جایگاه درزگیری ترک‌های آسفالتی در مدیریت روسازی

درزگیری موثر ترکها با استفاده از روشهای صحیح آماده سازی و نوع مناسب مواد درزگیر و شیوه علمی اجرایی آن می تواند به عنوان جزیی جدایی ناپذیر از سیستم مدیریت روسازی راه در نگهداری روزمره و یا نگهداری پیشگیرانه برای ایجاد راههایی با عملکرد بهتر و هزینه کمتر به شمار آید.
در این مقاله پس از تعریف درزگیری و تاریخچه آن، اشاره ای به جایگاه درزگیری در سیستم مدیریت روسازی راهها شده و ضمن برشمردن اهداف آن، معرفی اجمالی از انواع ترکها و شیوه پرکردن و آب بندکردن آنها صورت می پذیرد، سپس نوع مصالح و روشهای استفاده از آنها و مزایا و کاربردهای هر کدام را در درزگیری معرفی کرده و مقایسه ای بین روشهای سنتی و مدرن صورت می گیرد.

دکتر محمود عامری، دانشیار دانشگاه علم و صنعت ایران
سید علی صحاف، دانشجوی دوره دکتری مهندسی عمران

کلید واژه ها: درزگیری آسفالت ترک خوردگی آسفالت مدیریت روسازی

1- مقدمه :
ترک خوردگی یکی از رایج ترین خرابیهایی است که در روسازی های آسفالتی با آن مواجه
می شویم. این پدیده ممکن است بصورت ترکهای منفرد، چند تایی، ‌عرضی، ‌طولی، ‌ترکهای بلوکی یا پوست سوسماری حادث شود. به منظور کاهش دادن نفوذ رطوبت، ‌معمولاً ترک خوردگی های عرضی و طولی، توسط درزگیری ترکها با ماده ای قیری ترمیم می شوند.
پدیده ترک خوردگی اجتناب ناپذیر بوده و بی توجهی به آن منجر به تسریع بیشتر خرابی در سطح رویه روسازی می گردد. تعمیر و نگهداری می تواند به افزایش دوام روسازی کمک نموده و سطح هموارتری را ایجاد نماید.

2- روشهای درزگیری:
به چند شیوه مختلف به شرح زیر انجام می شود:
2-1- درزگیری به روش مدرن: شامل:
• ترمیم ترک با آب بندی crack sealing:
روش ترمیم موضعی به منظور جلوگیری از نفوذ آب و نخاله به درون ترک می باشد که ممکن است به منظور تمیز نمودن کامل ترک و ایجاد مخزنی برای حفظ و نگهداری ماده آب بند شامل عملیات برش ترک (Routing) نیز بشود و شامل سه روش ترمیم ترک به شرح زیر می باشد:
– تمیز نمودن و آب بندی کردن clean and seal :
– اره کردن و آب بندی نمودن saw and seal:
– برش دادن و پر کردن ترک rout and seal:
• پر کردن ترک crack filling:
تفاوت آن با آب بندی ترک بطور عمده در آماده سازی ترک پیش از عمل ترمیم و در نوع ماده آب بندی مورد استفاده می باشد. پرکردن ترک غالباً بیشتر برای روسازی های فرسوده تر که دارای ترک خوردگی نامنظم می باشند بکار می رود.
• تعمیر و ترمیم کامل ترک:Full-depth crack repair
یک روش بهسازی موضعی برای تعمیر ترکهایی که خرابی آنها بحدی گسترش یافته است که نمی توان آنها را آب بندی نموده ترک خوردگی ثانویه مستلزم پخش مجدد مصالح اساس لایه های زیر می باشد.

2-2- درزگیری به روش قدیمی
بطور کلی درزگیری به روشهای سنتی هم از نظر تجهیزات و هم از نظر نوع مواد و مصالح مورد استفاده با مواد و تجهیزات نوین درزگیری تفاوتهای عمده ای دارند. در روشهای سنتی از قیرهای امولسیون، قیرهای محلول و یا قیر خالص و تجهیزات پخش قیر ماشین و یا دستی استفاده می شود. درحالیکه در روشهای نوین از قیرهای اصلاح شده و با استفاده از وسایل و تجهیزات نوین شرایط بهتری را از نظر عملکردی فراهم می کند.

