تاثیر عوامل جوی (یخبندان و رطوبت ) بر طرح روسازی
علل و روشهای جلوگیری از آن
اثر یخبندان
یخبندان دو اثر منفی بر روسازی ها دارد که عبارتند از :
الف : تورم روسازی در اثر یخبندان ، که ممکن است منجر به شکست و خرابی روسازی شود .
ب : کاهش قدرت باربری روسازی درموقع ذوب یخ ها
افزایش رطوبت مصالح ساختمانی و بخصوص خاک بستر آن منجر به خرابی روسازی میشود .
تورم در اثر یخبندان :
به بالا آمدن سطح روسازی در اثر یخ زدن ذرات آب و تشکیل عدسی های یخ در خاک بستر و یا در لایه های اساس و زیر اساس اطلاق می شود.
برای متورم شدن روسازی در اثر یخبندان باید سه عامل زیر حتما موجود باشند . در غیر این صورت تورم واقعی بوقوع نخواهد پیوست :
الف – هوای سرد ( دمای زیر صفر)
ب- خاک نسبتا ریز دانه
ج- منبع آب زیر زمینی درعمق نسبتا کم ( کمتراز حدود 3 متر )
چگونگی شکل گیری تورم :
آب موجود در منبع آب زیر زمینی د ر اثر خاصیت موئینه خاک نسبتا ریز دانه بالا آمده و پس از رسیدن به قسمتهای سرد سیستم روسازی یخ زده و عدسی های یخ تشکیل می شوند . حجم آب به علت یخ زدن افزایش می یابد که منجر به افزایش حجم خاک و مصالح روسازی می شود . به سبب تشکیل کریستالهای یخ درصد املاح موجود در آب افزایش می یابد که این عمل باعث مکیده شدن مقدار بیشتری از ذرات آب از منبع آب زیر زمینی می شود . دراثر این پدیده میزان رطوبت و د رنتیجه ضخامت یخها مرتبا افزایش می یابد که ممکن است منجر به تورم وخرابی روسازی شود .
خاکهای حساس در برابر یخبندان عبارتند از :
ماسه خیلی ریزدانه ، لای و خاک رس بادامنه خمیری کمتر از 12
حفرات این نوع خاکها به اندازه کافی کوچک هستند که خاصیت موئینه در آنها برقرار شود . و از طرف دیگر این خاکها آن اندازه ریزدانه نیستند که به علت کوچک بودن حفرات آنها غیر قابل نفوذ باشند .
خاکهای حساس در برابر یخبندان به 4 گروه تقسیم می شوند که به ترتیب به F4,F3,F2,F1 موسوم هستند . در این رده بندی خاک F1 کمترین و خاک F4 بیشترین حساسیت را دارد
محافظت روسازی در برابر یخبندان :
برای محافظت روسازی ها باید حداقل یکی از این عوامل حذف شود تا روسازی در اثر یخبندان متورم نشود
بمنظور حذف اثر برودت هوا ، باید ضخامت کل روسازی ا زعمق یخبندان منطقه ای که راه در آن محل ساخته می شود بیشتر اختیار شود . در این صورت لایه روسازی مانند یک لایه عایق حرارتی عمل کرده و از یخ زدن آب موجود در بستر روسازی جلوگیری خواهد کرد. در برخی موارد ممکن است افزایش ضخامت کل روسازی ( تا حد عمق یخبندان منطقه ) از نقطه نظر اقتصادی مقرون به صرفه نباشد . د راین صورت بجای حفاظت کامل روسازی در برابر خطر یخبندان اقدام به حفاظت نیمه کامل آن می شود .
حفاظت نیمه کامل اصطلاحا به طرحی اطلاق می شود که در آن ضخامت روسازی تا حد امکان ، زیاد ولی نه برابر با عمق یخبندان منطقه اختیار شده باشد .
برای حذف اثر خاک نسبتا ریزدانه ، باید قسمتی از خاک بستر که در برابر یخبندان حساس است با مصالح غیرحساس تعویض شود. ضخامت لایه ای که باید برداشته شود از تفاضل ضخامت روسازی از عمق یخبندان منطقه بدست می آید .
برای حذف اثر آب زیر زمینی ، یا باید اقدام به زه کشی عمقی شود و یا باید راه در خاکریز قرار داده شود.معمولا درعمل زه کشی عمقی در طول زیادی از راه قابل اجرا نبوده ودر برخی از موارد تاثیر چندانی نیز در محافظت روسازی در برابر خطر تورم ندارد. قرار دادن راه در خاکریز و بالا اوردن محور راه معمولا یک راه حل مناسب تری د راینگونه موارد است .
تعیین عمق یخبندان :
برای اندازه گیری عمق یخبندان یک منطقه معمولا یا از لوله حاوی مایع فلورسین و یا از لوله حباب دار استفاده می شود . با این وسایل می توان مستقیما د رمحل عمق یخبندان را اندازه گرفت . در آزمایش لوله فلورسین از خاصیت تغییر رنگ مایع فلورسین دراثر برودت زیر صفر استفاده می شود . در این آزمایش لوله شیشه ای نازکی که پر از مایع فلورسین است در داخل حفره ای که در زمین بوجود آمده است قرار داده شده و سپس بکمک تغییر رنگ قسمتی از طول لوله عمق یخبندان منطقه تعیین می شود .
تعیین عمق یخبندان به کمک روشهای تئوری- عملی :
هرگاه به عللی عمق یخبندان مشخص نباشد از این روش استفاده میکنیم
در این رابطه z عمق یخبندان ، FI شاخص برودت که تابع شدت و دوام برودت هوا است ، و A عدد ثابتی است که بستگی به خصوصیات حرارتی مصالح داشته و برای مصالح شنی با نفوذ پذیری خوب برابر 4.7 است .
طبق تعریف شاخص برودت (FI ) تفاوت بین رقوم نقاط حداکثر و حداقل منحنی برودت است .
تعین شاخص برودت
تاثیر رطوبت در طرح روسازی ها :
مقاومت خاکهای ریز دانه بستگی به میزان رطوبت موجود در آنها دارد . معمولا با افزایش رطوبت خاک از مقاومت آن به مقدار قابل ملاحظه ای کاسته می شود .
رطوبت موجود در خاک بستر روسازی ها معمولا از سه منبع سرچشمه میگیرند که عبارتند از :
الف – بارندگی
ب- ذوب یخ
ج- آبهای زیر زمینی
اگر میزان بارندگی سالانه در یک منطقه از حدود 50 سانتی متر کمتر بوده و سطح آب زیر زمینی در آن محل بیش ازحدود 6 متر از سطح خاک بستر روسازی فاصله داشته باشد ، میزان رطوبت خاک بستر تحت تاثیر مقدار بارندگی در آن محل و یا وجود آبهای زیر زمینی نخواهدبود.
میتوان مناطق مختلف را برحسب میزان بارندگی سالانه و امکان وقوع یخبندان – ذوب یخ و وجود آبهای زیر زمینی به چهار منطقه تقسیم کرد . این مناطق عبارتند از :
1 – مناطق با بارندگی زیاد
2 – مناطق سردسیر
3 – مناطق با آبهای زیر زمینی کم عمق
4 – مناطق گرم و خشک
میزان بارندگی در این مناطق بیش از 50 سانتی متر در سال است . اگر در این مناطق سطح آبهای زیر زمینی بیش از 6 متر از سطح خاک بستر روسازی فاصله داشته و ضمنا خطر یخ بندان – ذوب یخ هم در منطقه موجود نباشد ، میزان رطوبت خاک فقط بستگی به مقدار بارندگی در آن منطقه خواهد داشت .
1 – مناطق با بارندگی زیاد
در این گونه مناطق خاک بستر در زمان ذوب یخها معمولا بیشترین میزان رطوبت را خواهد داشت . در مناطق سردسیر همواره باید نمونه گیری از خاک جهت تعیین درصد رطوبت در زمان ذوب یخها انجام شود .
2 – مناطق سردسیر
در مناطقی که سطح آب زیر زمینی کمتر از حدود 6 متر از سطح خاک بستر روسازی فاصله داشته و میزان بارندگی در آن محل کم و ضمنا خطر یخبندان نیز موجود نباشد میزان رطوبت خاک بستر تابعی از ارتفاع آب بالا آمده در اثر خاصیت موئینه در خاک خواهدبود . ارتفاع آبی که در اثر این خاصیت بالا می آید تابعی از جنس خاک و میزان تخلخل آن است و با استفاده از رابطه زیر بدست می آید.
3- مناطق با آبهای زیر زمینی کم عمق :
در این رابطه e نسبت تخلخل خاک
-D10 اندازه موثر ( اندازه ای که 10 درصد وزنی خاک از آن اندازه کوچکترند ) بر حسب سانتی متر
C ضریبی است که مقدار آن بین 1/ تا 5/0 سانتی متر مربع متغیر است .
تخمین رطوبت خاک د راین گونه موارد با استفاده از آزمایش مکش انجام می شود .
در مناطقی که میزان بارندگی سالانه کمتر از 25 سانتی متر در سال بوده و سطح آبهای زیر زمینی در عمقی بیش از 6 متر از سطح خاک بستر واقع بوده و ضمنا خطر یخبندان نیز وجود نداشته باشد ، درصد رطوبت خاک معمولا خیلی کمتر از درصد رطوبت بهینه بوده و میزان آن فقط تحت تاثیر رطوبت هوا خواهد بود .
