پارس عمران
مرکز آموزش مهندسی عمران و معماریپارس عمران
مرکز آموزش مهندسی عمران و معماریشرح کامل کارهای محوطه سازی
خاکهای با واکنش خاک هایی هستند که پس از تثبیت با آهک و عمل آوردن به مدت 28 روز در گرمای 20 درجه سانتیگراد بیش از 5/3 کیلوگرم افزایش مقاومت از خود نشان می دهند. خاکهایی که افزایش مقاومتشان پس از اختلاط با آهک و عمل آوردن کمتر از 5/3 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع باشد،خاکهای های بدون واکنش نامیده می شوند. 1- خاکهای با واکنش 2- خاک های بی واکنش
با اضافه کردن آهک خاک می توان میزان تورم خاک را از 7 تا 8 درصد به1/0 درصد کاهش داد. برای تعیین مقاومت برشی خاکها از آزمایش برش سه محوری و برای تعیین چسبندگی خاکها از آزمایش فشار تک محوری استفاده می شود. برای ارزیابی مقاومت خاکهای تثبیت شده با آهک از آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا استفاده می شود.
ثبیت خاک با سیمان :
سیمان یکی از موادی است که از آن برای تثبیت خاکها و مصالح سنگی استفاده می شود. هچنین برای تثبیت رویه های شنی و بهسازی آنها برای آمدوشدهای بسیار زیاد به کار می رود. معمولاً هر نوع خاک نظیر شن و ماسه و خاکهای ماسه ای و خاکهای لای دار و خاکهای رس با حد روانی کم را می توان با استفاده از سیمان تثبیت کرد ولی خاک آلی، به هیچ وجه مناسب برای تثبیت با سیمان نیست. میزان سیمان لازم برای تثبیت خاک های ریزدانه بستگی به خواص خمیری خاک دارد. هر اندازه خاکی درصد ریزدانه بیشتری داشته باشد و یا خمیری تر باشد درصد سیمان بیشتری برای انجام عمل تثبیت لازم خواهد بود. حدود تقریبی سیمان لازم برای تثبیت خاکهای ریزدانه بین 7 تا 20 درصد وزن خشک خاک می باشد.
سیمان یکی از مناسبترین مواد برای اصلاح خاکهای ریز دانه در بستر راههایی است که میزان رطوبت آنها نسبتا زیاد باشد. مقدار سیمان لازم برای تثبیت خاکهای ماسه ای به درجه تخلخل خاک تثبیت شده بستگی دارد. عوامل دیگری که در میزان سیمان مورد نیاز موثرند عبارتند از : درصد شن و درصد مواد ریز دانه.
خاکهای شنی تثبیت شده با سیمان برای لایه های اساس و زیر اساس هر نوع راهی قابل استفاده می باشد. میزان سیمان لازم برای تثبیت خاکهای شنی بین 2 تا 6 درصد وزن خاک متغیر است و بستگی به درصد مواد ریزدانه دارد. مقاومت فشاری اینگونه خاکها در حالت تثبیت شده خیلی زیاد و بین 70 تا 140 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد.
تثبیت خاک با قیر :
تثبیت خاک با قیر برای خاکهای درشت دانه و شنی که مقدار ریزدانه آنها خیلی زیاد و خواص خمیری آنها نیز کم است مناسب می باشد. خاکهای ریزدانه با خواص خمیری زیاد برای تثبیت با قیر مناسب نیستند. بطور کلی قیر های مایع مناسب برای تثبیت خاکهای ریزدانه هستند. میزان متوسط قیر برای تثبیت خاکهای ریز دانه حدود 4 تا 8 درصد وزن خاک است. در مورد خاکهای ماسه ای، ماسه همراه با مقدار کمی ربزدانه به خوبی با قیر تثبیت می شود. مقدار مواد ریزدانه در خاکهای ماسه ای نباید از 25 درصد تجاوز کند.
تراکم خاک:
عملی است که طی آن حفره های موجود در میان ذرات از بین رفته و از حجم فضای خاک در اثر بارگذاری کاسته می شود. کوبیدن و متراکم کردن خاک توسط انواع غلتک ها صورت می گیرد.
غلتک چرخ فولادی : این غلتک سه نوع می باشد:
غلتک چرخ فولادی 3 چرخ
غلتک چرخ فولادی تاندوم
غلتک چرخ فولادی سه چرخ تاندوم :این غلتک برای کوبیدن خاکهای دانه ای شن و ماسه و سنگشکسته مناسب می باشد. همچنین از این غلتک برای اتو کردن خاکهایی که قبلا با غلتکهای پاچه بزی کوبیده شده اند. توانایی تراکم این نوع غلتک برای متراکم کردن 10 تا 15 سانتی متر خاک در 8 بار حرکت رفت و برگشت می باشد. از این علتک می توان برای متراکم کردن خاک در شیب های تا 12% نیز استفاده کرد.
