شبکه حمل ونقل جاده ای در هر کشور نقشی حیاتی در اقتصاد آن جامعه بازی کرده، لذا شرایط فیزیکی زیرساختها بسیار مهم است. بدون شک، بدون نگهداری کافی و به موقع، راه ها به شدت دچار زوال و تخریب خواهند شد و نیاز به بهسازی و حتی بازسازی گسترده ای خواهد بود که اغلب هزینه های بیشتر از تعمیر و نگهداری ساده ای که میتوانست زودتر انجام شود ،در بر خواهد داشت. با افزایش قیمت روسازی های آسفالتی، کاربرد آسفالت های حفاظتی به عنوان یک اقدام پیشگیرانه در تعمیر و نگهداری روسازی ها در ایران و جهان به شکل قابل چشمگیری رواج یافته است. در طی سالهای گذشته، در بین انواع آسفالت های حفاظتی، میکروسرفیسینگ به عنوان روشی مؤثر و کارآمد در نگهداری پیشگیرانه ی روسازی ها به صورت گسترده مورد پذیرش قرار گرفته است. استفاده از میکروسرفیسینگ موجب حفاظت و به تأخیر انداختن خرابی روسازی ها ،آب بندی سطح راه، درزگیری ترک های غیرفعال راه، افزایش مقاومت لغزندگی و اصلاح سطح روسازی میشود. در کنار مزایای ذکر شده، شیارشدگی، عریان شدگی و شنزدگی از جمله خرابی های رایج در میکروسرفیسینگ بوده که عمومًاً به دلیل تخریب سایشـی سـنگدانه هـا، جابجـایی مصـالح و مواد، نبود چسبندگی کافی بین قیر و سنگدانه، عدم مقاومت سایشی مناسب سنگدانه ها و طرح اختلاط و اجرای نامناسب ایجاد می شوند. از این رو بررسی مدهای خرابی یا شکست در میکروسرفیسینگ امری حیاتی بوده و برای ادارات راه و شهرسازی این موضوع مهم است که آسفالت های حفاظتی طوری طراحی و بهینه سـازی شده که دارای بهترین عملکرد و بیشترین عمر بهره وری باشند، سرعت اجرای آ نها سریع باشد تا تـأخیر در بازگشـایی ترافیـک را بـه حـداقل برسـاند، عمـر خدمت دهی روسازی راه را افزایش، هزینه های دوره های نگهداری را کاهش و ایمنی راه را ارتقا دهند. از این رو در این مطالعه به بررسی عوامل تأثیرگذار بر عملکرد میکروسرفیسینگ پرداخته شده است.
شبکه راه های کشور به عنوان بازوی شبکه حمل ونقل کشور از زیربناهای مؤثر و عمده در رشد و توسعه اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی محسوب شده و به عنوان شریان های حیاتی و اقتصادی از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند. بر اساس داده های ارائه شده توسط مجمع بین المللی حمل ونقل، ۳۸ درصد جابه جایی مسافر با استفاده از حمل ونقل جاده ای انجام می شود. لذا شرایط فیزیکی زیرساخت ها و حراست و نگهداری کافی از آن ها برای حفظ وافزایش این منافع امری مهم و ضروری است. به عنوان مثال درکشوری مانند نیوزیلند، شبکه راه های ملی دارای ارزشی در حدود۵۱ میلیارد یورو است که میتوان آن را بزرگ ترین دارایی ملی عمومی آن کشور به حساب آورد سابقه راه (را هسازی و راهداری) در ایران به قریب یک قرن رسیده و در حال حاضر طول شبکه راه ها حدود ۲۲۰ هزار کیلومتر از انواع را هها بوده که متشکل از ۲۲۳۴ کیلومتر آزادراه، ۱۴۱۴۹ کیلومتر بزرگراه، ۶۸۰۵۳ کیلومتر راه اصلی و فرعی و حدود ۱۳۴ هزار کیلومتر راه های روستایی است. این شبکه منسجم حداقل ۱۵۰۰۰۰ میلیارد تومان به نرخ روز ارزش دارد که سرمایه قابل توجهی محسوب میگردد. بر اساس برداشت های میدانی از حدود ۳۴۶۶۳ کیلومتر راه شریانی ،۳۳,۲۳ درصد از راه های شریانی کشور نیاز به بهسازی اساسی و روکش دارند و ۶۸,۱۹ درصد بایستی لکه گیری و روکش موضعی شود و ۲۲,۱۳ درصد نیاز به درزگیری و عملیـات حفاظتی پیشگیرانه و در حدود ۷۷,۴۳ درصد از راههای شریانی کشور از نظر سازه ای و ساختاری سالم بوده و نیاز به عملیـات نگهـداری مستمر دارند
فرآیند زوال روسازی بلافاصله بعد از احداث و عبور ترافیک بر روی آن آغاز شده و عوامل گوناگون بسته به شدت و نوع اثر شروع به تخریب آن مینمایند. بارهای ناشی از ترافیک عبوری وسایل نقلیه به همراه عوامل زیست محیطی نظیر دما، تورم ناشی از یخبندان و رطوبت باعث از بین رفتن روسازی میشوند. بار چرخ ناشی از ترافیک عبوری در ارتباط با تنش و ترکهای خستگی بوده و شیارشدگی را گسترش داده درحالی که عوامل زیست محیطی باعث ترکهای حرارتی، بلوکی، هوازدگی و شن زدگی میشوند به عبارتی عملکرد یک روسازی فقط تابعی از روش طراحی نیست، بلکه موفقیت هر طرحی بستگی به مراحل ساخت، نگهداری و ترمیم های بعدی دارد. مطالعات نشان می دهند که روسازی ها معمولاً برای مدت ۰۲ سال طراحی می شوند، درحالی که در عمل دوره بهره برداری از روسازی ها به مدت ۰۱ الی ۰۲ سال محدود می شود و بعد از این دوره بدون ترمیم جدی قابلیت سرویس دهی ندارند.
