توضیحات پروژه

  دارای 41 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد   کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه و مقالات آماده و تنظیم شده است

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي ،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد

بخشی از متن :

– مقدمه
امروزه صنعت راهسازی یكی از مهمترین شاخه های مهندسی می‌باشد كه به سرعت در حال رشد است. گسترش سریع شبكه راهها، افزایش ترافیك و بار محوری ناشی از آن، همچنین افزایش تقاضا برای بهبود كیفیت خدمات، سبب تلاش بیشتر مهندسان به منظور بالا بردن كیفیت راهها و نگهداری آنها گشته است.
تا اوایل قرن بیستم جاده ها عمدتا خاكی بودند و راههای داخل شهری سنگفرش می‌شدند، امروزه، با پیشرفت تكنولوژی به روسازی راه بسیار اهمیت داده می‌شود.

در این میان مناسبترین ماده ای كه برای روسازی راه به كار می‌رود، آسفالت است. زیرا از مواد دیگری ارزانتر است، در برابر تغییرات شرایط جوی پایدار می‌باشد، خاصیت ارتجاعی دارد، به فراوانی و در همه جا در دسترس است و می‌توان آن را (با اصلاحات لازم) در هر آب و هوایی به كار برد.
تا چندین دهه قبل آسفالت به صورت معمول خود (مخلوطی از قیر و سنگدانه) به كار می‌رفت. ولی امروزه مهندسان بنا به دلایل زیر سعی در بهبود خواص آسفالت دارند:
آسفالت با مشكلاتی نظیر ترك خوردن، شیار شیار شدند (Rutting) فرسوده شده بر اثر نمكها، جمع شدن بر اثر گرما یا شكننده شدن بر اثر سرما و … روبروست.

توجه به ایمنی و راحتی جاده ها از مهمترین اصول راهسازی مدرن است. مثلا سطح جاده باید طوری باشد كه اصطكاك لازم را ایجاد كرده از لیز خوردن اتومیبلها جلوگیری نماید. همچنین صدای ناهنجار ایجاد ننماید. یعنی دارای سطحی هموار باشد نیز از جمع شدن آب روی جاده جلوگیری شود.
طراحان و مهندسان در پی یافتن روشها و مواد مناسبی برای اصلاح آسفالت هستند. از جمله مهمترین موادی كه تا كنون برای این منظور به كار رفته اند و نتایج بسیار رضایت بخشی به همراه داشته اند. پلیمرها می‌باشند.
در این مقاله سعی شده است به دو كاربرد عمده پلیمر در بهبود خواص آسفالت اشاره شود:
1- استفاده از پلیمر برای اصلح خواص قیر.
2- استفاده از شبكه های (Mesh) پلیمری برای تسلیح آسفالت.
3- استفاده از پلیمر برای اصلاح قیر PMB2

قیر به عنوان چسبنده ای ایده آل برای ساخت آسفالت به كار می‌رود. این ماده در دمای بالا مایع شده می‌تواند با سنگدانه ها مخلوط شود آنها را به هم بچسباند و تشكیل آسفالت دهد. در دمای معمول، قیر به صورت یك ماده ویسكو الاستیك عمل می‌كند به علاوه چسبندگی خوبی داشته، در برابر نفوذ آب مقاوم می‌باشد. با این همه، برخی از مشكلات راهها نظیر خرد شدن آسفالت بر اثر خستگی، ایجاد شیار بر روی آسفالت بر اثر افزایش بار محوری، روان شدن آسفالت در اثر گرما، كنده شدن و خرد شدن سنگدانه ها و … مربوط به قیر مصرفی می‌باشند. بنابراین شیمیدانها سعی زیادی در بهبود خواص قیر دارند.
یكی از راههای اصلاح یك ماده اضافه كردن مواد دیگر به آن می‌باشد مثل ساخت آلیاژهای گوناگون.

پلیمرها از اولین مواد اصلاح كننده ای بودند كه برای افزودن به قیر پیشنهاد شدند زیرا:
منشا پلیمرها وقیر هر دو ماده خام واحدی می‌باشد (نفت). بنابراین ساختار اصلی آنها قابل مقایسه است.
با استفاده از فرآیندهای شیمیایی می‌توان پلیمرهای جدید با خواص مطلوب تهیه كرد (تنوع).
پلیمرها موادی پایدار و قابل بازیافت هستند (توجیه اقتصادی).

اواسط دهه 70 میلادی یك شركت نفتی توانسته با اضافه كردن EVA3 ، به قیری با انعطاف پذیری بهتر دست یابد كمی‌بعد با كشف 4SBS ها شیمیدانها توانستند خواص قیر را باز هم بهبود بخشند.
EVA ها پلاستیك5 و SBS ها الاستومر6 هستند، امروزه، برای اصلاح قیر از هر دو گروه EVA و SBS ها بهره گرفته می‌شود.
اولین آزمایش موفقیت آمیز PMB ها در اواخر دهه 70 میلادی در جاده های انگلستان انجام شد.

