جدیدترین سیستم روسازی راه‌ها؛ دال بتنی پیش‌ساخته

روسازی نقش اساسی در ایمنی، راحتی سواری و دوام ساختار جاده ایفا می‌کند. روسازی بتنی سنتی نیاز به زمان پخت کافی قبل از باز شدن ترافیک دارد. هنگام باز کردن ترافیک در شرایط پخت ناکافی، به علت سرعت بالای وسایل نقلیه، حجم ترافیک و بار جاده‌ها در معرض آسیب اولیه هستند، درحالی که شناسایی آسیب اولیه هنوز چالش برانگیز است. با روسازی آسفالتی می‌توان به سرعت ترافیک را باز کرد. اما تجهیزات ساخت و ساز و پرسنل روسازی آسفالت بتن پیچیده‌تر است.

الزامات کیفی نیز به طور کلی بالا هستند، مانند کنترل حفره‌های هوا مخلوط آسفالت، ناهمواری روسازی آسفالت، و انتخاب درجه بندی سنگدانه‌ها. بنابراین، تحقق روسازی سریع و تعمیر و نگهداری مناسب جاده با استفاده از روسازی سنتی بتن یا مخلوط آسفالت در محل، چالش برانگیز است. تکنولوژی روسازی پیش ساخته به عنوان یک فناوری جدید برای ساخت و ساز جاده است که مزیت های زیادی از جمله: زمان ساخت کوتاه، دوام خوب و بی تاثیر بودن شرایط آب و هوایی را دارد.

تا به امروز، آزمایش‌های روسازی پیش‌ساخته در بیش از ده کشور اجرا می‌شود و این کشورها از فناوری روسازی پیش‌ساخته برای آسفالت جاده‌های شهری، روسازی فرودگاه و غیره استفاده می‌کنند. کاربرد روسازی پیش‌ساخته عمدتاً برای ترمیم روسازی آسیب دیده یا آسفالت راه‌های موقت است در حالی که دیگر کاربردهای فنی این تکنولوژی نیاز به توسعه و تحقیق بیشتر توسط مهندسان دارد.

دسته بندی انواع روسازی‌های پیش‌ساخته:

فناوری روسازی پیش ساخته را می‌توان از نظر کاربرد به تعمیر متناوب روسازی آسیب دیده و ساخت مداوم روسازی جدید تقسیم کرد. از نظر شرایط هندسی، می‌توان آن را به سیستم های دال شش ضلعی و سیستم های دال مستطیلی تفکیک کرد. از نظر اتصال ساختاری، می‌توان آن را به نوع میله انتقال نیرو و نوع میله انتقال بدون نیرو تقسیم کرد. در ادامه متن، تقسیم بندی هر کدام از این دسته ها آورده شده است.

سیستم دال روسازی با انتقال بدون نیرو Pavement slab system with non-force transmission

• سیستم دال شش گوش

سیستم دال شش ضلعی یک سیستم روسازی پیش ساخته است که توسط دال های پیش ساخته شش ضلعی به هم متصل می‌شود. این سیستم عمدتاً از اتصال زبانه و شیار یا سنگدانه استفاده می‌کند و درزها با آسفالت یا ماسه ریز پر می‌شوند. در مقایسه با دال مستطیلی پیش‌ساخته، سازه نسبتاً پیچیده است، اما عملکرد مکانیکی و عملکرد جاده بهتر است.

• سیستم دال مستطیلی

سیستم دال مستطیلی با انتقال غیر نیرو از نوع زبانه و شیار از نوع اتصال در هم تنیده سنگدانه استفاده می‌کند. به دلیل اتصال آن با میله انتقال بدون نیرو، روند پردازش داول بارها کاهش می‌یابد و مزایای ساخت سریع و سازگاری گسترده را دارد. از این سیستم می‌توان عمدتا برای جاده‌های موقت، جاده های ساختمانی و جاده های تعمیر اضطراری استفاده کرد. عملکرد روسازی به اندازه سازه، ضخامت، روش عملیات مشترک، کیفیت عملیات پایه و فناوری تسطیح تخته پیش ساخته بستگی دارد.

سیستم دال روسازی با انتقال نیرو Pavement slab system with force transmission

• سیستم دال سوپر (super slab)

این فناوری یک سیستم روسازی بتنی پیش‌ساخته است که توسط شرکت فورت میلر توسعه یافته است. دال پیش ساخته بر روی بستر متراکم درجه بندی شده یا با پایه دانه‌ای موجود در این سیستم بالا می‌رود. برای تعمیر یا اجرای مداوم یک دال بتنی سیمانی مناسب است. در محل اتصال دال‌های روسازی هیچ گونه تمرکز تنش و آسیب مفصلی وجود ندارد. با این حال، نقطه ضعف این سیستم بر روی اتصالات داول بارهاست که با تزریق از پایین متصل می‌شوند. کیفیت تزریق تأثیر چشمگیری بر دوام اتصالات و عمر مفید روسازی مونتاژ شده دارد. این سیستم به عنوان فناوری ساخت روسازی پیش ساخته در حال پیشرفت است.