3- جایگاه لکه گیری و درز گیری در سیستم نگهداری روسازی
درزگیری ترک در روسازی جاده یک روش معمول نگهداری است که می تواند از خرابی روکش جاده از طریق محدود کردن نفوذ آبهای سطحی در لایه های BASE و SUBBASE جلوگیری کند. این عمل به نگهداری ظرفیت ساختاری روسازی کمک کرده و فرسایش روکش را در آینده محدود می کند.
طراحی نظام مدیریت روسازی (PMS) در جهت بهینه سازی مدیریت نگهداری و یا بازسازی آسفالت انجام می شود. درزگیری ترک در نظام مدیریت روسازی عموماً یک عمل نگهداری محسوب می شود. پژوهشهای انجام شده توسط سازمانهای مختلف ثابت کرده اند که درزگیری موثر ترک در روسازی آسفالت بتنی می تواند عمر روسازی را با کاهش میزان فرسایش و هزینه، زیادتر کند.
امروزه، محدودیت منابع مالی و بودجه موجب شده که گروههای نگهداری راه، کار بیشتری با هزینه کمتری انجام دهد. قبلاً‌ تأکید بر ساخت راههای جدید بوده اما هم اکنون توجه به حفظ و نگهداری روسازیهای موجود و انتخاب روش های بهینه نگهداری می شود. این ایده، منتج به سه نوع عملیات تعمیر و نگهداری رویه شده است:
• تعمیر و نگهداری پیشگیرانه: این عملیات به منظور توسعه و بهبود عمر عملی روسازی اجرا می شود و تدبیری در زمینة استفاده از آسفالتهای حفاظتی می باشد. این عملیات به منظور کند نمودن و به تعویق انداختن خرابی های پیاپی و کاهش نیاز جهت عملیات تعمیر و نگهداری دوره ای و فعالیت های خدماتی، ‌طراحی شده است. نظیر: درزگیریها.
• تعمیر و نگهداری اصلاحی: این عملیات پس از رخ دادن خرابی در روسازی، ‌مانند کاهش اصطکاک، ‌شیارشدگی متوسط تا شدید، ‌یا ترک خوردگی گسترده، ‌اجرا می شود و به آن تعمیر و نگهداری واکنشی نیز اطلاق می شود.
• تعمیر و نگهداری اضطراری: این عملیات،‌ طی یک وضعیت ضروری،‌ مانند تورم و ترکیدن رویه،‌ یا چاله ای که نیاز به ترمیم سریع دارد،‌ اجرا می شود.‌
تحقیقات نشاندهندة این است که تعمیر و نگهداری پیشگیرانه،‌6 تا 10 بار مقرون به صرفه تر از استراتژی تعمیر و نگهداری بطرق دیگر می باشد.
– فعالیت های پیشگیرانة تعمیر و نگهداری بیشتر شامل ترمیم های متداولی نظیر آب بندی ترک، ‌chip sealing ,fog sealing ،‌پر کردن شیارها ، ولایه هایی نازک می باشد، و یا ممکن است شامل پدید آمدن تکنولوژیهایی نظیر ایجاد لایه های رویی بسیار نازک،‌ روکش های خیلی نازک، ‌و کاربرد Micro surfacing شوند. صرفنظر از ترمیم و درزگیری ترک،‌ تمامی این ترمیم ها لایة جدیدی از آسفالتهای حفاظتی را بر روی روسازی ایجاد می کنند.
نوسازی سطح رویه و درزگیریها بصورت دوره ای می تواند منافع زیادی را دربر داشته باشد، ‌از جمله آببندی رویه که از نفوذ آب به درون سازة روسازی جلوگیری نموده وکنترل تاثیرات اکسیداسیون، ‌شن زدگی و ترک خوردگی سطحی می نماید. به منظور انتخاب زمان صحیح جهت کاربرد یک ترمیم می توان از آمار وضعیتی و آزمایش غیر تخریبی استفاده نمود. این امر منتهی به رویکردی منطقی تر در تعیین این امر می شود که کدام رویه ها نیاز به ترمیم داشته و این ترمیم ، چه زمانی باید انجام شود. با استفاده از بازده های اطلاعاتی بدست آمده از آمار وضعیتی رویه، به منظور تعیین اینکه چه زمانی یک نوع ترمیم باید اجرا شود ، می توان محدودیت های اولیه ای را اجرا نمود.