2-1 بهبود خواص قیر با اضافه كردن پلیمر
قیر خوب قیر است كه حساسیت حرارتی آن كم بوده، چسبندگی مناسب داشته باشد و در دمای پایین شكننده نشود. مواد پلیمری حساسیت حرارتی قیر را، مخصوصا در دمای بالا كه قیر جاری می‌شود، كاهش می‌دهند یعنی دمای نرم شدن (Softening Point) را افزایش می‌دهند تا قیر دیرتر روان شود.
این مواد همچنین مقاومت در برابر خستگی را بالا می‌برند (زیرا باعث می‌شوند قیر در دمای پایین هم، همچنان انعطاف پذیری خود را حفظ كند.) و نیز چسبندگی قیر را به میزان زیاد افزایش می‌دهند.
شكل 1 حساسیت حرارتی واقعی قیر و حساسیت حرارتی ایده آل آن را نشان می‌دهد.

یك چسبنده (Binder) ایده آل باید در دمای معمولی رفتاری ثابت داشته باشد. سپس در دمای اختلاط به ماده ای ویسكوز تبدیل شود. قیر در طبیعت رفتار ایده آلی نشان نمی‌دهد و در برابر تغییرات دما دچار تغییرات پیوسته می‌شود. با اضافه كردن پلیمر مناسب، منحنی حساسیت حرارتی قیر می‌تواند به شكل 2 تغییر یابد.

استفاده از پلیمر بهبود شایانی در رفتار ویسكو الاستیك قیر پدید می‌آورد. این مواد خاصیت الاستیكی قیر را در دماهای بالاتر حفظ می‌نمایند.
باید توجه داشت لازمه تغییرات ذكر شده پدید آمدن یك شبكه پلیمری در داخل قیر می‌باشد یعنی تا زمانی كه این شبكه بوجود نیامده است بهبودی در خاصیت قیر مشاهده نمی‌شود.

2-2 مواردی از كاربرد آسفالت پلیمری
2-2-1 با افزایش ترافیك و بار محوری ناشی از آن مشاهده می‌شود كه سطح بسیاری از جاده ها (مخصوصا در هوای گرم) شیار، شیار و ناهموار می‌شود. قبلا برای جبران این نقیصه از آسفالت سفت تر استفاده می‌شد كه این امر باعث شكنندگی آسفالت (مخصوصا در هوای سرد) می‌شد. ولی اكنون با استفاده از PMB می‌توان از نرم شدن آسفالت در دمای بالا و در نتیجه از ایجاد شیار بر روی آن و همچنین از شكنندگی آسفالت در دمای پایین جلوگیری كرد.پیشگیری از شكنندگی نتیجه حفظ الاستیسیته PMB ها در دمای پایینتر می‌باشد.

2-2-2 از بین بردن آبهای سطحی در روزهای بارانی ایمنی جاده ها را افزایش می‌دهد. آسفالت زهكشی یا متخلخل آسفالتی است دارای دانه بندی منقطع و درشت. آب از بین این دانه ها رد می‌شود و به كانالهای آبی انتقال می‌یابد. این نوع آسفالت چند مشكل عمده دارد:
سنگدانه های آن به علت درشتی خیلی زود كنده می‌شوند.
بر اثر فشارهای ترافیكی ممكن است روی آسفالت شیار ایجاد شود (به علت فضای خالی بین سنگدانه ها).
آب نیز سنگدانه ها را كنده، با خود می‌برد.
اضافه كردن پلیمر به قیر هر سه مشكل را حل می‌كند. زیرا با استفاده از پلیمر از یك سو می‌توان از قیر نرمتر استفاده كرد. با مصرف پلیمر و كم كردن حساسیت حرارتی قیر از جاری شدن آن در دمای بالا جلوگیری می‌شود و با این كار می‌توان غشا ضخیمتری از قیر دور سنگدانه ایجاد كرد و باعث چسبندگی سنگدانه ها به هم شد. و از سوی دیگر با استفاده از پلیمر چسبندگی قیر بالا رفته، سنگدانه ها بهتر به هم چسبیده وهر سه نقیصه بر طرف می‌شود.
2-2-3 در بسیاری جاها از آسفالت كم ضخامت برای پوشاندن جاده های خاكی استفاده می‌شود دلایل این استفاده، بهبود كیفیت رانندگی و افزایش مقاومت در برابر لیز خوردن ماشینها است.
لایه نازك آسفالت با چند اشكال عمده روبروست.
سنگدانه های آن خیلی زود بر اثر خستگی (معمولا در هوای سرد) كنده می‌شوند. با استفاده از پلیمرها می‌توان قیری انعطاف پذیر تر كه در دمای سرد خاصیت ارتجاعی را حفظ می‌كند به كار گرفت و از ترد شدن آسفالت و كنده شدن سنگدانه های آن جلوگیری كرد.
لایه نازك آسفالت در هوای گرم شل می‌شود و بر اثر تنشهای برشی وارده مثل ترمز ماشینها به سرعت جمع می‌شود كه با استفاده از پلیمر دمای روانی قیر را می‌توان طوری بالا برد كه در هوای گرم جاری نشود.

