دستگاه های غیرمخرب تعیین دانسیته روسازی
دستگاه های غیرمخرب تعیین دانسیته روسازی
چگالی بهترین معیار سنجش کیفیت یک سطح راه تمام شده است که به متخصصان اطمینان میدهد که راه احداث شده حداقل تا عمر طرح و یا بیشتر از آن دوام می آورد. اندازه گیری چگالی مخلوط آسفالتی در حین عملیات تراکم، از این نظر که حاوی دو نکته مهم است، در نتیجه کار مؤثر است. اول اینکه این مطلب را مشخص می کند که درچه مرحله ای از عملیات تا رسیدن به چگالی تعیین شده، قرار داریم و از این نظر می تواند بعنوان نشانگری برای پیمانکار باشد که آیا نیاز به اقدامات تعدیلی برای رسیدن به چگالی نهایی می باشد یا نه و دوم اینکه به پیمانکار اطلاع می دهد که چه زمانی عملیات تراکم متوقف شود و ادامه عملیات در مراحل دیگر دنبال شود.
در حال حاضر متداول ترین و البته دقیق ترین روش برای تعیین دانسیته در محل مخلوط آسفالتی در سطح کشور، روش مغزه گیری می باشد. روش معمول برای انجام این کار استفاده از مغزه گیر و آزمایش بر روی مغزه های بدست آمده است.
اما این روش که بصورت سنتی سالیان متمادی است که در کشور اجرا میشود دارای معایب عمده ای است که چند مورد آن شامل:
• ایجاد خرابی در سطح روسازی
• هزینه نسبتا بالا
• عدم تکرار پذیری برای یک نقطه خاص
• عدم توانایی ثبت تغییرات متغیرهایی نظیر وزن مخصوص واقعی برای یک نقطه خاص
• و صرف وقت زیاد است.
بنابر دلایل ذکر شده، انجام آزمایش به روش مغزه گیری با روش‌های دیگر جایگزین میشود. از جمله زمانبر بودن منجر به این مساله میشود که نقاط ضعف لایه اجرا شده به سرعت مشخص نشود و لذا اقدامات اصلاحی مربوط به رویه در زمان مناسب صورت نمی‌گیرد.
در راستای بهینه نمودن روند انجام آزمایش های بالا میتوان از آزمایش های غیرمخرب استفاده کرد. این نوع آزمایش ها در سطح روسازی ایجاد خرابی نمی کنند، هزینه انجام آنها کمتر می باشد، تکرار پذیرند و بعلت عدم ایجاد خرابی بوسیله آنها به راحتی میتوان تغییرات متغیرهای دلخواه نقطه مورد نظر را نیز ثبت کرد، که در حال حاضر شامل دو روش هسته ای و غیرهسته ای می باشند.
تعیین چگالی مخلوط آسفالتی به روش هسته ای
یکی از آزمایش‌هایی که در تعیین دانسیته لایه های سنگدانه ای کاربرد دارند، آزمایش هسته ای می باشد که از آن میتوان در تعیین چگالی و رطوبت خاک استفاده کرد. برای هر کدام از موارد مورد استفاده در روسازی یعنی اندازه گیری چگالی به روش هسته ای روش های خاصی وجود دارد که در چند دهه اخیر مورد تحقیق بوده اند و دستگاههای خاصی که ثمره این تحقیقات می باشند از فناوری ویژه ای سود می برند. نکته مهم در این دستگاهها آن است که رسیدن به دقت مورد نیاز آزمایش‌های روسازی، به این بستگی دارد که چشمه رادیواکتیو از چه نوع باشد و در ضمن متغیرهای هندسی دستگاه باید تطبیق کافی با آزمایش های روسازی و شرایط انجام آنها داشته باشند.
اندازه گیر هسته‌ای ارزان تر و سریع تر از روش مغزه گیری است، اما با این حال معایب زیادی نیز دارد. اولین و بارزترین ضرر آن استفاده از یک منبع رادیو اکتیو است که مسلماً نیاز به تنظیمات زیاد و تعلیم تخصصی نیروی کار آزموده دارد. عیب دیگر آن شامل کسب مجوز و نوسازی تجهیزات، آموزش تکنسین‌ها و کارکردن نه چندان ساده و جاسازی تجهیزات آن میباشد.
نقاط قوت دستگاه چگالی سنج هسته ای
1- بر اساس مقایسه های صورت گرفته توسط مراکز و موسسات، دقت دستگاه هسته ای از دستگاه های غیرهسته ای بیشتر است.
