آشنایی

زمین طبیعی بستر راه هرقدر که محکم باشد باز هم در مقابل تاثیر عوامل جوی ، بخصوص هجوم آب و تغییرات دما و همچنین نیروهای وارده از چرخ خودروها ، مقاومت نمی‌کند و دیروز یا زود خراب می‌شوند. از اینرو است که معمولا به روی بستر طبیعی راه ، استخوان بندی چند لایه و معمولا مقاوم و با دوامی ساخته می‌شود، به نحوی که بتواند در مقابل تاثیر عوامل جوی و فشار حاصله از وسایل نقلیه مقاومت نماید. آنچه را که امروزه به نام راهسازی مدرن می‌شناسیم تکمیل یافته روشی است که در قرن 19 توسط فردی به نام مک آدام (M cAdam) ارائه گردید.

این شخص راه را از چند لایه خرده سنگی ، متشکل از ذرات دارای قطر کمتر از 68 میلیمتر (ریزتر از قلوه سنگ و لاشه سنگ) می‌ساخت و روی آن را با لایه نازکی از مصالحی که می‌توانستند ذرات سنگی را به هم پیوند دهند، می‌پوشانید. به نظر می‌رسد که مک آدام در ابتدا از سنگهای شکسته ریز به عنوان مصالح پیوند دهنده سود می‌جسته و بعدها به جای آن لایه‌ای از آسفالت یا بتن را بکار گرفته است. این نوع جاده سازی امروزه به نام ماکادامی کرون نامیده می‌شود. مجموعه مورد بحث قادر است بار حاصل از ترافیک را به نحوی به روی خاک پخش نماید که راه بر اثر مرور زمان تغییر شکل نیابد.

قسمتهای مختلف یک راه

امروزه اغلب راهها از دو قسمت زیرسازی و روسازی درست شده است. بخش زیرسازی راه که به روی بستر راه قرار دارد. متشکل از دو لایه «زیراساس» در زیر و «اساس راه» در روی آن است. روسازی راه نیز از دو لایه آستر و رویه ساخته شده است. هر یک از 4 لایه فوق عملکرد خاصی را در راه به عهده دارند. از اینرو هر یک از آنها از نقطه نظر کمیت و کیفیت مصالح دانه‌ای و لزوم یا عدم لزوم مواد پیوند دهنده از مشخصات خاصی برخور دارند. جسم یا بدنه راه عمدتا از شن و ماسه ساخته می‌شود. البته در برخی از لایه‌های راه ، خرده سنگها به توسط یک ماده چسباننده (قیر یا سیمان) به هم متصل می‌شوند.

ویژگیهای عمومی مصالح خرده سنگی مورد نیاز در راهسازی

شکل و اندازه ذرات

اندازه بهینه ذرات تا حدی با توجه به مورد مصرف آنها و نوع مواد پیوند دهنده تفاوت می‌کند. با این حال حداکثر اندازه دانه برای لایه‌های زیرسازی (زیراساس و اساس راه) 38 میلیمتر و برای لایه‌های روسازی 25 یا 19 میلیمتر است. حد پایینی اندازه دانه‌ها 0.074 میلیمتر در نظر گرفته می‌شود. دانه بندی مناسب مصالح با توجه به عوامل متعددی چون نوع روسازی ، ضخامت لایه و اندازه درشت ترین دانه مصالح تعیین می‌شود.

برای یک دانه بندی ثابت ، افزایش گوشه داری و ناهمواری سطح ذرات درشت تر ، کاهش تراکم را به دنبال دارد. از اینرو ، گردشدگی و همواری سطح ذرات و دانه بندی خوب آنها مهمترین ویژگیهای لایه‌های زیرسازی راه که معمولا توسط ماده دیگری به هم متصل نمی‌شوند، است. زیرا در این لایه‌ها مقاومت و استحکام منحصرا بر اثر تراکم توده خرده سنگی حاصل می‌شود، ناهمواری و زبری سطح دانه‌ها و گوشه داری آنها استحکام پیوند بین ذرات سنگ و ماده پیوند دهنده (قیر) را افزایش می‌دهد. درصد مواد ریزدانه و قابلیت خمیرسانی آنها از دیگر مواردی است که باید مورد توجه قرار گیرد.

مقدار رطوبت

در صورتی که مصالح خرده سنگی بتوانند مقدار زیادی آب را به خود جذب کنند تر و خشک شدن (یخ زدن و ذوب) مداوم آنها در فصول مختلف باعث انبساط و انقباض پی در پی و نهایتا خرد و متلاشی شدن راه می‌گردد. علاوه بر آن ، برخی از سنگها پس از گرفتن آب فراوان به صورت خمیری در آمده و بر اثر کمترین بار وارده از جای خود حرکت می‌کنند.

