دلایل تخریب روسازی راه

با بیان ساده عریان شدن، شكست پیوند چسبندگی بین سطح مصالح سنگی و قیر می*باشد. معمولاً عریان شدن از زیر لایه آسفالتی شروع می*شود و به سمت بالا حركت می*كند تا ساختمان روسازی ضعیف شود. زیرا با ترافیك تركها ظاهر می*شوند و در مراحل پیشرفته روسازی شروع به خرد شدن می*كند و عامل اصلی آن آب است.
مكانیزم عمل به این ترتیب است كه آب بین لایه نازك قیر و سطح مصالح سنگی دست می*یابد و از آنجایی كه سطح مصالح سنگی جاذبه بیشتری نسبت به آب دارند تا به قیر، پیوند چسبندگی شكسته می*شود.
اتصال قیر و سنگدانه*ها با نیروی جاذبه بین مولكولهای غیرمشابه كه آنها را محكم به هم می*چسباند حاصل می*شود. چسبیدن یك ماده به ماده دیگر پدیده*ای سطحی است. چسبندگی به تماس نزدیك دو ماده و جاذبه دو طرفه سطوح آن بستگی دارد.
چندین تئوری چسبندگی برای تشریح پیوند یا عدم پیوند قیر به كانیهای مصالح سنگی پیشنهاد شده است. براساس عمومی*ترین تئوری پذیرفته شده، چسبندگی انرژی آزاد روی سطح سنگ كه انرژی آزاد روی سطح مایع (قیر یا آب) را جذب می*كند، به وجود می*آید. این انرژی آزاد همچنین كشش سطحی نامیده می*شود. برای امكان نزدیكترین تماس بین قیر و سطح مصالح سنگی، قیر باید توسط گرم شدن، امولسیون نمودن یا مخلوط شدن با حلالهای نفتی به صورت مایع درآید. توانایی قیر مایع شده به ایجاد تماس نزدیك با سطوح مصالح سنگی، قدرت پوشش مصالح نامیده می*شود. قدرت پوشش قیر به مقدار زیادی با ویسكوزیته آن كنترل می*شود. اگر همه شرایط یكسان باشد، ویسكوزیته كمتر، قدرت پوشش بالاتر را به همراه دارد. توانایی مصالح سنگی برای تماس كامل با یك مایع، توانایی پوشش شدن نامیده می*شود.
قیر عملاً جاذبه*ای برای آب ندارد، از طرف دیگر، بیشتر مصالح جاذبه هم به قیر و هم به آب را دارند. بنابراین اگر یك لایه نازك آب روی سطح مصالح باشد، قیر ممكن است به راحتی ذرات مصالح را بپوشاند، اما به سطح آن نخواهد چسبید، مگر اینكه قیر جانشین لایه نازك آب شود.
قیر همچنین ممكن است ذرات سنگ پوشیده با غبار را بدون چسبیدن به آنها بپوشاند. لایه غبار از تماس قیر با سطح سنگ جلوگیری می*كند. حتی اگر مصالح سنگی خشك باشند، ذرات غبار ممكن است حفره*های ریزی در لایه نازك قیر ایجاد نمایند كه اجازه می*دهد آب از آنها بگذرد.
در مورد قیرهای امولسیونی باید اذعان داشت كه هر دو نوع قیرهای امولسیونی آنیونیك و كاتیونیك می*توانند خصوصیات چسبدگی و عمل آوری داشته باشند (با توجه به نوع مصالح). تجربه نشان داده است كه امولسیونهای آنیونیك (با بار منفی روی ذرات قیر) بیشتر مناسب استفاده با مصالح سنگی كه بارهای سطحی مثبت دارند می*باشند. بالعكس امولسیونهای كاتیونیك (با بار مثبت روی ذرات قیر) بیشتر مناسب مصالح سنگی كه دارای بارهای سطحی منفی هستند می*باشد. در كاربرد قیرها امولسیونی آنیونیك یا كاتیونیك، ته نشست اولیه ذرات قیر یك واكنش الكتروشیمیایی است، اما پیوند اصلی مقاومت بین لایه نازك قیر و مصالح سنگی بعد از، تبخیر آب امولسیون و آبی كه ممكن است روی سطح مصالح سنگی باشد، ایجاد می*گردد. همچنین بافت سطحی مصالح، پوكی و خصوصیات جذب آنها روی چسبندگی قیر به مصالح سنگی اثر می*گذارند. مصالح سنگی با سطح صاف به خوبی مصالح سنگی با سطح خشن، لایه نازك قیر را نگه نخواهند داشت. ذرات متخلخل كه قیر را جذب می*كنند بهتر از مصالح سنگی با سطح صاف لایه نازك قیر را نگه خواهند داشت. مصالح سنگی متخلخل قیر بیشتری نسبت به مصالح غیرمتخلخل نیاز دارند.