2- رایط تغیرات دما و تغییرات رطوبت بر روی عملکرد دستگاه تأثیری نمیگذارد.
نقاط ضعف دستگاه چگالی سنج هسته ای
•کار با این دستگاه ها نیاز به آموزش ویژه کاربران دارد.
•خطر تشعشعات مضر به دلیل وجود منبع رادیو اکتیو همیشه وجود دارد و هیچگاه حتی سازنده در مورد بی خطر بودن دستگاه در این زمینه تأکیدی نداشته است و نیز ذکر این مطلب ضروری است که کاربر این دستگاه بعد از مدت زمان مشخصی کار با دستگاه باید تعویض شود.
•برای کار با این دستگاه ها نیاز به مجوز کار با دستگاه میباشد.
•وزن دستگاه هسته ای در مقایسه با دستگاه های دیگر غیرهسته ای بالاتر است (لااقل 2 برابر) و بدیهی است که این اختلاف وزنی هنگامی که روزانه صدها برداشت صورت میگیرد قابل توجه است.
•دستگاه های هسته ای نیاز به یک زمان گرم شدن اولیه [1] برای شروع به کار دارند در حالیکه این زمان برای دیگر دستگاه های غیرهسته ای به اندازه زمان روشن شدن دستگاه است.
•زمان برداشت برای تکمیل یک آزمایش در محوطه کار برای این دستگاه بیشتر از زمان برداشت برای دستگاه های غیرهسته ای می باشد.
•عدم توانایی در سنجش چگالی مخلوط های بصورت مغزه (آزمایشگاهی یا برداشت از محل) از دیگر نکات منفی کار با این دستگاه است.
•صاحب نظران صنعت روسازی و کاربران دستگاه های تعیین چگالی مخلوط های آسفالتی، به دلائل فوق الذکر و مخصوصاً خطر منبع رادیو اکتیو دستگاه علاقه مند به استفاده از تجهیزات جایگزین برای این دستگاه می باشند.
تعیین دانسیته مخلوط آسفالتی به وسیله روش غیرهسته ای( دستگاه PQI )
نشانگر کیفیت روسازی [2] ابزاری است به منظور تعیین سریع درجه تراکم روسازی، که به کمک آن مشخص میشود آیا آسفالت اجرا شده به میزان تراکم مناسب رسیده است یا نه. این وسیله برای مقایسه با تکنولوژی های حال حاضر در تعدادی از قراردادها مورد آزمایش واقع شده است.
این وسیله به دفعات زیاد در آمریکا مورد استفاده قرار گرفته است و منابع زیادی تصدیق کرده اند که این دستگاه، در کنترل کیفیت مخلوط های آسفالتی بسیار موثر بوده است. بر اساس اطلاعات موجود، این سیستم در 12 کشور و 145 ایالت به فروش رسیده است.
تجربیات حاصله راجع به این سیستم حاکی مطالب زیر است:
- کار کردن و استفاده از دستگاه ساده است.
- محدودیت حمل و نقل برای دستگاه وجود ندارد.
- کار با دستگاه نیاز به آموزش محدود و ساده ای دارد.
- سبک است.
- در مدت زمان کوتاهی چندین اندازه گیری صورت می گیرد.
- به سرعت به اطلاعات حاوی میزان و کیفیت تراکم دستیابی حاصل می شود.
- در مورد اینکه آیا لایه به صورت یکنواخت متراکم شده است، تشخیص حاصل میشود و امکان اصلاحات سریع فراهم می شود.
تکنولوژی اندازه گیری
دستگاه تعیین مقدار چگالی واقعی را با اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی انجام میدهد. مقاومت الکتریکی آسفالت تابع ثابت دی‌الکتریک آن است. سیستم ( PQI )، یک مدار الکتریکی فراهم می کند که این مدار یک ولتاژ فرکانس رادیویی تولید می کند که به یک الکترود حسی اعمال می شود و الکترود حسی یک میدان الکتریکی در مصالح روسازی ایجاد می کند. یک الکترود حسی دوم پاسخ‌های دی الکتریک از مصالح روسازی را اندازه گیری می‌کند. یک تحلیلگر داده، چگالی مصالح روسازی را بر اساس مقاومت جریان مختلط مصالح روسازی تعیین می نماید.