آن ها نشان دادند که نه تنها نگهداری یکی از قسمت های مهم و به عنوان داده های ورودی برای سیستم طراحی است، بلکه یک روسازی بدون توجه به مسئله نگهداری و ترمیم، نمی تواند به عمر خود ادامه دهد. به عنوان یک اصل می توان گفت که روسازی هرگز نمی تواند بیشتر از ۲۰ سال عمر داشته باشد مگر اینکه فعالیت های ترمیمی بر روی آن انجام شود
نیاز به نگهداری با افزایش سن زیرساخت راه و رشد سطوح ترافیک، افزایش می یابد چراکه زیرساخت شکننده تر شده ،مقاومت آن کاهش یافته و سفرها نیز آن را در معرض خرابی بیشتری قرار میدهند. در صورتی که اقدامات ترمیمی صحیح در زمان مناسب روی این سطوح انجام نشود، خرابی ها گسترش یافته و لایه های زیرین روسازی نیز دچار آسیب میگردند. برای پیشگیری از تشدید خرابی سطح راه ها بایستی اقدامات اصولی و مقرون به صرفه، در ابتدای دوران شروع خرابی ها صورت گرفته تا ضمن حفاظت از روسازی موجود، سطح خدمت دهی راه نیز در یک حد مناسب تأمین شده و بهره برداری از آن به صورت ایمن صورت پذیرد
نگهداری راه کنترل کننده هزینه استهلاک و تعیین کننده اثرات شبکه بر کاربران راه و جامعه است. بدون شک، بدون نگهداری کافی و به موقع، ارزش بالای هر شبکه راه می تواند به سرعت از بین رفته و بزرگراه ها و راه های برون شهری به شدت دچار زوال و تخریب خواهند شد که این امر منجر به بیشتر شدن هزینه بهره برداری وسیله نقلیه، افزایش تعداد تصادفات، مختل شدن امور حمل ونقل و کاهش اعتماد به خدمات آن شده و همچنین نیاز به بهسازی و حتی بازسازی گسترده ای خواهد بود که اغلب هزینه ای بیشتر از تعمیر و نگهداری ساده ای که می توانست زودتر انجام شود، در بر خواهد داشت. با توجه به محدودیت سرمایه و بودجه در کـشور و نیز به منظور حفاظـت از سـرمایه هـای موجود ،نگهداری رویه های آسفالتی امری ضروری و لازم است.
برای اجتناب از بروز چنین شرایطی بایستی با برنامه ریزی مناسب و تأمین منابع مالی و انسانی سعی در بهبود ارائه خدمات مطلوب به کاربران راه اقدام نمود. اهمیت نگهداری باید توسط تصمیم گیرندگان تفهیم ،به طور مناسبی تأمین مالی و به خوبی مدیریت شود تا از دستیابی به حداکثر ارزش اطمینان حاصل گردد. سطوح ناکافی سرمایه گذاری یا مدیریت ضعیف شبکه راه ،پیامدهای خطیری برای اقتصاد و رفاه جامعه به همراه خواهد داشت
به منظور ایجاد و نگهداری زیرساخت های کشور ،به ویژه در عصر حاضر که با محدودیت های شدید بودجه و حساسیت های زیست محیطی مواجه هستیم، بسیار مهم است که جاده های موجود تا زمانی که امکان دارد ،به منظور بهره وری حداکثر از منابع ،به طور مؤثر استفاده شوند
صرف نظر از اینکه آیا استراتژی مؤثر برای انتخاب بهترین عملیات در نظر گرفته شده است یا نه، اهمیت استفاده از عملیات نگهداری پیشگیرانه به عنوان یک امر ضروری برای فراهم آوردن یک سیستم جاده ای مقرون به صرفه و مناسب مورد توافق قرار گرفته است نگهداری پیشگیرانه از جاده های موجود نشان داده است که از لحاظ مالی، مؤثرترین روش برای استفاده از منابع در دسترس و همچنین متداول ترین امر در حفظ عملکرد دراز مدت روسازی های آسفالتی است
اکثر روسازی های دارای ظرفیت باربری کافی بوده و از نظر سازه ای سالم میباشند اما دارای ویژگیهای سطحی مطلوبی نیستند. مشخصات و ویژگی های مطلوب سطحی روسازی باعث حفظ یکپارچگی سازه ای و ساختاری روسازی شده و مقاومت در برابر سایش و ایمنی و راحتی در رانندگی را برای کاربران فراهم می سازد. روش های نگهداری پیشگیرانه به عنوان امری مؤثر ،کم هزینه و با اثر دهی بالا از اوایل دهه ۰۹ و با هدف کاهش نرخ خرابی روسازی ها گسترش یافته و در طول دو دهه گذشته ،به عنوان بهترین رویکرد مقرون به صرفه برای گسترش عمر بهره وری روسازی، حفظ و نگه داشتن ظرفیت ساختاری آن و ارائه خدمات با کیفیت در زمان مواجهه با محدودیت بودجه ای ،معرفی شده است
این نوع نگهداری در اوایل چرخه عمر روسازی انجام شده و یک برنامه ریزی راهبردی و مجموعه عملیات از پیش تعیین شده ای است که هدف آن ارتقای شاخص خدمت رسانی روسازی ها، متوقف کردن بدتر شدن خرابی های با شدت کم، به تعویق انداختن پیشرفت خرابی سطح راه و کاهش استفاده از تعمیر و نگهداری روزمره و اصلاحی است، مورد استفاده قرار میگیرد.
