكثر وزن مخصوص آزمايشگاهي يك خاك بستگي به جنس خاك، ميزان رطوبت وروش آزمايش تراكم دارد. نحوه انجام آزمايش تراكم خاك به اين ترتيب است كه ابتدا نمونه‌اي از خاك مورد نظر در درصد رطوبت‌هاي مختلف در آزمايشگاه كوبيده و متراكم مي‌شود. سپس با رسم منحني تراكم خاك كه نمونه‌اي از آن در شكل ۲-۱۱ – الف نشان داده شده است حداكثر وزن مخصوص خشك بدست مي‌آيد. در صد رطوبتي كه در آن وزن مخصوص خشك خاك حداكثر است درصد رطوبت بهينه ناميده مي‌شود.

روسازي‌ها از لايه‌هاي مختلفي تشكيل مي‌شوند كه تعداد اين لايه‌ها و جنس و ضخامت آن‌ها بستگي به عوامل زيادي دارد كه مهمترين اين عوامل عبارتند از :
الف – مقاومت خاك بستر روسازي
ب – نوع ، وزن و تعداد وسائل نقليه
ج – شرايط جوي منطقه
د – نوع مصالح موجود در منطقه

هر اندازه مقاومت خاك بستر روسازي كمتر و يا وزن و تعداد وسايل نقليه‌اي كه از راه عبور خواهند كرد بيشتر باشد، بايد تعداد و ضخامت لايه‌هاي روسازي بيشتر بوده و جنس آنها نيز مرغوب‌تر باشد. روسازي راهها معمولاً از سه لايه متمايز زير اساس، اساس و رويه تشكيل مي‌شوند كه هر يك از اين لايه‌ها انواع مختلفي دارد. با وجود تنوع زياد جنس لايه‌هاي روسازي آنها را مي‌توان به چهار نوع تقسيم كرد كه عبارتند از : مصالح شني، (دانه‌اي)، مصالح تثبيت شده، مصالح آسفالت

ي و مصالح بتن سيماني. در اين بخش فقط مشخصات و خصوصيات لايه‌هاي زير اساس، اساس و رويه‌هاي شني مورد بحث قرار گرفته است. مشخصات و خصوصيات لايه‌هاي تثبيت شده در بخش چهارم و لايه‌هاي آسفالتي در بخش‌هاي پنجم و ششم شرح داده شده و نحوه تعيين تعداد و ضخامت لايه‌هاي روسازي موضوع مبحث طرح روسازيها است كه در بخش نهم آورده شده است.
لايه‌هاي زير اساس، اساس و رويه‌هاي شني از مصالح سنگي بدون مواد چسبنده تشكيل

مي‌شوند. اين مصالح معمولاً يا بصورت شن و ماسه طبيعي از بستر رودخانه‌ها و يا معادن شن و ماسه بدست مي‌آيند و يا از شكستن سنگ در كارخانجات سنگ شكن تهيه مي‌شوند. مصالح شكسته شده داراي مقاومت و قدرت باربري بيشتري نسبت به مصالح شكسته نشده هستند. قبل از بكار بردن مصالح شني بايد از آنها نمونه برداري شده و تحت آزمايش قرار گيرند تا اطمينان حاصل شود كه داراي مشخصات لازم براي بكار بردن براي روسازي هستند.
مصالح سنگي كه براي ساختن لايه‌هاي زير اساس ، اساس و رويه شني بكار مي‌روند بايد مشخصات ويژه‌اي داشته باشند. اين مشخصات عبارتند از : دانه بندي، سختي، دوام، خواص خميري، تميزي، شكل دانه‌ها و نفوذ پذيري ، كه در اين بخش اهميت هر يك از اين مشخصات شرح داده شده است.