مشكل لایه های نازك آسفالت این است كه چنانچه در لایه های زیرین (Pavement) آنها تركی رخ دهد. این ترك به سرعت به آسفالت منتقل شده و سطح آنرا می‌شكافد. چسبندگی زیاد PMB ها این نقیصه را نیز بر طرف می‌سازد.
همچنین در مورد جاهایی كه سطح جاده را با سنگدانه (Chipping) می‌پوشانند، برای چسباندن سنگها به جاده، به آستری از قیر احتیاج داریم كه PMB ها به علت چسبندگی زیاد می‌توانند آستر مناسبی برای این كار باشند.
2-2-4 در مورد آسفالت گرم كه لایه ای كلفت از آسفالت فشرده می‌باشد و در برابر خستگی مقاومت زیادی دارد مساله مطرح كار آیی كم آسفالت هنگام بخش كردن، مخصوصا در هوای سرد است. PMB با استفاده از قیر انعطاف پذیرتر این مشكل را بر طرف می‌كند همچنین از ایجاد شیار جلوگیری كرده، مقاومت در برابر خستگی را افزایش می‌دهد.

2-3 مشكلات استفاده از قیر پلیمری
2-3-1 چسبندگی PMB ها از قیر معمولی بسیار بیشتر است. این ماده به هر سطحی كه با آن تماس پیدا كند مانند مخزن ذخیره قیر، كامیون حمل مواد و … می‌چسبد به طوری كه تمیز كردن این سطوح پس از استفاده كاری بس دشوار است. ولی اگر خوشبینانه نگاه كنیم می‌بینیم همین چسبندگی زیاد مواد پلیمری، منشا ایجاد خواص مطلوب در قیر می‌باشد.
2-3-2 هنگامی‌كه پلیمر و قیر باهم مخلوط می‌شوند و برای استفاده بعدی نگهداری می‌شوند، مخلوط قیر و پلیمر گرایش دارند از یكدیگر جدا شوند. بنابراین یكی از مشكلات واقعی نگهداری و ذخیره PMB به صورت یك مخلوط هموژن است. برخی پلیمرها گرایش به ته نشین شدن دارند ولی در بیشتر موارد قیر ته نشین می‌شود و مواد پلیمری روی آن قرار می‌گیرند.

اخیرا در صنعت تانكرهایی عمومی‌ساخته شده اند كه به مخلوط كنهای مخصوصی مجهزند و برای نگهداری PMB به كار می‌روند.
2-3-3 قابلیت پمپ شدن مواد نیز می‌تواند به یك معضل تبدیل شود. زیرا غیر از موارد استثنائی كه از قیر نر متر استفاده می‌كنیم با استفاده از پلیمر در قیر معمولی نقطه نرمی‌قیر افزایش می‌یابد و در نتیجه قیر در دمای معمولی سخت می‌گردد. بنابراین یك پیمانكار ماهر باید بتواند مخلوط را داغ نگهدارد و به موقع به مكان مورد نظر رسانده. پخش كند و قبل از سرد شدن مواد، آسفالت را متراكم و هموار سازد.

3 – استفاده از پلیمرها در تسلیح آسفالت
از دیگر موارد استفاده مواد پلیمری در آسفالت به كار گیری مشهای مسلح كننده آسفالت است می‌دانیم یكی از مشكلات متداول آسفالت پدید آمدن تركهای عمیق در لایه های زیرین و انعكاس آن به لایه های رویی می‌باشد.
تركهای انعكاسی به دو علت به وجود می‌آیند.
بر اثر حركات افقی صفحات بتنی زیرین به خاطر تنشهای حرارتی و انبساط و انقباض صفحات كه به دلیل تغییرات دمای روزانه و فصلی به وقوع می‌پیوندد، روكش آسفالت در محل درز این صفحات بر اثر حركات آنها ترك خورده و این ترك گسترش می‌یابد (شكل 3)
بر اثر حركت چرخ ماشینها از روی درز بین دو صفحه بتنی تنش برشی شدیدی در آسفالت به وجود می‌آید كه باعث ترك خوردن آن می‌شود (شكل 4)