4- سیستم های سنجش و ارزیابی رویه
یکی از اجزا کلیدی هر سیستم مدیریت روسازی، سیستم سنجش و ارزیابی روسازی می باشد. این سیستمها، محاسبه امتیاز یا شاخص عددی مبتنی بر خرابی های عینی رویه (ترکهاودرزها، وصله ها، شیار شدگی و…) را شامل میشوندکه مقایسه ای منصفانه میان مقاطع جاده را بر اساس وضعیتی که دارند، جهت کاربران میسرمی سازد.
بعضی ارزیابیها نشان دهنده این است که یک روسازی نمونه بدون بازسازی در 75% اول طول عمر خود 40% کاهش در شاخص مزبور و 40% کاهش دیگر در 12% باقی مانده عمر خود خواهد داشت. مرمت وضعیت روسازی در آخر عمر آن معمولاً هزینه ای 4 تا 5 برابر بیشتر از مرمت در 75% عمر روسازی خواهد داشت،‌که این امر به دلیل از کارافتادگی کامل روسازی می باشد. یکی از اهداف مهم نظام مدیریت روسازی، محدود کردن فرسایش ساختاری زیر سازی بدینگونه که وضعیت روسازی را در سطح بالای شاخص مربوطه (90-60) نگاه دارد تا هزینه بازسازی کمتر شود. بنابراین اهمیت و جایگاه درزگیری ترکها در سیستم مدیریت روسازی بخوبی مشهود است، چرا که اگر درزگیری بطور موثر در 75% اول عمر روسازی انجام گیرد، از کاهش شاخص کیفیت روسازی و هزینه تعمیرات تا حد چشمگیری می کاهد.

5- مزایای درزگیری
اگر ترکهای ایجاد شده در آسفالت درزگیری نشوند نفوذ آب سطحی قدرت لایه های بیس و ساب بیس را کاهش می دهد که این امر موجب افزایش انحراف و سرعت بخشیدن به خرابی سطح جاده به علت ایجاد ترک های بزرگ تر، ‌فرورفتگی و دست انداز می گردد.
درزگیری ترک برای جلوگیری از نفوذ آب و نگهداری ظرفیت ساختاری روسازی و در نتیجه کاهش خرابی در آینده می گردد.
اداره ترافیک در یوتا دریافته است که درزگیری ترک به نحو قابل ملاحظه ای موجب کاهش ایجاد فرورفتگی و دست انداز و ایجاد ترک های بیشتر می گردد. دست انداز و ترک های بیشتر در 75 تا 80% ترکهای درزگیری نشده ایجاد می شوند. درصورتیکه این رقم برای ترک های درزگیری شده، ‌تنها 1% بوده است. از این مطالعه نتیجه گیری شد که درزگیری موثر ترکها از خرابی روسازی در آینده جلوگیری می کند]1[.
وزارت راه و ترابری در استان اونتاریو کانادا پس از چندین پژوهش گسترده بر روی فنون مختلف درزگیری ترک به این نتیجه رسیده است که درزگیری موثر ترک طول عمر روسازی را افزایش می دهد. نتیجه یکی از مطالعات این بود که درزگیری موجب عقب افتادن خرابی می شود و عمرخدمت دهی روسازی را دست کم به میزان 4 سال افزایش می دهد همچنین مشاهده شد، هنگامی که ترک درزگیری شده باشد، ترکهای مورب ساکن باقی مانده و خردشدگی و یا ترکهای فرعی ایجاد نمی شود درحالیکه ترک های درزگیری نشده موجب ایجاد چندین ترک و خرد شدگی می گردند]2[.
دیگر مطالعات نیز نشان داده است که عمر روسازی را می توان بوسیله درزگیری موثر ترک میان 2 تا 5 سال افزایش داد و درزگیری یک روش کم هزینه نگهداری پیشگیرانه محسوب می شود]3،4[.
یک مطالعه جدید که توسط بخش مهندسی ارتش آمریکا انجام شده است گزارش می دهد که ترکهایی که بخوبی درزگیری شده عمر روسازی را بطور میانگین تا سه سال افزایش داده است درحالی که یکی از ایالت ها این رقم را 8 سال نیز گزارش کرده است]1[. سایر ماخذ نیز نشان می دهند که درزگیری ترک موجب افزایش عمر روسازی راه می گردد و اینکه این روش کم هزینه است زیرا ایجاد افزایش طول عمر از هزینه عملیات تعمیر بیشتر است ]5،6[.

