1-مقدمه
چگالي بهترين معيار سنجش كيفيت يك سطح راه تمام شده است كه به متخصصان اطمينان ميدهد كه راه احداث شده حداقل تا عمر طرح و يا بيشتر از آن دوام ميآورد. اندازهگيري چگالي مخلوط آسفالتي در حين عمليات تراكم، از اين نظر كه حاوي دو نكته مهم است، در نتيجه كار مؤثر است. اول اينكه اين مطلب را مشخص ميكند كه درچه مرحلهاي از عمليات تا رسيدن به چگالي تعيينشده، قرار داريم و از اين نظر ميتواند بعنوان نشانگري براي پيمانكار باشد كه آيا نياز به اقدامات تعديلي براي رسيدن به چگالي نهايي ميباشد يا نه و دوم اينكه به پيمانكار اطلاع ميدهد كه چه زماني عمليات تراكم متوقف شود و ادامه عمليات در مراحل ديگر دنبال شود. در حال حاضر متداولترين و البته دقيقترين روش براي تعيين دانسيته در محل مخلوط آسفالتي در سطح كشور، روش مغزهگيري ميباشد. روش معمول براي انجام اين كار استفاده از مغزهگير و آزمايش بر روي مغزههاي بدست آمده است. اما اين روش كه بصورت سنتي ساليان متمادي است كه در كشور اجرا ميشود داراي معايب عمدهاي است كه چند مورد آن شامل:
• ايجاد خرابي در سطح روسازي
• هزينه نسبتا بالا
• عدم تكرار پذيري براي يك نقطه خاص
• عدم توانايي ثبت تغييرات متغيرهايي نظير وزن مخصوص واقعي براي يك نقطه خاص
• و صرف وقت زياد است.
بنابر دلايل ذكرشده، انجام آزمايش بروش مغزهگيري با روشهاي ديگر جايگزين ميشود. ازجمله زمانبر بودن منجر به اين مساله ميشود كه نقاط ضعف لايه اجراشده به سرعت مشخص نشود و لذا اقدامات اصلاحي مربوط به رويه در زمان مناسب صورت نمي‌گيرد.
در راستاي بهينه نمودن روند انجام آزمايشهاي بالا ميتوان از آزمايشهاي غيرمخرب استفاده كرد. اين نوع آزمايشها در سطح روسازي ايجاد خرابي نميكنند، هزينه انجام آنها كمتر ميباشد، تكرارپذيرند و بعلت عدم ايجاد خرابي بوسيله آنها به‌راحتي ميتوان تغييرات متغيرهاي دلخواه نقطه مورد نظر را نيز ثبت كرد، كه در حال حاضر شامل دو روش هستهاي و غيرهستهاي ميباشند.
2 - تعيين چگالي مخلوط آسفالتي به روش هستهاي
يكي از آزمايش‌هايي كه در تعيين دانسيته لايههاي سنگدانهاي كاربرد دارند، آزمايش هستهاي ميباشد كه از آن ميتوان در تعيين چگالي و رطوبت خاك استفاده كرد. براي هر كدام از موارد مورد استفاده در روسازي يعني اندازهگيري چگالي به روش هستهاي روشهاي خاصي وجود دارد كه در چند دهه اخير مورد تحقيق بودهاند و دستگاههاي خاصي كه ثمره اين تحقيقات ميباشند از فنآوري ويژهاي سود ميبرند. نكته مهم در اين دستگاهها آن است كه رسيدن به دقت مورد نياز آزمايشهاي روسازي، به اين بستگي دارد كه چشمه راديواكتيو از چه نوع باشد و در ضمن متغيرهاي هندسي دستگاه بايد تطبيق كافي با آزمايشهاي روسازي و شرايط انجام آنها داشته باشند.
اندازهگير هستهاي ارزانتر و سريعتر از روش مغزهگيري است، اما با اين حال معايب زيادي نيز دارد. اولين و بارزترين ضرر آن استفاده از يك منبع راديواكتيو است كه مسلماً نياز به تنظيمات زياد و تعليم تخصصي نيروي كار آزموده دارد. عيب ديگر آن شامل كسب مجوز و نوسازي تجهيزات، آموزش تكنسين‌ها و كاركردن نه چندان ساده و جاسازي تجهيزات آن ميباشد.
3- نقاط قوت دستگاه چگاليسنج هستهاي
1- بر اساس مقايسههاي صورتگرفته توسط مراكز و موسسات، دقت دستگاه هستهاي از دستگاههاي غيرهستهاي بيشتر است.
2- شرايط تغيرات دما و تغييرات رطوبت بر روي عملكرد دستگاه تأثيري نميگذارد.
4- نقاط ضعف دستگاه چگاليسنج هستهاي
• كار با اين دستگاهها نياز به آموزش ويژه كاربران دارد.
• خطر تشعشعات مضر بهدليل وجود منبع راديواكتيو هميشه وجود دارد و هيچگاه حتي سازنده در مورد بيخطر بودن دستگاه در اين زمينه تأكيدي نداشته است و نيز ذكر اين مطلب ضروري است كه كاربر اين دستگاه بعد از مدت زمان مشخصي كار با دستگاه بايد تعويض شود.
• براي كار با اين دستگاهها نياز به مجوز كار با دستگاه ميباشد.
• وزن دستگاه هستهاي در مقايسه با دستگاههاي ديگر غيرهستهاي بالاتر است (لااقل 2 برابر) و بديهي است كه اين اختلاف وزني هنگامي كه روزانه صدها برداشت صورت ميگيرد قابل توجه است.
• دستگاههاي هستهاي نياز به يك زمان گرمشدن اوليه
[1] براي شروع به كار دارند در حاليكه اين زمان براي ديگر دستگاههاي غيرهستهاي به اندازه زمان روشنشدن دستگاه است.
• زمان برداشت براي تكميل يك آزمايش در محوطه كار براي اين دستگاه بيشتر از زمان برداشت براي دستگاههاي غيرهستهاي ميباشد.
• عدم توانايي در سنجش چگالي مخلوطهاي بصورت مغزه (آزمايشگاهي يا برداشت از محل) از ديگر نكات منفي كار با اين دستگاه است.
• صاحبنظران صنعت روسازي و كاربران دستگاههاي تعيين چگالي مخلوطهاي آسفالتي، به دلائل فوقالذكر و مخصوصاً خطر منبع راديواكتيو دستگاه علاقهمند به استفاده از تجهيزات جايگزين براي اين دستگاه ميباشند.
5- تعيين دانسيته مخلوط آسفالتي به وسيله روش غيرهستهاي( دستگاه PQI )
نشانگر كيفيت روسازي
[2] ابزاري است به منظور تعيين سريع درجه تراكم روسازي، كه به كمك آن مشخص ميشود آيا آسفالت اجرا شده به ميزان تراكم مناسب رسيده است يا نه. اين وسيله براي مقايسه با تكنولوژي هاي حال حاضر در تعدادي از قراردادها مورد آزمايش واقع شده است.
اين وسيله به دفعات زياد در آمريكا مورد استفاده قرار گرفته است و منابع زيادي تصديق كردهاند كه اين دستگاه، در كنترل كيفيت مخلوط هاي آسفالتي بسيار موثر بوده است. بر اساس اطلاعات موجود، اين سيستم در 12 كشور و 145 ايالت به فروش رسيده است.
- تجربيات حاصله راجع به اين سيستم حاكي مطالب زير است:
- كار كردن و استفاده از دستگاه ساده است.
- محدوديت حمل و نقل براي دستگاه وجود ندارد.
- كار با دستگاه نياز به آموزش محدود و ساده اي دارد.
- سبك است.
- در مدت زمان كوتاهي چندين اندازه گيري صورت مي گيرد.
- به سرعت به اطلاعات حاوي ميزان و كيفيت تراكم دست يابي حاصل مي شود.
- در مورد اينكه آيا لايه بهصورت يكنواخت متراكم شده است، تشخيص حاصل ميشود و امكان اصلاحات سريع فراهم مي شود.
6- تكنولوژي اندازهگيري
دستگاه تعيين مقدار چگالي واقعي را با اندازهگيري مقاومت الكتريكي انجام ميدهد. مقاومت الكتريكي آسفالت تابع ثابت ديالكتريك آن است. سيستم ( PQI )، يك مدار الكتريكي فراهم ميكند كه اين مدار يك ولتاژ فركانس راديويي توليد ميكند كه به يك الكترود حسي اعمال ميشود و الكترود حسي يك ميدان الكتريكي در مصالح روسازي ايجاد ميكند. يك الكترود حسي دوم پاسخ‌هاي ديالكتريك از مصالح روسازي را اندازهگيري ميكند. يك تحليلگر داده، چگالي مصالح روسازي را بر اساس مقاومت جريان مختلط مصالح روسازي تعيين مينمايد.