انواع عریان شدن
عریان شدن زمانی كه پیوند بین قیر و مصالح سنگی با آب شكسته شود، اتفاق می*افتد. به علت كامل خشك نشدن، آب ممكن است روی سطح مصالح یا داخل خلل و فرج سنگدانه*ها باشد یا ممكن است از منابع دیگری بعد از اجرا آب نفوذ كرده باشد. حداقل به 6 روش به شرح زیر ممكن است پیوند بین قیر و مصالح سنگی شكسته شود:
1- به شكل ذرات ریز و پایدار در آمدن
علت عریان شدن تحت عنوان خود به خود خرد شدن و به شكل ذرات ریز و پایدار درآمدن.
2- تفكیك
جدا شدن قیر از سطح مصالح سنگی توسط لایه نازك آب بدون شكست واضح و قابل دید در لایه نازك قیر است كه نهایتاً لایه نازك قیر می*تواند كاملاً از مصالح سنگی جدا شود.
3- جابجایی
این امر هنگامی است كه چسبندگی قیر به سطح مصالح سنگی توسط آب ضعیف شود. در این نوع عریان شدن، آب آزاد از طریق نفوذ در پوشش قیری به سطح سنگدانه*ها راه می*یابد. شكست ممكن است از پوشش ناكافی سنگدانه*ها هنگام مخلوط كردن آسفالت در كارخانه آسفالت یا گسیختگی لایه نازك قیر باشد.
4- گیسختگی لایه نازك
این پدیده نیز یك روش عریان شدن است كه در واقع می*توان آنرا اولین گام در عریان شدن نامید. گسیختگی لایه نازك قیر روی ذرات مصالح سنگی عموماً بعلت اعمال تنشهای ناشی از ترافیكایجاد خرابی در لبه*ها و گوشه*های تیز كه پوشش قیر در آنها بسیار نازكتر است، اتفاق می*افتد.
5- فشار آب حفره*ای
این فشار عاملی برای تشدید عریان شدگی می*باشد. در مخلوطهای آسفالتی با فضای خالی زائد، آب ممكن است آزادانه از میان فضاهای خالی مرتبط داخلی عبور كند. ترافیك ممكن است درصد فضای خالی روسازی را كاهش داده، مسیرهای عبور بین فضاهای خالی را ببندد و آب را محبوس نماید. به علت جریان ترافیك و عبور مكرر آب، فشار آب حفره*ای به حدی می*رسد كه عریان شدن قیر از سطح مصالح سنگی را ایجاد می*نماید.
6- جریان آب هیدرولیكی
این جریان بیشتر از لایه*های سطحی روسازی*های آسفالتی و در قسمت زیرین لایه اعمال می*شود. وقتی كه روسازی اشباع باشد، چرخهای وسیله نقلیه آب را به درون روسازی از جلو تایرها فشار می*دهند و آن را از پشت تایرها به بیرون می*مكند. این حركت آب به عریان شدن مصالح سنگی كمك می*كند. همچنین غبار و ماسه و سنگدانه*های رها شده در جاده نیز ممكن است با آب باران مخلوط شده و خراشیدگی لایه نازك قیر را تسریع بخشند.
علت عریان شدن
به طور كلی فقط یك علت برای عریان شدن وجود دارد: آب بین لایه نازك قیر و سطح مصالح سنگی راه یابد و جانشین قیر به عنوان پوشش مصالح سنگی شود. آب به چند طریق ممكن است به سازه روسازی برسد. از میان آنها می*توان به آب درون یا روی مصالح سنگی كه كاملاً خشك نشده*اند، زه آب باران از میان شانه*ها، تركها یا روسازی متخلخل، آب زیر سطحی (كه از نقاط بالاتر فشار هیدرواستاتیكی تولید می*نماید)، آب موئینه از بستر راه و تبخیر آب از لایه*های زیرین اشاره نمود. به هر صورت آب به روشهای مختلفی ممكن است به مصالح سنگی برسد.
كاهش عریان شدن یا جلوگیری كردن از آن
برای ساخت روسازی جدید، یا روكش یا بازیافت یك روسازی قدیمی راهنمایی*های زیر باید برای كاهش احتمال عریان شدن مورد توجه قرار گیرد:
1- برای روسازی*های جدید تمام آسفالتی از دانه*بندی پیوسته، خوب متراكم شده، مستقیماً بر روی بستر كاملاً آماده شده استفاده شود. تحقیقات نشان می*دهد، اگر این روسازی*ها به طور مناسب و خوب ساخته شوند حتی در بخش ترانشه هیچ آبی زیر این روسازی*ها جمع نمی*شود. بنابراین این روسازی*ها به طور مؤثری در مقابل عریان شدن مقاومت می*نمایند.
2- ایجاد زهكشی اصولی برای ساختمان روسازی ـ اگر آب آزاد سریعاً دفع شود یا از مخلوط مصالح سنگی و قیر دور نگه داشته شود، عریان شدن ناشی از تشكیل امولسیون، جابجایی، گسیختگی لایه نازك یا جریان آب هیدرولیكی توسعه نمی*یابد. آب جدا از مخلوط نگه داشته می*شود كه باعث مقاومت عریان شدن بیشتر مصالح سنگی شود.
