1

بسم الله الرحمن الرحيم

2

مصالح خرده سنگی در راه سازی

3

گرداورنده:حسن احمدی

دانشجوی مهندسی عمران)سازه هیدرولیکی(

درس زمین شناسی

زیر نظر استاد:جناب آقای خرسندی

دانشگاه صنعت آب و برق)شهید عباسپور(

87-88 نیمسال دوم

4

:مقدمهزمین طبیعی بستر راه هر قدر هم که محکم باشد باز هم در مقابل تاثیر عوامل جوی •

بخصوص هجوم آب وتغییرات دما و همچنین نیروهای وارده از چرخ خودرو ها مقاومت نمی کند و دیر یا زود خراب میشود.از این روست که معموال به روی بستر طبیعی

راه،استخوان بندی چند الیه و معموال مقاوم و با دوامی ساخته میشود ،به نحوی که بتواند در مقابل تاثیر عوامل جوی و فشار حاصله از وسایل نقلیه مقاومت نماید.

آنچه را که امروز به نام راه سازی مدرن میشناسیم تکمیل یافته روشی است که در •( ارائه گردید.mcAdam توسط فردی به نام مک ادام)19قرن

این شخص راه را از چند الیه خرده سنگی،متشکل از ذرات دارای قطر کمتر از •میلیمتر )ریز تر از قلوه سنگ و الشه سنگ(می ساخت و روی آن را با الیه نازیکی 68

از مصالحی که می توانستند ذرات سنگی را به هم پیوند دهند می پوشانید.به نظر می رسد که مک آدام در ابتدا از سنگ های شکسته ریزبه عنوان مصالح پیوند •

دهنده سود می جسته و بعد ها به جای آن الیه ای از اسفالت یا بتون را بکار گرفته است.

( نامیده می شود.macadamization)این جاده سازی امروزه به نام ماکادامی کردن•

5

((surfacingsurfacingزیر سازی و رو سازی)زیر سازی و رو سازی)امروزه اغلب راه ها از دو قسمت امروزه اغلب راه ها از دو قسمت درست شده است.درست شده است.

راه که به روی بستر راه قرار می گیرد،متشکل از دو الیه راه که به روی بستر راه قرار می گیرد،متشکل از دو الیه زیر سازیزیر سازیبخش بخش ( در روی آن ( در روی آن roadbaseroadbaseاساس راه)اساس راه)(در زیر و (در زیر و subbasesubbase)) زیر اساسزیر اساس

است.است. wearing wearing رویه) رویه)وو((basecoursebasecourse)) استراستررو سازی راه نیز از دو الیه رو سازی راه نیز از دو الیه

coursecourse.ساخته شده است.(ساخته شده است)هر یک از چهار الیه فوق در راه به عهده دارند.از این رو هریک از آنها از نقطه هر یک از چهار الیه فوق در راه به عهده دارند.از این رو هریک از آنها از نقطه نظر کمیت و کیفیت مصالح دانه ای و لزوم و یا عدم لزوم مواد پیوند دهنده،از نظر کمیت و کیفیت مصالح دانه ای و لزوم و یا عدم لزوم مواد پیوند دهنده،از

مشخصات خاصی برخوردارند.مشخصات خاصی برخوردارند.جسم یا بدنه راه عمدتا از شن یا ماسه ساخته می شود.البته در برخی از الیه جسم یا بدنه راه عمدتا از شن یا ماسه ساخته می شود.البته در برخی از الیه

های راه،خرده سنگ ها که توسط یک ماده چسباننده)قیر و سیمان( به هم های راه،خرده سنگ ها که توسط یک ماده چسباننده)قیر و سیمان( به هم متصل می شوند.متصل می شوند.

6

7

8

9

ویژگی های عمومی مصالح خرده سنگی مورد نیاز در راه سازی

شکل و اندازه ذرات1(مقدار رطوبت2(قدرت پیوند با قیر3(مقاومت در برابر ضربه4(مقاومت در برابر صیقل یافتن5(مقاومت در برابر سایش6(

10

-شکل و اندازه ذرات1

اندازه بهینه ذرات تا حدی با توجه به مورد مصرف آنها و نوع مواد پیوند دهنده تفاوت می کند . با این حال حداکثر اندازه دانه برای الیه های زیر سازی )زیر اساس و اساس

میلی 19 یا 25 اینچ( و برای الیه های روسازی 1,1/2 میلی متر)ریزتر از الک 38راه( میلی متر )الک 0/074 اینچ(است. حد پایینی اندازه دانه ها 4/3و 1متر )الکهای

( در نظر گرفته می شود. دانه بندی مناسب مصالح با توجه به عوامل متعددی 200چون:نوع رو سازی، ضخامت الیه و اندازه درشت ترین دانه مصالح تعیین می شود.