این عملیات تأثیر چندانی بر روی ظرفیت باربری و سازهای روسازی ها نداشته و قبل از اینکه خرابی های روسازی به مرحله بحرانی برسند، اجرا شده و سطح روسازی را اصلاح میسازد
این روش ها باید بر روی روسازی هایی که از لحاظ سازه ای وضعیت مناسبی دارند به کار گرفته شود در غیر این صورت غیراقتصادی عمل نموده و دارای عملکرد مطلوبی نیست بنابراین فلسفه انجام روش های نگهداری پیشگیرانه ای تعریف می شود: اجرای روش مناسب بر روی روسازی های مناسب در زمان مناسب. تنها در این صورت است که فایده های روش های این نوع نگهداری قابل لمس است
با به کار بردن روش های نگهداری پیشگیرانه مناسب در زمان مناسب، عمر خدمت دهی روسازی افزایش پیدا کرده و زمان بازسازی آن به تأخیر خواهد افتاد به عبارتی هنگامی که نگهداری پیشگیرانه بر روی روسازی مناسب و در زمان صحیح اجرا شود، موجب صرفه جویی در هزینه تعمیرات و بازسازی به بیش از ۰۵ درصد خواهد شد. علاوه بر این به منظور پایین آوردن هزینه ها از بستن راه به مدت طولانی بر روی رفت وآمد وسایل نقلیه و ایجادمسیرهای انحرافی جلوگیری خواهد شد .به طور خلاصه به اجرای این عمل صرفاً نباید به صورت یک امر موقتی توجه شود بلکه باید آن را یک سرمایه گذاری بر روی روسازی دانست که موجب جلوگیری از صرف هزینه های هنگفت در امر بازسازی کامل آن به علت آسیب های شدید رخ داده میگردد
سیاست این روش بر این اصل استوار است که انجام مکرر روش های نگهداری کم هزینه و مقرون به صرفه، هزینه بسیار کمتری نسبت به انجام روش های پرهزینه اما دیربه دیر دارد بر اساس تحقیقات انجام شده اگر فقط دو درصد از کل هزینه های ساخت راه را به نگهداری پیشگیرانه اختصاص دهیم، باعث کاهش ۴۰ درصدی در هزینه های تعمیرات خواهد شد مطابق با برنامه تحقیقاتی ٢NCHRP، به ازای هر دلاری که در نگهداری پیشگیرانه در زمان درست در چرخه عمر روسازی هزینه می شود دلار در هزینه های بازسازی و احیای روسازی در آینده، می تواند صرفه جویی گردد
در ای نشرایط هزینه تعمیر و نگهداری روسازی ۱ دلار در هر یارد مربع است. با این حال اگر تعمیر و نگهداری به تعویق بیافتد، بایستی روش بازسازی و نوسازی روسازی به کار گرفته شود که عموماً هزینه ای بالغ بر ۶ تا ۰۱ دلار در هر یارد مربع برای آن صرف می شود به طور خلاصه به این امر صرفاً نباید به صورت یک امر موقتی نگاه کرد بلکه باید آن را یک سرمایه گذاری بر روی روسازی دانست که موجب جلوگیری از صرف هزینه های هنگفت در امر بازسازی کامل آن به علت آسیب های شدید رخ داده، می گردد با انجام عملیات نگهداری پیشگیرانه و به کارگیری روش های ترمیم سطح روسازی، ضمن حفظ شرایط عملکردی ،کیفیت بهره برداری از راه بهبود یافته و با ارائه راه حل های کم هزینه، کیفیت بهره وری از روسازی نیز افزایش مییابد. در خصوص روسازی های که وضعیت موجود آنها توان تحمل بارهای ترافیک طراحی شده را داشته ولی نیاز به اصلاح سطح رویه دارند، بهتر آن است که با آسفالت حفاظتی مورد بهسازی قرار گیرند زیرا استفاده از آسفالت های دیگر ضمن آنکه موجب افزایش هزینه های اجرایی و طولانی شدن انجام پروژه ها میشود ،باعث افزایش رقوم سطح راه نیز میگردد که خود مشکلات دیگری را به دنبال دارد (نظیر اختلاف ارتفاع با سطح شانه راه و کاهش ارتفاع حفاظ های ایمنی کناره راه ها و آزادراه ها)
یکی از مهم ترین روش ها در نگهداری پیشگیرانه استفاده از انواع آسفالت های حفاظتی است. در میان روش های مختلف نگهداری پیشگیرانه، میکروسرفیسینگ در صورت استفاده درست ب هعنوان روشی که دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی است، شناخته می شود
۳ – ۱- تعریف میکروسرفیسینگ
مخلوط میکروسرفیسینگ شامل مصالح صد در صد شکسته با دانه بندی مشخص، قیر امولسیون کاتیونی اصلاح شده با پلیمر ،آب، فیلرهای معدنی و افزودنی های شیمیایی برای کنترل زمان شکست است این نوع مخلوط ها از نوع مخلوط های سرد بوده که باید با ماشین آلات مخصوصی مخلوط و پخش شوند. در دستگاه اجرای این آسفالت، فیلر معدنی، مصالح سنگی، قیـر امولسـیون و آب در محفظـه ای بـاهم مخلـوط شـده و سپس وارد محفظه پخش میگردند.
در این دستگاه مصالح در یک همزن مخلوط شده، سپس مخلوط حاصل با استفاده از جعبه پخش بر روی سطح راه پخش می شود. امولسیون های درون مخلوط با برخورد به سطح راه شکسته شده و فیلم هایی را در اطراف مصالح سنگی تشکیل می دهند. این فیلم ها باعث شده مخلوط میکروسرفیسینگ چسبندگی داخلی لازم را کسب نماید. سپس آب موجود در مخلوط تبخیر (مخلوط عملآوری شده) و تبدیل به یک مخلوط سخت میشود که به سطح راه چسبیده است.
