انواع روسازیهای بتنی
روسازیهای بتنی به چهار دسته تقسیم می شوند :
روسازی بتنی غیر مسلح درزدار JPCP
روسازی بتنی مسلح درزدار JRCP
روسازی بتنی مسلح پیوسته CRCP
روسازی بتنی پیش تنیده PCP
نشریه 234 (راهنمای طراحی و اجرای بتن غلتکی در روسازی راههای کشور )
روسازی بتنی ساده درزدار(JPCP):
یک روسازی بتنی غیر مسلح درزدار بایستی با درزهای انقباض با فواصل نزدیک به هم ساخته شود . داول )میلگرد اتصال (یا قفل وبست سنگدانه ای ممکن است برای انتقال بار درعرض درزها مورد استفاده قرار گیرد . کاربرد استفاده یا عدم استفاده از داول ها با توجه به مناطق جغرافیایی مختلف با یکدیگر متفاوتند . بسته به نوع سنگدانه، آب وهوا و تجارب قبلی ، فاصله بین درزها معمولاً4/5 تا 9 متر 15) تا 30 فوت (مورد استفاده قرار گرفته است. در صورت افزایش فاصله درزها قفل وبست سنگدان های کاهش یافته و ریسک بوجود آمدن ترک افزایش می یابد. بر اساس تحقیقات به عمل آمده در سال 1978 توسط تعدادی از محققین حداکثر فاصله درزها 6 متر20) فوت(برای درزهای داول دار و4/5متر (15 فوت) برای درزهای بدون داول توصیه شده است.
روسازی بتنی مسلح درزدار(JRCP):
در این نوع روسازی آرماتورهای فولادی بکار رفته بر خلاف شبکه های سیمی یا میلگردهای آجدار نه به منظور افزایش مقاومت سازه ای روسازی بلکه به جهت افزایش فاصله درزها تعبیه می شوند . فواصل درزها از 9 تا 30 متر( 30 تا 100 فوت) متغیر است .با JRCP بدلیل افزایش طول پانل ها، لازم است داول ها برای انتقال بار در عرض درزها قرار داده شوند . مقدار توزیع فولاد درافرایش فاصله درزها افزایش می یابد. در هرحال هزینه تعداد درزها و داول ها با افزایش فاصله درزها کاهش می یابد. براساس هزینه های اره کردن ، مش ، داول ها و پرکننده های درزها، تحقیقات بعمل آمده در سا ل 1978 نشان داد که اقتصادی ترین فاصله درزها در حدود 12 متر(40 فوت) است. از آنجا که هزینه نگهداری بطور کلی با افزایش فاصله درزها افزایش می یابد حداکثر فاصله درز 12متر(40 فوت) توصیه میگردد.
روسازی بتنی پیوسته(CRCP):
اولین بار این نوع روسازی بتنی که در آن درزها حذف می گردد در سال 1921 در نزدیکی واشنگتن مورد استفاده قرار گرفت . بدلیل مزایای آن در بیش از 24 ایالت آمریکا در حدود 32000 کیلومتر 2000) مایل (راه دو خطه با این نوع روسازی مورد استفاده قرار گرفته است ، یکی از دلایل استفاده از این روسازی حذف درزها بعنوان نقطه ضعف در روسازی است که حذف آن منجر به کاهش ضخامت مورد نیاز می شود. ضخامت CRCP بطور تجربی از 25 تا 50 میلیمتر1) تا 12 اینچ (کمتر وتقریبا در حدود 70 % تا 80% ضخامت روسازی معمولی می باشد تشکیل ترکهای عرضی در فواصل نزدیک به عنوان یک مشخصه بارز CRCP محسوب می گردد. این ترک ها کاملاً توسط آرماتورها کنترل شده و تا زمانیکه بصورت فواصل یکسان هستند بعنوان خطر محسوب نمی گردند . خرابی ای که بطور مکرر در CRCP اتفاق می افتد برش در کناره های روسازی است . این نوع خرابی یا بین دو ترک عرضی که بطور تصادفی موازی هم هستند و یا در تقاطع های Y شکل اتفاق می افتد.
اگر خرابی بجای درز، در کنارة روسازی اتفاق بیفتد دلیلی برای استفاده از CRCP با ضخامت کمتر وجود ندارد . راهنمای آشتو 1986 استفاده از یک معادله یا گراف را برای تعیین ضخامت JRCP و CRCP پیشنهاد می کند. در هر حال ضرائب انتقال بار برای CRCP کمی کوچکتر از ضرائب مربوط به JRCP و JPCP می باشد که ممکن است منجر به ضخامت کمتری برای CRCP شود . مقدار آرماتور طولی بایستی برای کنترل کردن فاصله و عرض ترک و حداکثر تنش در فولاد محاسبه گردد.
