محمد احمدی اکبری دانشجو و پژوهشگر مهندسی عمران

آشنایی با آسفالت متخلخل + کلیپ

آسفالت متخلخل، عبارت است از یک مخلوط آسفالتی با دانه‌بندی گسسته که پس از تراکم دارای درصد فضای خالی زیاد (تقریباً بیشتر از ۲۰%) می‌شود. این درصد زیاد فضای خالی، شبکه‌ای از مجاری را در جسم مخلوط پدید می‌آورد که هم به‌منزله مخزنی برای جذب مقدار زیاد آب، برف و باران و هم به‌عنوان لایه زهکشی برای تخلیه آب به سمت شانه‌های راه، عمل می‌کند. مزیت اصلی استفاده از این مخلوط تخلیه سریع آب از رویه جاده، کاهش آب لغزی و افزایش ایمنی وسایل نقلیه است. با زهکشی آب از میان منافذ مخلوط آسفالتی به‌جای عرض رویه، ضریب اصطکاک بین تایر وسیله نقلیه و رویه در حد مطلوب حفظ خواهد شد. همچنین مخلوط‌های آسفالتی متخلخل Splash و پاشش را کاهش می‌دهند و قابلیت دید در شب و رؤیت نوار ترافیکی تفکیک خطوط را بهبود می‌بخشند که همه این عوامل در افزایش ایمنی مؤثر است.

به‌طورکلی تمام آسفالت‌های رایج (سرد و گرم) با دانه‌بندی توپر دارای سطحی صاف و تقریباً غیرقابل نفوذ هستند.‌ که این صاف بودن و غیرقابل نفوذ بودن در هنگام بارندگی موجب کاهش ایمنی وسایل نقلیه می‌شود. به هنگام باران به علت کندی زهکشی آب سطحی در رویه‌های آسفالتی رایج (که از عرض رویه صورت می‌گیرد) پدیده پاشش به‌وسیله تایر وسایل نقلیه حتی از یک لایه نسبتاً نازک از آب بر روی رویه جاده ایجاد می‌شود که این پدیده مشکلات ذیل را به وجود می‌آورد.

  • کاهش دید حرکت
  • پدیده آب لغزی که مفهوم آن تشکیل لایه‌ای از آب بین لاستیک و جاده است، باعث قطع ارتباط بین آنها می‌شود و در این حالت مقاومت لغزشی کاهش پیداکرده و کنترل وسیله نقلیه مشکل می‌شود.
  • مشکل دیگری که در هنگام بارندگی در رویه‌های متداول اتفاق می‌افتد انعکاس نور از رویه جاده است که مانع دید و موجب بروز حادثه می‌شود.

عوامل یادشده موجب شد که محققین به سمت استفاده از آسفالت متخلخل که کاربرد اولیه آن کاهش آب باران موجود از روی رویه‌های فرودگاه‌ها بود، گرایش پیدا کنند که اکنون به‌عنوان لایه رویه در روسازی راه‌ها استفاده می‌شود.

کاربرد آسفالت متخلخل

ایده اصلی برای استفاده از آسفالت متخلخل به‌منظور کاهش مؤثر مقدار آب باران موجود بر روی لایه‌های روسازی فرودگاه‌ها بوده است که به‌تبع آن آب لغزی و لغزش هواپیما کاهش می‌یافت. برای رسیدن به این هدف بایستی مقدار فضای خالی بین مصالح سنگی در لایه رویه زیاد می‌بود. شرط استفاده از آن این بوده است که از یک لایه قیر غیرقابل نفوذ به‌منظور محافظت از بقیه روسازی و زیرسازی از اثرات تخریبی نفوذ آب در زیر لایه آسفالت متخلخل استفاده شود.

از عوامل اصلی کاربرد آسفالت متخلخل علاوه بر بهبود ایمنی در رویه‌های خیس، ایجاد سطحی صاف، ایمن و بی سر و صدا در مسیر حرکت وسایل نقلیه است. متعارف‌ترین موارد کاربرد رویه‌ها در سواره‌روهای عریض شامل آزادراه‌ها، بزرگراه‌ها و محوطه فرودگاه‌ها از کاربردهای خاص آن به استفاده از آن در نقاط گود نیمرخ طولی راه‌ها در مناطق تپه‌ماهوری و در محل‌های جمع شدن آب و راکد ماندن آب به‌ویژه در تغییر دور و نیز در تونل‌هایی که سفره آب زیرزمینی بالاتر از کف تونل واقع‌شده است و تراوش آب از کف تونل موجب خرابی لایه آسفالت و جمع شدن آب در تونل می‌شود، می‌توان اشاره کرد.