علت اصلی ترك خوردن آسفالت، مقاومت كششی ناچیز آن می‌باشد. به همین خاطر مقاومت آسفالت در برابر كرنشهای زیاد نیز كم است و زود ترك می‌خورد. بهترین راه جلوگیری از ترك خوردن مسلح كردن آسفالت توسط مشهای انعطاف پذیر می‌باشد.
3-1 چگونه مشهای انعطاف پذیر از ترك خوردن آسفالت جلوگیری می‌كنند؟
این شبكه های مسلح كننده یا دو عملكرد مهم از ترك خوردن آسفالت جلوگیری می‌كنند.
مقاومت كشی آسفالت را افزایش می‌دهند.

قسمت مهمی‌از تنش وارد بر آسفالت را جذب كرده، آن را در محیط وسیعی پراكنده می‌سازند. به همین خاطر با استفاده از این شبكه ها به جای یك ترك طولانی باز، تعداد زیادی ترك ریز و پراكنده خواهیم داشت.
آزمایشها نشان می‌دهند كه تنش و كرنش كسیختگی در نمونه های مسلح شده توسط شبكه های تسلیح تا حدود 50% افزایش می‌یابند (شكل 5)

علاوه بر جلوگیری از ترك خوردن، این شبكه ها از ایجاد شیار بر روی آسفالت بر اثر بار ترافیكی زیاد جلوگیری كرده مقاومت در برابر خستگی را نیز افزایش می‌دهند.
اثر دیگر این شبكه ها كاهش نرخ ایجاد ترك می‌باشد. زیرا یكی از عوامل موثر بر سرعت ایجاد ترك، بزرگی تنش موجود می‌باشد و این شبكه ها با كاستن تنش سرعت ایجاد ترك را نیز كاهش می‌دهند.

3-2 مشخصات فیزیكی مشهای تسیلح
شبكه های تسلیح عمدتا از رشته های الاستیك پلی استر ساخته می‌شوند كه طی فرآیند بخصوصی به صورت یك مش عریض به هم متصل می‌گردند. برای چسبندگی بهتر مش به آسفالت، آن را با لایه ای از قیر می‌پوشانند.
انتخاب پلی استر در ساختن مشا به خاط هماهنگی خوب بین مدول الاستیسیته و سایر خواص مكانیكی آسفالت و پلی استر می‌باشد.
اندازه چشمه این شبكه ها متغیر است و در جاهای مختلف بنا به اندازه بزرگترین دانه مش مناسب انتخاب می‌شود (اندازه چشمه باید از قطر بزرگترین دانه بزرگتر باشد) مقاومت كششی این شبكه ها عموما KN/m 50 می‌باشد ولی برخی از آنها تا KN/m 90 نیز در مقابل كشش مقاومت می‌كنند.

3-3- موارد استفاده
3-3-1 در فرودگاهها به خاطر حجم ترافیكی بالا و تردد زیاد فرصت تعمیر تاكسی روها (Taxi Way) و باند پرواز (Run Way) بسیار كم است . در بیشتر موارد، استفاده از مشهای تسلیح باعث به تعویق افتادن خرابیها و نیاز به تعمیر، همچنین در صورت لزوم تعمیر راحت آنها می‌باشد.
3-3-2 اكثر جاده ها پس از سالها استفاده به خاطر افزایش بار ترافیكی و بار محوری ناشی از آن نیاز به تعمیر وتقویت پیدا می‌كنند برای تعمیر این جاده ها به یك روش ساده و ارزان قیمت نیاز داریم.

همچنین استفاده از شبكه های تسلیح بعد از تعمیر، احتیاج به تعمیر مجدد را تا 3 برابر به تعویض می‌اندازد. همچنین با استفاده از آنها می‌توان ضخامت آسفالت را كاهش داد.
3-3-3 استفاده از آسفالت سرد دو لایه های نازكی شیوه متداولی برای تعمیر راهها و نگهداری آنها محسوب می‌شود. آسفالت سرد معمولا برای تعمیر چاله ها، پاره شدگیها، شیارها، و ; به كار می‌رود. عمر لایه های نازك آسفالت از این شبكه ها می‌تواند تا حدود زیادی افزایش یابد.
3-4 نحوه استفاده از مشهای تسلیح

برای مسلح كردن جاده ها ابتدا سطح جاده را كاملا تمیز و خشك می‌نمایند سپس كف جاده را با اسپری كردن امولسیون قیر می‌پوشانند. مش پلیمری را پهن كرده و با كشیدن، از چند طرف تا خوردگیهای آن را بر طرف می‌سازند. سپس آسفالت گرم را روی آن پخش و متراكم می‌كنند. ضخامت آسفالت روكش حداقل باید 5 سانتیمتر باشد كه پس از تراكم به حدود 4 سانتیمتر می‌رسد.