دانه بندي
دانه بندي مصالح شني يكي از مهمترين عواملي است كه بر روي مقاومت و قدرت باربري آنها تأثير دارد. دانه بندي مصالح شني با انجام آزمايش دانه بندي و رسم منحني دانه بندي تعيين مي‌شود. دانه بندي مصالح شني معمولاً با استفاده از الك‌هاي با اندازه‌هاي ۷۵، ۵/۶۲، ۵۰، ۵/۳۷، ۲۵، ۱۹ و ۵/۹ ميلي متر و الك‌هاي با سورا‌خ‌هاي مربع شكل با شماره‌هاي ۴، ۱۰، ۴۰ و ۲۰۰ انجام مي‌شود. شماره يك الك مشخص كننده تعداد سوراخ‌هاي آن در هر ۵/۲ سانتي متر (۱ اينچ) است.
دانه بندي مناسب مصالح شني با توجه به عوامل متعددي از قبيل نوع روسازي، نوع و محل قرار گرفتن لايه مورد نظر در سيستم روسازي، ضخامت لايه و اندازه درشت‌‌ترين دانه مصالح تعيين مي‌شود. براي هر مورد حدود دانه بندي‌هاي مناسب توسط آئين نامه‌هاي فني مشخص مي‌شود كه معمولاً بصورت دو منحني حدي است كه منحني دانه بندي مص

الح سنگي بايد بين اين دو منحني حدي و حتي الامكان در وسط و بموازات آنها قرار گيرد.
بخشي از مصالح شني كه از الك شماره ۲۰۰ (۰۷۵/۰ ميلي متر) رد مي‌شود قسمت ريزدانه و آنچه كه بر روي اين الك باقي مي‌ماند قسمت درشت دانه مصالح ناميده مي‌شود. مصالح شني چون داراي مواد چسبنده (قير، قطران، سيمان و آهك) نيستند لذا نوع دانه بندي آنها بخصوص درصد مواد ريزدانه، شكل دانه‌هاي درشت، خصوصيات خميري و ميزان تراكم نقش مهمي را در تأمين مقاومت اين نوع مصالح ايفا مي‌كنند.

مقدار ريز دانه
در شكل ۳-۱ سه حالت متمايز مصالح شني از نظر ميزان ريز دانه آنها نشان داده شده است. حالت اول (الف)، حالتي است كه مصالح شني داراي بخش ريزدانه نبوده و يا مقدار آن بسيار ناچيز است. در اين حالت مقاومت مصالح بر اساس اتكاي دانه‌هاي درشت بر روي يكديگر استوار است و ميزان اين مقاومت بستگي به اصطكاك بين دانه‌ها دارد. اين نوع مصالح معمولاً داراي وزن مخصوص كم و نفوذ پذيري زياد بوده و عاري از خطر تورم در اثر يخبندان است و جابجا كردن و متراكم كردن آنها در حين اجراي روسازي بعلت عدم وجود ريزدانه‌ها معمولاً با اشكال همراه است. مقاومت مصالح شني بدون مواد ريزدانه عملاً بستگي به ميزان رطوبت آنها ندارد.

حالت دوم (ب)، حالتي است كه ريزدانه به مقدار كافي براي پر كردن فضاي خالي دانه‌هاي درشت وجود دارد. در اين حالت نيز نظير حالت قبل مقاومت مصالح بر اساس اتكاي دانه‌هاي درشت بر يكديگر استوار است، ليكن مقاومت اين گونه مصالح زياد، نفوذ پذيري آنها كم، و امكان تورم مصالح در اثر يخبندان وجود دارد. كوبيدن و متراكم كردن اين نوع مصالح شني نسبتاً دشوار است.
حالت سوم (ج)، حالتي است كه مقدار ريزدانه مصالح بيش از فضاي خالي دانه‌هاي درشت است.

در اين حالت مقاومت مصالح بر اساس تماس دانه‌هاي درشت بر يكديگر استوار نبوده بلكه بستگي به مقاومت قسمت ريزدانه آن دارد. وزن مخصوص و نفوذ پذيري اين نوع مصالح كم است و خطر تورم در اثر يخبندان در آنها وجود دارد. اين مصالح بسهولت كوبيده و متراكم مي‌شوند و براحتي آنها را مي‌توان جابجا كرد. مقاومت اين نوع مصالح شديداً با تغيير ميزان رطوبت خاك تغيير كرده و با افزايش رطوبت از مقاومت مصالح كاسته مي‌شود.