• ناحیه اتصال به زمین
• ناحیه دریافت الکتریکی
• ناحیه برداشت تغییرات چگالی
هندسه دستگاه ( PQI )
جمع بندی کلی از دیدگاه کاربران دستگاه های غیرمخرب غیرهسته ای تعیین دانسیته روسازی
• در مورد دستگاه های الکترومغناطیسی استفاده از سیگنالهای الکترومغناطیسی این مزیت را نسبت به دستگاه های هسته ای دارد که نیاز به آموزش های ویژه کاربر، مدرک یا مجوز کار با دستگاه و خطر تشعشعات رادیواکتیو را منتفی می سازد. اما با این حال قبل از پذیرفتن هر تکنولوژی جدیدی برای تعیین چگالی مخلوط آسفالتی، نیاز مبرم به ارزیابی آن در دو وضعیت آزمایشگاهی و میدانی تحت شرایط کنترل شده وجود دارد.
• گرچه هر دو دستگاه PQI و پیو تراکر دقت دستگاه چگالی سنج هسته ای مورد استفاده را نداشتند اما از طرف دیگر مزایای مرتبط نبودن با قواعد مربوط به منابع رادیواکتیو دستگاه هسته ای و نیز توانایی برداشت چند تایی در مدت زمان کوتاهی، آنها را برای کنترل کیفیت چگالی روسازی در طول دوره ساخت مورد توجه بیشتر قرار می دهد.
• کالیبراسیون این دستگاهها برای مصالح شرایط محلی در رسیدن به نتایج صحیح بسیار مهم می باشد. در هر جای ممکن، کالیبراسیون با استفاده از یک مقطع آزمایش باید صورت گیرد. اما فرضیات موجود براساس اطلاعات و تجربیات در دسترس در مورد مصالح محلی و مصرفی می تواند به میزان قابل توجهی در افزایش دقت و صحت نتایج تاثیر گذار باشد.
• هر دو دستگاه PQI و پیوتراکر، تجهیزات مناسبی برای کنترل چگالی مخلوط آسفالتی [3] در طول دوره اجرا می باشند. هر دو دستگاه قابلیت برداشت نتایج سریع به منظور تعیین نقاط با چگالی کم و داده های پرت و همچنین انجام اقدامات اصلاحی را دارند.
• تغییرات در میزان رطوبت، دانه بندی، منبع تأمین مصالح و اختلاف دمای بین مصالح مرجع و روسازی که مدنظر اندازه گیری است، بر روی درستی قرائت‌ها تاثیر می گذارند.
• سازندگان دستگاه PQI توصیه کرده اند در صورت بالا بودن درصد آب موجود در مخلوط، برداشت و قرائت صورت نگیرد. این در حالی است که عدد خاصی را برای میزان H2o بالا توصیه نکرده اند ولی بنابر نتایج و مشاهدات آزمایشگاهی این عدد بالاتر از 5 درصد بنظر
میرسد.
• عدد H2o نشان داده شده در نمایشگر دستگاه شاخص خوبی برای تعیین حد رطوبت بنظر می رسد.
• در بیشتر موارد کاهش دما باعث افزایش در مقدار چگالی محاسبه شده توسط دستگاه PQI می شود و (دال های سرد چگالی بالاتری داشتند).
• ضروری است که دستگاه با یک مقطع روسازی ( یا دال ) که چگالی آن مشخص است و از همان مصالحی که برای روسازی هدف، مدنظر ساخته شده، کالیبره شود. براساس نتایج مطالعات میدانی 2001، نتیجه گرفته شد که به منظور استفاده از دستگاههای اندازه گیری
غیر هسته ای برای بدست آوردن چگالی روسازی، ضروری است تا کالیبراسیون تجهیزات بر مبنای مقادیر چگالی شناخته شده و مصالح مشابه بکار رفته در روسازی انجام شود. با توجه به اینکه، این عمل در عملیات میدانی مشکل می باشد، بنابراین کارایی و استفاده هر دو دستگاه PQI و پیوتراکر در مقوله سنجش چگالی روسازی برای پذیرش کیفیت ( QA ) [4] خود را نمایان می کند.
بازخورد فوری بدست آمده توسط هر دو این تجهیزات، کمک به تشخیص مکانهای با چگالی پایین در روسازی می باشد و سپس عملیات اصلاح به منظور روسازی یکنواخت انجام شود.
و در پایان،
فراموش نکنیم که تنها روش کاملاً صحیح و مطمئن برای تعیین چگالی قطعی روسازی، مغزه گیری و تعیین چگالی مغزه ها در آزمایشگاه میباشد.
