در این روسازی رویه راه با بتن ساخته میشود. مقاومت فشاری و کششی روسازی بتنی زیاد است (در مقایسه با آسفالت) و بار ترافیک را بدون تغییر شکل زیاد صفحه بتنی، در سطح گسترده تری نسبت به روسازی آسفالتی به خاک بستر منتقل میسازد. در این نوع روسازی، دال بتنی به مرور تغییر شکل میدهد و در زیر آن تنش کششی ایجاد می شود. چنانچه تنش کششی از مقاومت کششی بتن زیادتر باشد بتن میشکند و ترک میخورد. در روسازی های بتنی مقاومت و کیفیت قشر بتنی عامل تعیین کننده توان بارپذیری رویه است و تغییرات مقاومتی خاک بستر روسازی نقش کمتری دارد. شکل 1 لایههای مختلف یک نمونه روسازی بتنی را نشان میدهد.
روسازی بتنی اغلب بر روی لایه زیراساس اجرا می شود، در شرایطی که خاک بستر روسازی از کیفیت مقاومتی مطلوبی برخوردار بوده و ترافیک سنگین و یا خیلی سنگین نباشد روسازی بتنی میتواند روی لایه بستر اجرا شود، در موارد ویژه که توسط طراح یا مراجع ذیصلاح تشخیص داده شود روسازی بتنی را میتوان روی لایه اساس اجرا کرد که بایستی الزامات و مستندات کافی جهت لزوم این امر جهت تصویب به کارفرما ارائه گردد.
انواع اصلی روسازیهای بتنی عبارتند از:
1.روسازیهای بتنی ساده درزدار
2.روسازیهای بتنی مسلح درزدار
3.روسازیهای بتنی مسلح پیوسته
4.روسازیهای بتنی از نوع پیشتنیده.
انواع دیگری از روسازی بتنی نیز وجود دارند که به علت محدودیت کاربرد (مانند روسازی بتن غلتکی که در صورت استفاده نکردن از رویه آسفالتی فقط برای راههای با ترافیک سبک و متوسط با سرعت کم وسایل نقلیه کاربرد دارد یا روسازی بتنی نفوذپذیر که برای زهکشی سطحی روسازی کاربرد دارد)، روش ساخت (مانند روسازیهای بتنی پیشساخته و بلوکی بتنی) یا نوع مواد افزودنی (مانند روسازیهای بتنی حاوی گوگرد یا الیاف) به عنوان انواع فرعی روسازی بتنی محسوب میشوند.
روسازی بتنی ساده درزدار (JPCP)
به علت عدم استفاده از میلگردهای فولادی در داخل دال بتنی و در نتیجه کاهش هزینه ساخت در مقایسه با سایر انواع روسازی بتنی و همچنین آشنایی بیشتر پیمانکاران با اجرای این نوع روسازی، روسازی بتنی ساده درزدار از متداولترین انواع روسازی بتنی است.
روسازی بتنی ساده درزدار از دالهای بتنی غیر مسلح به طول حداکثر ۵ متر همراه با درزهای انقباضی (عرضی) بین دالها تشکیل میشود. در طراحی و اجرای این نوع از روسازیها، فاصله درزها از یکدیگر به نحوی در نظر گرفته میشود که تا حد ممکن تا اواخر عمر روسازی ترکها در دالهای بتنی ایجاد نشود. نمای کلی روسازی بتنی ساده درزدار در شکل 2 نمایش داده شده است. یکی از نکات مهمی که در این روسازیها باید مورد توجه قرار گیرد، موضوع انتقال بار در محل درزها است. در صورت بروز نواقصی در محل درزها، وسیله نقلیه هنگام عبور از این محل بالا و پایین شده و شرایط رانندگی نامناسبی ایجاد خواهد شد.
در این نوع روسازی، برای انتقال بار در محل درزها از مکانیزمهای داول بار (میلگردهای انتقال بار)، قفل و بست سنگدانهها یا کام و زبانه بیشتر در محل درزهای اجرایی استفاده میشود. از این منظر، روسازی بتنی ساده درزدار به دو حالت با و بدون میلگرد انتقال بار تقسیمبندی میشود.
درزهای از نوع قفل و بست سنگدانهای در طی فرآیند اجرای روسازی بتنی و با برش اره کردن تا ضخامت دال بتنی ایجاد میشود؛ بنابراین در صورت انقباض بتن، به علت آنکه بتن در این قسمت ضعیف شده است، ترکی از این محل به عمق دال بتنی گسترش مییابد. از آنجا که ترک از اطراف سنگدانهها و از میان خمیر سیمان منتشر میشود، بنابراین ترک مذکور دارای سطحی ناهموار خواهد بود. تا زمانی که عرض ترک کم است، موضوع انتقال بار از یک دال به دال دیگر توسط تنشی که سنگدانهها تحمل میکنند، انجام خواهد شد. هر چه فاصله بین درزها بیشتر شود، درگیری سنگدانهها برای انتقال بار کاهش یافته و به همان نسبت خطر ترکخوردگی در حال افزایش مییابد.