غلتک چرخ لاستیکی: این غلتک در دو نوع یافت می شود:
غلتک چرخ لاستیکی سبک وزن، چرخ های کوچک، غلتک چرخ لاستیکی سنگین وزن با چرخ های بزرگ
این نوع غلتک قابلیت متراکم کردن خاک با عمل ورز دادن می باشد. غلتک های چرخ لاستیکی سبک برای متراکم کردن و کوبیدن خاکهای ماسه ای، رسها، لای های یا مخلوطی از آنها بکار می روند. غلتک چرخ لاستیکی سبک خاک را تا ضخامت 20 سانتی متر و غلتک چرخ لاستیکی سنگین خاک را تا ضخامت 60 سانتی متر متراکم می کند.
انواع قیر :
قیر یا بصورت طبیعی از معادن قیر استخراج می شود یا از پسمانده تبخیر نفت خام بدست می آید. قیر طبیعییا در سنگهای قیر یافت می شود و یا از دریاچه های قیر بدست می آید. قیر طبیعی در اثر تبخیر روغن های سبک و نفت خامی که از منابع نت زیرزمینی به طرف بالا نفوذ می کند و در مجاورت هوا و تابش آفتاب قرار می گیرد بوجود می آید.
انواع قیر نفتی :
قیر خالص : قیر های نفتی خالص از پسمانده پالایش نفت خام در برجهای تقطیر بدست می آید. در حین تقطیر نفت خام روغن های سبک تر در درجه حرارت پایین تر تبخیر شده و با بالا رفتن درجه حرارت روغن های سنگین تر از ان جدا می شوند. آنچه که در این برجها باقی می ماند، قیر خالص می باشد.
قیر های دمیده: این نوع قیر ها از دمیدن هوای داغ به قیر خالص در مرحله آخر عمل تصفیه بدست می آید. قیرهای دمیده حساسیت کمتر نسبت به تغییرات درجه حرارت دارند. لذا در حرارت های بالاتر خیلی بهتر است قیر اولیه حلات سخت خود را حفظ می کنند. در راه سازی از قیر های دمیده برای پر کردن ترک های رو سازی و همچنین حفرات و فضاهای خالی زیر دالهای بتنی استفاده می شوند.
قیر های محلول : قیر محلول یا قیر مخلوط از حل کردن قیر های خالص در روغنهای نفتی نظیر بنزین،نفت،گاز یا نفت کوره بدست می آید. هر اندازه تعداد روغن های نفتی در قیر محلول بیشتر باشد، روانی آن بیشتر و کند روانی آن کمتر خواهد بود. نوع روغن نفتی مورد استفاده در قیر های محلول در سرعت گرفتن آنها تأثیر دارد. اگر از بنزین برای حل کردن قیر خالص استفاده شود،قیر مایع بدست آمده را قیر تند گیر گویند و اگر از نفت برای حل کردن قیر خالص استفاده شود قیر مایع حاصل را کند گیر گویند. هرگاه از روغن های سنگین تر نظیر نفت گاز یا نفت کوره استفاده شود، در محلول حاصل قیر دیر گیر گفته می شود.
آزمایشات قیر :
آزمایش درجه نفوذ : این آزمایش برای تعیین سختی نسبی قیر های خالص و قیر های دمیده بکار می رود. طبق تعریف درجه نفوذ یک قیر مقدار طولی بر حسب دهم میلیمتر است که سوزن استانداردی با شکل معین در مدت 5 ثانیه تحت اثر وزنه 10 گرمی در قیر مورد آزمایش که درجه حرارت آن 25 درجه سانتیگرا د است فرو رود. درجه نفوذ کمتر نشاندهنده سخت تر بودن قیر و درجه نفوذ بیشتر نشان دهنده نرم تر بودن قیر است.
آزمایش کند روانی : این آزمایش برای تعیین خاصیت روانی قیر ها در درجه حرارت های بالا صورت می گیرد.
آزمایش درجه اشتعال : درجه اشتعال قیر ها درجه حرارتی است که وقتی گرمای قیر به آن درجه می رسد با نزدیک کردن شعله ای به سطح آزاد قیرسطح آن آتش می گیرد. انجام این آزمایش از آن جهت مهم است که با تعیین درجه اشتعال یک قیر حداکثر درجه حرارتی را که در آن می توان قیر را بدون خطر آتش سوزی کرد بدست می آید.
آزمایش تعیین درجه نرمی قیر : بمنظور مقایسه حساسیت قیر ها نسبت به تغییرات درجه حرارت آزمایش تعیین درجه نرمی انجام می شود.
انتخاب نوع قیر برای مصارف روسازی :
اگر درجه حرارت متوسط سالیانه منطقه ای زیاد باشد باید از قیر کند روان تری برای ساختن روسازی آسفالت استفاده کرد. هر اندازه تعداد و وزن وسایل نقلیه بیشتر باشد باید از قیر کند روان تری برای ساختن مخلوط های قیری استفاده کرد. هر اندازه تخلخل سطح بیشتر باشد باید از قیر محلول کند روانتری استفاده کرد. بهتر است در مناطق آب و هوای سرد و خشک از قیرهای محلول و در آب و هوای مرطوب با مصالح سنگی مرطوب از امولسیون قیر استفاده کرد. از مخلوط کردن قیر در آب به کمک یک ماده امولسیون ساز، امولسیون قیر بدست می آید.
