بررسی ارتباط بین خصوصیات مقاومتی روسازی های بتنی خود متراکم حاوی ماده ی حباب ساز و الیاف میکرو پلی پروپیلن

روسازی های ساخته شده با مصالح بتنی به دلیل مقاومت بالاتر، دوام بیشتر و عملکرد مناسب تر از طول عمر بیشتری نسبت به روسازی های آسفالتی دارد. از آن جا که روسازی های بتنی نیاز کمتری به عملیات تعمیر و نگهداری، نسبت به روسازی آسفالتی داشته، علی رغم هزینه ی اولیه ی بالاتر، هزینه ی نهایی اجرای این نوع روسازی می تواند کمتر از اجرای روسازی آسفالتی باشد. استفاده از روسازی بتنی در محل هایی که توقف خدمت دهی روسازی به دلیل انجام عملیات تعمیر و نگهداری، با تبعات اقتصادی بالایی بر خوردار بوده، اهمیت می یابد چرا که نیاز کمتری به بازسازی در این نوع روسازی وجود دارد. در این مورد، می توان به روسازی های مورد استفاده در سطوح پروازی(باند های پرواز، محل خزش و اپرون) اشاره کرد که با انجام عملیات تعمیر و نگهداری در این سطوح، خدمت دهی فرودگاه و برنامه ی پروازی دستخوش تغییر می گردد. روسازی بتنی از یک دال بتنی به صورت ساده و یا مسلح تشکیل شده، که به صورت مستقیم بر روی سطح خاک بستر اجرا شده و یا برو روی سطح اساس دانه ای و تثبیتی قرار داده می شود.[1,2] روسازی های بتنی خود متراکم، یکی از روسازی های بتنی نوین در صنعت روسازی بتنی که درسال های اخیر توجه محققان و متولیان صنعت راهسازی را به خود جلب کرده است. این نوع روسازی، با استفاده از مخلوط های بتنی خود متراکم ساخته می گردد. مخلوط های بتنی خود متراکم، از انواع مخلوط های بتنی نوین بوده که با توجه به خصوصیات رئولوژی منحصر به فرد خود، نیاز به عملیات تراکم ندارد. این مخلوط های بتنی پس از ساخت و ریختن در قالب بتنی، تحت اثر وزن خود جریان یافته و در داخل قالب جای می گیرد. از این جهت، نیاز به استفاده از متراکم کننده و انجام عملیات تراکم در سازه های بتنی ساخته شده با این نوع مخلوط بتنی وجود نداشته، و مخلوط بتنی خود متراکم در بین میلگرد ها و دیگر عناصر تشکیل دهنده ی سازه جای می گیرد. استفاده از این مخلوط های بتنی خود متراکم در ساخت روسازی های بتنی نیز باعث کاهش زمان ساخت و افزایش کیفیت روسازی شده و در موارد می تواند هزینه ی نهایی پروژه را کاهش دهد.[3–5]

روسازی های بتنی در طول عمر خدمت دهی خود، تحت تاثیر بارگذاری ها و تنش های مختلفی قرار دارد. عبور وسایل نقلیه به طور عمده باعث ایجاد تنش های فشاری و خمشی در روسازی می گردد. از این نظر، مقاومت فشاری و خمشی مخلوط های بتنی مورد استفاده در روسازی بتنی اهمیت می یابد. میزان تنش فشاری، علاوه بر آن که در باربری فشاری روسازی حائز اهمیت بوده، به طور غیر مستقیم بر دیگر خصوصیات روسازی های بتنی تاثیر گذار است. از این جهت، مقاومت فشاری مخلوط های بتنی مورد استفاده در روسازی های بتنی اهمیت می یابد. با این وجود، میزان تنش های فشاری ایجاد شده

از طرف جریان ترافیکی در مقایسه با تنش های خمشی، ناچیز است. به عبارت دیگر، عمده تنش های ایجاد شده در روسازی بتنی ناشی از عبور وسایل نقلیه، به صورت خمشی است. از این جهت، میزان مقاومت خمشی مخلوط بتنی مورد استفاده در روسازی بتنی در عملکرد روسازی تاثیر زیادی داشته به طوری که در روش های طراحی روسازی بتنی، مقاومت خمشی بتن به صورت مستقیم بر طراحی جاده تاثیر می گذارد. وسایل نقلیه و عوامل محیطی می تواند علاوه بر ایجاد تنش های فشاری و خمشی، تنش های کششی در روسازی نیز ایجاد کند. در صورت تجاوز میزان این تنش ها از مقاومت کششی روسازی بتنی، ترک خوردگی در بتن به وجود آمده که می تواند باعث کاهش سطح خدمت دهی و شکست روسازی گردد. از این جهت، مقاومت کششی مخلوط بتنی مورد استفاده در روسازی بتنی در عملکرد و دوام جاده تاثیر گذار است.[6,7]

با توجه به اهمیت مشخصات مقاومت مخلوط های بتنی مورد استفاده در روسازی های بتنی، همواره سعی بر آن بوده تا با استفاده از مواد و مصالح نوین، این مشخصات مقاومتی بهبود یابد. یکی از این مواد، مواد افزودنی حباب ساز بوده که به منظور افزایش دوام و کاهش خصوصیات مقاومتی بتن در برابر چرخه های ذوب و یخبندان در روسازی بتنی استفاده می گردد. از آنجا که بیشتر روسازی های بتنی در محل هایی مورد استفاده قرار می گیرند که به طور مداوم در برابر چرخه های ذوب و یخبندان بوده، در نتیجه خصوصیات مقاومتی این روسازی پس از تجربه ی این چرخه های ذوب و یخ، تحت تاثیر قرار می گیرد. مواد افزودنی حباب ساز، با ایجاد حباب های ریز در مخلوط بتنی، دوام بتن در برابر چرخه های ذوب و یخ را افزایش داده و از کاهش چشمگیر مشخصات مقاومتی روسازی بتنی جلوگیری می کند. از این جهت، استفاده از این مواد نوین در روسازی بتنی اهمیت دارد.[8–13]

یکی دیگر از مواد نوین مورد استفاده در روسازی های بتنی، الیاف های مختلف بوده که مورد توجه محققان صنعت بتن بوده است. الیاف در بتن باعث افزایش مقاومت کششی و بهبود جذب انرژی در آن می گردد. همچنین، الیاف با قرار گرفتن در محل ترک خوردگی و پل زدن در این محل، از گسترش بیشتر ترک در بتن جلوگیری کرده و باعث افزایش مقاومت پس از ترک خوردگی بتن می گردد. الیاف های مورد استفاده در روسازی های بتنی به طور کلی شامل الیاف های فلزی و مصنوعی می گردد. الیاف های مصنوعی به دلیل مقاومت بالاتر، دوام بیشتر و میزان مصرف کمتر نسبت به الیاف های فلزی، مورد توجه بیشتری واقع شده است. در بین الیاف های مصنوعی، الیاف های مصنوعی بر پایه پلی پروپیلن، از خصوصیات مقاومتی و دوامی بیشتری برخوردار بوده و امکان تهیه ی آن در مقیاس انبوه، جهت استفاده در پروژه های واقعی، فراهم است. از این جهت، از اهمیت بیشتری نسبت به دیگر الیاف های مصنوعی برخوردار است[14–22].

استفاده از مواد نوین به منظور افزایش و بهبود خصوصیات مقاومتی روسازی های بتنی همواره مورد توجه محققان واقع گردیده است. برخی از محققان، با توجه به اهمیت ماده ی حباب ساز در روسازی های بتنی، اثر افزودن این ماده در مخلوط های بتنی مورد استفاده در روسازی های بتنی را مورد توجه قرار دادند. برخی دیگر از محققان صنعت روسازی، به بررسی اثر این ماده در روسازی های بتنی خود متراکم پرداختند، به عنوان مثال، زیاری و همکاران1 اثر استفاده از ماده ی حباب ساز بر خصوصیات مقاومتی و دوامی مخلوط های بتنی خود متراکم جهت استفاده در سطوح پروازی را مورد بررسی قرار داده و مشاهده کردند که ماده ی حباب ساز باعث افزایش دوام روسازی بتنی در برابر چرخه های ذوب و یخ شده اما خصوصیات مقاومتی آن را کاهش می دهد.[23] آنان در تحقیقی دیگر نیز به نتیجه ی مشابه رسیدند.[24] برخی دیگر از محققان، اثر افزودن الیاف مصنوعی بر پایه ی پلی پروپیلن بر خصوصیات مقاومتی روسازی بتنی را بررسی نموده، و عنوان کردند که افزودن این الیاف در مقدار مصرف مناسب، می تواند باعث افزایش مقاومت کششی و خمشی روسازی گردد.[25]

با وجود انجام برخی از مطالعات در زمینه ی استفاده از مواد نوین حباب ساز و الیاف مصنوعی در روسازی های بتنی، جای خالی تحقیقی که به بررسی همزمان اثر افزودن ماده ی حباب ساز و الیاف میکرو پلی پروپیلن و تاثیر آن بر ارتباط بین خصوصیات مقاومتی روسازی های بتنی خود متراکم بپردازد، احساس می گردد. بررسی اثر ماده ی حباب ساز در مقادیر مصرف مختلف بر ارتباط بین خصوصیات مقاومتی روسازی بتنی خود متراکم کمتر مورد توجه واقع شده است. همچنین، اثر الیاف مصنوعی بر پایه ی پلی پروپیلن در مقادیر مصرف مختلف بر رابطه ی بین خصوصیات مقاومتی روسازی های بتنی خود متراکم، نیازمند بررسی های بیشتر است. بررسی موارد فوق به منظور شناخت بهتر رفتار روسازی های بتنی خود متراکم به منظور ساخت یک روسازی با دوام و عملکرد بالا اهمیت می یابد. از این جهت تحقیق حاضر به بررسی ارتباط بین خصوصیات مقاومتی روسازی های بتنی خود متراکم حاوی ماده ی حباب ساز و الیاف میکرو پلی پروپیلن می پردازد.