6- معیارهای انتخاب درزگیری بعنوان یک گزینه نگهداری
اگر خرابیهای موجود در یک رویه، ‌مربوط به نقایص و ایرادهای سازه ای باشد، ‌نمی توان این رویه را کاندیدای مناسبی جهت عملیات تعمیر و نگهداری پیشگیرانه محسوب نمود و در عوض باید آن را تحت عملیات بازسازی یا نوسازی قرار داد.
در زمان تعیین ارزش ترمیم رویه، ‌فاکتورهای بسیاری را باید مدنظر قرار داد. این فرایند تصمیم گیری می باید شامل سه پرسش ذیل باشد:
1- آیا این ترمیم، عملکرد رویه را تقویت می کند؟
2- آیا این ترمیم مقرون به صرفه می باشد؟
3- بهترین روش ترمیم برای استفاده،‌کدام است؟
سیستمهای مدیریت روسازی با از میان برداشتن خطاهای معمول، خط مشی ‌و دیگر عوامل نظری ، کاربر را قادر به تعیین مقرون بصرفه ترین ترمیم می نمایند. این انتخاب بطور کلی مبتنی بر فاکتورهایی می باشد نظیر:
نوع رویة موجود، وضعیت ترک، نوع و میزان خرابی، استفادة جاده و سطح ترافیک، فاکتورهای اقلیمی و محیطی، بار ترافیکی، هزینة ترمیم، عمر مورد نظر، وجود کارکنان و پیمانکاران با صلاحیت، وجود مصالح با کیفیت، تاریخ دقیق سال پخش، زمان بیکاری وسایل، سرو صدای جاده، اصطکاک سطح

