مهندسی زیرساخت های حمل و نقل
سال:1402 | دوره:9 | شماره:3 |تعداد مقالات:7

انتشار زباله های پلیمری در محیط زیست یکی از دغدغه های مهم روز دنیا می باشد. پلاستیک های مصرف شده و تایر های فرسوده از مهمترین منابع تولید این نوع زباله ها می باشند . این مواد به لحاظ شیمیایی شباهت بسیاری به قیر به عنوان پر مصرف ترین و گرانترین جزء مخلوط های آسفالتی دارند. لذا استفاده از این مواد زباله به عنوان افزودنی در قیر ضمن کاهش آلودگی زیست محیطی می تواند موجب بهبود خصوصیات عملکردی روسازی گردد. بررسی تاثیرهر نوع افزودنی بر عملکرد خستگی مخلوط آسفالتی به عنوان یکی از مهمترین عوامل ایجاد خرابی در روسازی ضروری می باشد. لذا در این پژوهش علاوه بر بررسی خصوصویات فیزیکی قیر، با استفاده از روش تیرچه خمشی چهار نقطه ای به بررسی عملکرد خستگی مخلوط آسفالتی حاوی درصد های مختلف پلاستیک ضایعاتی و پودر لاستیک پرداخته شده است.نتایج حاصل از این آزمایش با استفاده از روش سختی، سختی نرمال شده و روش انرژی مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد پلاستیک ضایعاتی باعث کاهش مقاومت خستگی مخلوط آسفالتی گردید که با افزودن پودر لاستیک تا حد قابل توجهی این ضعف جبران گردید. به طوری که نمونه های حاوی همزمان پودر لاستیک و پلاستیک ضایعاتی عمر خستگی بیشتری از نمونه شاهد داشتند.

پیرشدگی یکی از عوامل موثر بر خواص فیزیکی و شیمیایی قیر است. این عامل می تواند منجر به بروز خرابی رطوبتی در مخلوط آسفالتی گردد. هدف از این مطالعه بررسی اثر پیرشدگی کوتاه مدت و بلند مدت بر مکانیزم های خرابی رطوبتی مخلوط آسفالت گرم حاوی وتفیکس با استفاده از روش پول آف می باشد. از دو نوع قیر با درجه عملکردی مختلف (PG 58-22 و PG 64-16) اصلاح شده با افزودنی وتفیکس و همچنین دو نوع سنگدانه (آهکی و گرانیتی) استفاده شد. ابتدا خواص رئولوژیکی قیرها و مشخصات فیزیکی سنگدانه ها تعیین شد و سپس ترکیبات شیمیایی سنگدانه ها از طریق آزمایش فلورسانس اشعه ایکس (XRF) به دست آمد. پس از اصلاح قیر با افزودنی وتفیکس، آزمایش پول آف برای تعیین مقاومت پیوستگی قیر و مقاومت چسبندگی قیر به سنگدانه بر روی نمونه های پیرشده و پیرنشده در شرایط خشک و مرطوب انجام شد. پیرشدگی کوتاه مدت منجر به افزایش مقاومت پیوستگی و پیرشدگی بلندمدت سبب کاهش مقاومت پیوستگی در شرایط مرطوب شد. بنابراین پیرشدگی بلند مدت منجر به کاهش عملکرد قیر در شرایط مرطوب و در نتیجه کاهش مقاومت روسازی در برابر خرابی رطوبتی می شود. همچنین در شرایط مرطوب پیرشدگی کوتاه و بلندمدت مقاومت چسبندگی را کاهش داد که سبب کاهش مقاومت رطوبتی روسازی آسفالتی نیز خواهد شد. اما افزودنی وتفیکس سبب افزایش مقاومت های پیوستگی بین 20-32 درصد و 26-48 درصد به ترتیب در حالت پیرشده کوتاه مدت و بلندمدت و همچنین افزایش چسبندگی بین 26-43 درصد و 38-57 درصد به ترتیب در حالت پیرشده کوتاه مدت و بلندمدت گردید. مقایسه تاثیرات پیرشدگی برای قیر پایه و اصلاح شده بر کاهش مقاومت چسبندگی و پیوستگی، بیانگر آن است که افزودنی وتفیکس نه تنها سبب از بین رفتن اثرات منفی پیرشدگی بر این پارامترها می شود، بلکه مقاومت قیر اصلاح شده را نسبت به قیر پایه در برابر خرابی رطوبتی بهبود می بخشد.