بطوريكه در اين شكل مشاهده مي‌شود وزن مخصوص و CBR مصالح شني با افزايش درصد وزني بخش ريزدانه اضافه مي‌شود تا به مقدار حداكثر خود رسيده و سپس كاهش مي‌يابد. بعلاوه مشاهده مي‌شود كه حداكثر مقاومت مصالح در درصد ريزدانه‌اي كه قدري كمتر از درصد ريزدانه مربوط به حداكثر وزن مخصوص است بدست مي‌آيد.

شكستگي
مصالح سنگي شكسته شده استقامت و قدرت باربري بيشتري نسبت به مصالح رودخانه‌اي (با همان دانه بندي) دارند. علت اين امر آن است كه دانه‌هاي مصالح سنگي شكسته شده داراي گوشه‌هاي تيز و سطحي ناصاف بوده و از اين نظر دانه‌هاي اين نوع مصالح بهتر در يكديگر قفل و بست شده و داراي زاويه اصطكاك داخلي بيشتري نسبت به مصالح با دانه‌هاي گرد گوشه هستند. در مواردي كه دسترسي به مصالح شكسته شده نباشد مي‌توان از مصالح سنگي رودخانه‌اي شكسته شده استفاده كرد. هر اندازه مقاومت و قدرت باربري آنها بيشتر خواهد بود. مصالح شكسته شده همواره گرانتر از مصالح غير شكسته هستند و از اين نظر قبل از استفاده از مصالح شكسته شده بايد به جنبه‌هاي اقتصادي آن توجه شود.

ميزان شكستگي مصالح سنگي با انجام آزمايش تعيين درصد شكستگي بدست مي‌آيد. نحوه انجام اين آزمايش به اين ترتيب است كه پس از آنكه با الك كردن قسمت درشت دانه مصالح سنگي (بخشي كه از الك شماره ۴ رد نمي‌شود) از كل نمونه مورد آزمايش جدا شد، تك تك دانه‌ها مورد بررسي قرار گرفته و تعداد وجه‌هاي شكسته آنها تعيين مي‌شود. درصد شكستگي دانه‌ها از تقسيم وزن دانه‌هائي كه يك وجه شكسته دارند، به كل وزن دانه‌ها بدست مي‌آيد. طبق آئين نامه سازمان برنامه بايد بيش از ۵۰ درصد وزني مصالح لايه اساس كه روي الك شماره ۴ باقي مي‌ماند، لااقل در يك جبهه شكسته باشد.

خصوصيات خميري
خصوصيات خميري بخش ريزدانه مصالح شني (دانه‌هاي رد شده از الك شماره ۴۰) اثر قابل ملاحظه‌اي بر مقاومت مصالح دارد. خصوصيات خميري بخش ريزدانه مصالح سنگي با انجام آزمايش حدود اتربرگ تعيين مي‌شود. هر اندازه مصالحي خميري تر باشد، حد رواني و دامنه خميري آن بيشتر است.
در شكل ۳-۴ تأثير دامنه خميري و ميزان ريز دانه يك نمونه مصالح شني بر مقاومت برشي سه محوري آن نشان داده شده است. بطوريكه در اين شكل ملاحظه مي‌شود براي يك درصد معين ريز دانه، هر اندازه دامنه خميري مصالح بيشتر باشد مقاومت برشي مصالح كمتر خواهد بود.ضمناً هر اندازه مقدار ريز دانه مصالح بيشتر باشد تأثير دامنه خميري در كاهش مقاومت برشي مصالح بيشتر است.
بنابراين نبايد

مصالحي كه در لايه‌هاي زير اساس و اساس و رويه شني بكار مي‌رود بيش از حد مجاز خميري باشد. در جدول ۳-۵ حدود مجاز حد رواني و دامنه خميري مصالح شني نشان داده شده است.