در مواقعی که روسازیهای بتنی ساده درزدار از نوع قفل و بست سنگدانهای در معرض عبور وسایل نقلیه سنگین، به خصوص در سرعتهای بالا قرار میگیرند، به مرور زمان سنگدانههای موجود در محل درز شکسته خواهند شد و مشکل انتقال بار در محل درز به وجود میآید. در چنین مواردی در محل درز به جای استفاده از مکانیزم قفل و بست سنگدانهای از میلگرد انتقال بار استفاده میشود. میلگردهای انتقال بار، میلگردهای سادهای به قطر ۳۰ تا ۴۰ میلیمتر و به طول حدوداً ۴۵ سانتیمتر هستند که روغنکاری شده و نیمی از آنها در یکی از دالها و نیمه دیگر در دال بعدی قرار میگیرد. روغنکاری میلگرد انتقال بار باعث میشود که در اثر تغییر دما، درز بدون مقاومت بسته یا باز شود.
همانند دیگر انواع روسازی بتنی، در روسازیهای بتنی ساده درزدار نیز برای اتصال دالهای مجاور در محل درز (طولی) از تای بار (میلگرد دوخت) استفاده میشود. میلگردهای دوخت از نوع آجدار بوده و معمولاً قطری حدود ۱۶ میلیمتر و طولی حدود ۷۵ سانتیمتر دارند. جزئیات مربوط به میلگردهای انتقال بار، میلگردهای دوخت، انواع درز و چگونگی تعبیه آنها در روسازیهای بتنی در بخشهای بعدی ارائه شده است.
به طور کلی مزایا و معایب روسازی بتنی ساده درزدار عبارتند از:
مزایا | معایب |
اجرای ساده | قابل استفاده فقط برای راههای با ترافیک سبک (نوع بدون میلگرد انتقال بار) |
هزینه کم (استقبال کلی از این نوع روسازی با توجه به هزینه آن، به خصوص در مناطق با ترافیک سبک و متوسط) | حجم فعالیت نگهداری زیاد به دلیل تعداد زیاد درز |
نیمرخ طولی مناسب | کم شدن کیفیت رانندگی به دلیل وجود تعداد زیاد درز |
| بروز خرابیهای زودرس در محل درزها، به خصوص در نوع بدون میلگرد انتقال بار |
| تواتر زیاد سر و صدا در هنگام عبور وسیله نقلیه از روی درزها |
روسازی بتنی مسلح درزدار (JRCP)
وجه تمایز روسازیهای بتنی مسلح درزدار با روسازیهای بتنی ساده درزدار، طول بیشتر دالها (کاهش تعداد درزها) و وجود میلگرد در دالهای بتنی است. طول دالها در این نوع روسازی معمولاً بین 5/7 تا ۹ متر متغیر است؛ با این وجود در بعضی موارد از دالهای به طول ۳۰ متر نیز استفاده شده است. درصد فولاد طولی مورد استفاده در دالهای این نوع از روسازیهای بتنی بین 1/0 تا 25/0 درصد سطح مقطع دال در جهت طولی است و درصد فولاد عرضی از مقادیر ذکر شده کمتر است.
از آنجا که میلگردهای فولادی تقریباً در محل تار خنثی در نیمه ارتفاع دال نصب میشوند، بنابراین این فولادها تأثیری بر مقاومت خمشی بتن ندارند و فقط به منظور مقاومت دال در برابر تنشهای حرارتی (ترکهای حرارتی) تعبیه میشوند. در محل درز روسازیهای بتنی مسلح درزدار همیشه از میلگردهای انتقال بار استفاده میشود. نمای کلی روسازی بتنی مسلح درزدار در شکل 3 نشان داده شده است. شکل 4 نیز نصب شبکههای فولادی و میلگردهای انتقال بار را در مسیر این نوع روسازی بتنی قبل از بتنریزی نشان میدهد.
به علت طول بیشتر این نوع روسازیها در مقایسه با روسازیهای بتنی ساده درزدار، معمولاً یک یا دو ترک در فاصله بین درزها به وقوع میپیوندد.
امروزه به دلیل عملکرد نسبتاً نامطلوب روسازی بتنی مسلح درزدار در مقایسه با روسازیهای بتنی ساده درزدار و روسازیهای بتنی مسلح پیوسته، این نوع روسازی کمتر مورد استفاده قرار میگیرد.
