تفاوت روسازی بتنی و آسفالت

با وجود مزایای قابل توجهی که استفاده از رویه‌های بتنی ارائه می‌دهد، در کشور ایران، استفاده از این نوع روسازی در شبکه راه‌ها به نسبت شاخص‌های جهانی کمتر جاده‌های آسفالتی است. این در حالی است که رویه‌های بتنی در مقایسه با رویه‌های آسفالتی تاثیرات مثبتی، شامل کاهش مصرف سوخت، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و کاهش هزینه‌های مالی می‌شوند.

تاثیرات نامبرده به عنوان قدم‌های مهمی در جهت توسعه پایدار و اصلاح رفتار محیط‌زیستی مطرح هستند. با این حال، نباید فراموش کنیم که تولید سیمان نیز ممکن است اثرات آلودگی به محیط‌زیست را ایجاد کند. برخی از مزایای رویه‌های بتنی عبارنتد از:

• دوام بیشتر: رویه‌های بتنی در مقایسه با رویه‌های آسفالتی دوام بیشتری دارند و عمر مفید آن‌ها بین ۴۰ تا ۵۰ سال است.
• مقاومت بیشتر در برابر بارهای سنگین: رویه‌های بتنی در برابر بارهای سنگین مانند ترافیک سنگین و شرایط آب و هوایی نامساعد مقاومت بیشتری دارند.
• هزینه‌های نگهداری کمتر: هزینه‌های نگهداری رویه‌های بتنی در مقایسه با رویه‌های آسفالتی کمتر است.
• مصرف انرژی کمتر: رویه‌های بتنی در مقایسه با رویه‌های آسفالتی در هنگام رانندگی مصرف انرژی کمتری دارند.
• کاهش آلودگی هوا: رویه‌های بتنی در مقایسه با رویه‌های آسفالتی آلودگی هوا را کاهش می‌دهند.

بر پایه تحقیات در میان آمارهای مراجع مرتبط با امور راه و شهرسازی می‌توان نتیجه گرفت که تجارب موفقیت‌آمیز در توسعه راه‌ها با روسازی بتنی در کشورهای دیگر منجر به استفاده گسترده از این روش روسازی شده است. و از اینرو استفاده از روسازی بتنی در بسیاری از کشورها به عنوان جایگزینی برای روسازی آسفالتی رایج گردیده است.

روسازی‌های بتنی بیش از ۳۰ سال است که در ایالات متحده مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما در ایران علیرغم وجود مصالح کافی، استفاده از روسازی‌های بتنی به دلیل هزینه پایین آسفالت رایج نیست. شاید دلیل این امر را باید در وجود منابع نفتی و به عبارت دیگر وجود قیر فراوان در کشور ایران، جستجو کرد.

رویه‌های آسفالتی به عنوان روش اصلی ساخت و ساز جاده‌ها شناخته می‌شوند. این شناخت در اقدامات عملی و حتی در طراحی به اندازه‌ای قوی است که به طراحان اجازه نمی‌دهد به رویه‌های دیگر از جمله رویه بتنی فکر کنند.

اما امروزه، تصمیم‌گیری برای انتخاب روسازی ها تنها به هزینه نباید وابسته باشد. به جای آن، باید توجه به اصول توسعه پایدار، مسائل اقتصادی، مسائل محیط زیستی و جوانب اجتماعی را در نظر گرفت. بنابراین، برای انتخاب مناسب‌ترین رویه برای هر پروژه، باید مطالبی همچون مقایسه فنی و محیط زیستی بین رویه‌های بتنی و آسفالتی، و به خصوص با توجه به امکان بازیافت بتن، را در نظر گرفت.

این مقاله به بررسی و مقایسه جنبه‌های فنی میان رویه‌های بتنی و رویه‌های آسفالتی، بررسی چرخه عمر آن‌ها و اثرات زیست‌محیطی با تمرکز بر روی بازیافت بتن و مزایای استفاده مجدد از آن می‌پردازد. برخی از تعاریفی که ذر ادامه این مقاله با آن سرو کار خواهیم داشت عبارتند از:

پسماند: هر ماده یا شی‌ای که صاحب آن را دور می‌اندازد یا تمایل به دور انداختن دارد یا لازم است دور انداخته شود.

مصالح ثانویه و بازیافتی: مصالحی که از پسماندهای ساختمانی و صنعتی به دست می‌آیند.