برای یک دانه بندی ثابت، افزایش گوشه داری و نا همواری سطح ذرات درشت تر، کاهش تراکم را به دنبال دارد. از این رو، گرد شدگی و همواری سطح ذرات و دانه بندی خوب آنها مهمترین ویژگیهای الیه های زیر سازی راه- که معموال توسط ماده

دیگری به هم متصل نمی شوند _است. زیرا در این الیه ها مقاومت و استحکام منحصرا بر اثر تراکم توده خرده سنگی حاصل می شود. در الیه های فوقانی راه که

معموال از قیر)یا موادی مشابه( برای پیوند ذرات استفاده می شود، نا همواری و زبری سطح دانه ها و گوشه داری آنها استحکام پیوند بین ذرات سنگ و ماده پیوند دهنده)قیر( را افزایش می دهد. درصد مواد ریز دانه و قابلیت خمیر سانی آنها از

دیگر مواردی است که باید مورد توجه قرار گیرد.

11

- مقدار رطوبت2

درصورتی که مصالح در خرده سنگی بتوانند مقدارزیادی آب را به خود جذب کنند،تر و خشک شدن)یخ

زدن و ذوب( مداوم آنها در فصول مختلف باعث انبساط و انقباض پی درپی و نهایتا خرد و متالشی شدن راه می گردد. عالوه بر آن، برخی از سنگها

پس از گرفتن آب فراوان به صورت خمیری درآمده و بر اثر کمترین بار وارده از جای خود حرکت می

کنند.

12

-قدرت پیوند با قیر3

مصالحی که در رو سازی راه به کار می روند باید قادر باشند پیوند محکمی با قیر ایجاد نمایند، به نحوی که بر اثر رفت و آمد وسایل نقلیه یا تاثیر عوامل جوی از قیر جدا نگردند. مثال زیر شاید بتواند تا حدی این مسئله را روشن

نماید. حتما توجه کرده اید که آدامس به اسانی از سطح شیشه یا یک ظرف پالستیکی جدا می شود،جدا شدن آدامس از سطح نا صاف چوب به سختی بیشتری انجام شده و کندن و جدا کردن آن از سطح فرش عمال غیر ممکن است. ذرات سنگی و قیر نیز همین رابطه را با یکدیگر دارند. قیر به برخی

از سنگها چسبیده و به برخی دیگر نمی چسبد. سطح ناصاف)نا هموار و خشن( ذرات و شکل زاویه دار آنها پیوند با قیر را بهتر می کند.این گونه نا همواریهای مناسب در سنگهای درشت دانه)به علت سختی متفاوت ذرات

تشکیل دهنده سنگ( دیده می شود.

دو نوع سنگی که به سختی با قیر پیوند حاصل می کنند عبارتند از فیلینت، که یک نوع سیلیس ریز بلورین است و به صورت گرهکهایی در در خاک و یا

شن و ماسه دیده می شود، و ریولیت که سنگی آتشفشانی و ریز بلورین است.

13

فیلینیت و ریولیت موادی بسیار متراکم اند و در فاصله بین بلور هایشان منفذ وجود ندارد.این مواد معموال سطحی نرم و

هموار و بافتی شبیه شیشه دارنداز این روست که قیر نمی تواند به آسانی به این گونه سنگ ها بچسبد.تجربه نشان داده

درصد وزنی سیمان پرتلند به اسفالت 2است که افزودن قابلیت پیوند با قیر را به مقدار چشمگیری افزایش می دهد.در

نقاطی که فیلینیت و ریولیت تنها مصالح موجود هستند،به شرطی می توان از آنها در روسازی استفاده کرد که به

مخلوط اسفالت سیمان اضافه شود،افزودن سیمان به نوبه خود قیمت تمام شده راه را به شدت باال می برد.

سنگ های سیلیسی دیگر از جمله ماسه سنگ ها یا هم ارز های دگرگونی آن ها یعنی کوارتزیتها و همچنین سرباره سیلیسی

کوره های ذوب فلزات به این دلیل که سطح خشن و ناهمواری دارند،به خوبی با قیر پیوند حاصل می کنند.