7- انتخاب معیارهایی جهت آببندی و پرکردن ترکها
نوع صحیح تعمیر و نگهداری جهت رویه های تخریب شده، ‌اغلب بستگی به دانسیته و وضعیت کلی ترکها دارد. اگر ترکها مکرر بوده ولی دارای درجه بالایی از خرابی حاشیه نباشند، ‌می توان آنها را با استفاده از آسفالت حفاظتی، ‌به بهترین شکل، ترمیم نمود. اگر آنها دارای فرکانس کم تا متوسطی بوده اما نوعاً تا نقطه ای از خرابی زیاد حاشیه، ‌پیشرفت کرده باشند،‌ آنگاه ممکن است نیاز به استراتژی های ترک یا لکه گیری باشد. اگر ترکها دارای دانسیته ای متوسط بوده وکمی یا اندکی خرابی داشته باشند، ‌می توان از طریق آب بندی یا پر نمودن، آنها را بطور موثری ترمیم نمود. همچنین ممکن است ترکها شامل معایب و خرابی های دیگری نظیر گسلش باشند و ممکن است تحت بار ترافیکی ، به شکل عمودی حرکت کنند که باید لکه گیری شوند.
عملیات آببندی و یا پرکردن باید در آغاز پدیدار شدن و گسترش ترکهای روسازی،‌ بکارگیری شود، زیرا ترمیم به موقع، ‌به جلوگیری از خرابی بیشتر رویه کمک می نماید. تاثیرات منفی عدم انجام عملیات آب بندی و پر کردن ترکها شامل خرابی افزونتر روسازی می گردد که این خرابی شامل شن زدگی و حرکت و جابجایی ترکها به همراه چاله ها و تورم در اثر یخ بندان می باشد.
آب بندی ترک و پر کردن ترک، ‌دو عملیات متفاوت می باشند که به منظور ترمیم موثر یک روسازی، می بایست تفاوت آنها را کاملاً درک نمود. آببندی ترک، ‌عملیات دقیقی می باشد که به منظور جلوگیری از ورود آب به سازه روسازی طراحی شده است و شامل آماده سازی دقیق و کامل ترک و به دنبال‌آن، پخش ماده ای با کیفیت در وضعیت پخش خاصی می باشد. آببندی ترک معمولاً بر روی ترکهای فعال انجام می شود. ترکهای فعال، ‌ترکهایی می باشند که در نتیجة تغییرات دما و یا بار ترافیکی، ‌حرکت افقی و یا عمودی قابل ملاحظه ای دارند. این ترکها (ترکهای فعال) نوعاً دارای حرکت افقی و عمودی 2.5mm و یا بیشتر می باشند.
پر کردن ترک، ‌عملیاتی است که به منظور کاهش میزان نفوذ آب به درون یک روسازی و تقویت روسازی مجاور طراحی شده است. عملیات پرکردن ترک، بطور معمول بر روی ترکهای غیر فعال (non-working) و ترکهایی اعمال می شود که برای آببندی مناسب نمی باشند. ترکهای غیرفعال ترکهایی می باشند که در نتیجه تغییرات دمایی و یا بار ترافیکی، ‌حرکت و جابجایی افقی و یا عمودی نسبتا کمی دارند. ترکهای غیرفعال نوعا دارای حرکت افقی و یا عمودی کمتر از2.5 mm می باشند.
در هر عملیات ترمیم ترک، ‌اولین مرحله، ارزیابی روسازی به منظور سنجش و برآورد میزان و نوع ترک خوردگی موجود و تعیین ترمیم های مناسب می باشد. اگر رویه ای به شدت تخریب شده باشد و دارای تعداد زیادی ترکهای نزدیک به هم یا ترک خوردگی نامنظم و یا دیگر خرابیهای مهم باشد، ‌ممکن است پرکردن ترک یا آببندی آن، ‌عملیات مناسبی جهت ترمیم نباشند و باید از روش ترمیم دیگری استفاده نمود. اطلاعات وداده های خوب و مناسب در مورد وضعیت روسازی جهت انتخاب ترمیمی مناسب، ضروری می باشد.
در بسیاری از موسسات راهداری، ‌برای زمان اجرای عملیات آببندی و یا پرکردن ترکها، ملزومات و بایسته هایی پیرامون دمای هوا و فصول کار، موجود می باشد. در دماهای سرد، ‌رویه روسازی جمع شده و ترکها کاملا باز می شوند. در دماهای گرم، ‌رویه روسازی انبساط یافته و ترکها جمع می شوند. به منظور محدود نمودن خرابیهای که در نتیجه انقباض و انبساط بیش از حد پدید می آیند، بهتر است عملیات ترمیم ترک را در خلال دمای معتدل فصول بهار و پائیز اجرا نمود، ‌یعنی زمانیکه ترکها تقریبا باز می باشند. اگر عملیات ترمیم، بسیار زود یعنی در اوایل بهار ، یا بسیار دیر یعنی در اواخر پائیز انجام شود، ممکن است رطوبتی در رویه موجود باشد که منجر به تورم و یا دیگر خرابیها گردد. به همین دلیل، ‌نگهداری اساس به دور از رطوبت بسیار مهم می باشد. بعلاوه این امر نیز بسیار مهم می باشد که در زمان اجرای عملیات آببندی یا پرکردن، ترک تمیز باشد. تمیز بودن ترک، ‌موجب چسبندگی بهتر شده و ترمیم بهتری را فراهم می کند.
قیرهای پلیمری به اندازه کافی برای وفق دادن خود با انقباض و انبساط ترکها انعطاف پذیر هستند. این مواد بیشتر حالت ترموپلاستیک و یا ترموستینگ دارند.
اگرچه در حال حاضر معیارهایی برای زمان اجرای عملیات آببندی و پرکردن موجود نمی باشد، با این وجود بر اساس توصیه های موجود عملیات آببندی ترک را ظرف 2 تا 3 سال پس از پخش روکش آسفالتی قیری روی بتن، ‌و ظرف 3 تا 8 سال پس از اجرای عمیق رویه قیری یا روکش آسفالتی بر روی یک روسازی قیری آغاز می کنند.
اولین مرحله در فرایند انتخاب ترمیم، متمایز نمودن دانسیته ترک خوردگی و سطح خرابی حاشیه، با استفاده از کتاب راهنمای SHRP تحت عنوان مواد و روشهای آببندی و پرکردن ترکها در رویه های آسفالتی می باشد.
حد ومرزهای دانسیته ترک در راهنمای شارپ شرح داده نشده اند، زیرا معمولا تنها پرسنل باتجربه می توانند ارزیابی قانونمندی از دانسیته بعمل آورند. گرچه ممکن است این امر حقیقت داشته باشد، ‌با این حال رهنمودهایی پیرامون تعیین دانسیته ترک، ضروری می باشد. بعنوان یک نقطه شروع،
حد و مرز میان دانسیته متوسط و زیاد در نقطه ای ایجاد می گردد که ترک خوردگی طولی و عرضی بعنوان ترک خوردگی بلوکی طبقه بندی می شوند. طبق نشریه SHRP تحت عنوان: “راهنمای شناخت خرابی جهت پروژه اجرای طویل المدت رویه (SHRP 1993)”، این تغییر و جابجایی در حدفاصل ترک خوردگی 3m حادث می شود. این جابجایی تقریباً به ده ترک خوردگی کامل عرضی و یک ترک خوردگی کامل طولی در طول مقطع 100m از یک رویه تبدیل می شود. بنابراین در یک رویه با خط عبوری 3.5m، ‌مجموع 135m ترک خوردگی خطی در 100 متر از رویه، ‌مقدار حد و مرز معقولی میان دانسیته متوسط و زیاد می باشد. تعیین حدود و مرزبندی میان دانسیته پائین و متوسط، کمتر آشکار می باشد.بطور کلی، دو یا سه ترک عرضی در مقطع 100m از یک رویه، ‌عملیات آببندی را توجیه نموده و بنابراین،‌ حدو مرز قابل قبول، 10m از ترک خوردگی خطی در رویه ای به طول 100m می باشد.

8- نتیجه:
عملیات آببندی و درزگیری ترک، ابتدا ترکها به انواع ترکهای فعال دانسیته کم تا متوسط و یا شدید و خرابی حاشیه کم تا زیاد، ‌تقسیم می شوند. عملیات پرکردن ترک ،‌بر روی ترکهای غیر فعال با دانسیته کم تا متوسط و با خرابی حاشیه کم تا متوسط یا برروی ترکهای فعال با دانسیته کم تا متوسط و با خرابی حاشیه متوسط، انجام می گیرد.
دیگر ترمیم های فهرست شده شامل ترمیم ترک و آسفالت حفاظتی می باشد. ترمیم های ترک نوعاً شامل برداشت و جابجایی نیمه عمیق یا عمیق مصالح ترک خورده می باشند. سطح رویه با مصالح قیری جدید جایگزین می شود. آببندی های سطحی شامل: Chip seals, slurry seals, micro surfacing میباشند. چنانچه این عملیات ترمیم و نگهداری به موقع انجام گیرد، تا حد زیادی از صرف هزینه های بعدی کاسته می شود.