• سیستم دال میشیگان

سیستم دال میشیگان توسط دانشگاه ایالتی میشیگان برای تعمیر متناوب جاده توسعه یافته است. ویژگی ساختاری آن این است که دال پیش‌ساخته دارای 3 تا 4 داول بار در زیر هر فاصله محوری است. هنگامی که دال روسازی مونتاژ می‌شود، دال روسازی با داول بارها روی دال روسازی با شیارها قرار می‌گیرد. شیارها و داول بارها در بالای دال روسازی با کامپوزیت‌های پایه سیمانی پر شده‌اند. خواص مکانیکی سیستم میشیگان شبیه به سیستم دال سوپر است.

• سیستم دال دوخت Uretek

سیستم دال دوخت Uretek یک فناوری خاص تعمیر دال بتنی پیش‌ساخته است و می‌توان از آن برای تعمیر یک یا چند دال‌های روسازی استفاده کرد. سیستم دوخت Uretek دارای یک سیستم تراز و یک سیستم قفل کننده است. ابتدا دال پیش ‎ساخته روی پایه روسازی قرار داده می‌شود سپس فوم پلی اورتان (polyurethane) از طریق سوراخ‌های روی صفحه پیش ساخته به پایین تزریق می‌شود. هدف از تزریق فوم پلی‌اورتان، بالا بردن دال پیش ساخته با فشار تا ارتفاع مشخص است. سپس یک میله انتقال نیروی فیبر شیشه‌ای مخصوص در شیار برش دال قرار داده می‌شود. در آخر، از کامپوزیت های پلیمری با چگالی بالا برای پرکردن بریدگی ها و اتصالات استفاده می‌شود.

• سیستم دال پیش تنیده

سیستم دال پیش تنیده، استفاده از فناوری پیش‌تنیده برای تولید دال‌های روسازی است. این سیستم ترکیبی از مزایای بتن پیش تنیده و دال پیش‌ساخته است. استفاده از پیش تنیدگی باعث افزایش اندازه دال روسازی، کاهش ضخامت دال روسازی، کاهش تعداد درزها و اتصالات پیش‌ساخته روسازی شده و صافی و پیوستگی سطح راه را بهبود می‌بخشد. همچنین پیش‌تنیدگی ظرفیت باربری دال روسازی و در نتیجه دوام جاده را افزایش می‌دهد.

سیستم دال روسازی با مصالح جدید

• سیستم دال روسازی بتن با چگالی مشخص

وزن خود دال‌های پیش‌ساخته توسعه روسازی پیش‌ساخته را محدود می‌کند. در این سیستم، بتن با چگالی مشخص در طراحی و پیش ساخت دال روسازی اعمال می‌شود. بتن با چگالی مشخص شده سبک وزن است و سختی متوسط ​​دارد. این سیستم از یک طرف، می‌تواند کاستی‌های بتن با سنگدانه سبک (مانند مدول الاستیک کم و خزش زیاد) را بهبود بخشد. از طرف دیگر، می‌تواند مزایای بتن با سنگدانه سبک را داشته باشد.

• سیستم دال روسازی با بتن بازیافتی (RC)

یکی دیگر از عوامل بازدارنده توسعه راه‌های پیش‌ساخت، هزینه بالای ساخت و ساز است. سیستم روسازی RC از سنگدانه‌های بتن بازیافتی (recycled concrete aggregates: RCA) در طراحی پیش‌ساخته دال‌های روسازی استفاده می‌کند. از یک طرف، RCA می‌تواند مشکل دفع ضایعات بتن را حل کند. از سوی دیگر، RCA پسماندهای جامد ساختمانی را برای جایگزینی سنگدانه‌های طبیعی دریافت می‌کند و با شیشه‌های بازیافتی به‌جای سنگدانه‌های طبیعی برای دال‌های بتنی پیش‌ساخته، فشار ناشی از کمبود فزاینده سنگدانه‌های طبیعی را کاهش می‌دهد.

در این مقاله، انواع سیستم‌های دال بتنی پیش‌ساخته معرفی شد و برای هر سیستم توضیحات کوتاهی ارائه شد که شامل سیستم‌های دال روسازی با و بدون انتقال نیرو و همچنین مواد جدید سازگار با محیط زیست هستند که برای پیش‌سازی، مونتاژ و پردازش اتصال و ویژگی‌های کلی دال‌های پیش ساخته روسازی استفاده می‌شوند. هر کدام از این سیستم‌ها در شرایط‌های مشخص کاربرد دارند. این نکته حائز اهمیت است که این فناوری بسیار جدید است و فرصت تحقیق و توسعه زیادی در این زمینه وجود دارد.

منابع:

• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095756421001021