چکیدهسالانه مبالغ هنگفتی صرف تعمیر و نگهداری روسازی راه به دلیل خرابی زودرس انعکاسی سطح جاده ها می شود که بخش زیادی از آن، مربوط به روکش کردن سطح جاده ها می باشد. بر همین اساس، به منظور جلوگیری از گسترش ترک های انعکاسی در روسازی های تازه روکش شده در دنیا، روش های گوناگونی مورد استفاده و تحقیق قرارگرفته شده است. نتایج نشان داده است که تمامی روش های کنترل ترک های انعکاسی اتخاذ شده، تنها منجر به تأخیر انداختن در انتشار این نوع ترک شده است. به هرحال بعضی از روش ها باعث تأثیر بیشتر، بر ظهور ترک های انعکاسی و کاهش شدت مقدار این ترک ها شده اند که یکی از بهترین روش ها، استفاده از محصولات و میان لایه های ژئوسنتتیکی می باشد. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی، عملکرد2 نوع مختلف ژئوکامپوزیت (با مقاومت های کششی 50 و 100 کیلونیوتن بر متر) در روکش های آسفالتی در به تأخیر اندازی ترک انعکاسی نسبت به نمونه های کنترلی در دماها و فرکانس های مختلف بارگذاری پرداخته شد. بر اساس مطالعات صورت گرفته مشاهده شد که استفاده از ژئوکامپوزیت نوع I با مقاومت کششی بالا در افزایش عمر خستگی بیشترین کارایی را دارد و در بین عوامل یادشده، پارامتر دما بیشترین تأثیر منفی را بر این عملکرد خواهد داشت. بعد از دما به ترتیب نوع ژئوکامپوزیت مصرفی از نظر مقاومت کششی و سپس شدت بارگذاری بیشترین تأثیر را بر تغییرات عمر خستگی ( حدود 53000 سیکل بارگذاری اختلاف، بین دمای 40 و 0 درجه سانتیگراد ) بر روکش های آسفالتی مسلح شده خواهند گذاشت. بر اساس نتایج آنالیز واریانس از مدل عمر خستگی بدست آمده در این پژوهش، مقدار R² و Adjusted R² به ترتیب برابر 987/0 و 981/0 می باشد که نشان دهنده دقت بالای مدل ارائه شده می باشد.

بازیافت سرد یکی از روش های ترمیم روسازی است، که در سال های اخیر رواج یافته است. انجام فرآیندهای بازیافت سرد روسازی، در دمای محیط یکی از برتری های این روش می باشد. با این حال، چند نگرانی در هنگام استفاده از مخلوط بازیافت شده با قیر امولسیون وجود دارد. لایه های روسازی آسفالتی بازیافت شده با امولسیون معمولاً با مشکلاتی مانند شن زدگی، عریان شدگی، مقاومت اولیه کم و زمان عمل آوری طولانی مواجه می شوند. به منظور غلبه بر این مشکلات از افزودنی ها استفاده می شود. در این مقاله، رفتار مکانیکی مخلوط بازیافت شده با قیر امولسیون حاوی ترکیب گرد کوره سیمان به عنوان یک پسماند حاصل از فرایند تولید سیمان و سرباره فولاد به عنوان یک پسماند پوزولانی، با مخلوط بدون افزودنی و مخلوط های حاوی 1% و 2% افزودنی سیمان به عنوان یک افزودنی متداول در تکنولوژی بازیافت سرد امولسیونی، مورد مقایسه قرار گرفت. بدین منظور، از آزمایش های استقامت مارشال، مقاومت کششی غیر مستقیم، حساسیت رطوبتی، مدول برجهندگی و خستگی در دماها و زمان های عمل آوری مختلف استفاده شد. نتایج نشان داد، که ترکیب گرد کوره سیمان و سرباره فولاد، خواص مکانیکی مخلوط را مخصوصا در زمان-های عمل آوری بیشتر ارتقا می دهد. این ارتقا در بعضی موارد حتی نسبت به افزودنی سیمان هم بیشتر بود. نتایج آزمایش خستگی نشان داد، که مخلوط حاوی افزودنی ترکیبی جدید، به طور واضح، رفتار بهتری نسبت به مخلوط بدون افزودنی و رفتار قابل مقایسه ای با مخلوط حاوی سیمان مخصوصا در سطوح کرنش پایین تر دارد.

پل ها اجزای بسیار مهم شبکه های حمل و نقل هستند که به عنوان نقاط کلیدی شبکه، بازیابی آنها پس از از دست دادن عملکرد و یا ایمنی بسیار پیچیده تر از سایر دارایی ها است. بازسازی پل نیز چالش برانگیز و پرهزینه است. با توجه به نقش بسیار حیاتی ابنیه فنی سیستم حمل و نقل به ویژه پل ها، بررسی وضعیت پل های شریان های جاده ای استان البرز ضرورت یافت. در این بررسی ابتدا ابنیه فنی مهم و تاثیرگذار در محور تهران-کرج-قزوین، محور مخصوص کرج – قزوین، محور کندوان، محور طالقان و محور اشتهارد شناسایی شدند. سپس گروه های بازرسی فنی به منطقه اعزام شده و عملیات بازرسی عملکردی سازه و شناسایی عوامل آسیب پذیری براساس چک لیست های از پیش تهیه شده صورت گرفت. پس از برداشت های گسترده میدانی، ایرادات موجود در سازه ها به همراه کلیه موارد مربوط به وضعیت فعلی فیزیکی و عملکردی آن ها تهیه گردید. کلیه پارامترهای برداشت شده در سازه ها، مورد وزن دهی براساس اهمیت و نوع تأثیرگذاری آسیب قرار گرفت و با توجه به جمیع پارامترهای برداشت شده و همچنین ضریب اهمیت هرکدام، نوعی طبقه بندی مدیریتی براساس سطوح آسیب پذیری در ابنیه استان در چهار گروه صورت گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده در محور اشتهارد: 2 پل با درجه آسیب پذیری A و یک پل با درجه آسیب پذیری B، در محور طالقان: 2 پل درجه آسیب پذیری A و 3 پل با درجه آسیب پذیری B و 1پل با درجه آسیب پذیریC و 2 پل با درجه آسیب پذیری D، در محور کرج- قزوین: 10 پل درجه آسیب پذیری A، 12 پل با درجه آسیب پذیری B و 16 پل با درجه آسیب پذیری C و 3 پل با درجه آسیب پذیری D و در محور کندوان: 11 پل درجه آسیب پذیری A، 10 پل با درجه آسیب پذیری B و 9 پل با درجه آسیب پذیری C و 2 پل با درجه آسیب پذیری D شناسایی گردید.