مزیت اصلی مخلوط میکروسرفیسینگ نسبت به دیگر آسفالت های حفاظتی روسازی این است که قیر امولسیون اصلاح شده با پلیمر موجب تسریع شیمیایی تبخیر رطوبت مخلوط شده و باعث میشود که گیرش مخلوط در اغلب موارددر کمتر از یک ساعت، تحت شرایط محیطـی طبیعـی و بدون نیاز به غلتک حاصل شود. با توجه به اینکه عمل شکست و گیرایی قیـر امولسـیون بـا اسـتفاده از مـواد شـیمیایی صورت می گیرد، مرحله انتخاب مصالح و طرح اختلاط بسیار مهم است. در طرح اختلاط معمولاً مقـدار قیـر امولسیونی پلیمری و فیلر معدنی به صورت تابعی از مقدار مصالح سنگی تعیین مـیگـردد. مقـدار آب و افزودنی ها در محل، هنگام اجرا و در راستای کنترل زمـان شکسـت قیـر امولسـیون و زمـان بازگشـایی راه بـرای عبـور ترافیک، تنظیم میگردد. همچنین در صورتی که تغییر در دما و رطوبت هوا یا بافت سطحی روسازی به وجود آیـد، مـیتوان مقادیر تنظیم شده از مواد فوق را در راستای بهبود کیفیت تغییر داد
این نوع نگهداری یک راه حل بلند مدت برای افزایش عمر بهره وری روسازی بوده و مهم ترین دلیل استفاده از آن پر کردن شیارهای جای چرخ ها ،رفع گود افتادگی ها و ناهمواری های عرضی و طولی، پر کردن درزها و ترکهای کم عمق و سطحی ،اصلاح عریان شدگی ها است، به شرط آن که روی سطوح پایدار اجرا شود. میکروسرفیسینگ به منظور از بین بردن اعوجاج های سطح جاده، می تواند در دو لایه اجرا شود. استفاده از این نوع آسفالت حفاظتی در شرایطی که نگرانی از معضلات ترافیکی وجود دارد، بسیار کارا است. همچنین این مخلوط را می توان در روسازی بتنی، عرشه پل ها، باند پروازی و در هنگام شب مورد استفاده قرار داد. اما این نوع آسـفالت بـرای اهداف دیگری نیز مورد استفاده قرار می گیرد که عمده آن ها شامل موارد زیر است
اصلاح قیر زدگی
رفع هوازدگی سطحی آسفالت و اصلاح شن زدگی آ ببندی سطح در مقابل رطوبت و هوا تراز نمودن سطح راه
پر کردن فضاهای خالی و چاله های کم عمق لکه گیری چاله های با ابعاد محدود
افزایش اصطکاک و مقاومت در برابر لغزندگی دوره ی خدمت قابل انتظار در صورت اجرای به موقع و مناسب از ۵ تا ۸ سال است
این عمر به شرایط روسازی در زمان اجرای آسفالت میکروسرفیسینگ بستگی داشته و عواملی که عملکرد این نوع آسفالت حفاظتی را تحت تأثیر قرار میدهند عبارتند از: بارهای ترافیکی، شرایط محیطی، شرایط روسازی موجود، طرح اختلاط ،کیفیت مصالح و ساخت و نحوه اجرا هزینه های آسفالت حفاظتی ریزدانه به بسـیاری از عوامـل ازجمله شـرایط محـل، در دسـترس بـودن مصـالح مرغـوب و پیمانکاران باتجربه و نرخ اجرای کار در منطقه وابسته است
مشخصه های لازم جهت انتخاب یک محل مناسب برای استفاده از میکروسرفیسینگ در یک محور به شرح ذیل است
داشتن اساس، سطح و شانه های خاکی مناسب و خوب زهکشی شده
نداشتن خرابی های سازه ای مانند نشست، تورم نداشتن خرابی هایی مانند چاله و تر ک خوردگی شدید بنابراین این خرابی ها با وجود کاربرد میکروسرفیسینگ ادامه پیدا میکنند و در نتیجه میکروسرفیسینگ را نمیتوان برای ترمیم هر نوع خرابی و ترک بکار برد. بنابراین چنانچه سطح راه دارای ترک هایی با شدت زیاد باشد، این روش قابل استفاده نیست. به لحاظ شرایط ترافیکی، مخلوطهای میکروسرفیسینگ محدودیتی ندارند. روسازی هایی آسفالتی که به مرور زمان اکسیده و فرسوده شده اند، ولی نواقص اساسی و سازه ای ندارند، میتوان با آسفالت حفاظتی و با صرف هزینه کمتری به سازی کرد. بهترین زمان استفاده از این نوع مخلوط، موقعی است که شیارشدگی غیرپلاستیک از ۰,۶۲۵ اینچ تجاوز نکرده باشد و یا اصطکاک سطح جاده از حد قابل قبول کمتر نشده باشد. خرابی های قابل رؤیت در این حالت عبارتند از ترک خوردگی کم، شیارشدگی غیر پلاستیک، سطح صیقلی شده، دانه دانه شدن متوسط و هوازدگی متوسط تا شدید، وصله کاری در حد کم است ولی ترک ها باید قبل از انجام عملیات ترمیم و پر شوند به منظور ارتقای کیفیت محصول نهایی، باید مطمئن شد که سطح روسازی کاملاً تمیز بوده و تمـامی اقـدامات تعمیـر و مرمت ضروری مانند تمیز کردن و پر کردن و آب بندی ترک های نازک، پر کردن ترک های عریض و پهن و تمیز کردن و زدودن روسازی از خاک ها و آلاینده های سست، قبل از اجرای مخلوط انجام شده باشد. همچنین در مورد روسازی های آسفالتی بتنی که به شدت هوازده شده و یا سطح آنها بسیار خشک شده است، یک لایه ی تک کت باید قبل از اجرا، استفاده شود. در هوای گرم از آب برای خیس کردن سطح، قبل از میکروسرفیسینگ استفاده می شود تا از شکستن پیش از موعد امولسیون جلوگیری شده و باعث چسبندگی بهتر لایه ی جدید و روسازی قدیمی شود. پس از اجرا ترافیک را باید تـا قبـل از گیرایـی کامل از مسیر انحرافی عبور داد
