ژئوگریدها و کاربرد آنها در راه سازی

ژئو گریدها شبکه های توری رو باز از جنس الیاف و پلیمر های p.v.c پلی اتلین و یـا پلـی پـروپیلن هـستند کـه عمده کاربرد آنها بطور کلی مسلح کردن لایه های مختلف که فرصت لغزش بین آنها زیاد است همچون لایه های خاکیدر پی ها و یا لایه های آسفالتی راهسازی و فرودگاه ها بکار می روند علاوه بر این در لایه های سـطوح پوشـش قیـری در مهندسی هیدرولیک جهت جلوگیری از نفوذ آب استفاده می شوند مهمترین نقش جهت چسباندن دو لایه ای که میان از ژئو گرید استفاده شده است را منافذ درشت لایه های ژئو گرید ایفا می کنند.

ژئو گریدها بیشتر نیروهای افقی و از شکل خارج شدگی را تحمل می کنند و بنابر این در برابر توسعه و ازدیاد ترکهای انعکاسی (انتقالی) از ساختار موجود به لایه ی سایشی مقاومت می کنند. اینگونه تعمیر بیشتر از طریق مـسلح کـردن کل سطح انجام می گیرد در اینجا به کاربرد ژئو گرید ها در راهسازی و تا حدودی در پی سازی اشاره می شود:

کاربرد ژئو گرید ها در راه سازی
نقش عمد ژئو گریدها در مسطح کردن آسفالت به عنوان ماده ای برای صعود مقاومت کششی آسفالت اسـت. ضـعف آسفالت در برابر کشش موجب می شود تا ترکهایی که در لایه های زیرین ساختمان راه بوجود آمده اند بـه سـطح آن منتقل شوند موجب خرابی رو سازی گردند دو نقش مهم ژئو گریدها در لایه های آسفالتی عبارت است از:

1- افـزایش مقاومت کششی لایه های آسفالتی

2- افزايش چشم گیرتاب آوري از نیروهای کششی افقی در آسفالت و توزیع آنهـا در یک سطح بزرگتر که این عمل موجب پایین آمدن میزان بيشينه اوج نیروهای کشـشی ناشـی از بـار گـذاری حاصل از بار های سنگین می شود.

عمده موارد استفاده از ژئو گریدها در راه سازی جهـت جلـوگیری از بـروز ترک هـای انعکاسـی (reflecting cracks) و از سوی دیگر جلوگیری از ترك خوردگی های ناشی از حرارت می باشد. ترك خوردگی اسفالت ها بیشتر بـه علـت خـستگی (فرسودگی) ناشی از حرارت ایجاد می شود. هرچند خستگی ناشی از ترافیک نيز در این امر موثر است.

ترک های روسازی راه معمولا بر اثر کرنش های کششی و برشی آسفالت بوجود می آیند. توانایی آسفالت در تحمل میزان کرنش های کشـشی متغیـر بـوده و وابسته پارامترها همچون: میزان و نوع قیر، سرعت بارگذاری و مدت زمان اعمال کرنش می باشد.

همانطور که گفته شد، در کل توانایی آسفالت در تحمل کـرنش هـای کشـشی ضـعیف مـی باشـد و دارای محـدودیت است، بطوری که ترك های کششی اغلب در کرنش های یک درصد در دمای کمتر از صفر درجۀ سانتیگراد و دو تـا سـه درصد در دمای بیش از 20 درجۀ سانتیگراد در درون آسفالت ایجاد می شوند.

تمرکز کرنش در آسفالت به دلیل وجود ترك های کهنه یا قدیمی در رشد میزان و سرعت ترك خـوردگی آسـفالت موثر می باشد. بنابرین می بایست نسبت به مسلح کردن آسفالت و بیشتر شدن مقاومت کششی آن و بالاخره سطح کـرنش های نهایی اقدام نمود،که بدین منظور از جملۀ بهترین راه حل ها می توان به مسلح کردن آسفالت با کمک استفاده از شبکه های پلیمری مسلح ژئو گرید اشاره نمود.

ژئو گریدهای بافته نشده می توانند بیش از یک کیلوگرم بر متر مربع قیر را به خود جذب کننـد و عـلاوه بـر خاصـیت کششی تشکیل عیقی را بدهند که از نفوذ آب در پوشش قیری جلوگیری کنند.