• ناحيه اتصال به زمين
• ناحيه دريافت الكتريكي
• ناحيه برداشت تغييرات چگالي
هندسه دستگاه ( PQI )
7 - جمعبندي كلي از ديدگاه كاربران دستگاههاي غيرمخرب غيرهستهاي تعيين دانسيته روسازي
• در مورد دستگاههاي الكترومغناطيسي استفاده از سيگنالهاي الكترومغناطيسي اين مزيت را نسبت به دستگاه هاي هسته اي دارد كه نياز به آموزشهاي ويژه كاربر، مدرك يا مجوز كار با دستگاه و خطر تشعشعات راديواكتيو را منتفي ميسازد. اما با اين حال قبل از پذيرفتن هر تكنولوژي جديدي براي تعيين چگالي مخلوط آسفالتي، نياز مبرم به ارزيابي آن در دو وضعيت آزمايشگاهي و ميداني تحت شرايط كنترل شده وجود دارد.
• گرچه هر دو دستگاه PQI و پيوتراكر دقت دستگاه چگاليسنج هستهاي مورد استفاده را نداشتند اما از طرف ديگر مزاياي مرتبط نبودن با قواعد مربوط به منابع راديواكتيو دستگاه هستهاي و نيز توانايي برداشت چندتايي در مدت زمان كوتاهي، آنها را براي كنترل كيفيت چگالي روسازي در طول دوره ساخت مورد توجه بيشتر قرار ميدهد.
• كاليبراسيون اين دستگاهها براي مصالح شرايط محلي در رسيدن به نتايج صحيح بسيار مهم ميباشد. در هر جاي ممكن، كاليبراسيون با استفاده از يك مقطع آزمايش بايد صورت گيرد. اما فرضيات موجود براساس اطلاعات و تجربيات در دسترس در مورد مصالح محلي و مصرفي ميتواند به ميزان قابل توجهي در افزايش دقت و صحت نتايج تاثيرگذار باشد.
• هر دو دستگاه PQI و پيوتراكر، تجهيزات مناسبي براي كنترل چگالي مخلوط آسفالتي
[3] در طول دوره اجرا ميباشند. هر دو دستگاه قابليت برداشت نتايج سريع به منظور تعيين نقاط با چگالي كم و داده هاي پرت و همچنين انجام اقدامات اصلاحي را دارند.
• تغييرات در ميزان رطوبت، دانهبندي، منبع تأمين مصالح و اختلاف دماي بين مصالح مرجع و روسازي كه مدنظر اندازهگيري است، بر روي درستي قرائت‌ها تاثير ميگذارند.
• سازندگان دستگاه PQI توصيه كردهاند در صورت بالا بودن درصد آب موجود در مخلوط، برداشت و قرائت صورت نگيرد. اين در حالي است كه عدد خاصي را براي ميزان H2o بالا توصيه نكردهاند ولي بنابر نتايج و مشاهدات آزمايشگاهي اين عدد بالاتر از 5 درصد بنظر
ميرسد.
• عدد H2o نشان داده شده در نمايشگر دستگاه شاخص خوبي براي تعيين حد رطوبت بنظر ميرسد.
• در بيشتر موارد كاهش دما باعث افزايش در مقدار چگالي محاسبه شده توسط دستگاه PQI ميشود و (دالهاي سرد چگالي بالاتري داشتند).
• ضروري است كه دستگاه با يك مقطع روسازي (يا دال) كه چگالي آن مشخص است و از همان مصالحي كه براي روسازي هدف، مدنظر ساخته شده، كاليبره شود. براساس نتايج مطالعات ميداني 2001، نتيجه گرفته شد كه به منظور استفاده از دستگاههاي اندازهگيري
غيرهستهاي براي بدست آوردن چگالي روسازي، ضروري است تا كاليبراسيون تجهيزات بر مبناي مقادير چگالي شناختهشده و مصالح مشابه بكاررفته در روسازي انجام شود. با توجه به اينكه، اين عمل در عمليات ميداني مشكل ميباشد، بنابراين كارايي و استفاده هر دو دستگاه PQI و پيوتراكر در مقوله سنجش چگالي روسازي براي پذيرش كيفيت ( QA )
[4] خود را نمايان ميكند.
10- بازخورد فوري بدست آمده توسط هر دو اين تجهيزات، كمك به تشخيص مكانهاي با چگالي پايين در روسازي مي باشد و سپس عمليات اصلاح به منظور روسازي يكنواخت انجام شود.
و در پايان،
فراموش نكنيم كه تنها روش كاملاً صحيح و مطمئن براي تعيين چگالي قطعي روسازي، مغزهگيري و تعيين چگالي مغزهها در آزمايشگاه ميباشد.
[1] - Warm up
[2] - Pavement Quality Indicator
[3] - Hot Mix Asphalt
[4] - Quality Acceptance