از منظر شرایط اقلیمی و دمایی عواملی از قبیل دمای هوا، رطوبت نسبی، سرعت باد و میزان بارش از جمله فاکتورهایی هستند که بر اجرا یا عدم اجرای میکروسرفیسینگ تأثیرگذار می باشند. شرایط آب و هوایی مطلوب برای اجرای لایه میکروسرفیسینگ عبارتند از: رطوبت کم، باد با سرعت بسیار کم و دمای بالا در روزهای آینده. از لحاظ شرایط آب و هوایی می توان با رعایت دماهای مشخص، برای مناطق سردسیر و یا در شب از میکروسرفیسینگ استفاده نمود. البته پیشنهاد میگردد اجرای میکروسرفیسینگ در شب انجام نگیرد و این به دلیل سرعت پایین تبخیر در شب و طولانی شدن مدت زمان شکستن و عمل آمدن امولسیون است. اگر دمای روسازی یا هوا در زیر ۰۱ درجه سانتیگراد قرار داشته و رو به کاهش باشد، نباید آسفالت میکروسرفیسینگ را پخش نمود تجربه نشان داده است که اغلـب پـروژههـایی که در هوای سرد و یا مرطوب اجرا شده اند موفق نبود هاند اما زمانی که هم دمای روسازی و هم دمای هوا بیشتر از ۷ سانتیگراد بوده و رو به افزایش باشد ،می توان اقدام به پخش آن نمود. تجربه نشان داده است که اغلـب پـروژه هـایی که در هوای سرد و یا مرطوب اجرا شدهاند موفق نبوده اند. اگر آسفالت حفاظتی ریزدانه در هوای سرد اجرا شـود ،ممکـن است دچار ترک خوردگی و تخریب شود. همچنین زمانی که تا ۴۲ ساعت آینده احتمال بارندگی یا یخ زدگی وجود دارد ،نباید آسفالت میکروسرفیسینگ را پخش نمود. در ضمن زمانی که به دلیل شرایط جوی، بازگشایی ترافیک، بیش از زمان مورد نظر طولانی شود، نباید اقدام به پخش مخلوط نمود. برای تمامی مخلوط های میکروسرفیسینگ وجود رطوبت بالا در محیط یک عامل منفی و مخرب محسوب می شود. علت آن به تأخیر انداختن شکست قیر امولسیون است. ریختن مخلوط میکروسرفیسینگ تنها زمانی مجاز است که رطوبت هوا ۰۶ درصد و یا کمتر باشد .چنانچه دمای محیط بالا باشد فرآیند شکست قیر امولسیون سری عتر میشود. در این صورت می توان با روش هایی مانند: پایین آوردن دمای سطح رویه راه قبل از ریختن میکروسرفیسینگ از طریق اسپری نمودن آب و افزودن آب بیشتر به مخلوط میکروسرفیسینگ موجود در جعبه پخش استفاده کرد. استفاده از راهکارهای فوق در دمای بالای۰۴ درجه سانتیگراد پیشنهادمی شود
فاکتورهای تأثیرگذار بر عملکرد میکروسرفیسینگ
عملکرد میکروسرفیسینگ تحت تأثیر عوامل زیادی است. عوامل اصلی تأثیرگذار بر عملکرد میکروسرفیسینگ به شرح زیر است
۴ -۱- انتخاب پروژه
میکروسرفیسینگ برای پوشش یا تقویت ضعف ساختاری در نظر گرفته نشده است .ب هطوری که نمی تواند مانع توقف ترک انعکاسی شده و در نهایت این نوع ترکها به سطح میکروسرفیسینگ نیز خواهند رسید. همچنین دارای عملکرد خوبی بر روی روسازی با افتوخیزهای زیاد نیست بنابراین انتخاب درست محل پروژه ب هطوری که از لحاظ سازه ای در وضعیت مطلوبی باشد، برای این نوع آسفالت های حفاظتی بسیار مهم است.
۴ -۲- تجربه خدمه ساختوساز
تجربه خدمه ساختوساز در ارائه محصول نهایی مطلوب بسیار مهم است. ب هطوری که محصول نهایی ب هخوبی تجربه کارکنان مخلوط میکروسرفیسینگ خواهد بود. بنابراین آموزش کارکنان و خدمه در ارتباط با کار با این نوع آسفالت حفاظتی و اجرای آن بسیار مهم است.
۴ -۳- کیفیت طراحی مخلوط و سازگاری مواد
روش و کیفیت طراحی مخلوط برای تعیین دقیق اجزای اختلاط نیازمند دقت کافی و برآورده کردن تمامی الزامات مندرج در آیی ننامه برای دستیابی به عملکرد مطلوب این آسفالت حفاظتی است. سازگاری مصالح سنگی و قیر بر روی نرخ شکستن و عمل آوری مخلوط، پیوستگی امولسیون و سنگدانه ،دوام و مشخصات سایشی مخلوط تأثیرگذار است. از ای نرو انجام دقیق و درست آزمای شهای طرح اختلاط برای تأیید سنگدانه ها و امولسیو نهای مخلوط و شکستن آن ها در نرخ مناسب، مهم است.
۴ -۴- شرایط آب و هوایی در زمان ساخت وساز
درجه حرارت در زمان ساختوساز و بلافاصله پس از آن نباید به کمتر از ۰۱ درجه سانتی گراد برسد درجه حرارت بر روی سرعت عمل آوری تأثیرگذار است ب هطوری که پائین بودن دما باعث عملآوری نامناسب مخلوط، شکست و خرابی زود هنگام اندود می شود. رطوبت نیز بر عملکرد اولیه مخلوط مؤثر است ب هطوری که اگر رطوبت بیش از حد بالا باشد ،بر روی نرخ تبخیر رطوبت از مخلوط تأثیر گذاشته و در نتیجه زمان عملآوری افزایش می یابد.
۴ -۵- زمان عبور و مرور
میکروسرفیسینگ ب هطور کلی ۰۶ دقیقه بعد از ساخت وساز در دمای بالای ۰۱ درجه سانتی گراد با مراقبت و نگهداری ،قابلیت عبور و مرور پیدا می کنند چنانچه مخلوط قبل از اینکه عمل آوری شود، مورد رفتوآمد وسایل نقلیه قرار بگیرد ،اندود دچار خرابی زودهنگام خواهد شد.
خرابی های رایج میکروسرفیسینگ را می توان در سه گروه زیر طبق هبندی نمود هر کدام از موارد بالا ب هطور خلاصه در بخشهای بعد مورد بحث قرار خواهد گرفت خرابی های مرتبط با ساخت وساز خرابی های کوتاه مدت خرابی های بلند مدت
۵ -۱- خرابی مرتبط با ساخت وساز
این خرابی در طی مرحله ساخت وساز قبل از ای نکه سطح بر روی ترافیک باز شود، رخ می دهد. از جمله علت های این خرابی ،طرح اختلاط ناصحیح و نامناسب، شیوه های ساختوساز ضعیف و یا تغییر غیرمنتظره در شرایط آب و هوایی است.