تحقیقات انجام شده نشان میدهد روسازیهای بتنی ساده درزدار دارای عملکردی مشابه یا حتی بهتر از روسازیهای مسلح درزدار هستند. از نظر هزینه نیز روسازیهای بتنی ساده اقتصادیترند؛ اگرچه تعداد درزها در روسازی بتنی ساده بیشتر از روسازیهای بتنی مسلح است و این امر سبب افزایش هزینه ایجاد درز میشود، ولی این افزایش هزینه معمولاً از هزینه فولادی که در داخل دال روسازی بتنی مسلح استفاده میشود کمتر است. همچنین در روسازیهای بتنی مسلح درزدار به دلیل آنکه لازم است عرض درز بیشتری برای نگهداری مواد درزگیر ایجاد شود، در نتیجه مواد درزگیر بیشتری نیز استفاده خواهد شد. از طرفی، به منظور فراهم شدن حرکت بیشتر دال روسازیهای بتنی مسلح درزدار در محل درز، لازم است از مواد درزگیر با کیفیت بهتر استفاده شود.
به طور کلی مزایا و معایب روسازی بتنی مسلح درزدار را میتوان در قالب موارد زیر بیان نمود:
مزایا | معایب |
کاهش ضخامت دال نسبت به نوع ساده | لزوم دقت در نصب شبکههای فولادی |
ایجاد سر و صدای کمتر نسبت به نوع ساده | در مقایسه با هزینهای که صرف میشود، بازدهی زیادی ندارد. |
| پتانسیل وقوع ترک در فاصله بین دو درز متوالی و در نتیجه ایجاد خرابی در این نقاط |
| در خصوص استفاده از این نوع روسازی، رضایت کلی وجود ندارد. |
| وقتگیر بودن فرآیند تعمیر |
روسازی بتنی مسلح پیوسته (CRCP)
مشخصه بارز روسازیهای بتنی مسلح پیوسته، وجود مقدار زیاد فولاد و نبود درزهای عرضی انقباضی یا انبساطی (به جز درزهای موجود در دو انتهای روسازی و یا در محل تلاقی روسازی با پلها یا سازههای دیگر) است. مقدار فولاد طولی مورد استفاده در این نوع روسازی معمولاً بین 6/0 تا 7/0 درصد سطح مقطع دال بتنی است؛ با این وجود در برخی کشورها از درصد فولاد 7/0 تا 85/0 نیز استفاده شده است. مقدار فولادهای عرضی کمتر از این مقدار است. نمای کلی روسازی بتنی مسلح پیوسته در شکل 5 نشان داده شده است. شکل 6 نیز نصب میلگردها را در مسیر این نوع روسازی و قبل از بتنریزی نشان میدهد.
پس از اجرای روسازی بتنی مسلح پیوسته و در فاصله زمانی ۲ تا ۴ سال از اجرای آن، طرح کاملی از ترکهای ریز عرضی به وجود میآید. فاصله بین ریزترکهای گفته شده بین 4/0 تا 4/2 متر است. تعبیه فولاد در این نوع روسازی باعث انسجام این ترکها و قفل و بست خوب بین سنگدانههای بتن به منظور توزیع مؤثر بارها میشود.
با در نظر گرفتن خرابی خردشدگی و نفوذ آب، حداکثر عرض ترک برابر ۱ میلیمتر توصیه میشود. ترکهای با عرض بیشتر باعث کاهش قفل و بست سنگدانهای و در نتیجه مشکل انتقال بار میشوند.
وجود ترکهای موجود در سطح روسازی بتنی مسلح پیوسته، احتمال ورود محلولهای ضد یخ (که در هنگام نگهداری زمستانی استفاده میشود) را افزایش میدهد و در نتیجه خوردگی فولادهای تعبیه شده در روسازی بتنی را تسریع میکند.
با توجه به اینکه در روسازیهای بتنی مسلح پیوسته درز انقباض عرضی تعبیه نمیشود، در نتیجه به علت شرایط جوی (تغییر دما و یا رطوبت)، ابتدا و انتهای روسازی بسته به مقاومت اصطکاکی یا خصوصیات ویسکوالاستیک لایه زیرین میتواند تا ۵۰ میلیمتر حرکت طولی داشته باشد؛ بنابراین در مکانهایی که این نوع روسازی مجاور یک سازه یا روسازی دیگر قرار میگیرد، لازم است این موضوع مورد توجه قرار گیرد؛ بنابراین یا به روسازی اجازه داده میشود تا حرکت آزادانه داشته باشد که در این صورت باید در این قسمت درز انبساط اجرا شود، یا از حرکت روسازی جلوگیری میشود که در این حالت لازم است مهار تعبیه گردد. بررسیها نشان میدهد مهارهای تعبیه شده در دو انتهای روسازی بتنی مسلح پیوسته فقط باعث کاهش ۵۰ درصد از حرکت رویه بتنی میشوند، بنابراین در این حالت نیز اجرای درز انبساط ضرورت دارد. مهارها در روسازی بتنی مسلح پیوسته به دو منظور استفاده میشوند: الف – کمک به ایجاد ترک با الگوی مناسب و ب – جلوگیری از حرکت دو انتهای رویه بتنی. در ارتباط با جزئیات طراحی و اجرای مهارها و درزهای انبساط، توضیحات لازم در بخشهای بعدی ارائه شده است.