در روکش های انعطاف پذیر مـسلح (ژئو گریـد) مـیتـوان تغیـر شـکلهـای بـزرگتـر و تـوان بـاربری بـالاتری را بـدون ترك خوردگی ایجاد کرد. ایجاد تغیر شکل در روکش باعث تولید برشی بین آسفالت و مسلح کننده شده وانتقال این تنش برشی به مسلح کننده در اثر تماس بین آسفالت و مسلح کننده باعث ایجاد نیروی کششی در مسلح کننده می شود. میزان این تـنش برشـی انتقالی به خواص تغییر شکل پـذیری آسـفالت و مـسلح کننـده و نیـز بـرهم کـنش آسـفالت و مـسلح کننـده بـستگی دارد. ماکزیمم تنش کششی در مسلح کننده توسط میزان تنش برشی انتقال یافته ممکن بـین آسـفالت و مـسلح کننـده محدود میشود.

در مورد تخفیف آزادسازی کرنش (Strain relief) دو حالت اتفاق می افتد:
1 - چنانچه مدول الاستیسیته و یا به عبارتی سختی پارچه گونه (ژئو گرید) به کار رفته از سختی مصالح آسفالتی لایه های اطراف خود بالاتر باشد،این کارایی پارچه گونه ها در نزول نفوذ ترك به بدنۀ روکـش مفیـد و مـوثر مـی باشـد، مانند کارایی آرماتورها در داخل بتن مسلح.

2- چنانچه مدول الاستیسیتۀ پارچه گونۀ مورد استفاده در لایه ها از مدول الاستیسیتۀ مصالح آسـفالتی اطـراف خـود کمتر باشد در آن صورت فرصت جذب تنش بالاتر و کم شدن میزان انرژی متمرکز در نوك ترك به دلیـل امکـان لغـزش روکش و حالت مفصل بودن سازة روسازی در محل پارچه گونه را خواهیم داشت که در جلوگیری از نفوذ ترك هـا مـوثر است.

آزمایش های کششی مقایسه ای که در سال 1982 توسط schniering روی نمونۀ تک لایه ای غیـرمـسلح و دولایـه ای مسلح انجام شد تاثیر ژئو گرید مسلح کننده در لایۀ آسفالت را مشخص می کند.

نتایج آزمایش ها نشان می دهند:

- میزان نیروی وارده روی نمونۀمسلح در زمان گسیختگی 50 درصد بیش از نیروی وارده بر نمونۀ غیرمسلح بود.
- رشد طول نمونۀ مسلح در زمان گسیختگی 65 درصد بیش از ازدیاد طول نمونۀ غیرمسلح بود.

آنچه موجب چسبندگی لایۀ ژئو گرید به لایه های اطراف میشود، پوشش قیری روی آن مـی باشـد. ژئو گریـدهای مـصلح کنندة آسفالت با یک ماده قیری پوشش شده اند که چسبندگی آنها با لایۀ آسفالت را تضمین میکنـد. ایـن چـسبندگی موجب می شود ژئو گرید مسلح بتواند نیروهای کشش را تحمل و آنها را توزیع کند. علاوه بر این ساختار ژئو گریـد دارای فضاهای باز (چشمه) است که حداقل 75درصد سطح آنها را شامل می شود. این فضاهای باز موجـب چـسبندگی مـستقیم لایه های آسفالت به یکدیگر میشوند. از این رو بیشترین میزان چسبندگی لایه های آسفالت ایجاد میشود.

موارد استفاده از ژئو گریدها در راه سازی
- جهت تقویت آسفالت کف جاده ها که دارای زیرسازی نسبتاً ضعیفی می باشند. در این حالت تغیر شکل های زیرسـازی اثرات تخریبی کمتری بر روسازی می گذارد.

- در جلوگیری از ترك های انعکاسی و ترك های ناشی از تغیرات درجۀ حرارت خصوصاً در هوای بـسیار سـرد بـه شـکل بسیار مفیدی موثر است.

- در آسفالت ریزی جاده هایی که در چند مرحله انجام می شود در زمانی که در نقطۀ خاصی مجبور بـه اتمـام آسـفالت ریزی در جهت طولی جاده هستیم به جهت ایجاد فاصلۀزمانی بین دو آسفالت ریزی، در فـصل مـشترك انتهـا و ابتـدای آسفالت ریزی چسبندگی کافی بین آسفالت بوجود نمی آید. ژئو گریدها به خوبی می توانند این اختلال را رفع نمایند. ایـن محور برای آسفالت ریزی جاده هایی که دارای بیش از یک باند می باشند نیز بوجود می آید.

- در زمانی که مجبور به توسعۀ عرضی جاده هستیم، در اثر اختلاف بین زیرسازی قسمت قدیم و نوین جاده و نشست زیر اساس قسمت کناره تازه احداث شده، و از سوی دیگر عدم چسبندگی لازم بین دو لایۀ آسفالت قدیم و تازه تـركهـای طولی در امتداد جاده در فصل مشترك باندها بوجود می آید که با استفاده از ژئو گریـدها در ایـن قـسمتهـا اخـتلالات احتمالی تا حدود زیادی قابل پیشگیری است.