۵-۱-۱- پایداری ناکافی مخلوط و غلظت و چسبندگی ضعیف برای پخش
زمان اختلاط ناکافی زمانی اتفاق میافتد که امولسیون در طی مخلوط شدن اجزا به صورت زودهنگام می شکند ب هطوری که پوشش رضای تبخش دور سنگدانه و همچنین چسبندگی و غلظت مناسب مخلوط برای قرار دادن و جایگذاری حاصل نمی شود علت مکانیسم شکست نابهنگام شامل عوامل متعددی است. فاکتورهای تأثیرگذار در این مورد عبارتند از مشخصات امولسیون، مشخصات سنگدانه، مقدار آب اضافه شده به مخلوط ،مقدار فیلر اضافه شده و درجه حرارت مخلوط در زمان اختلاط زمانی که آزمایش تعیین مخلوط سیمانی قیر امولسیونی مطابق با ASTM D977 انجام می گیرد، امولسیون با شاخص شکستن بالا مورد شناسایی قرار گرفته و ب هعنوان مشکل شکست زودهنگام در این زمینه گزارش می شود آزمایش تعیین مخلوط سیمانی قیر امولسیونی نشان دهنده توانایی قیر امولسیونی کندشکن برای اختلاط با ذرات ریز با سطح مخصوص بالا بدون شکست قیر امولسیونی است. به همین علت دو استاندارد قیرهای امولسیونی آنیونیک و قیرهای امولسیونی کاتیونیک نرخ شکستن امولسیون را با در نظر گرفتن حداکثر ۲% امولسیون ب هوسیله آزمایش مخلوط سیمانی ،محدود نمودند. سنگدانه با خاصیت جذب بالا و دارای مقدار قابل توجه و بالای مواد ریز و پرکننده یا رس ،ب هعنوان علت مشکل شکست زودهنگام معرفی شده است زمان اختلاط ناکافی ممکن است به علت درجه حرارت و دمای بالای آ بوهوا در طی اختلاط مواد تشکیل دهنده میکروسرفیسینگ رخ دهد. نرخ شکستن قیر امولسیونی به دما و درجه حرارت آ بوهوا بستگی دارد دمای بالا باعث افزایش نرخ شکستن امولسیون شده و این مورد عامل کارایی ناکافی مخلوط است. پیشنهاد می شود که برای اطمینان از یک شکست مناسب، دمای سطح بین ۰۱ تا ۰۶ درجه سانتی گراد باشد از دیگر عوامل اصلی تأثیرگذار گزارش شده در زمان اختلاط، مقدار آبی است که قبل از اختلاط با درصد معین به مخلوط افزوده می شود. آبی که در حین اختلاط عموماً به اسلاری سیلو میکروسرفیسینگ افزوده می شود برای دستیابی به یک سطح مطلوب از کارایی ،غلظت، استحکام و ثبات مخلوط همگن است. اگر مقدار آب اضافه شده کافی نباشد، ممکن است شکست زودهنگام به وقوع بپیوندد. با این حال، باید توجه داشت که مقدار بیش از حد آب پیش از اختلاط باعث جدایی مواد از یکدیگر می شود که ب هنوبه خود منجر به خرابی نابهنگام آسفالت حفاظتی در مدت زمان کوتاهی در طی سروی سدهی می شود.
۵-۱-۲- جدایی مواد از یکدیگر
جدایی مواد از یکدیگر زمانی رخ میدهد که جدایی فاز فیزیکی بین اجزای مختلف مخلوط به دلیل تفاوت در غلظتشان بوجود آید امولسیون و ذرات ریز بر روی سطح شناور شده در حالی که ذرات درشت دانه در زیر ته نشین می شوند. قیر امولسیونی که ب هصورت خمیر در بالای سطح می بندد، یک سطح نرم و صاف در جادهها ایجاد کرده که ممکن است در طی دماهای بالا ب هصورت لزج و چسبناک در آمده و باعث کاهش اصطکاک سطحی شود.
عمر آسفالت حفاظتی در نتیجهی این جدایی مواد از یکدیگر می تواند ب هطور قابل توجهی به خطر بیافتد. قیری که به بالای سطح میآید معمولاً به علت سایش ترافیکی ب هتدریج مورد سایش قرار گرفته و می شود و یک سطح و مخلوط سخت و خشن به همراه قیر ناکافی برای چسباندن سنگدانه ها به یکدیگر زیر ترافیک جاده ای باقی گذاشته میشود در نتیجه مخلوط پس از آن ب هسرعت به با از دست دادن سنگدانه ها ،متلاشی شده و از هم می پاشد و ممکن است چسبندگی خود را با لایه زیرین از دست بدهد عامل اصلی کمک به جداسازی مواد از یکدیگر، مقدار زیاد آب پیش از اختلاط است. لازم به ذکر است که استفاده بیش از حد افزودنی نیز ب هعنوان عامل جدایی مواد از یکدیگر در مخلوط گزارش شده است. برای جلوگیری از این رخداد استانداردISSA TB A105 توصیه می کند که آزمون اسلامپ۸ انجام شود. نتیجه توصیه شده برای آزمایش اسلامپ بایستی بین ۱ تا ۲ سانتی متر باشد
۵-۲-۲- قیرزدگی
قیر زدگی زمانی اتفاق می افتد که بخشی از قیر موجود آسفالت حفاظتی اجرا شده، به سمت سطح روسازی حرکت کرده و در نهایت ب هصورت لای های نازک قیری در سطح روسازی نمایان می شود. بروز این خرابی پتانسیل لغزش وسایل نقلیه را در شرایط آب و هوایی مرطوب فراهم آورده و باعث کاهش ایمنی را هها می گردد. قیرزدگی که در اوایل عمر آسفالت حفاظتی اتفاق می افتد می تواند منجر به خسارت قابل توجهی در روسازی شود .قیری که به بالای سطح روسازی می رسد، در دماهای بالا نرم شده که این امر موجب می شود، ب هآسانی به چرخ های روی روسازی چسبیده شده و آثار قابلتوجهی از مسیر چر خها بر روی آسفالت نمایان می شود. عوامل اصلی که منجر به قیرزدگی در اوایل عمر آسفالت حفاظتی می شود شامل استفاده از قیر زیاد ،انتخاب اشتباه نوع قیر ،شرایط محیطی از قبیل دما و رطوبت، تأثیرات ترافیکی مانند ترافیک سنگین و ضعف در ساختوساز است. مخلوط با مقدار آب پیش از اختلاط زیاد ممکن است همانند قیر ،در بالای سطح روسازی به حالت کرم بسته شده و در نهایت در دمای بالا ب هصورت نرم و لزج درآمده و آثاری از مسیر چرخ بر روی روکاری باقی می ماند.
برای جلوگیری از قیرزدگی و نر مشدگی قیر در تابستان، میکروسرفیسینگ عموماً از قیر امولسیونی بر پایه قیر سفت ساخته می شود. در بعضی موارد در قیر امولسیونی از پلیمر اصلاح شده برای جلوگیری از قیرزدگی استفاده می شود به دلیل اینکه سفتی بالای پسماندشان، از نرم شدن زیاد آن ها در درجه حرارت بالا جلوگیری می کند. در هر دو دستورالعمل ISSA و ASTM برای میکروسرفیسینگ استفاده از آزمایش چسبندگی ماسه ب هوسیله بارگذاری چرخ برای تعیین حداکثر مقدار مجاز قیر در مخلوط ب همنظور جلوگیری از قیرزدگی مشخص شده است.
