بررسی جاده های مرکب

بررسی جاده های مرکب

یک جاده مرکب شامل یک پایه سیمانی است که به شکل پیوسته زیر آسفالت سطح پهن‌شده است. یک الگوی منظم از ترک‌های عرضی دمایی ایجادشده می‌تواند در زیرلایه سیمانی خیلی زود و پس از پهن شدن ظاهر شود و این‌ها می‌توانند مطابق شکل 11 به‌عنوان ترک‌های انعکاسی در سطح آسفالت بعد از چند سال ظاهر شوند.

شکل 11: ترک‌های انعکاسی در یک بزرگراه با جاده مرکب

تا همین اواخر، فرض می‌شد این ترک‌ها به دلیل باز و بسته شدن ترک لایه سیمانی درنتیجه انبساط و انقباض دمایی و یا به دلیل انعطاف و کشش ترک لایه سیمانی ناشی از بار چرخ عبوری ایجاد می‌شود. این مکانیسم‌ها بلافاصله یک فشار متمرکز را به آسفالت بالای ترک وارد می‌کنند و این باعث شروع ترک در آسفالت شده و به سمت سطح گسترش میابد. به‌هرحال، مغزه گیری وسیع در جاده‌های در حال سرویس در انگلستان نشان داده که ترک‌های انعکاسی معمولاً در سطح جاده شروع می‌شوند و به سمت پایین حرکت می‌کنند تا به یک ترک موجود برسند یا به لایه بتن زیری متصل بشوند (شکل 12). به‌علاوه، این مطالعه نشان داد که تأثیرات محیطی نسبت به بار ترافیک برای ایجاد ترک‌های انعکاسی در جاده‌های ترکیبی ارجحیت دارد. وقتی جاده جدید است، رویه به‌اندازه کافی انعطاف‌پذیر است که در برابر فشارهای دمایی وارده شده مقاومت کند اما وقتی جاده پیر شد به‌تدریج این ظرفیت را از دست خواهد داد. مطالعه نشان داد که ایجاد ترک انعکاسی در جاده‌های لایه­ای (as laid pavements) با فشاری که رویه سطح می‌تواند قبل از ترک خوردن در خود جای دهد ارتباط دارد. این با پیرشدگی کاهش می‌یابد و به نوع و حجم بایندر استفاده‌شده بستگی دارد.

شکل 12: مغزه ترک انعکاسی شروع‌شده است سطح.

در مراحل توسعه ابتدایی، ترک‌ها به‌عنوان یک مشکل ساختاری شناخته نمی‌شوند. هنگامی‌که در لایه‌های آسفالت منتشر می‌شوند، آب نفوذ می‌کند و حرکت پمپ شدن به‌وسیله ترافیک لایه‌های پایه را ضعیف می‌کند. هم‌زمان، عبور بار باعث خراب شدن تکه خواهد شد و در چنین شرایطی تکه‌های سیمانی تحت ترافیک سنگین حرکت خواهد کرد و ترک خوردن بیشتر، ورقه ورقه شدن و تخریب‌های کلی ایجاد خواهد شد. ترک خوردن انعکاسی لایه بالایی قوی روی یک ترک از این نوع به نیروی واردشده به‌وسیله ترافیک و شدت ترک وابسته است.

مدل‌سازی ترک خوردن انعکاسی جاده مرکب لایه‌ای (as laid) به‌طورکلی با آسفالت به‌عنوان یک‌لایه تأثیرپذیر رفتار می‌کند که مجبور است به حرکت لایه سیمانی پاسخ بدهد. این مدل‌ها شامل باز و بسته شدن دمایی ترک در لایه پیوند بتن یا کشش ایجادشده به‌وسیله ترافیک فرض می‌کنند یک فشار متمرکز بالا به‌سرعت به لایه آسفالت بالایی اعمال خواهد شد و باعث ایجاد ترک اولیه و گسترش آن به سمت بالا می‌شود. این مدل‌ها موارد زیر را در نظر نمی‌گیرد:

• ضریب گسترش دمایی سطح آسفالت چندین بار بزرگ‌تر از بتن است.

• در نزدیکی سطح تغییرات روزانه دما زیاد است.

• سخت شدن قیر در نزدیک سطح شدیدتر است.

توسعه‌های اخیر در مدل‌سازی همه این فاکتورها را در نظر می‌گیرد و از روش اجزاء محدود برای مدل‌سازی رفتار آسفالت و لایه‌های پیوند سیمان به‌عنوان سیستم تنها استفاده می‌کند (شکل 13 الف). شکل 13ب خطوط فشار دمایی القاشده و پیش‌بینی‌شده به‌وسیله این مدل‌سازی را نشان می‌دهد. پیش‌بینی می‌کند که فشارهای دمایی بالاتر به‌سرعت در بالای ترک سیمان در سطح ایجاد می‌شود. به‌علاوه، پیش‌بینی می‌کند که یک شرایط فشار متمرکز در زیرلایه آسفالت مجاور به ترک در لایه بتنی به وجود خواهد آمد. این نتیجه‌گیری به این معنی است که یک ترک ممکن نیست که به‌طرف بالا رشد کند. این مدل یک بیان کیفی برای رفتارهای مشاهده‌شده ارائه می‌دهد که ترک‌ها در سطح ایجاد می‌شود و به سمت پایین گسترش میابد.

شکل 13: الف: مدل شماتیک از ترک انعکاسی شروع‌شده در سطح ب: خطوط فشار القاشده دمایی پیش‌بینی‌شده