14

ریولیتریولیت يك سنگ آتشفشاني اسيدي به رنگ روشن با بيش ازشصت و هشت•

است كه معادل بيروني )آتشفشاني( سنگهاي گرانيتي SiO2درصدگردد.‌اي يافت مي‌شود و مانند آنها در مناطق قاره‌محسوب مي

عبارتند از كوارتز، فلدسپات و ‌ اين سنگ‌هاي اصلي سازنده‌كاني•اي ‌اند اغلب در زمينه‌بيوتيت كه قبل از فوران ماگما متبلور شده

شيشه قرار دارند و حكايت از انجماد سريع مواد پس از فوران دارد. ريوليت در فورانهايي با دماي بين هفتصد تا هشتصدوپنجاه درجه

شود.‌گراد ديده مي‌سانتي

15

-مقاومت در برابر ضربه4

وسیله نقلیه در حال تنش،ضربه و لرزش قابل مالحظه ای را بر سطح راه وارددرصد بیش از وزن همان وسیله نقلیه در حال 25می کند که مقدار آن حدود

سکون است.بهمین منظور آگاهی از مقاومت مصالح در مقابل ضربه ”آزمون (انجام می شود.این مقدار aggregate impact valueمقاومت در برابر ضربه“)

.B.S) درصد است)استاندارد20برای مصالح مرغوب کمتر از

16

+ عاملی که باعث بهبود ویژگی مورد نظر می شود- عاملی که باعث بدتر شدن ویژگی مورد نظر می شود

عوامل تاثیر گذارمقاومت در برابر ضربهصیقل یافتنسایش

--

-

-

-

-

+

-

++

+

+

+

+

+

+

-+

-

+

-

-

+

+

تخلخل بیشتر چگالی باال تر ذرات

وجود مقدار بیشتر رس)بخش نرم

مصالح(مقدار بیشتر ذرات سنگی

تراکم کمتر)یعنی شکنندگی بیشتر(مقدار کمتر کوارتز به صورت مصالح

<( 16/1ریز)

>(16/1مقدار کمتر ذرات کوارتز )

مقدار کمتر ذرات فلدسپات

17

-مقاومت در برابر صیقل یافتن5

حتما توجه کرده اید که جالی سطح راه ها،مخصوصا در باران،با یکدیگر متفاوتاست.در نقاطی که سطح راه صیقل یافته است جاده حالتی شبیه به آینه سیاه

به خود می گیرد.در این نقاط بین الستیک اتومبیل و راه اتصال خوبی بر قرار نمی شودو در نتیجه وسایل نقلیه بر اثر کوچکترین غفلت لغزیده و سر می

خورند.این پدیده مخصوصا در نقاطی که سرعت یا جهت حرکت وسایل نقلیه تغییر می کند،مانند پیچها و چهار راه ها بیشتر دیده می شود.در این نقاط سایش

و برخورد الستیک با جاده به حداکثر می رسد.مقاومت یک سنگ یا مجموعه ای از ذرات سنگی در مقابل صیقل یافتن را می توان در آزمایشگاه تعیین کرد.

18

-مقاومت در برابر سایش6

سنگ هایی که زود ساییده می شوند،در صورتی که در راه مصرف شوند،عمرکوتاهی دارند.این ویژگی رانیز به سادگی می توان در آزمایشگاه توسط ماشین

درصد برای راه های که 10لوس انجلس تعیین نمود.مقادیر افت وزنی کمتر از عمر طوالنی برای آن ها در نظر گرفته می شود بسیار مناسب است

19

با توجه به آن چه گفته شد ویژگی ای اصلی مصالح خرده سنگی مناسب برای با توجه به آن چه گفته شد ویژگی ای اصلی مصالح خرده سنگی مناسب برای راه سازی را به نحو زیر می توان خالصه کرد:راه سازی را به نحو زیر می توان خالصه کرد:

polished( PSVمقاومت در برابر صیقلی شدن)•stone value

( AAVمقاومت در برابر سایش)•aggregate abrasion value

aggregate impact value (AIVمقاومت در برابر ضربه)•

20

نقش مصالح خرده سنگی در الیه های مختلف راه

1:این الیه بخش زیرین راه را تشکیل می دهدو به صورت پی محکمی -زیر اساسبه روی بستر راه ساخته می شود.یکی از مهمترین عملکرد های این الیه زهکشی راه

است.از این رو مصالح به کار گرفته شده در این بخش می باید به نحوی انتخاب شوند که آب به آسانی بتواند از میان آن ها عبور کند.در غیر این صورت ممکن است در اثر

فشار منفذی تورم یا ترک در راه ایجاد شود. مصالح زیر اساس معموال مخلوطی از شن وماسه طبیعی،سنگ شکسته و مانند این

هاست.دانه بندی مصالح به کار گرفته شده در این قشر باید پیوسته باشد نحوه ساختن این الیه راه به این نحو است که مصالحی که دارای دانه بندی و دیگر

مشخصات الزم است،به مقدار کافی به روی بستر آماده راه ریخته می شود وبا گریدر سانتی متر پهن می گردد.مصالح را باید جهت 15در قشر هایی با ضخامت حداکثر

رسیدن به مقدار آب بهینه آب پاشی نمود.پس از اختالط کامل و پخش مواد،عمل غلطک زنی انجام می شود.