مصالح بازیافتی: مصالح ثانویه‌ای که به همان شکل اولیه خود قابل استفاده هستند.

درز های ساختمانی: درز در ساختمان، شکاف یا فاصله‌ای است که بین دو قسمت مختلف یک سازه ایجاد می‌شود. درزها به دلایل مختلفی ایجاد می‌شوند، از جمله: درز انبساطی، انقطاع و مواردی از این دست؛ برای آشنایی بیشتر با این مبحث مقاله درزبندی در ساخت و ساز را مطالعه بفرمایید.
مصالح ثانویه: مصالح ثانویه‌ای که پس از پردازش به شکل جدیدی تبدیل می‌شوند.

چگونه می‌توان با استفاده از رویه بتنی، هزینه‌های روسازی را کاهش داد؟

چگونگی کاهش هزینه‌های ساخت با استفاده از رویه بتنی، سوالی است که برای ایجاد تمایل در تصمیم گیرندگان، برنامه ریزان شهری و مصرف کننده گان راه در انتخاب روسازی بتنی باید پاسخ داده شود. استفاده از رویه بتنی در روسازی می‌تواند به کاهش هزینه‌های ساخت کمک کند. این کاهش هزینه‌ها در چندین جنبه قابل مشاهده است:

• کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری: هزینه‌های تعمیر و نگهداری روسازی بتنی در مقایسه با روسازی آسفالتی کمتر است. عمر مفید رویه‌های بتنی بیشتر از روسازی‌های آسفالتی است (۴۰ تا ۵۰ سال در مقایسه با ۱۵ تا ۲۰ سال) و اکثر تحقیقات و طراحی‌ها بیانگر عمر دو برابری روسازی بتنی نسبت به نمونه آسفالتی است.
• کاهش ضخامت روسازی: ضخامت روسازی بتنی در مقایسه با روسازی آسفالتی کمتر است و در نتیجه در نواحی که محدودیت ضخامت وجود دارد ارجحیت دارد و در عین حال در مصرف مصالح نیز صرفه‌جویی می‌شود.
• کاهش تخریب منابع طبیعی و محیط‌زیست: به دلیل صرفه‌جویی در به‌کارگیری مصالح در لایه‌های بتنی، تخریب منابع طبیعی و محیط‌زیست کمتر صورت می‌گیرد.
• کاهش هزینه‌های پروژه: در برخی پروژه‌ها، مانند روسازی بتنی جاده قدیم تهران-قم، استفاده از رویه بتنی موجب کاهش ۳۰ درصدی کل هزینه‌های پروژه شده است.
• کاهش هزینه‌های چرخه عمر: هزینه چرخه عمر یک رویه به منظور محاسبه کلی هزینه‌های مرتبط با ایجاد، تعمیر و نگهداری، و بهسازی روسازی در طول دوره عمر رویه مورد مطالعه قرار می‌گیرد. رویه‌های بتنی، نسبت به رویه‌های آسفالتی، دارای عمر بهره‌برداری بسیار بیشتری هستند، به طوری که این نوع رویه‌ها دارای عمر بهره‌برداری حداقل دو برابر طول عمر رویه‌های آسفالتی هستند.

  رویه‌های بتنی با عمر بهره‌برداری طولانی‌تر، نیاز کمتری به تعمیرات و بازسازی مکرر دارند و به افزایش ایمنی بزرگراه و کاهش ترافیک کمک می‌کنند. زیرا روسازی بتنی به همان اندازه که روسازی آسفالتی نیاز به تعمیر و نگهداری مداوم ندارد، این کاهش در هزینه‌های نگهداری را نتیجه می‌دهد. اگرچه تعمیر و مرمت رویه‌های بتنی در مقایسه با رویه‌های آسفالتی چالش‌برانگیز‌تر است، اما رویه‌های بتنی در کشورهای مختلف معمولاً برای دوره‌های زمانی بالغ بر 30 تا حتی بیشتر از 50 سال طراحی می‌شوند و با کمترین اقدامات نگهداری بهره‌برداری می‌کنند. توانمندی آنها برای مقاومت در برابر تنش‌های حرارتی و اصطکاکی، علاوه بر عمر طولانی، از نظر اقتصادی نیز منطقی به نظر می‌رسد.