کاهش صدا

یکی از مزایای آسفالت متخلخل نسبت به آسفالت معمولی کاهش صدا است که به‌طور متوسط در حدود ۳db است. ناهنجاری‌های صوتی ناشی از ترافیک به اصواتی گفته می‌شوند که منبع تولید آنها وسایل نقلیه موتوری سبک و سنگین استفاده‌کننده از راه‌ها هستند. که خود شامل دو بخش اصوات تولیدشده از قوای محرکه خودرو، نظیر صدای موتور و تمامی متعلقات آن، سیستم خروج گاز (اگزوز) و دستگاه انتقال قدرت و اصوات تولیدشده از تماس چرخ و سطح راه هستند. لذا ناهنجاری‌های صوتی ناشی از ترافیک به‌عنوان آلاینده‌های محیطی شناخته می‌شوند. در سرتاسر جهان صدای ایجادشده توسط سیستم‌های حمل‌ونقلی بیشترین نقش را در آلودگی‌های صوتی دارد که در این میان آلودگی صوتی بزرگراه‌ها نقش برجسته‌ای دارد و لذا محققان به دنبال راه‌حل‌های کاهش صدای تولیدشده بوده‌اند. یکی از اقدامات صورت گرفته نصب موانع صدا است، اما موانع صدا معمولاً بدترکیب، خطرناک و بسیار گران هستند و به همین دلیل سمت‌وسوی تحقیقات به‌طرف اصلاح نوع روسازی و یا بافت آن کشیده شد.

کاهش صدا متشکل از دو جزء است. یکی صدای ناشی از غلطش چرخ‌ها کاهش پیدا می‌کند و دیگر اینکه صداهایی که از موتور اتومبیل به‌طرف پائین منتشر می‌شود نیز تا حدودی جذب می‌شوند و مانع از انعکاس آن می‌شوند.

انعکاس نور

انعکاس نور هم در روز مهم است و هم در تاریکی، در روز یک سطح افقی با انعکاس آینه‌ای آسمان را منعکس می‌کند. حتی آسمان ابری به‌طور نسبی بسیار روشن است، به‌طوری‌که سطح راه تقریباً به‌روشنی آسمان خواهد بود. علاوه بر آن در نور انعکاسی تمام خصوصیات سطح راه به‌خصوص خط‌کشی‌ها محوشده و به نظر غیرقابل رؤیت می‌شوند. در مورد راه‌های دارای روشنایی شب‌ها نیز وضع به همین صورت است. درراه‌های بدون روشنایی که دید در شب توسط منعکس‌کننده‌ها تأمین می‌شود، اثر آب جدی‌تر است. لایه آب از نفوذ نور لامپ ماشین‌ها در منعکس‌کننده‌ها جلوگیری کرده و بنابراین غیرقابل‌دیدن می‌شوند. آسفالت متخلخل میزان آب را بر روی سطح راه کم نموده و علاوه بر آن استفاده از خط‌کشی‌های پروفیلد (خطوط شکسته با میخ‌های انعکاسی) شرایط ایمنی بهتری را ایجاد می‌کند.

پدیده آب لغزی و مقاومت لغزشی

یکی از خطرات عمده رانندگی در باران پدیده آب لغزی (آب پیمایی) است. یعنی تشکیل لایه‌ای از آب بین لاستیک و جاده که باعث قطع ارتباط بین آنها می‌شود. پدیده آب لغزی می‌تواند در شرایط خیلی مرطوب که وسایل نقلیه با سرعت‌های نسبتاً بالا حرکت می‌کنند، اتفاق بیفتد. بنابراین برای کاهش خطر این پدیده، آسفالت متخلخل برای اولین بار در باندهای فرودگاه‌ها مورداستفاده قرار گرفت. در حقیقت توسعه اصلی آن در فرودگاه‌ها بود. بنابراین هنگامی‌که لایه‌ای از آب بین لاستیک و جاده تشکیل می‌شود در این حالت تایر روی آب شناور خواهد شود و مقاومت لغزشی به مقدار قابل‌توجهی کاهش می‌یابد و درنتیجه ترمز کردن و کنترل فرمان کاملاً غیرممکن خواهد شد.