.از مهمترین ویژگی های زیر اساس راه نفوذ پذیری خوب وسهولت تراکم یافتن آنهاست سنگ آهک به مقدار زیادی به عنوان زیر اساس و اساس راه مصرف می شود،زیر این

سنگ وقتی شکسته می شود نفوذ پذیری خوبی دارد.در راه هایی که ترافیک کمتری دارند معموال از مصالح باطله و ارزان محلی،مثل مواد باطله معادن روباز،خرده آجر و سنگ های خرد شده،سرباره های کوره های ذوب فلزات،سنگ های سوخته کوره های

کک سازی و مانند این ها استفاده می شود

21

الیه اساس راه معموال به روی الیه زیر اساس ساخته می شود.نظر به این که -اساس راه: 2این الیه دریافت کننده و توزیع کننده اصلی بار راه است،باید از مقاومت خوبی برخوردار

باشد.مصالح این الیه ممکن است منفصل باشند یا توسط یک ماده پیوند دهنده)معموال قیر(به هم بچسبند.برای ساختمان این الیه معموال از مخلوطی از شن و ماسه طبیعی و سنگ

شکسته استفاده می شود.عالوه بر آن دانه بندی مصالح باید پیوسته بوده وذرات از مقاومت و دوام کافی برخوردار باشند.

مصالحی که برای الیه اساس راه در نظر گرفته می شوند باید دارای مقاومت خوبی در برابر خرد شدن باشند.در اینجا نیز مصالح مناسب در یک یا چند قشر در محل پهن شده و برای

رسیدن به رطوبت بهینه ،آب پاشی و سپس با غلطک کوبیدن به تراکم مورد نظر می رسد .یکی از ویژگی هایی که تا حدی باید در مورد مصالح در نظر گرفت مقاومت مناسب در

برابر خرد شدن است.

روسازی راه به دو الیه استر و رویه تفکیک می شود .یکی از عمده ترین -رو سازی :3عملکرد های این قشر،توزیع و هدایت بار ناشی از ترفیک به الیه زیرین)اساس راه(است و به

عالوه این قشر سطح مناسبی برای قرار گرفتن رویه ایجاد می کند.رویه راه همان الیه ای است که خودرو ها از روی آن می گذرند.این الیه در واقع دریافت کننده

مستقیم بار و ضربه است.این الیه باید در درجه اول بادوام باشد واز لغزش وسایل نقلیه جلوگیری کند.و از طرف دیگر باید غیر قابل نفوذ باشد تا بتواند الیه های زیرین راه را از گزند عوامل جوی حفظ کند.الیه های استر و رویه معموال از جنس اسفالت می باشند که مخلوطی

از قیر و شن وماسه است.به طور کلی می توان گفت که سه عامل:مقاومت در برابر ضربه،مقاومت در برابر سایش و

مقاومت در برابر صیقل یافتن ویژگی های عمده مصالح مناسب جهت پوشش سطحی راه اند.

اغلب سنگ های آذرین متبلور و سنگ های دگرگونی متراکم،مقاومت خوبی در برابر سایش و ضربه دارند.ولی در مقابل صیقل یافتن مقاوم نیستند.مگر این که سنگ دانه درشت بوده و از

مخلوطی از ذرات سخت ونرم درست شده باشد تا از فرسایش متفاوت آن ها بافت ناهمواری به سنگ بدهد.

22

البته بخش نرم سنگ نباید آن اندازه سست باشد که مقاومت در برابر سایش و ضربه را به مقدار قابل مالحظه ای کاهش دهد.عالوه بر این ها رسوبات دانه درشت

سخت شده نیز اغلب مصالح مناسبی را می سازند.مقایسه ویژگی های مهم الیه های مختلف راه

ویژگی توضیح

برای همه الیه ها مورد نیاز استبیش از همه درالیه سطحی راه مورد

نیاز استبیش از همه درالیه سطحی راه مورد

نیاز استدرهمه الیه هایی که قیر)یا هر ماده

پیوند دهنده دیگر(به کار می رود اهمیت دارد

در الیه های اساس راه و زیر اساس که بخش زهکش کننده راهاند،باید وجود

داشته باشد

مقاومت در برابر خرد شدنمقاومت در برابر سایش

مقاومت در برابر صیقل یافتنقدرت پیوند با قیر

نفوذ پذیری زیاد

23

پایان