با توجه به این موارد، استفاده از رویه بتنی می‌تواند به کاهش هزینه‌های ساخت و نگهداری در روسازی کمک کند. با این حال، باید توجه داشت که هزینه اولیه ساخت روسازی بتنی ممکن است بیشتر از روسازی آسفالتی باشد، اما در بلندمدت، به دلیل کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیر، استفاده از رویه بتنی می‌تواند مقرون‌به‌صرفه‌تر باشد.

مقایسه روسازی بتنی و آسفالتی

طراحی رویه‌های بتنی و آسفالتی در شرایطی متنوعی از جمله شرایط آب‌وهوایی، زمین‌ساختی، دماهای محیطی مختلف، شرایط ترافیکی، و مقاومت بستر مختلف متغیر است و می‌توان در تحلیل حساسیت برای هر یک از این شرایط، رویه‌های مختلفی را در نظر گرفت.

رویه‌های انعطاف‌پذیر، که شامل انواع رویه‌های آسفالتی و شنی هستند، از لایه‌های با سختی کم استفاده می‌کنند. این نوع رویه‌ها بارهای خارجی را بدون گسترش زیاد و در یک سطح نسبتاً کوچک به بستر روسازی منتقل می‌کنند. در رویه‌های آسفالتی، خاک بستر نقش بسیار مهمی در طراحی روسازی دارد و از این منظر، خاک بستر روسازی باید مقاومت بالایی داشته باشد. در مواردی که چنین نیست، ممکن است تعداد زیادی لایه خاکریز طبق مشخصاتی ساخته شوند تا این مجموعه به مقاومت قابل‌قبولی برسد.

اما رویه‌های بتنی، از لایه‌های بتنی با سختی بالا استفاده می‌کنند. به علت مدول الاستیسیته بالای مصالح بتن، این نوع رویه‌ها به مراتب سخت‌تر از رویه‌های انعطاف‌پذیر هستند. بنابراین، بتن بارهای خارجی را بدون تغییرشکل، در یک سطح وسیع‌تر به بستر روسازی منتقل می‌کند.

این دال‌های بتنی در در محل درز های انقطاعی با مواد الاستیک نظیر ماستیک پلی یورتان دو جزئی بیشتر ظرفیت سازه‌ای را در کل سیستم روسازی صلب تأمین می‌کنند. بنابراین در زمین‌هایی که خاک بستر به طور معمول مقاومت پایینی دارد، روسازی بتنی از اولویت برخوردار است چرا که بخش قابل‌توجهی از تحمل و توزیع بار به عهده آن است.

همچنین، با پیشرفت فناوری و اکتساب تجربه در طراحی روسازی بتنی، این روش تبدیل به یک گزینه جدی در مقایسه با روسازی آسفالتی شده است، به خصوص در مواجهه با افزایش قیمت محصولات نفتی. نباید فراموش کرد که بر اساس تجربه کشورهای توسعه یافته، روسازی آسفالتی در محورهای با ترافیک شدید و در شرایط خاک بستر ضعیف به عنوان روش مناسب شناخته نمی‌شود.

به علاوه، گزارش‌ها نشان می‌دهد که روسازی بتنی در زمینه‌های مختلف مزایا و اقتصادی قابل‌توجهی دارد که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌شود. روسازی بتنی در شب قابلیت نورپردازی مناسبی دارد که به این معناست که هزینه روشنایی کمتری نیاز دارد. بتن به علت ویژگی‌های رنگی روشن خود، نور را بازتاب می‌دهد و بنابراین تعداد کمتری از چراغ‌ها با فواصل بیشتر و ارتفاع‌ گسترده تر. در این قسمت اجرای نمونه‌ای از رویه‌ها آسفالتی و بتنی مورد برسی قرار می‌گیرد:

• روسازی آسفالتی

1. دو لایه قشر زیر اساس به ضخامت ۲۵ سانتی‌متر.
2. یک لایه اساس به ضخامت ۱۵ سانتی‌متر.
3. دو لایه آسفالت بیندر به ضخامت‌های ۶ و ۵ سانتی‌متر.
4. یک لایه آسفالت توپکا به ضخامت ۴ سانتی‌متر که در این لایه برای پرکردن شکاف و ترک های بین آسفالت قدیمی و جدید از ماستیک های سرد اجرا و گرم اجرا  استفاده میشود.