باتوجه به هزینه های گزافی که سالانه جهت ترمیم و بهسازی روسازی های آسفالتی پرداخت می شود و همچنین باتوجه به گسترش روزافزون استفاده از الگوریتم های ابتکاری و فرا ابتکاری، هدف اصلی این مقاله تعیین مناسب ترین زمان برای برداشت های میدانی در مدیریت روسازی با بکارگیری الگوریتم ژنتیک خواهد بود تا ضمن جلوگیری از هزینه های بیشتر، برنامه ریزی بهتری جهت نگهداری و تعمیر روسازی داشته باشیم تا همواره جاده ها سطح خدمت قابل قبولی داشته باشند؛ منتها باید شاخص های مؤثر بر هزینه های مختلف نیز مشخص شده و همگام با تعیین بهترین زمان انجام بازرسی، این هزینه ها نیز بهینه سازی شوند. به این منظور باتوجه به عوامل مؤثر بر زمان بهینه بازدیدهای میدانی و به کمک الگوریتم ژنتیک، برنامه موردنیاز در نرم افزار متلب پیاده شده و برای نمونه های مختلف از استان خوزستان تست شد که نتایج آن بسیار چشمگیر و منطقی می باشد. باتوجه به نتایج بدست آمده، مشاهده می شود که می توان با بهره گیری از این روش و تعیین مناسب ترین زمان برداشت میدانی یک مسیر، از صرف هزینه های گزاف و جبران ناپذیر جلوگیری کرد؛ به کمک این روش و با داشتن اطلاعات اولیه مسیر، می توان بهترین زمان برداشت میدانی را تعیین کرده تا بتوان از خرابی بیش از حد مسیر و در نتیجه هزینه های زیاد جلوگیری کرده و ضمن حفظ سطح سرویس دهی مسیر در حالت موردنظر، رضایت استفاده کنندگان را نیز جلب کرد.

تثبیت بستر جاده ها در مناطقی که دارای خاک ماسه ای ریزدانه یا به اصطلاح ماسه بادی هستند امری ضروری است. از طرفی استفاده از روش های سنتی جهت انجام این کار با توجه به پیشرفت تکنولوژی و پدیدار شدن مصالح نوین که دوستدار محیط زیست هستند توجیهی ندارد. از این رو در سال های اخیر، یکی از دغدغه های محققان حوزه ژئوتکنیک این شده است که با آزمایش مواد مختلف، بهترین ماده تثبیت کننده را برای این منظور انتخاب کنند. امروزه مواد ژئوپلیمری به دلیل در دسترس بودن، کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید گازهای گلخانه ای، به عنوان یکی از بهترین مواد دوستدار محیط زیست برای رسیدن به این هدف مطرح هستند. از طرفی با توسعه علم نانوتکنولوژی و پی بردن محققان به خواص آن ها، نانو مواد نیز می توانند در تهیه ژئوپلیمرها مورداستفاده قرار گیرند. محققان در گذشته راجع به تثبیت برخی از انواع خاک ها با استفاده از مصالح ژئوپلیمری مطالعاتی داشته اند لیکن استفاده از مواد ژئوپلیمری بر پایه سرباره آهن و در ترکیب با نانو سیلیس، جهت تثبیت خاک ماسه ای ریزدانه موضوعی است که در گذشته مورد بررسی قرار نگرفته و در این تحقیق به آن پرداخته شده است. این تحقیق به مطالعه اثر افزودن صفر تا 3 درصد نانو سیلیس به مخلوط خاک ماسه بادی با 5 تا 20درصد ژئوپلیمر بر پایه پوزولان صنعتی حاصل از سرباره کوره آهن گدازی می پردازد. جهت رسیدن به بهترین درصد تهیه اختلاط ژئوپلیمر، از 5-20درصد محلول قلیایی با محدوده غلظت 4 تا 12 مولار استفاده شده است. هم چنین نمونه ها در بازه زمانی عمل آوری 1 تا 28 روز مورد بررسی قرار گرفته اند. در این راستا با توجه به افزایش فاکتورهای مورد بررسی، جهت کاهش تعداد آزمایش ها، از روش تاگوچی برای بهینه سازی طرح آزمایش استفاده شده است.