روسازی بتنی پیش تنیده( PCP ):
بتن در کشش ضعیف و در فشار قوی است. ضخامت لازم برای روسازی بتنی بر اساس مدول گسیختگی و مقاومت کششی بتن تعیین می شود . اعمال یک تنش فشاری قبلی به بتن، تنش کششی بوجود آمده در بتن بوسیله بارهای ترافیک را بسیار کاهش داده بنابراین باعث کاهش ضخامت بتن مورد نیاز می شود.کاهش احتمال بوجود آمدن ترک و پیدایش درزهای عرضی در روسازی های بتن پیش تنیده، منجر به کاهش هزینه نگهداری و افزایش عمر روسازی می گردد. اولین روسازی پیش تنیده در ایالات متحده آمریکا در یک روسازی100 متر300) فوتی(در سال 1971 در دلویر ساخته شد. بعد از آن در همان سال یک پروژه آزمایشی بطول3200 فوت 976) متر (بعنوان راه دسترسی در فرودگاه بین المللی دالاس ساخته شد.
روسازی های مرکب :
در یک روسازی مختلط هم ازHMA و هم از PCC استفاده می شود . استفاده از PCC در لایه پائینی و HMA در لایه بالایی تشکیل یک روسازی ایده آل را می دهد که بیشترین مشخصات و خصوصیات مورد انتظار از یک روسازی را دارا می باشد . لایۀ PCC یک لایه اساس مستحکم را فراهم نموده و HMA یک سطح صاف را بوجود می آورد. در هر حال این نوع روسازی خیلی پرهزینه بوده و بندرت بعنوان یک روسازی جدید مورد استفاده قرار می گیرد. طراحی روسازی های مرکب به روش تئوری صفحه صورت می گیرد به این دلیل که بتن جزء اصلی سازة باربر روسازی را تشکیل می دهد.
جایگاه، بتن غلتکی در روسازی های بتنی:
بعنوان یک نوع روسازی بتنی محسوب می گردد که جزء دسته اول یعنی روسازی بتنی غیرمسلح RCC روسازی بتن غلتکی شبیه به طراحی روسازی بتنی غیرمسلح درزدار با درز انبساط یا RCC درزدار قرار می گیرد. در واقع پروسۀ طراحی روسازی بتنی و روسازی بتنی RCC درزهای اجرایی بدون داول می باشد.
مشخصه این نوع بتن چنانکه توضیح داده خواهد شد، مقدار آب کم اختلاط است که این امر لزوم نیاز به داشتن دستگاههای اختلاط قوی را نشان می دهد و این امکان را فراهم می‌آورد که بجای ویبره‌های متداول از ویبره‌های غلتکی برای تراکم استفاده شود. تراکم در این نوع روسازی در دو مرحله صورت می‌گیرد. ابتدا با غلتکهای ویبره‌ای متراکم می‌شودو سپس از یک غلتک لاستیکی استفاده می‌شود. برای اجتناب از ایجاد ترکهای باز، بهتراست درزها در فواصل cm6 از هم اجرا شوند. از مزایای این نوع روسازی این است که در مدت زمان کمتری به ترافیک می‌توان اجازه عبور داد. ا زماشین آلات متداول در روسازی آسفالتی می‌توان استفاده کرد و هیچ گونه تسلیح با میلگرد مانند روسازی بتنی لازم ندارد. اجرای ان راحت‌تر و زمان کمتری در مقایسه با روسازیهای بتنی لازم دارد و عملکرد سازده‌ای خوبی دارد. باتوجه به اینکه افت بتن RCC کمتر از بتن مسلح است، عرض بازشدگی درز کمتر است و کارآیی انتقال بار کمی بیشتر از روسازیهای بتنی دردار غیرمسلح است. از معایب بارز این نوع روسازی چنان که اشاره خواهد شد می‌توان به مشخصه سطحی آن اشاره کرد، که به خاطر تامین نشدن مقاومت لغزشی کافی در سرعت‌های بالا لازم است بکه لایه‌ای ازآسفالت به ضخامت حداقل اجرایی روی آن اجرا کرد.