آسفالت :
مخلوط های قیری که به نام آسفالت موسومند از اختلاط قیر و مصالح سنگی بوجود می آیند. آسفالت ها انواع مختلفی دارند و از آنها برای ساختن لایه های رویه اساس و زیر اساس و روسازی راهها استفاده می شود. بطور کلی به دو قسمت تقسیم می شوند:آسفالت های سرد و آسفالت های گرم
-آسفالت سرد : به مخلوطی از مصالح سنگی و قیر محلول یا قیر خالص اطلاق می شود. که اختلاط مصالح آن در درجه حرارت محیط صورت می گیرد. در بعضی مواقع ممکن است فقط نیاز به گرم کردن قیر باشد ولی مصالح حرارت داده نمی شود. این نوع آسفالت یک لایه نازک رویه آسفالتی است که برای راههای فرعی و راههای اصلی و خیابان ها که میزان تردد در آنها کم است به کار می رود. مصالح سنگی به کار رفته بایستی تمیز، سخت و بادوام بوده و از شن و ماسه شکسته یا سنگهای کوهی تهیه شود. طبق آیین نامه بایستی اندازه دانه های بزرگتر مصالح حداکثر 12 میلیمتر باشد چون در غیر این صورت سطح آسفالت بیشتر از حد زبر شده و در اثر تردد وسایل نقلیه سر و صدای زیادی ایجاد می شود.
قیر مناسب برای تهیه آسفالت سرد قیر های خالص با درجه نفوذ زیاد قیر های محلول و امولسیون قیر می باشد. آسفالت های سرد شامل 3 نوع می باشند:آسفالت سرد پیش اندود و آسفالت سرد پرودمیکس
-آسفالت گرم : ترکیبی است از مصالح سنگی مرغوب خوب دانه بندی شده با حداقل فضای خالی و قیر خالصی که سطح دانه ها را اندود کرده و آنها را به یکدیگر چسبانده است. آسفالت گرم در کارخانه و در دمای 80 تا 170 درجه سانتیگراد تهیه شده و در همین درجه حرارت در سطح راه پخش و کوبیده می شود. مصالح سنگ بتن آسفالتی شامل مصالح ریز دانه، درشت دانه و گرد سنگ ( فیلر) می باشند.
گرد سنگ یا فیلر به مصالحی اطلاق می شود که از الک نمره 200 عبور کرده و حداکثر قطر آن کوچکتر از 09/0 میلیمتر می باشد. مهمترین نقش فیلر در بتن آسفالتی این است که سبب افزایش عمق روسازی و ازدیاد مقاومت آن در برابر تأثیر های آب بر افزایش قدرت باربری، کاهش تغییر شکل بتنی، افزایش مقاومت فشاری و برشی لایه می شود.
قیر مصرفی در بتن آسفالتی باید از نوع قیر خالص با درجه نفوذ بالا باشد که از تقطیر مستقیم مواد نفتی حاصل می شود. بطور کلی قیر با درجه نفوذ کمتر برای محورهایی با ترافیک سنگین و آب و هوای گرم و خشک و قیر با درجه نفوذ بیشتر برای ترافیک سبک با آب و هوای سرد توصیه می شود.
افزایش استقامت بتن آسفالتی با افزایش نسبت درصد قیر مصرفی تا رسیدن استقامت به یک مقدار حداکثر ادامه یافته و پس از آن با افزایش قیر از استقامت بتن آسفالتی بشدت کاسته می شود.
اجرای یک لایه بتن آسفالتی یا آسفالت گرم شامل مراحل زیر است:
آماده کردن سطح راه : لایه آسفالتی ممکن است بر رویه یک لایه آسفالتی یا بتنی و یا یک لایه غیر آسفالتی مانند قشر های شنی ساخته شود. در این حالت باید بستر کار از هر گونه مواد خارجی مانند گل و لای و گرد و خاک پاک شده و سطح راه عاری از مصالح شل و کنده شده باشد.
اندود نفوذی یا پرمیکت : در مواردی که لایه بتن آسفالتی بر روی یک لایه غیر آسفالتی ساخته می شود،باید سطح غیر آسفالتی موجود قبل از اجرای لایه بتن آسفالتی قیر پاشی شود. این قشر نازک قیر به نام اندود نفوذی یا پرمیکت معروف است.
میزان قیر مصرفی با توجه به تخلخل قشر اساس بین 8/0 تا 2 کیلوگرم در مترمربع تاخیر می کند. اجرای اندود نفوذی باید در مواقعی انجام شود که هوا بارانی و مه آلود نبوده و سطح راه خشک و دارای رطوبت جزیی باشد.