4- نتیجه گیری
استفاده از پلیمر در اصلاح خواص قیر، همچنین تسلیح آسفالت نه تنها كیفیت جاده ها و خیابانها را بهبود می‌بخشد بلكه با به تاخیر انداختن دوره تعمیر، كم كردن ضخامت لایه آسفالت و ; كاری مقرون به صرفه واقتصادی می‌باشد. در ایران به خاطر وجود مناطق مختلف آب و هوایی همچنین تنوع شرایط جوی در یك مكان ثابت در طول سال جاده ها و خیابانهای آسفالته با مشكلات متعددی مثل ترك خوردن، ایجاد شیار و ; روبرو هستند. مثلا مشاهده می‌شود آسفالت سر چهار راهها بر اثر ایستادن ماشینها در پشت چراغ قرمز در تابستانها شیار شیار می‌شود یا پستی و بلندیهایی كه بر اثر تعمیرات در خیابانها پدید می‌آیند و باعث كاهش ایمنی راهها می‌شوند. با توجه به مطالب گفته شده استفاده از پلیمر در ساخت جاده های ایران بسیار مناسب و اقتصادی به نظر می‌رسد كه امید است این مساله بیشتر مورد توجه قرار گیرد.

مراجع
1-polymer for Bitumen Modifcation ” FXXON Chemical.
2- :A better bind “(1993)، World Highways/ Routes du monde Feb.
3-“PMB’S. An objective look at the state of paly :”(1997)، Australian Asphalt Pavement association
4-“Vestoplast, for the roads of the future”.
5- “Mediflex، Very thin asphalt concrete.
6- “Hatclit، roads witbout cracks “IIuesker (engineering with Geosynthetics)

پی نویس
2- polymer modified Bituminus
3- اتیل ونیل استات
4- استایرن بوتیدین استایرن
5- مواد پلاستیكی، دسته ای از پلیمرها می‌باشند كه دارای TG (دمای شیشه ای شدن) بالا می‌باشند.
6- الاستومر ها بسته ای از پلیمرها می‌باشند كه دارای TG (دمای شیشه ای شدن ) پایین می‌باشند.

ژوتكستایل
1- مقدمه
یكی از انواع گوناگون تركیبات پلیمری كه در بین ژئوسینتیكها بیشترین كاربری را دارد. ژئوتكستایل می‌باشد. ژئوتكستایلها در واقع منسوجات مصنوعی از جنس مواد پلی اتیلن و یا پروپیلن هستند كه بر اساس طرز تهیه آنها از الیاف پلیمری به گونه ای مختلف نظیر بافته شده (woven) و بافته نشده (nonwoven) یا بدون تار و پود تقسیم می‌شوند. ژئوتكستایلهای بافته شده و بافته نشده نیز بر اساس نحوه ارتباط بین رشته های تشكیل دهنده آنها همچنین شكل ظاهری رشته ها به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
تك رشته ای (monofilament)
چند رشته ای (multifilament)
ورقه ای چاك خورده (slitfilm)
اتصال حرارتی یافته (melt- bonded)
سوزن كوبی شده (needle- punched)
اتصال یافته به وسیله رزین (resin- bended)

شكل ظاهری ژئوتكستایها به صورت پارچه می‌باشد كه در اندازه های مختلف و متنوع تهیه شده، و به بازار عرضه می‌گردد.
خواص فیزیكی و مكانیكی این مواد نظیر استحكام نفوذ پذیری مناسب، مقاومت در مقابل سوراخ شدگی و از همه مهمتر مقاومت كششی بالای آنها نسبت به وزنشان باعث به وجود آمدن گروه وسیعی از كاربرد این مواد در طرحهای عمرانی شده است. به طوری كه می‌توان بیش از هشتاد زمینه كاربردی مختلف را برای استفاده در شاخه های مختلف عمرانی نظیر راهسازی، مهندسی ژئوتكنیك (سدهای خاكی) طرح سازه های هیدرولیكی، طراحی فرودگاهها،پی سازی، طراحی راه آهن و نام برد.
این كاربردها را می‌توان در غالب عملكردهای اصلی زیر خلاصه نمود:
جداسازی لایه های خاك
تسلیح خاك
زهكشی
فیلتراسیون
در ادامه ضمن اشاره به خواص مكانیكی و فیزیكی ‍‍ژئوتكستایلها به بیان عملكرد های گوناگون این مواد می‌پردازیم.
از بین خوصیات مختلف ژئوتكستایلها، استاندارد های مربوط به خواص فیزیكی ومكانیكی آنها كاملتر و دقیقتر است این در حالی است كه خواص هیدرولیكی، آبگذارانی و زیست محیطی این مواد هنوز هم در استانداردهای مختلف به صورتهای متفاوتی بیان می‌شود چرا كه در واقع روشهای تولید ژئوتكستایل مشابه هستند، اما كاربردهای مختلف این ماده استانداردها متفاوتی را به وجود آورده است.