تاریخچه
ساخت روسازی بتن غلتکی روشی نوین در راستای توسعه و تکامل مصالحی نظیرخاک تثبیت شده با سیمان و یا اساس اصلاح شده با سیمان ( CTB ) می باشد که مدتهای مدیدی به عنوان زیراساس و اساس در طراحی و ساخت روسازیها کاربرد داشته اند . این گونه کابردهای اولیه بتن غلتکی در بسیاری ا ز کشورها قبل از جنگ جهانی اول نیز صورت گرفته است .مهندسین کانادایی درایالت بریتیش کلمبیا در سال 1970 به منظور ایجاد لایه های اساس با کیفیت بالاتر کاربرد سنگدانه با مقدار بالاتری از سیمان را آغاز کردند.گام بعدی در نظرگرفتن روسازی بتن غلتکی به عنوان روسازی کامل و بدون نیاز به لایه روکش بود. اولین کاربرد روسازی بتن غلتکی بدین شکل در ساخت محوطه ای برای کارخانجات چوب و الوار با بارگذاری سنگین در ونکوور در سال 1970 بود .عملکرد روسازی بتن غلتکی در این محوطه که تحت بارگذاری سنگین و همچنین سایش شدید بود بسیار موفقیت آمیز بود به نحوی که از آن زمان روسازی بتن غلتکی برای ساخت روسازی محوطه های صنعتی کاربرد وسیعی در کانادا داشته است .اولین نمونه استفاده از روسازی بتن غلتکی در اروپا در سال 1970 در جاده های با حجم ترافیکی کم در اسپانیا و اولین کاربرد آن در امریکا ساخت موفقیت آمیز یک جاده دسترسی به صورت آزمایشی در ایستگاه مطالعاتی ارتش امریکا در میسیسیپی در سال 1975 بوده است .لیکن اولین کاربرد واقعی و مهم RCCP در امریکا احداث محوطه وسیع پارکینگ برای تانک ها و وسایل نقلیه نظامی سنگین در پایگاه هود در تگزاس در سال 1984 بوده است . بعد از این کاربرد موفقیت آمیز تعداد قابل توجهی روسازی برای بارهای سنگین توسط بخش دولتی ، نظامی و همچنین بخش خصوصی در آمریکا صورت گرفت. این کاربردها شامل روسازی پارکینگ وسایل نقلیه نظامی سنگین، روسازی بندرگاهها و پایانه های مبادله بارهای کانتینری بوده است.از این میان دو پروژه بزرگ که در سال های 1989 تا1990 اجرا شدند یکی روسازی جاده و محل پارکینگ وسایل نقلیه چرخ ز نجیری به مساحت 324000 متر مربع در پایگاه درام نزدیک نیویورک و دومی روسازی پارکینگ اتومبیل برای شرکت جنرال موتور در تنسی به مساحت 405000 متر مربع قابل ذکراست. در سال 1992 نیز شرکت سیف وی برای روسازی محوطه انبار خود در کالیفرنیا 226000 متر مربع روسازی بتن غلتکی را اجرا نمود. دلیل این انتخاب هزینه اولیه پائین ، سرعت ساخت بالا، دوام خوب تحت بارهای سنگین و هزینه نگهداری پائین بود . دراندونزی اولین روسازی بتن غلتکی در سال 1985 ساخته شد و علی رغم رضایت بخش نبودن اولین تجربه آنها تا سال 1990 بیش از550,000 متر مربع از این نوع روسازی در اّن کشور ساخته شد.در ژاپن اولین روسازی بتن غلتکی در سال 1987 به بهره برداری رسید و تا سال 1997 حدود1800000 متر مربع روسازی بتن غلتکی در این کشور ساخته شد[3]. در مالزی نیز اولین روسازی بتن غلتکی در سال 1990 برای یک جاده ایالتی و بطور آزمایشی ساخته شد.
علاوه بر کشورهای فوق کشورهای فرانسه ، نروژ، فنلاند ، دانمارک ، آلمان ، استرالیا و آرژانتین از بعد از سال 1980 شروع به ساخت روسازی بتن غلتکی نمودند که استفاده هریک از آنها در حدود 100,000 متر مربع است.
در هفت کشور شیلی ، اروگوئه ، مکزیک،کلمبیا، اکوادور ، ایسلند و آفریقای جنوبی نیز کاربرد بتن غلتکی به میزان محدود و یا به صورت آزمایشی صورت گرفته است. تا پایان سال 1990 سطح کل روسازی بتن غلتکی دردنیا از مرز 12,000,000 مترمربع تجاوز نمود که بیش از نصف آن در اسپانیا ساخته شد. در حدود 1,500,000 متر مربع از این سطح برای بزرگراهها و راههای اصلی مورد استفاده قرار گرفت . در این راهها یک لایه آسفالت در بالای لایه بتن غلتکی جهت بهبود کیفیت سطح به کار رفت و باقیمانده 10,500,000 متر مربع آن در روسازی های با سرعت کم نظیر راههای درجه دو و نواحی صنعتی و نظامی بدون اینکه برروی روسازی بتن غلتکی پوشش دیگری قرار گیرد مورداستفاده قرار گرفت
تعریف بتن غلتکی
بتن غلتکی روسازی (RCC ) یک ترکیب بتنی سیمانی پرتلند با اسلامپ صفر است که توسط ماشین‌آلات متداول در بتن آسفالتی، پخش گردیده و به وسیله غلتکهای فلزی چرخ لاستیکی و غلتکهای ویبره ای، متراکم می‌شود. این بتن هم در سدهاو هم در روسازی راه استفاده می‌شود. RCC در سدهای خاکی به عنوان جایگزینی برای رس بکار می‌رود. خواص مخلوط و اغلب خواص مهندسی RCCP مشابه روسازیهای بتنی متعارف است. بتن غلتکی مورد استفاده در راهسازی، یک تکنولوژی در حال پیشرفت است. حدوددو دهه است که پروژه‌های متعددی روسازی در امریکا، کشورهای اروپایی نظیر فرانسه، اسپانیا، آلمان، کشور استرالیا و هندوستان و ژاپن با RCC، اجرا شده است و روند استفاده از آن همچنان در حال گسترش است.
دلایل گسترش استفاده از بتن غلتکی
دلایل گسترش استفاده از RCC در روسازی را می توان چنین بیان کرد:
1) هیچ وسیله ودستگاه خاصی برای ساخت آن لازم نیست و با ماشین متداول برای روسازی آسفالتی قابل اجرا است.
2) باعث افزایش سرعت اجرا و در نتیجه باعث صرفه جویی اقتصادی در مقایسه با سایر روسازیهامی‌شود. (حدود 30درصد صرفه جویی در مقایسه با روسازی بتنی)
3) معمولاً نیازی به استفاده از داول در درزها و تقویت سازه‌ای با فولاد ندارد.
4) به خاطر استحکام سازه‌ای بعد از تراکم، در آن زودتر از سایر روسازیهای بتنی، می‌توان به ترافیک اجازه عبور داد.
5) دلیل دیگر استفاده از بتن RCC مصرف کم سیمان در این نوع روسازی نسبت به سایر روسازیهای بتنی است. تکنولوژی RCC برای راه، انبارهای ذغال سنگ، انبار دسته بندی الوار، مناطق بندری، مناطق با ترافیک سنگین، پایدار کردن شیب خاکریزها یا سدها، خشک کردن حوضچه‌های لجنی، یا خشک کردن تالاب‌های حاوی پساب و سکوهای قابل حمل دستی استفاده می‌شود. استفاده ازخاکستر بادی، کارآیی بتن را بهبود می بخشد و باعث بهبود رفتار RCCP در مقابل ترک می‌شود.
معایب و مشکلات استفاده از روسازی بتن غلتکی
استفاده از RCC در روسازی مشکلات و معایبی نیز داردکه می توان آنها را چنین بر شمرد: 1) درراههای با ترافیک سنگین
• بدست آوردن بافت سطحی مناسب برای جلوگیری ازلغزش، خیلی دشوار است.
• صاف کردن سطح RCCP دشوار است.
2) با توجه به اینکه عملکرد مطلوب RCC به تغییرات رطوبت لازم برای حصول به تراکم کافی، حساس است. لذا به اجرای دقیق و کنترل نمودن بهنگام ساخت نیاز دارد.
3) کمبود اطلاعات مربوط به عملکرد طولانی مدت، عامل موثر دیگری در استفاده نکردن آن در بعضی کشورها است.
RCCP با توجه به آنکه روی زمین متراکم می‌شود، زمین زیرین در انسجام (قوام) بتن تازه واندرکنش آن بر درجه تراکم RCCP می‌تواند موثر باشد و لذا رفتار آن در طی فرآیند تراکم می‌تواند متفاوت باتراکم خاک باشد.
