اثرات مخرب بارش باران بر روسازی جاده‌ها

ایران کشوریست با انواع شرایط آب و هوایی مختلف که گرچه به طور کلی کشور خشکیست اما در بعضی شهرها می‌توان انتظار بارش باران را در اکثر روزهای سال داشت و چنین الگوهای آب و هوایی می‌تواند خسارت‌های زیادی بر زیرساخت‌های حمل و نقل کشور داشته باشد.

آسفالت و بتن از مصالح پرکاربرد در روسازی جاده‌های ایران هستند. این مصالح، در صورتی که به درستی نگه‌داری نشوند، می‌توانند تحت تاثیر شرایط آب و هوایی مختلف، آسیب ببینند؛ همچنین مهندسی، طراحی و اجرا جاده‌ها هزینه‌بر هستند پس لازم است جاده‌های موجود به طور صحیح نگه‌داری شوند.

اگر آب باران به درستی هدایت و تخلیه نشود، می‌تواند باعث آسیب به سطوح آسفالتی شود. به عبارت دیگر، این ریزش قطرات باران نیست که به آسفالت آسیب می‌رساند، بلکه جوی‌های باریک یا گودال‌های حاصل از آب باران هستند که مقصر اصلی این آسیب هستند. باران روی روسازی آسفالتی جاده، پتانسیل ایجاد ترک خوردگی، چاله‌های بزرگ، فرورفتگی‌ها و سایر آسیب‌ها را دارد.

روسازی‌های بتنی نیز از آسیب‌های باران در امان نیستند. البته دال بتنی در معرض آسیب شدید قرار نمی‌گیرد. در واقع حتی کمی آب روی سطح دال بتنی می‌تواند برای تامین آبرسانی برای curing (گیرش بتن) مفید باشد. اما اگر بتن تازه ریخته شده باشد و سطح آن قبل از باران پوشانده نشده باشد، باران می‌تواند تاثیر زیادی بر آن بگذارد.

باران چگونه روسازی را تخریب می‌کند؟

با افزایش گرمایش جهانی زمین و تغییر اقلیم، غلظت گازهای گل‌خانه‌ای روز به روز در حال افزایش‌اند و از طرفی کربن دی اکسید موجود در هوا باران را اسیدی می‌کند. با گذشت زمان، این بارندگی غنی از CO2 می‌تواند مصالح مورد استفاده در جاده‌ها و مصالح زیر زمین را در خود حل کند. روسازی آسفالتی و روسازی بتنی که رایج‌ترین مصالح مورد استفاده در جاده‌ها هستند، افزونه‌های مختلفی از جمله قیر دارند و یکی از کاربردهای قیر، چسباندن سنگدانه‌های روسازی به یکدیگر است.

هنگامی که آب باران بر سطح جاده می‌رسد و روی آن روان می‌شود و آن را می‌شوید، می‌تواند قیر را از سنگدانه‌ها جدا کند و در نتیجه باعث ایجاد حفره‌ها و چاله‌ها در سطح جاده شود. همچنین آب می‌تواند خاک رس سنگ بستر در روسازی را حل کند که در این صورت، باعث ایجاد فروچاله‌های عظیم می‌شود.

اگر در جاده‌ها به دلیل ترافیک زیاد یا هر دلیل دیگری، چاله وجود داشته باشد و باران ببارد، آب در چاله جمع می‌شود و روسازی را ضعیف می‌کند و با گذشت زمان این چاله‌ها در اثر باران عریض‌تر می‌شوند. مشخص است که وجود چاله در جاده، کیفیت جاده را پایین می‌آورد و در شرایطی حتی می‌تواند بر عملکرد رانندگی افراد نیز تاثیر بگذارد و باعث تصادف شود.

یکی دیگر از تاثیرات باران بر روسازی جاده‌ها، به طور غیرمستقیم است. هرگاه باران می‌بارد، لاستیک‌های ماشین‌های مختلف آب باران را به جاده می‌فشارند و هرچه فشار بر جاده آسفالتی و بتنی بیشتر باشد، جاده ترک‌های بیشتری می‌خورد. همچنین دیگر دلیل خرابی جاده، سرعت کم وسایل نقلیه در هنگام بارندگی است. زیرا در هنگام حرکت وسیله نقلیه با سرعت کم، فشار و نیروی وارده بر جاده بیشتر است که نتیجتا باعث تخریب سریع‌تر جاده می‌شود.