یكی از خصوصیات فیزیكی ژئوتكستایها جرم واحد سطح آنها می‌باشد كه برای انواع مختلف آن بین 135 تا 680 گرم بر متر مربع متغیر است ضخامت این مواد معمولا تحت فشار معین kpa2 اندازه گیری می‌شود و در اكثر موارد از 1/0 تا 3/0 اینچ می‌باشد. از بین خصوصیات مكانیكی ژئوتكستایلها مقاومت كششی و تراكم پذیری از اهمیت بیشتری برخوردار است. منظور از تراكم پذیری در ژئوتكستایلها ضخامت آن در تنشهای قائم متفاوت است. تراكم پذیری برای ژئوتكستایلهای نبافته بیشتر از انواع بافته است و استفاده از عملیات حرارتی در تولید ژئوتكستایل نبافته باعث كاهش تراكم پذیری آن می‌شود.

ایده اصلی تعیین مقاومت كششی، قرار دادن ژئوتكستایل در بین مجموعه ای از گیره ها و كشیدن ژئوتكستایل تا حد گسیختگی است. از انجام این آزمایش می‌توان نمودار تنش – كرنش را رسم كرد و از روی آن علاوه بر مقاومت كششی می‌توان كرنش نظیر خرابی، طاقت (toughness) ومدول الاستیسیته ژئوتكستایل را به دست آورد. ]شكل 1 این منحنی را برای چند نوع متفاوت ژئوتكستایل نمایش می‌دهد چنانچه مشاهده می‌شود مقدار كشش برای واحد عرض در نظر گرفته شده است. و لذا واحد بر حسب km/m بدست می‌آید.[.

غالبا نمونه ژئوتكستایل همراه با خاك و به عنوان جزئی از آن كاربرد دارد بنابراین ضروری است كه مقاومت كششی آن در حالت محصور شده نیز اندازه گیری شود. برای این كار معمولا نمونه ژئوتكستایل بین غشاء روغن كاری شده ولایه های نازك خاك توسط فشار هوا احاطه می‌شود. این شرایط می‌تواند وضعیت واقعی ژئوتكستایل را در خاك مشابه سازی نماید.
همانطور كه اشاره شد كاربردهای اصلی ژئوتكستایلها در جداسازی بین لایه های خاك، تسلیح خاك، فیلتراسیون و زهكشی می‌باشد كه در ادامه به تشریح آنها می‌پردازیم.

2- كاربرد ژئوتكستایلها در جداسازی لایه های خاك (separation)
منظور از جداسازی، ایجاد مرزی بین مصالح برای جلوگیری از ورود دانه های خاك از یك لایه به لایه دیگر است. كه منجر به محفوظ ماندن خواص آنها به صورت مجزا می‌گردد. اغلب اتفاق می‌افتد كه لایه های خاك با دانه بندی متفاوت در كنار یكدیگر اجرا می‌شوند وتداخل آنها می‌تواند باعث بروز مشكلاتی در كاربرد آنها می‌گردد. بدین معنی كه ممكن است ورود ذات ریز دانه در لایه درشت دانه خاك باعث مسدود شدن منافذ خاك گشته، خاصیت زهكشی لایه درشت دانه را كاهش دهد یا اینكه بر عكس حالت قبل ممكن است دانه های درشت خاك در اثر تماس با لایه ریز دانه در آن فرو روند و خاصیت استحكام لایه درشت دانه با پراكندگی دانه های آن كاهش می‌یابد. حالت دوم بیشتر در زیر جاده هایی كه بر روی خاكهای اشباع احداث می‌شوند اتفاق می‌افتد و در اثر كوبیدن لانه خاكریزی شده مقداری از مصالح جاده به مرور زمان در زمین شل و باتلاقی فرور رفته، استحكام خود را از دست می‌دهد و باعث اعوجاج سطح جاده می‌گردد (شكل 2) بنابراین لایه های ژئوتكستایل به كار رفته و در زیر سازی جاده ها، می‌توانند علاوه بر بهبود خواص مقاومتی و توزیع تنش مناسب بار وارده بر خاك زیر اساس به عنوان جدا كننده از پراكندگی مصالح به كار رفته در جاده ها نیز جلوگیری كنند.