تجارب جهانی نشان میدهد به دلیل وجود مقدار فولاد زیاد در روسازی بتنی مسلح پیوسته، اگرچه هزینه اولیه ساخت این نوع روسازی بیشتر است، ولی هزینه چرخه عمر آن معمولاً کمتر از روسازیهای بتنی ساده و مسلح درزدار میباشد. این نوع روسازی دارای سطحی هموارتر و عمری طولانیتر از روسازیهای بتنی ساده و مسلح درزدار است و به نگهداری کمتری نیاز دارد. همچنین به علت نبود درز عرضی انقباضی، کیفیت رانندگی نیز افزایش مییابد. این نوع روسازی را میتوان با انجام یک روکش به روسازی ترکیبی با طول عمر زیاد تبدیل کرد.
به طور کلی مزایا و معایب روسازی بتنی مسلح پیوسته عبارتند از:
مزایا | معایب |
طول عمر زیاد | هزینه اولیه زیاد |
افزایش کیفیت رانندگی | جزئیات زیاد طراحی |
هزینه چرخه عمر کمتر | وقتگیر بودن فرآیند تعمیر |
قابل تبدیل به روسازی ترکیبی با طول عمر زیاد |
|
نیاز کمتر به نگهداری |
|
روسازی بتنی پیش تنیده
پیشتنیدگی عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به طوری که در اثر این تنش مقداری از تنشهای ناشی از بارهای مرده و زنده در این عضو خنثی شده و در نتیجه مقاومت باربری آن افزایش پیدا میکند. بتن جسمی است مقاوم در مقابل فشار ولی مقاومت آن در مقابل کشش کم است؛ بنابراین میتوان با وارد کردن فشار به بتن پیشتنیدگی، کشش ایجاد شده در اثر بار مرده و زنده را در عضو بتنی کاهش و در نتیجه مقاومت آن را افزایش داد.
معیار اصلی در طراحی روسازیهای بتنی معمولی (روسازیهای بتنی ساده درزدار، مسلح درزدار و مسلح پیوسته) مقاومت خمشی بتن برای تحمل بارهای ترافیکی است. با ایجاد پیشتنیدگی در مقاطع روسازی، نیروی فشاری ایجاد شده به نحو قابل ملاحظهای باعث کاهش ضخامت دال میشود؛ زیرا تنش فشاری ایجاد شده تا حدود زیادی در مقابل ایجاد تنش کششی خالص و خستگی خمشی ناشی از بارهای ترافیکی مقاومت میکند.
از جمله مزایای روسازیهای بتنی پیشتنیده عبارتند از: استفاده کمتر از مصالح (به علت کاهش ضخامت روسازی)، تعداد کمتر درزها و ترکها، نیاز کمتر به نگهداری و عمر بیشتر.
پیشتنیدگی در روسازیها میتواند فقط در جهت طولی یا در دو جهت طولی و عرضی انجام شود. طول دالهای پیشتنیده معمولاً خیلی بیشتر از طول دالهای روسازیهای بتنی درزدار است؛ بنابراین کیفیت رانندگی در این نوع روسازیها افزایش مییابد. طول دالها در این نوع روسازی میتواند به حدود ۱۲۲ متر برسد؛ اگرچه از طولهای بیشتر (۳۰۰ متر) نیز در بعضی مناطق (اروپا) استفاده شده است. ضخامت دالهای پیشتنیده نیز حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد ضخامت دالهای روسازیهای بتنی معمولی است. میزان پیشتنیدگی در جهت طولی ۶۸۹ تا ۲۰۷۰ کیلو پاسکال و در جهت عرضی ۰ تا ۱۳۸۰ کیلو پاسکال است.
به طور کلی مزایا و معایب روسازی بتنی پیشتنیده عبارتند از:
مزایا | معایب |
نیاز کمتر به نگهداری (به علت کم بودن تعداد درز) | جزئیات زیاد طراحی |
طول عمر زیاد | هزینه زیاد |
افزایش ظرفیت باربری روسازی | نیاز به تجهیزات ویژه |
کاهش ضخامت دال | نیاز به دانش فنی خاص |
افزایش کیفیت رانندگی (به علت طول زیاد دالها) |
|
منبع: دستورالعمل طراحی، اجرا و نگهداری روسازی بتنی راهها – ظابطه شماره 731