3- در اكثر حالات از مخلوطهای سنگدانه و قیر با دانه بندی متراكم به جای دانه*بندی باز برای لایه*های میانی و اساس استفاده نمائید استفاده از مخلوطهای با دانه*بندی پیوسته و خوب متراكم شده از ورود آب به لایه*های روسازی جلوگیری می*كند. وقتی مخلوطهای اساس با دانه*بندی باز در تعمیر تركها استفاده می*شود تعبیه سیستم مناسب زهكشی جهت جلوگیری از ایجاد فشار آب حفره*ای و احمال عریان شدن ضروری می*باشد.
4- اطمینان نمایید كه همه لایه*های روسازی كاملاً متراكم شده*اند و در لایه*های با دانه*بندی پیوسته فضاهای خالی مرتبط برای عبور آب از میان آنها وجود نداشته باشد. روش آزمایش تجربی، «ASTM:D3637 نفوذپذیری مخلوطهای آسفالتی» روشی را برای كنترل نفوذ پذیری روسازیهای متراكم شده در صحرا را در برمی*گیرد.
5- از مصالح سنگی تازه شكسته شده با مقاومت عریان شدن ضعیف استفاده نكنید. قیر از مصالح سنگی كه برای یك هفته یا بیشتر انبار شده*اند كمتر لخت می*شود تا نسبت به همان مصالح سنگی كه بتازگی شكسته شده*اند.
6- از مصالح سنگی گرم و خشك استفاده كنید ـ اگر مصالح سنگی دارای سطح خشك باشند به طوری كه هیچ رطوبتی بین مصالح سنگی و لایه نازك قیر موجود نباشد، عریان شدن كمتر اتفاق می*افتد.
7- از مصالح سنگی تمیز استفاده كنید ـ از مصالح سنگی درشت با ذرات رس نظیر غبار كه به طور محكم به سطح آنها چسبیده است نباید استفاده شود. حتی اگر قیر به طور كامل سنگدانه را بپوشاند، غبار از چسبیدن قیر به سطح سنگدانه جلوگیری خواهد نمود.
8- از مصالح سنگی با جاذب رطوبتی بالا در صورت در دسترس بودن انتخابهای دیگر استفاده نكنید لازم است مصالح سنگی كه بیشترین مقاومت را نسبت به عریان شدن دارا می*باشند، استفاده گردد. با انجام آزمایش حساسیت آبی مصالح و قیر برگزیده برای پروژه، تعیین نمایید كدام مصالح سنگی برای پروژه بهترین می*باشد.
9- هنگامی كه استفاده از مصالح سنگی جاذب آب اجتناب ناپذیر است، یك ماده ضد عریان شدن را به مقدار مناسب تعیین شده توسط آزمایشهای حساسیت آبی و طرح مخلوط آزمایشگاهی اضافه نمایید آهك هیدراته ومواد مایع ضد عریان شدن پایدار در مقابل حرارت عملكرد صحرایی قابل قبولی با مصالح سنگی منتخب فراهم نموده*اند. اگر آهك هیدراته و مواد مایع ضد عریان شدن پایدار در مقابل حرارت عملكرد صحرایی قابل قبولی با مصالح سنگی منتخب فراهم نموده*اند. چنانچه آهك هیدراته انتخاب شود، بهترین نتایج وقتی حاصل می*گردد كه مصالح سنگی با ماده آبكی آهك هیدراته تثبیت شود. بهترین نتیجه بعدی، وقتی است كه آهك هیدراته به مخلوط آسفالتی در ضمن تهیه آن اضافه می*شود. با بعضی مخلوطها، مواد مایع ضد عریان شدن پایدار در مقابل حرارت مؤثر بوده*اند. فرآورده*ای را انتخاب نمایید كه با مواد خاص در مخلوط مؤثر باشد. انتخاب را فقط بعد از تكمیل بررسیهای آزمایشگاهی انجام دهید.
10- اگر از یك ماده مایع ضد عریان شدن استفاده می*شود، مطمئن شوید كه ماده به مقدار مناسب پیشنهاد شده توسط آزمایشگاه اضافه شده است ـ بیش از اندازه افزودنی می*تواند در حضور آب در ماده ضد عریان شدن بچرخد. در هر حالتی، هیچ ماده ضد عریان شدن به عنوان ساخت دستورالعمل خوب نباید توصیه شود.
11- قیری را انتخاب نمایید كه وقتی مایع می*شود، مصالح سنگی را پوشش نماید اما در سرویس*دهی، ویسكوزیته بالایی به قدر كافی داشته باشد كه در مقابل عریان شدن مقاومت كند. ضمن آنكه دیگر اهداف طرح را برآورده نماید ـ لایه*های نازك یا ضخیم قیر دسترسی آب به سطح مصالح سنگی را مشكل می*سازد.
12- مطمئن شوید كه ذرات مصالح سنگی به طور كامل و یكنواخت با لایه نازك قیر ضخامتی كه مخلوط شروط مقاومت را برآورده نماید، پوشش شود ـ لایه*های نازك یا ضخیم قیر دسترسی آب به سطح مصالح سنگی را مشكل می*سازد.
13- در تمام مدت ساخت روسازی كنترل كیفی خوبی انجام دهید.