۵-۲-۳- شیارشدگی
شیارشدگی یک تغییر شکل در مسیر چرخ بوده که در نتیجه عدم دقت در انتخاب جنس و دانه بندی مصالح روسازی آسفالتی و تخریب سایشـی سـنگدانه هـا، تغییر شکل پلاستیک مخلوط میکروسرفیسینگ در آ بوهوای گرم یا ناشی از فشردگی نامناسب در حین عمل ساخت و سازی ایجاد می شود
شیارشدگی های قابل توجه عمدتاً منجر به خرابی های ساختاری
مهم و پدیده هیدروپلانینگ می شوند. شیارشدگی های زودهنگام به علت طراحی نامناسب مخلوط، استفاده از مقدار قیر امولسیونی زیاد ،استفاده از قیر نرم (با درجه نفوذ بالا) در ساخت امولسیون یا ریختن و قرار دادن مخلوط بر روی سطح دارای شیارشدگی فعال پدیدار می شوند. در استاندارد ISSA به شماره TB A143 استفاده از آزمایش بارگذاری چرخ برای ارزیابی مقاومت مخلوط در برابر شیارشدگی مشخص شده است. در این آزمایش مخلوط با جاب هجایی جانبی و عمودی به ترتیب بیشتر از ۵% و ۱۰% مستعد ابتلا به شیارشدگی تلقی می شود .
۵-۲-۴- ترک خوردگی (ترک خوردگی انعکاسی و حرارتی)
به طور کلی ترک های دمایی در مخلوط های آسفالتی به علت افت سریع در درجه حرارت و یا به علت سیکل های تکراری درجه حرارت به وقوع می پیوندد. در هر حالت، حرکت مهار شده ی سیستم میکروسرفیسینگ منجر به تجمع تنش در نتیجه کاهش دما می شود. اگر تنش های تجمعی بیش از مقاومت مواد باشند و یا اگر تنشها ب هصورت مکرر رخ دهند، ترک خوردگی اتفاق خواهد افتاد. این ترک ها ب هصورت، ترک های عرضی نسبتاً مستقیم با فواصل منظم مشخص می شوند. هنگامی که چنین ترکی در روسازی به وقوع می پیوندد، آب می تواند در سیستم نفوذ پیدا کرده و به نرخ اضمحلال سرعت می بخشد نوع دیگری از ترکخوردگی که ممکن است در سیستم میکروسرفیسینگ رخ دهد، ترک انعکاسی است و زمانی به وقوع می پیوندد که این سیستم بر روی سطح ترک خورده و یا بر روی روسازی درزدار اعمال شود. در این حالت ترک های سطح موجود ب همرور زمان به سمت بالا گسترش پیدا کرده و در یک دوره نسبتاً کوتاه بر روی سطح جدید نمایان می شوند. با پیر شدن سیستم میکروسرفیسینگ این فرآیند تسریع می شود به این دلیل که آسفالت پیر شده، سفت و شکننده می شود. بنابراین توصیه می شود که مخلوط های میکروسرفیسینگ بر روی روسازی با ترکهای ساختاری فعال قرار داده نشوند چراکه منجر به انعکاس سریع ترک بر روی سطح جدید می شود
۵ -۳- خرابی های بلند مدت
این خرابیها عمدتاً در طول عمر خدمتدهی میکروسرفیسینگ و معمولاً بعد از ۶ ماه به وقوع می پیوندد برخی از خرابی های رایج در بخش های بعدی این پژوهش توضیح داده می شود.
۵-۳-۱- شن زدگی دیر هنگام
این خرابی مشابه با شنزدگی زودهنگام بوده که پی شتر در مورد آن بحث شد، با این تفاوت که در شرایط بلند مدت رخ می دهد. این خرابی مشابه با شنزدگی زودهنگام بوده که پی شتر در مورد آن بحث شد، با این تفاوت که در شرایط بلند مدت رخ می دهد. از عوامل وقوع آن می توان به مقدار قیر ناکافی، فقدان مصالح ریزدانه در مخلوط، سایش توسط ترافیک و همچنین ب هوسیله پیرشدگی و اکسیداسیون قیر، اشاره نمود طرح اختلاط درست و مناسب مخلوط و انتخاب دقیق اجزای سازنده آن ب هطوری که بتوان اطمینان حاصل کرد که مواد سازگار هستند ،ب هعنوان عامل کاهشدهنده شن زدگی دیرهنگام گزارش شده است. آزمایش سایش در شرایط مرطوب که در ISSA TB100 مشخص شده است ب همنظور ارزیابی مقاومت در برابر شن زدگی دیرهنگام میکروسرفیسینگ استفاده می شود. در این آزمایش گسیختگی و چرخش ترافیک بر روی سطح شبیهسازی شده و همچنین مقدار از دست رفتن سنگدانه نمونه های ساخته شده بعد از سایش با لوله لاستیکی مشخص می شود .
۵-۳-۲- عریان شدگی
عریان شدن، شکست پیوند چسبندگی بین سطح مصالح سنگی و قیر بوده و عامل اصلی آن آب و رطوبت است. مکانیسم عمل به این ترتیب است که آب بین لایه نازک قیر و سطح مصالح سنگی نفوذ کرده و از آنجایی که سطح مصالح سنگی جاذبه بیشتری نسبت به آب دارند تا به قیر، پیوند چسبندگی شکسته می شود. معمولاً عریان شدن از زیر لایه آسفالتی شروع شده و به سمت بالا حرکت می کند و در نتیجه ی آن ساختمان روسازی ضعیف می شود زیرا با جریان ترافیک این ترک ها ،ظاهر می شوند و در مراحل پیشرفته، روسازی شروع به خرد شدن می کند همان عواملی که منجر به شن زدگی شده، می تواند منجر به عریان شدگی نیز شود .