اثر بر تصادف

مطالعه تصادف‌ها نیاز به تعداد زیادی از راه‌های نمونه دارد، زیرا توزیع آماری تعداد تصادفات از توزیع پواسون پیروی می‌کند. درنتیجه مطالعات تصادفات قابل‌دسترس ازنظر تعداد تصادف‌ها روی جاده‌ای دارای پوشش آسفالت متخلخل جهت انجام مقایسه با تصادف‌ها درراه‌های با پوشش آسفالت سنتی، کفایت نمی‌کند. ولی تقریب اولیه را با فرض اینکه آسفالت متخلخل مرطوب تقریباً برابر با ایمنی آسفالت سنتی خشک است، می‌توان به‌دست آورد.

هزینه‌های ساخت

بالا بودن هزینه‌های ساخت آسفالت به دلیل نیاز به مصالح با مقاومت بالا در مقابل سایش و شکستگی و مواد چسباننده اصلاح‌شده است. علاوه بر این موارد عامل دیگری که موجب افزایش هزینه‌های ساختمانی آسفالت متخلخل می‌شود نیاز به یک لایه آب‌بندی‌شده در زیر لایه آسفالت متخلخل است. درنهایت آسفالت متخلخل قابل‌انعطاف‌تر از بیشتر مخلوط‌های آسفالتی است. مدول سختی آن ۷۵٪ مدول مخلوط بتن آسفالتی است.

عمر

موضوع دیگری که موجب افزایش هزینه می‌شود عمر کوتاه آسفالت متخلخل نسبت به آسفالت سنتی است. آسفالت متخلخل هر ۹ سال یک‌بار باید بازسازی شود حالی که بتن آسفالتی ممکن است عمری حدود ۱۲ سال داشته باشد. این موضوع مربوط به عمر رویه است (تا خرابی) و حد آن زمانی است که براثر ترک و شیار زیاد بازسازی کامل موردنیاز باشد. برای سایر قابلیت‌های رویه متخلخل بخصوص کاهش شتک (Splash) و پاشش و کاهش صدا به دلیل احتمال گرفتگی مجاری زهکش، عمری کوتاه‌تری (حدود ۶۰ تا ۷۰%) در نظر گرفته می‌شود. از طرف دیگر به دلیل نوع ساختار آسفالت متخلخل ایجاد شیار روی سطح آسفالت متخلخل برخلاف آسفالت سنتی کمتر ایجاد می‌شود از این نظر می‌توان گفت که عمر طولانی‌تری دارد.

نگهداری و تعمیرات

عامل دیگری که موجب تفاوت در هزینه‌های آسفالت متخلخل و مخلوط‌های معمولی می‌شود، هزینه تعمیر و نگهداری بیشتر آسفالت متخلخل است. زیرا لازم است که به نحو دقیق به ترکیب اصلی مخلوط نزدیک شود تا خصوصیات زهکشی آن از دست نرود. علاوه بر آن درروی آسفالت متخلخل نمک بیشتری در زمستان موردنیاز است و این هزینه نگهداری زمستانی را افزایش می‌دهد.

نفوذپذیری آسفالت متخلخل

میزان نفوذپذیری عبارت است از مدت‌زمان لازم برحسب ثانیه تا آب از خط صفر نفوذپذیر سنج به عدد ۸ برسد. اگر مدت‌زمان لازم برای رسیدن به عدد ۴ نفوذپذیر سنج بیش از ۳۰۰ ثانیه باشد، نفوذپذیری غیر کافی است. مدت‌زمان اندازه‌گیری شده نفوذپذیری بین ۱۰ ثانیه (برای مخلوط‌های آسفالتی با نفوذپذیری بالا) تا بی‌نهایت (برای مخلوط‌های بسیار متراکم معمولی یا آسفالت متخلخلی که منافذ آن پرشده) متغیر است.

نفوذپذیری اولیه برای آسفالت متخلخل در حالت نو ۲۳ تا ۱۰۵ ثانیه و مقدار متوسط برای نفوذپذیری اولیه برای بیشتر آسفالت‌های متخلخل ۴۰ ثانیه (۳/۴ لیتر در ثانیه) است. انحراف معیار هم بین ۳۰ تا ۵۰ درصد مقدار متوسط تغییر می‌کند. و درصورتی‌که مقدار انحراف معیار در حد ۳۰ درصد مقدار میانگین باشد، آسفالت متخلخل را می‌توان همگن فرض کرد.

برای بالا رفتن میزان دقت نفوذپذیری، اندازه‌گیری در یک محل چند بار تکرار می‌شود. میزان کاهش نفوذپذیری با زمان بستگی به نوع محیط، حجم ترافیک، نوع مخلوط آسفالتی، روش اجرایی و سرعت خودروها دارد.