3- كاربرد ژئوتكستایلها در تسلیح خاك
ایده خاك مسلح به شیوه جدید، نخستین بار به وسیله هانری و ایدال در دهه 1960 مطرح گردید. این ایده بر اندر كنش بین خاك و مسلح كننده به كار رفته است. ابتدایی ترین شكل اندر كنش بین این دو جزء عبارت است از نیروی اصطكاك بین آنها چنین حالتی هنگامی‌به كار می‌رود كه خاك دارای خواص اصطكاكی قوی باشد و لذا در خاكهای غیر چسبنده (ماسه ای) می‌توان از این نوع تسلیح استفاده كرد. اما در حالتی كه خاك چسبنده (رسی) باشد. انتقال نیرو بین خاك و مسلح كننده به وسیله اصطكاك ناچیز بین آنها تامین نمی‌شود. در چنین صورتی انتقال نیرو بین مسلح كننده و خاك از طریق اتكای فشاری تامین می‌شود و لذا سیستم تسلیح پیچیده تر است. در این حالت مسلح كننده ها در دو انتها روی خاك تكیه می‌كنند.

جهت افزایش مقاومت كششی خاك می‌توان از ژئوتكستایل یا ژئوگرید استفاده كرد. البته در این ضمن، مقاومت برشی و پیچشی خاك هم بهبود می‌یابد. آزمایشهای انجام شده نشان داده است كه مسلح كردن خاك بدین طریق، ظرفیت باربری آن را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. نقش ژئوتكستایلها در تسلیح خاك را می‌توان به نقش آرماتورهای فولادی و تسلیح بتن تشبیه كرد. در بتن مسلح نیروی فشاری را بتن و نیروی كششی ایجاد شده را آرماتور تحمل می‌كنند. در خاك مسلح نیز تركیب لایه های ژئوتكستایل به عنوان ماده مقاوم در مقابل كشش و توده خاك به عنوان ماده مقاوم درمقابل فشار می‌تواند مجموعه ای مناسب برای تحمل بارهای وارد شده را ایجاد كند مقدار آرماتور (مسلح كننده) مصرفی در هر مورد بستگی به شرایط طرح دارد. با توجه به اینكه امروزه ژئوتكستایلهای با مقاومت كششی KN/m 2000 (در واحد عرض ژئوسنتیك) موجود هستند، در هر حال حجم مصالح مصرفی پایین خواهد بود. چندین مورد از كاربرد ژئوتكستایلها به عنوان مسلح كننده به شرح زیر است.

3-1 تسلیح دیوارهای حائل به وسیله ژئوتكستایل
یكی از موارد كاربرد ایده خاكی مسلح استفاده از ژئوتكستایل در ساخت دیوار حائل می‌باشد. مراحل اجرای ساخت یك دیوار حائل مسلح شده به وسیله ژئوتكستایل در شكل 3 نشان داده شده است.

]همانطور كه در شكل مشاهده می‌شود[ ابتدا لایه ژئوتكستایل گسترده می‌شود و بر روی آن تا ارتفاع حدود نصف لایه خاكریزی می‌شود. سپس انتهای ژئوتكستایل روی لایه برگردانده می‌شود و در شیار ایجاد شده در خاك نزدیك قالب قرار می‌گیرد و در مرحله بعد خاكریزی لایه، كامل می‌گردد و قالب قرار می‌گیرد و در مرحله بعد خاكریزی لایه: كامل می‌گردد و قالب برای ایجاد لایه بعدی بر روی لایه اول قرار می‌گیرد و تمام مراحل فوق تكرار می‌گردد.

در طراحی به این روش علاوه بر بررسی علاوه بر بررسی پایداری خارجی در مقابل واژگونی،لغزش و گسیختگی پی، پایداری داخلی دیوار نیز بر اساس تعیین فاصله ژئوتكستایلها، طول لازم جهت مهار كامل و نیز همپوشانی لایه های ژئوتكستایل مورد تامل قرار می‌گیرد. كلیات كنترل پایداری خارجی مشابه سایر دیواره های حائل می‌باشد برای تعیین فاصله لایه ها فرض می‌شود كه فشار جانبی به صورت خطی و بر اساس توزیع حالت محرك رانكین (kn) وارد می‌شود. برای توزیع بارهای زنده نیز از تئوری الاستیك بوسینسك استفاده می‌شود. در نهایت تنش افقی نهایی از مجموع تنشهای ناشی از بارهای زنده اضافه بار و وزن خاك به دست می‌آید با داشتن تنش افقی در اعماق مختلف و اعمال ضریب اطمینان لازم می‌توان نیروی كششی لایه های مختلف ژئوتكستایل را بدست آورد و ژئوتكستایل با ضخامت مناسب را انتخاب نمود برای به دست آوردن طول باربر لایه های ژئوتكتسایل (Le) نیروی كششی لایه های ژئوتكستایل را با نیروی برشی كه از اصطكاك و چسبندگی بین لایه وخاك به وجود می‌آید. بدست می‌آورند و البته باید طول خارج از سطح گسیختگی (LR) را نیز به آن اضافه كرد. طول همپوشانی لایه ها نیز به طریق مشابه قابل محاسبه است.