4 – مناطق گرم و خشک
تورم خاک بستر در اثر رطوبت
برخی خاکها دارای این خاصیت هستند که در اثر جذب آب افزایش حجم قابل ملاحظه ای داشته و با از دست دادن رطوبت از حجمشان کم می شود . اینگونه خاکها که معمولا از نوع خاکهای رسی هستند به خاکهای قابل تورم موسوم می باشند . تا آنجا که امکان داشته باشد باید از ساختن روسازی بر روی این نوع خاکها اجتناب شود . درمواردی که نتوان باتغییر مسیر راه و یا تعویض خاک قابل تورم با مصالح مناسب دیگر از ساختن روسازی بر روی اینگونه خاکها اجتناب نمود . باید تدابیری برای کاهش تورم خاک در نظر گرفته شود .
تجربه نشان داده است که هرگاه خاکهای قابل تورم با رطوبتی کمی بیشتر از درصد رطوبت بهینه کوبیده و متراکم شوند معمولا قابلیت تورم آنها حداقل خواهد بود. میزان تورم خاک باافزایش مقدار رطوبت تراکم کاهش یافته ودر رطوبتی کمی بیشتر از درصد رطوبت بهینه مقدار آن به حداقل مقدارخود می رسد .
چگونه تورم خاک را کاهش دهیم ؟
روش دیگر افزودن آهک به خاکهای قابل تورم است که سبب کاهش میزان تورم اینگونه خاکها می شود تجربه نشان داده است که این روش در صورتی قابل استفاده است که ضخامت لایه خاک قابل تورم خیلی زیاد نباشد . کاهش قابلیت تورم اینگونه خاکها در اثر آهک به علت تغییر خواص خمیری خاک است .
روشی دیگر برای کاهش قابلیت تورم خاکها که در برخی ازکشورها مورد استفاده قرار گرفته و نتیجه رضایتبخشی داده است غرقاب کردن خاک قبل از ساختن روسازی است .
درصد تورم :
حجم اولیه نمونه
درصد تورم طبق تعاریف است از نسبت تغییر حجم نمونه خاک به حجم اولیه آن ( رابطه 7-12)
100 × ————————————- = درصد تورم
حجم اولیه نمونه – حجم ثانویه
حجم اولیه نمونه
میزان تورم خاکها بستگی به عوامل زیادی دارد که مهم ترین انها
مقدار و نوع کانی های رسی است . هر اندازه مقدار کانی های رسی درخاکی بیشتر
باشد آن خاک قابلیت تورم بیشتری را در اثر جذب آب خواهد داشت .
وزن مخصوص خشک خاک
میزان رطوبت تراکم
فشار پیش تحکیمی
ساختمان خاک
زه کشی خاک بستر روسازی ها :
آب موجود در خاک بستر موجب کاهش مقاومت خاک و در نتیجه کاهش قدرت باربری سیستم روسازی می شود که باید این آب کنترل و دفع شود . کنترل و دفع آبهای سطحی که از بارندگی و ذوب یخ ها ناشی می شود زه کشی سطحی و کنترل و دفع آبهای زیر زمینی را زه کشی عمقی
می نامند .
آب ناشی از بارندگی معمولا به سه بخش تقسیم می شود :
بخشی از آن در سطح روسازی جاری شده وبه جوی ها و زمین های پست اطراف راه جریان پیدا میکند
بخشی دیگر بعلت وجود درزها و ترکهای لایه رویه به داخل سیستم روسازی نفوذ کرده و باعث افزایش میزان رطوبت خاک بسترروسازی می شود
بخشی دیگر آب ناشی از بارندگی تبخیر می شود که معمولا مقدار آن درمقایسه با مقداری که جریان پیدا می کند ویا قسمتی که درروسازی نفوذ می کند کم است
1-
2-
3-
درزها و ترکهای لایه رویه
آب موجود در منابع آب زیر زمینی ممکن است که در اثر وجود خاصیت موئینه درخاک بالا امده وسبب افزایش رطوبت خاک بستر روسازی شود . آبی که در اثر خاصیت موئینه بالا می آید قابل زه کشی نیست . لیکن می توان با استفاده از یک لایه زه کش از حرکت ذرات آب به طرف بالا جلوگیری کرد .
گاهی لازم است که سطح آب زیر زمینی موجود در طول راه ویا دردامنه تپه ها که راه بر روی آن واقع می شود پایین آورده شود تا زمین بستر روسازی از حالت اشباع خارج شود . این عمل معمولا بااستفاده از کانال زه کشی و قرار دادن لوله های زه کش در انها انجام می شود .
با سپاس از توجه شما دوستان گرامی
به امید ایرانی آباد و آزاد