چگونه از آسیب‌های باران بر روسازی جاده‌ها جلوگیری کنیم؟

۱- سیستم زه‌کشی مناسب: از زمانی که اولین جاده‌ها توسط رومی‌ها ساخته شد، مهندسان حمل و نقل به ضرورت وجود سیستم زه‌کشی صحیح در طراحی و اجرای هر نوع روسازی جاده‌ای آگاه بودند. احتمالا هیچ ویژگی دیگری به اندازه زهکشی مناسب، نمی‌تواند نقش مهم‌تری در «مقاوت جاده در برابر تاثیرات آب و هوا و ترافیک» داشته باشد. با سیستم زهکشی مناسب، جاده‌ها می‌توانند در مدت طولانی‌تری کاربرد داشته باشند. زهکشی سطحی شامل دفع تمام آب موجود در سطح روسازی و زمین‌های مجاور است. نگهداری مناسب از سطح روسازی باعث به حداقل رساندن نفوذ آب سطحی به روسازی از طریق چاله‌ها، ترک‌ها و دیگر منافذ سطحی می‌شود. طراحان روسازی نیاز به درک و تجزیه و تحلیل شرایطی دارند که روسازی باید تحت آن کار کند. هندسه‌ی جاده، زهکشی سطحی، زهکشی زیرسطحی بدون روسازی، اقلیم و ویژگی‌های خاک همگی تأثیر قابل توجهی بر طراحی زهکشی دارند.

اهداف اصلی سیستم زهکشی مناسب عبارت اند از:

• 1) جمع آوری و تخلیه آب‌های زیر سطحی
• 2) جلوگیری یا به تاخیر انداختن فرسایش خاک
• 3) دور کردن آب‌های مناطق اطراف از روسازی
• 4) در صورت لزوم، پایین آوردن سطح آب زیر زمینی

۲- روسازی با مصالح مناسب: جاده‌های ساخته شده از مصالح ضعیف و بی‌کیفیت، عمدتاً تحت تأثیر آب باران یا رطوبت قرار می‌گیرند. در اینجا منظور از بی‌کیفیت دانه بندی نامناسب سنگدانه‌ها، زیرسازی ضعیف، مواد پایه نامرغوب و یا آسفالت بی‌کیفیت است. آب باران سطح روسازی را ضعیف می‌کند و حجم ترافیک گذرکننده از جاده، باعث تخریب کامل روسازی می‌شود. به دلیل شکست لایه سطحی، آب به لایه پایه نفوذ می‌کند و در صورت وجود ریزدانه زیاد در مواد سنگ بستر، از دست دادن استحکام اجتناب ناپذیر است و ظرفیت تحمل بار در هنگام خیسی کاهش می‌یابد.

۳- پوشش محافظ آب (sealcoating): پوشش محافظ آب یک لایه نازک مایع است که بر روی آسفالت ریخته می‌شود تا آسفالت را از آسیب ناشی از اشعه ماوراء بنفش، باران، برف و مایعات ناشی از وسایل نقلیه محافظت کند. این پوشش، مشکلاتی که آسفالت دارد (مانند ترک ها و حفره ها) را جبران نمی‌کند اما می‌تواند از ایجاد این مشکلات جلوگیری کند. همچنین جدا از دور نگه داشتن عناصر آسیب رسان، استفاده صحیح از پوشش آب بندی برای افزایش عمر روسازی آسفالت ضروریست. علاوه بر این، هنگامی که این پوشش بر روی روسازی جاده ریخته می‌شود، در برابر لغزش مقاومت ایجاد می‌کند و همچنین رنگ سیاه زیبایی به آسفالت می‌دهد. این پوشش‌ها معمولاً محصولاتی بر پایه قیر یا اکریلیک هستند. پوشش را می‌توان با قلم مو، اسپری و اسفنج به روسازی اضافه کرد. هزینه کم پوشش‌های محافظ آب، می‌تواند در دراز مدت باعث صرفه جویی در هزینه شود. یک سطح آسفالتی که به درستی نگهداری و آب بندی شده باشد، طول عمر بیشتری دارد و هزینه‌های تعمیر طولانی مدت را کاهش می‌دهد.

منابع: 

• https://curcioenterprises.com/2017/07/17/weathers-damaging-effects-asphalt/
•    https://vaasphalt.org/pavement-guide/asphalt-pavement-drainage/
• https://www.ijedr.org/papers/IJEDR1804018.
• https://sealmaster.net/resources/pavement-maintenance-101/what-is-sealcoating/