در پایان كار باید روی سطح ژئوتكستایل مجاور با هوا پوشش مناسبی اجرا گردد تا از اثر اشعه ماورا بنفش خورشید روی آن جلوگیری گردد. این پوشش می‌تواند از تركیبات امولسیون قیر و یا تركیبات مشابه تشكیل گردد. در صورت امكان از بتن پاشیدنی نیز می‌توان بعنوان روكش
استفاده كرد.

3-2 پایداری شیروانیهای خاكی توسط ژئوتكستایل
به هنگام احداث خاكریز سیل پندها یا زیر سازی جاده ها احتمال ریزش و ناپایداری خاكریز وجود دارد. در این صورت می‌توان از یك یا چند لایه ژئوتكستایل مطابق شكل 5 استفاده كرد برای طراحی خاكریزها و شیروانیها مسلح می‌توان از تئوری تعادل حدی با اعمال تغییراتی استفاده كرد. در این تئوری از سطح گسیختگی فرضی دایروی استفاده می‌شود و نسبت لنگر مقاوم به لنگر محرك به عنوان پارامتر ضریب ایمنی تعریف می‌گردد. چنانچه در شكل مشاهده می‌شود، اثر ژئوتكستایل را می‌توان به صورت نیروهای افقی (Ti) كه توسط لایه های مختلف آن اعمال می‌شود، در نظر گرفت. این نیروهای افقی باعث ایجاد لنگر مقاوم (Mr) حول مركز دایره گسیختگی می‌شود كه به همراه لنگر مقاوم ناشی از وزن قطعات، در مقابل لنگر محرك واژگونی شیروانی مقاومت می‌كنند. لازم به ذكر است در صورتی كه لایه های ژئوتكستایل به صورت مماس بر دایره گسیختگی به كار می‌رود می‌تواند لنگر مقاوم بیشتری ایجاد كند. ولی تحقیقات نشان می‌دهد كه این كار می‌تواند تاثیر بسزایی در افزایش ضریب ایمنی داشته باشد. مضاف بر اینكه مشكلات اجرایی خاص خود را به همراه خواهد داشت.

و بنابراین معمولا لایه ها به صورت افقی به كار می‌روند. نكته حائز اهمیت دیگر در مورد نقش ژئوتكستایل در تسیلح خاكریزها، اختلاف موجود بین مقاومت كششی ژئوتكستایل در محاسبه و واقعیت می‌باشد. بدین معنی كه آنچه به عنوان مقاومت كشی مجاز ژئوتكستایل در محسبات به كار می‌رود بامقاومتی كه ژئوتكستایل در عمل در حالت گسیختگی از خود نشان می‌دهد، متفاوت است كه این امر می‌تواند به دلیل عدم توزیع یكنواخت T در ارتفاع خاكریز باشد همچنین عدم تطبیق نرخ كرنش آزمایشگاهی در تعیین با نرخ كرنشی كه درعمل برای نمونه های بزرگتر ژئوتكستایل اتفاق می‌افتد نیز عامل موثری است. بنابراین اگر نسبت بعد بزرگتر به بعد كوچكتر در ژئوتكستایل در حدود 10 باشد، استفاده از مقاومت كششی مجاز، خطای ناچیزی به همراه خواهد داشت.

3-3- تسیلح جاده ها به وسیله ژئوتكستایل
تركیب خاك به عنوان ماده ای با قابلیت تحمل فشار و ژئوتكستایل به عنوان ماده ای با قابلیت تحمل كشش گسترده تازه ای را از كاربرد ژئوتكستایل در ساخت جاده ها و زیر سازی آنها به وجود آورده است.
هزاران كیلومتر جاده های شوسه كه به صورت موقت برای دسترسی یا به عنوان مسیرهای ثانویه ساخته می‌شوند. توجه خاص به طراحی راههای شوسه را ضروری می‌سازند. البته در مورد راههای روكش دار نیز می‌توان از ژئوتكستایل استفاده كرد. نكته حائز اهمیت این است كه روكش آسفالته یا بتنی را نمی‌توان روی خاك ضعیف اجرا كرد. زیرا در این صورت به آسانی ترك می‌خورد. بنابراین یكی از راههای رفع این محدودیت، استفاده از ژئوتكستایل می‌باشد. اصول طراحی ژئوتكستایل بر اساس رسیدن به حدی از تغییر شكل است كه مقاومت كششی ژئوتكستایل به قابلیت باربری مجموعه كمك كند.

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید