تصوير اينفرارد (‌مادون قرمز) يك كهكشان كه توسط تلسكوپ فضايي هابل گرفته شده است.

امتیاز کاربران

ستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعال
 

آسفالت مخلوط داغ ( HMA)   بعنوان يك روش مرسوم در آسفالت كاري اتوبان ها و جاده هاي آمريكا كه در طي بيش از بيست سال گذشته مهندسي شده اند مورد استفاده قرار گرفته است علیرغم مزایای زیاد این روش بخصوص سرعت احداث ،  بسياري از خرابي هاي هاي زود هنگام شامل ترك ، دست انداز ، سوراخ ، چين خوردگي  و بسياري از عيوب ديگر معضل بزرگي در كيفيت اين اتوبان ها ايجاد كرده است . طبق برآورد های انجام شده خرابي هاي زود هنگام جاده اي هر ساله منجر به اتلاف ميليون ها دلار درآمد هاي مالياتي در ايالات متحده آمريكا مي گردد .

 

اهمیت کیفیت و دوام جادهای آسفالته و هزینه های نگهداری و تعمیرات آنها موجب گردید تا از سال 1995 مطالعات و تحقيقات گسترده اي  توسط دپارتمان حمل و نقل ايالتي ( WSDOT) و دانشگاه واشنگتن براي ريشه يابي اين خرابي هاي هاي زود هنگام در اين روش آسفالت كاري انجام گردد . در اين مطالعات از دوربين هاي ترموگرافي يا تصوير برداري حرارتي به همراه تست هاي چگالي هسته اي و نيزآناليز هاي آزمايشگاهي و مطالعات ميداني استفاده شده است . نتايج اين مطالعات تاييد مي كند كه علل اصلي اين خرابي هاي زود هنگام ، ريشه در تفاوت دما در هنگام پخش كردن مخلوط داغ آسفالت دارد  و می توان با استفاده از دوربین های ترموگرافی یا تصویر برداری حرارتی  در حین عملیات احداث نقاط عیب و مشکلات مربوطه را به خوبی شناسایی نمود. افت دما در این تحقیقات یکی از معضلات مبتلا به جاده سازی شناسایی گردید البته تحقيقات بيشتر و نيز تجارب عملي در ساخت جاده نيز ثابت نموده است كه اختلاط مجدد مخلوط آسفالت داغ بلافاصله قبل از پروسه پخش كردن آسفالت مي تواند تا حدزيادي مشكلات مورد بحث را كاهش داده و حتي از آنها ممانعت كامل به عمل آورد . اهميت اين مسئله در كشوري مانند امريكا از آنجا نشات مي گيرد كه تقريبا بيش از 75% جاده هاي حمل و نقل سنگين ، 90% مسير هاي توريستي و تقريبا تمامي مسير هاي نظامي  با اين روش احداث مي گردد . همین گستردگی مي تواند افق هاي تازه اي در استفاده از دوربين هاي تصوير برداري حرارتي در پروسه آسفالت كاري و نيز عيب يابي بوجود آورد و مباحث نويني از پايش وضعيت در كارهاي ساختماني را مطرح سازد .

 تاريخچه

بعد از افزايش تعداد عمليات شبانه احداث جاده و آسفالت كاري در طول سالهاي 1970-1980 كه ناشي از رشد بار ترافيكي بود ، سيستم جديد الاحداث اتوبان هاي ملي ( NHS) استراتژیک  با خرابي های زود هنگام مواجه گرديد . در پاسخ به اين مشكل در سال 1988 كميته تحقيقات حمل و نقل آكادمي هاي ملي ( TRB) يك برنامه تحقيقاتي برای بزرگراه هاي استراتژيك ( SHRP) بالغ بر 150 ميليون دلار را آغاز نمودند كه در سال 1993 در اوج خود به مجموعه اي از روش هاي طراحي و تحليل و استاندارد هايي منجر گرديد كه به SuperPave يا آسفالت عالي مشهور شد  . در ابتدا دورنماي آسفالت عالي بسيار خوشبينانه بود و امید می رفت که با این استاندارد بخش عمده ای از مشکلات حل گردد .باید توجه کرد که در ايالات متحده ساليانه 15 ميليارد دلار براي تعميرات و احداث جاده هاي آسفالت با روش مخلوط داغ به منظور تامين نياز هاي روز افزون بار ترافيكي هزينه مي گردد . خرابي هاي زود هنگام جاده ها ناشي از روش هاي ضعيف احداث منجر به رشد اشكالاتي شده است كه در هزينه هاي نگهداري و تعميرات جاده ها ايجاد حباب نموده است . يكي از تحقيقات انجام شده در كميته تحقيقات حمل و نقل نشان داد اگر فرآيند نوين آسفالت عالي تنها 25% افزايش در عمر كاري بزرگراه ايجاد نمايد ، بطور ساليانه مبلغي بالغ بر 785 ميليون دلار در هزينه هاي تعميرات جاده در سطح ايالت و نيز دولت فدرال صرفه جويي خواهد شد از سوي ديگر رانندگان درمجموع ميتوانند چيزي بين 1.3 تا 2.1 ميليارد دلار در سال بابت كاهش هزينه هاي نگهداري مربوط به خرابي و استهلاك ماشين هاي خود و نيز ارزش افزوده ناشي از بهبود شرايط ايمني صرفه جويي نمايند .

بهرحال عليرغم معرفي فرآيند آسفالت عالي و تاثیرات مثبت آن ،کماکان اشكالات زود هنگام وجود داشتند . البته قبلا تاثيرات منفي دماي پايين در فشرده سازي و تفكيك توده آسفالت در هنگام استفاده از روش مخلوط آسفالت داغ  بر روي طول عمر مفيد جاده مطالعه و منتشر شده و بطور معمول مشكلات فشرده سازي آسفالت ناشي از سه عامل اصلي زیر شناخته شده بود

1-     پایین بودن دماي  سرتاسري مخلوط

2-     تفكيك توده اي در مخلوط

3-     تركيب ناكامل مخلوط آسفالت و توده اي شدن منطقه اي در هنگام استقرار آسفالت

 

يك كشف بزرگ

در سال 1995 يك چشم انداز كاملا جديد متولد گرديد . در آن سال در يك همكاري انجام شده بين محققين دپارتمان شهر و مهندسي محيط زيست در دانشگاه واشنگتن كشف گرديد كه روش آسفالت عالي  از يك سو  بر روي ساخت و ساز ميداني توجه ندارد  واز ديگر سوي  بخش عمده اي از آسفالت غليظ كه بعنوان ماده چسبنده در پروژه هاي آسفالت كاري در آمريكا و جهان به كار مي روند پديده  دوره اي و خاص را تجربه مي كنند . اين پديده نواحي با چگالي كم آسفالت است كه بطور عام بعنوان " تفكيك يا جدايي دوره اي " يا " جدايي انتهاي بار " شناخته مي شوند و عامل خرابي هاي زودهنگامي شامل ، ترك هاي خستگي ، از هم گسيختگي مواد  يا هردو مي گردد. به نظر مي آمد كه نواحي مشكل دار  با طول مسير آسفالت كاري از يك ماشين آسفالت رابطه  دارد . بطور معمول بسته به ضخامت فرش آسفالت و پهناي دستگاه فواصل تكرار چيزي بين 50 تا 120 پا اندازه گيري مي گرديد .

درحقيقت اولين گام هاي برداشته شده كه منجر به كشفيات مهمي در رابطه با علل خرابي آسفالت گرديد از بخشي از يك تحقيق تز كارشناسي ارشد آغاز گرديد . آقاي استيون ريد كه قبلا زير نظر كميسيون دپارتمان حمل و نقل ايالت واشنگتن كار مي كرد بعنوان دانشجوي دانشگاه واشنگتن تحقيقات خود را در رابطه با عارضه  " تفكيك يا جدايي دوره اي " با مشاهدات نزديك عمليات احداث شبانه بزرگراه هاي بين ايالتي سياتل آغاز نمود . ريد قبلا بعنوان خدمه اپراتور دستگاه هاي آسفالت به مدت 15 سال كار كرده بود و لذا با تجهيزات آسفالت كاري كاملا آشنا بود . وی با زیر نظر گرفتن يك دستگاه آسفالت از نزدیک مشاهده كرد كه توده هاي  سخت آسفالت ، كه بر روي سطح بار مخلوط داغ  شكل گرفته است ، از كاميون به داخل ناودان ماشین آسفالت فرو رفته و آنطور كه چشم غير مسلح تشخيص مي دهد ،‌ بصورت لايه هاي  انبوه و شل از آسفالت داغ مخلوط و بصورت يكدست  از دستگاه آسفالت بيرون مي آيد . ماشين پخش كننده و فشرده ساز  كه به فاصله نزديك از ماشين آسفالت در حرکت است ، اين توده گرم را آنطور كه به نظر مي رسيد بصورت كاملا يكنواخت و يكدست فشرده و پخش مي كرد . مشاهدات ريد نشان مي داد دستگا ه ها بصورت صحيح كار خود را انجام مي دهند و همه چيز نشان از كيفيت مناسب كار داشت . اما ريد به صحیح بودن همه چیز شك داشت .


ريد روز بعد مشاهدات خود را با استاد راهنما خود یعنی  پروفسور جو ماهوني به بحث گذاشت و تصميم گرفت تا روز بعد با يك دماسنج آسفالت جهت بررسی بیشتر به سايت بازگردد . وي با اندازه گيري مستقيم توده هاي آسفالت قبل از فشرده سازي با داخل كردن دماسنج در داخل مواد به اين نتيجه رسيد كه مواد مخلوط بيرون آمده از ماشين آسفالت  بدون اختلاط مجدد در انتهاي عمليات ريزش در پاره ای از نقاط دمايي نسبتا پايين تر از مخلوط اصلي داشته و لذا در برابر فشردگي مقاومت بيشتري نشان مي دهند . بعنوان يك نتيجه اين نواحي خلل و فرج بيشتري داشته و لذا هواي محبوس بيشتري را درخود نگاه مي دارند كه موجب كاهش چگالي  شده  و درنتيجه مقاومت نواحي مذكور نسبت به نواحي با چگالي بيشتر در قبال ترافيك و ساير عوامل محيطي کاهش می یابد .

از سوي ديگر ريد متوجه شد كه اغلب پروژه هاي آسفالت كاري كه با پديده  جدايي دوره اي در زمان انتقال مخلوط داغ آسفالت از كاميون به دستگاه آسفالت مواجه هستند يا درعمليات آسفالت كاري شبانه و يا در اوايل و اواخر فصول مرسوم آسفالت كاري با اين پديده برخورد مي كنند . اين دوره ها زمان هايي هستند كه دماي محيط از مقدار بهينه آن برای انجام آسفالت پايين تر بوده و لذا سرعت خنك شدگي مخلوط در طول انتقال به محل كار سريعتر است . ريد كشف جالبي كرده بود كه نه تنها پايه تز تحصيلي او شد كه منجر به انقلابي در روش آسفالت كاري با مخلوط داغ گرديد ."... جابجايي اين مخلوط داغ خنك تر ، مي تواند نواحي در آسفالت ايجاد كند كه دماي آن نزديك و يا كمتر از دماي توقف مخلوط ( 175 درجه فارنهايت ) باشد كه  موجب مي گردد آسفالت در مقابل فشردگي و تراكم در مرحله نهايي آسفالت كاري مقاوم گردد " . حتي بعد از غلطك كاري ويژه نواحي خنك شده چگالي كمتر و ميزان هواي محبوس بيشتري نسبت به  مواد اطراف خود دارند .

براي خواندن مقاله كامل لطفا در مجله صنعت حمل و نقل شماره 321  اينجا را كليك فرماييد .