- در باندهای فرودگاه هایی که با آسفالت پوشیده شده اند به علت بالا بودن بار ترافیکی ممکن است ترك هایی خـصوصاً در نقاط فرود بوجود آید. با توجه به وجود محدودیت زمانی جهت تعمیر باندهای فرودگاه، باید سعی شود تا حـد ممکـن فاصلۀ زمانی بین تعمیرات را رشد داد. استفاده از ژئو گریدها یکی از راه حل های ممکن است.

ـ در زمانی که مجبور به شکافتن جاده ها به منظورهای مختلف همچون عبور لوله های آب، گاز، فاضلاب و یا هـر موضـوع دیگری که در زمان تاسیس راه پیشبینی نشده باشد، هستیم مهسان سازی زیـر اسـاس قـسمت ایجـاد شـده تازه بـا جاده قبلی سخت و گاهی به علت وارد شدن فشار به تاسیسات احداث شده غیرممکن میباشد همـین اخـتلاف بـین دو زیرسازی موجب ایجاد فرورفتگی در محل و ایجاد ترك و فروپاشی محل میشود. استفاده از ژئو گریدها بـه خـوبی ایـن اختلال را پوشش میدهد.

ـ در محلهایی که مجبور به پوشش آسفالت بر روی سطوحی که از نظر انقباض با آسفالت اختلاف دارنـد و همچنـین ایجاد پوشش بر روی درزهای بین آنها هستیم، مانند پلهای فلزی و یا بتنـی، این اخـتلاف بـین انقبـاض بـین دو مـاده موجب ایجاد ترك در آسفالت و واپاشی آن میشود. در ادامه است در هنگامی که بین دو قطعه که دارای فاصله با هـم هستند و از پوشش آسفالت استفاده میشود. استفاده از ژئو گرید در این مواقع تا حدود زیادی از این خرابی ها جلوگیری می کند.

دیگر کاربردهای ژئو گرید که عمدتاً در پی سازی استفاده می شوند:
ـ در محل هایی که بارهای زیادی وارد میشود و زیر ساختمان های موقت
ـ تقویت دیواره خاکی خاکریزها و سدهای خاکی
ـ تعمیر شیب های مخرب و تثبیت ریزش خاكهای کناره جاده
ـ جهت ساخت سبدهای سنگی برای دیوارهای ساختمان (Gabions)
ـ جهت ساخت سبدهای سنگی جهت کنترل فرسایش ساختمان ها
ـ جهت ساخت سبدهای سنگی برای دیوارهای پشتیبان پل ها (Bridge abutments)
ـ استفاده جهت ساخت تشک های پرکننده بالای خاك های نرم (muttresses)
ـ استفاده جهت ساخت تشک های بالای خاك های دارای ذرات نباتی و خاك های نواحی قطبی
ـ جهت سفت کردن و چسباندن تقویت کننده ها در کاربردهای با عرضهای مختلف
ـ جهت محکم کردن تکه سنگ های از هم گسیخته شده
ـ جهت محکم کردن قطعات بتنی از هم گسیخته شده
ـ جهت جایگذاری در بین ژئو تکستایل ها و ژئو ممبران ها و در واقع تشکیل ژئو کمپوزیت ها
ـ جهت تقویت Land fills برای تحمل انبساط های عمودی و جانبی
ـ استفاده به عنوان روکش در تصفیه کننده های طبیعی (Collection Stone)
ـ جهت تثبیت پوشش خاکی Land fills به عنوان روکش تقویت شده

طریقۀ اجرای ژئو گریدها در راهسازی
- ژئو گریدها به شکل رول ساخته می شوند. ضخامت لایۀ آسفالت روی ژئو گرید در راهـسازی بایـد بـیش از 5 سـانتیمتر باشد و به هیچ وجه نباید تاخوردگی و یا چروکی موجود باشد. بـه منظـور دسـتیابی بـه بـالاترین افـزایش در ظرفیـت باربری، مناسبت ترین عمق جهت قرار دادن اولین لایـۀ پارچـه گونـۀ ژئو گریـد در زیـر پی، فاصـلۀ 0/5 تـا 0/6 عـرض پـی می باشد. همه لایه های ژئو گرید باید حدود 15سانتیمتر در جهت عـرض و حـدود 25 سـانتیمتر درجهـت طـول جـاده همپوشانی داشته باشند. جهت کوبیدن نهایی آسفالت مسلح شده به ژئو گرید بایـد از غلتـک سـبک و یـا نیمـه سـنگین دو غلتکی و یا چرخ لاستیکی استفاده نمود و در نهایت غلتک سنگین بکار برد.

برگرفته از مطلب آقاي میثم صدریان زاده. گردآوري و تنظيم توسط كامبيز فلاح مشفقي