۵-۳-۳- قیر زدگی
فاکتورهایی که منجر به قیرزدگی بلندمدت میشوند شامل مقدار قیر بیش از حد و انتخاب نادرست درجه بندی قیر برای آ بوهوای منطقه مورد نظر می باشند در بلند مدت، قیرزدگی منجر به پیدایش اثر چرخ نمی شود ولی بیشتر باعث کاهش بافت سطح شده و مشکلاتی را از منظر ایمنی برای ناوگان عمومی حملونقل فراهم می کند. عواملی که باعث قیرزدگی زودهنگام شدهاند ،ب هعنوان عوامل قیرزدگی دیرهنگام نیز گزارش شدهاند.
۵-۳-۴- شیارشدگی
شیارشدگی بلند مدت، در شرایطی مشابه با آنچه که در بند ۲-۳-۵ توضیح داده شد، به وقوع میپیوندد .فاکتورهایی که منجر به شیارشدگی بلندمدت میشوند عبارتند از مقدار قیر باقیمانده بالا، انتخاب نادرست درجهبندی قیر برای آ بوهوای منطقه مورد نظر، حجم ترافیک بالا، استفاده از سنگدانه با مقاومت پایین و دانهبندی نامناسب سنگدانه. نرخ شیارشدگی و عمق آن به عوامل خارجی و داخلی بستگی دارد. عوامل خارجی شامل بار و حجم ترافیک، فشار چرخ، دما و روشهای ساخت بوده و عوامل داخلی شامل ضخامت روسازی، قیر، سنگدانه و مشخصات مخلوط است یکی از عوامل تأثیرگذاری که در شیارشدگی مورد توجه است ،مشخصات و ویژگیهای سنگدانه است. آلریک( ۱۹۹۶) اشاره داشته است که مشخصات آسفالت داغ ب هشدت تحت تأثیر مشخصات و ویژگی های سنگدانه های آن است. بوتون و همکارانش( ۱۹۹۰) نه فاکتور احتمالی که باعث پدیده شیارشدگی می شود را گزارش کردهاند، اما اظهار داشتند که ویژگی و کیفیت سنگدانه عامل اصلی در مقدار شیارشدگی است. استک استون و باهیا( ۲۰۰۳) نیز نشان دادند که مقاومت در برابر شیارشدگی بسیار وابسته به سنگدانه و درجه بندی آن است و مخلوط هایی با بهترین مواد، بدون یک درجهبندی مناسب، دچار خرابی میشوند پژوهشهای آزمایشی و مدلسازی عددی نشان داده است که تنشهای برشی ناشی از بار چرخ باعث ایجاد مقدار قابل توجهی از انرژی در مخلوط میشود که در نهایت منجر به تغییر شکل دائم می شود. سه مکانیسم متفاوت باعث ایجاد این نوع تغییر شکل ها می شود. اولین مکانیسم این است که اصطکاک بین سنگدانه های قیری (پوشش یافته با قیر) کاهش پیدا کند. مقاومت اصطکاکی در این سنگدانهها وابسته به زبری و شکل سنگدانه است. مکانیسم دوم شکست و باز شدن قفل و بست بین سنگدانه ها بوده که باعث دور شدن آنها از یکدیگر می شود. مکانیسم سوم این است که چسبندگی بین سنگدانه و قیر در مخلوط آسفالتی از بین میرود. میزان تأثیر هر کدام از مکانیس مها به کیفیت طراحی مخلوط و ضخامت لایه آسفالتی بستگی دارد. برای آسفالت حفاظتی که ضخامت کمی دارند ،اصطکاک سنگدانهها بر روی یکدیگر و قفل و بست و چسبندگی آن ها نسبت به یکدیگر، اصلیترین مکانیسم در برابر شیارشدگی است. با افزایش ضخامت لایه آسفالتی تأثیر اصطکاک و درگیری یا قفل و بست بین سنگدانه ها کمتر شده و از ای نرو خواص تغییر شکل و چسبندگی قیر و کیفیت اتصال و پیوستگی بین قیر و سنگدانه، بیشترین تأثیر را در برابر خرابی شیارشدگی دارد
با افزایش سن شبکه های راه و با افزایش آسیب پذیری آن ها در برابر اثرات تغییرات آب و هوایی و افزایش سهم آن ها در بهبود رفاه مردم در طول زمان، نیاز بیشتری برای نگهداری راه احساس می شود. در نتیجه سهم هزینه های نگهداری راه در بودجه راه های ملی باید با گذشت زمان افزایش یابد، در عین حال مدیریت هزینه باید به صورت هوشمندانه، مؤثر، شفاف و بهینه انجام شود .با توجه به موارد بیان شده در این پژوهش، استفاده از ترمیم و نگهداری پیشگیرانه در زمان مناسب می تواند با صرف هزینه های ناچیز در مقایسه با ترمیم روسازی و احداث روسازی جدید ،موجب بهبودی وضعیت روسازی ها و طولانی شدن عمر بهره برداری آنها شده و همچنین هزینه های تحمیلی بر استفاده کنندگان راه را کاهش دهد. در این پژوهش یکی از
کاربردی ترین روشهای نگهداری پیشگیرانه به نام میکروسرفیسینگ معرفی و مختصری از مشخصات فنی و عوامل تأثیرگذار بر عملکرد آن ارائه گردید. استفاده از این سیستم به دلیل توانایی در رسیدن به سطح هموار مناسب، صرفه جویی در مصرف انرژی، توجیه مناسب اقتصادی و سرعت بالای اجرا ،قابل توجیه و مناسب می باشد. از این رو برای ادارات راه و شهرسازی این موضوع مهم است که آسفالت های حفاظتی طوری طراحی و بهینهسـازی شده که دارای بهترین عملکرد و بیشترین عمر بهرهوری باشند، سرعت اجرای آن ها سریع باشد تا تـأخیر در بازگشـایی ترافیـک را بـه حـداقل برسـاند، عمـر خدمتدهی روسازی راه را افزایش، هزینههای دورههای نگهداری را کاهش و ایمنی راه را ارتقا دهند. بنابراین ضروری است با استفاده از اصلاح و ارتقا عملکرد میکروسرفیسینگ، خرابیهای اشاره شده برای این نوع آسـفالت حفاظتی از قبیل شیار شدگی ،عریان شدگی، شنزدگی و قیرزدگی کاهش و یا حذف گردند. لذا بررسی و جلوگیری از شکل گیری مدهای خرابی یا شکست در میکروسرفیسینگ امری حیاتی است.