قدرت پیوند با قیر

مصالحی که در روسازی راه بکار می‌روند باید قادر باشند پیوند محکمی با قیر ایجاد نمایند. به نحوی که بر اثر رفت و آمد وسایل نقلیه یا تاثیر عوامل جوی از قیر جدا نگردند. قیر به برخی از سنگها چسبیده و به برخی دیگر نمی‌چسبد. سطح ناصاف (ناهموار و خشن) ذرات و شکل زاویه‌دار آنها پیوند با قیر را بهتر می‌کند. اینگونه ناهمواریهای مناسب در سنگهای درشت دانه (به علت سختی متفاوت ذرات تشکیل دهنده سنگ) دیده می‌شود.

مقاومت در برابر ضربه

وسیله نقلیه در حال حرکت تنش ، ضربه و لرزش قابل ملاحظه‌ای را بر سطح راه وارد می‌کند که مقدار آن حدود 25 درصد بیش از وزن همان وسیله نقلیه ، در حال سکون است. به منظور آگاهی از مقاومت مصالح در مقابل ضربه آزمون مقاومت در برابر ضربه انجام می‌شود. این مقدار برای مصالح مرغوب از 20 درصد کمتر است ( استاندارد .B.S).

مقاومت در برابر صیقل یافتن

حتما توجه کرده‌اید که جلای سطح راهها ، مخصوصا در باران ، با یکدیگر متفاوت است. در نقاطی که سطح راه صیقل یافته است جاده حالتی شبیه به آینه سیاه به خود می‌گیرد. در این نقاط بین لاستیک اتومبیل و راه اتصال خوبی برقرار نمی‌شود و در نتیجه وسیله نقلیه بر اثر کوچکترین غفلت لغزیده و سر می‌خورد. این پدیده مخصوصا در نقاطی که سرعت یا جهت حرکت وسایل نقلیه تغییر می‌کند، مانند پیچها و چهار راهها ، بیشتر دیده می‌شود. در این نقاط سایش و برخورد لاستیک اتومبیل با جاده به حداکثر خود می‌رسد. مقاومت یک سنگ یا مجموعه‌ای از ذرات سنگی در مقابل صیقل یافتن را می‌توان در آزمایشگاه تعیین کرد.

مقاومت در برابر سایش

سنگهایی که زود ساییده می‌شوند، در صورتی که در راه مصرف شوند، عمر کوتاهی دارند. این ویژگی را نیز به سادگی می‌توان در آزمایشگاه به توسط ماشین لوس آنجلس تعیین نمود. مقادیر افت وزنی کمتر از 10 درصد برای راههایی که عمر طولانی برای آنها در نظر گرفته می‌شود بسیار مناسب است.

نقش مصالح خرده سنگی در لایه‌های مختلف یک راه

زیراساس

این لایه بخش زیرین راه را می‌سازد و به صورت پی محکمی به روی بستر راه ساخته می‌شود. یکی از مهمترین عملکردهای این لایه زهکشی راه است. از اینرو مصالح بکار گرفته شده در این بخش می‌باید به نحوی انتخاب شوند که آب به آسانی بتواند از میان آنها عبور کند. در غیر این صورت ممکن است بر اثر فشار آب منفذی متورم یا ترک در راه ایجاد شود.

در اقلیمهای سرد و معتدل ، فضای بین منفذی باید آن اندازه بزرگ باشد که از حرکت قائم آب بر طبق نیروی موئینه جلوگیری به عمل آورد. در غیر این صورت آبهایی که بدین نحو بالا می‌آیند در زمستان یخ زده و به راه آسیب می‌رسانند. مصالح زیراساس معمولا مخلوطی از شن و ماسه طبیعی ، سنگ شکسته و مانند اینها است. دانه بندی مصالح بکار گرفته شده در این قشر باید پیوسته باشد.

اساس راه

لایه اساس راه معمولا به روی لایه زیراساس یا بستر آماده راه ساخته می‌شود. نظر به اینکه این لایه دریافت کننده توزیع کننده اصلی بار راه است، باید از مقاومت خوبی برخوردار باشد. مصالح این لایه ممکن است متصل باشند یا توسط یک ماده پیوند دهنده (معمولا قیر) به هم بچسبند. برای ساختمان این لایه معمولا از مخلوطی از شن و ماسه طبیعی و سنگ شکسته استفاده می‌شود. علاوه بر آن دانه بندی مصالح باید پیوسته بوده و ذرات از مقاومت و دوام کافی برخوردار باشند.

روسازی

یکی از عمده ترین عملکردهای این قشر ، توزیع و هدایت بار ناشی از ترافیک به لایه زیرین (اساس راه) است و به علاوه این قشر سطح مناسبی برای قرار گرفتن قشر پوشش سطحی (رویه) ایجاد می‌کند. پوشش سطحی (روبه راه) همان لایه‌ای است که خودروها از روی آن گذرند. رویه راه در واقع دریافت کننده مستقیم بار و ضربه است. این لایه باید در درجه اول بادوام باشد و از لغزش وسایل نقلیه جلوگیری کند.

از طرف دیگر این لایه باید غیرقابل نفوذ باشد تا بتواند لایه‌های زیرین را از گزند عوامل جوی محفوظ بدارد. لایه آمترو معمولا از جنس آسفالت می‌باشند که مخلوطی از شن و ماسه و قیر است.