• روسازی بتنی

1. اجرای یک قشر اساس به ضخامت ۱۵ سانتی‌متر.
2. اجرای یک قشر بتن به ضخامت ۲۵ سانتی‌متر با عیار ۳۰۰ کیلو سیمان در متر مکعب با درز طولی (درز انقطاع) روی محور راه با ضخامت بتن‌ریزی (۲۵ سانتی‌متر) و درزهای عرضی (درز انبساط) فواصل ۶ متری و به عمق ۵ سانتی‌متر و برای درزگیری این درزها از انواع ماستیک پلی اورتان سوسیسی استفاده می شود.
3. اجرای یک قشر آسفالت توپکا به ضخامت ۵ سانتی‌متر.

تفاوت های زیست محیطی رویه‌های بتنی و آسفالتی

رویه‌های سازگار با محیط‌زیست، از جمله رویه‌های بتنی، در تمامی مراحل تولید، ساخت، نگهداری و بهره‌برداری، مسائل زیست‌محیطی و آلودگی را در نظر می‌گیرند. این رویه‌ها به توجه به مسائل زیست‌محیطی مانند آلودگی هوا ناشی از مصرف سوخت و تولید مواد خام، مصرف منابع طبیعی، آلودگی خاک و سفره‌های زیرزمینی و آلودگی صوتی، کمک می‌کنند. علاوه بر این، آلودگی‌های ناشی از این رویه‌ها می‌توانند منجر به بروز بیماری در انسان‌ها شوند که هزینه‌های درمان آن‌ها غیرقابل محاسبه است.

از طرفی، استفاده از مواد فعلی و هیدروکربن‌ها در رویه‌های آسفالتی، علاوه بر ایجاد معضلات زیست‌محیطی، به دلیل‌عدم سازگاری با شرایط آب و هوایی وعدم دوام در برابر مواد شیمیایی، مشکلات فراوانی ایجاد می‌کند. در مقابل، رویه‌های بتنی با داشتن صلبیت، سازگاری با شرایط آب و هوایی، اجرا و بهره‌برداری زودهنگام و سازگاری با محیط‌زیست، گزینه‌ای قابل دفاع در روسازی‌ها می‌باشند.

روسازی‌های آسفالتی از تعداد زیادی لایه تثبیت‌شده با آهک، مواد هیدروکربنی، قیر، افزودنی‌های شیمیایی تجزیه‌ناپذیر، قیر امولسیونی، قیر محلول و غیره استفاده می‌کنند. این روش‌ها باعث تخریب بافت طبیعی و اکوسیستم منطقه می‌شوند.

در مقابل، استفاده از رویه‌های بتنی فرصت بازیافت مجدد بتن در پایان چرخه عمر را فراهم می‌کند. این بازیافت منجر به کاهش هزینه‌ها، کاهش استخراج سنگ از معادن و کاهش تخریب محیط زیست می‌شود. به همین دلیل، کشورهای پیشرفته تاکید زیادی بر استفاده از روش‌هایی دارند که مصالح آن‌ها قابل بازیافت باشند.

بتن از منابعی تولید می‌شود که در طبیعت به وفور یافت می‌شوند، از جمله سنگ آهک، سنگ، آب و دیگر موادی که در طبیعت وجود دارند. همچنین امروزه می‌توان برای ساخت بتن از خاکستر بادی و تفاله‌های کارخانجات فولاد به عنوان مصالح پوزولانی استفاده کرد. این مواد در گذشته آلاینده هوا و آب به شمار می‌رفتند ولی اکنون با اقتصادی شدن مصرف آن‌ها در بتن با نصب فیلترهایی نسبت به جمع‌آوری و مصرف آن‌ها در بتن اقدام می‌گردد. در کل می‌توان گفت که روسازی آسفالتی آسیب بیشتری را به محیط‌زیست وارد می‌کند و در نهایت روسازی بتنی از روسازی آسفالتی سبزتر است.

بازیافت بتن

با رشد زیر ساخت کشورها، کاهش دسترسی به فضای اولیه تولید مصالح سنگی و نگرانی‌های محیط زیست با یکدیگر عمل میکند تا بازیافت بتن را افزایش دهند. دو رویکرد برای بازیافت بتن وجود دارد. یک رویکرد این است که باقی مانده‌های بتن به تجهیزات بازیافت کننده دائمی حمل شود که معمولا با کاهش هزینه حمل و نقل برای شکستن و الک کردن همراه است.

رویکرد دیگر شکستن و الک کردن در محل‌های تخریب است که سنگدانه‌ها به محض اینکه پردازش میشوند بازیافت می‌شود. روش‌های تخریب بتن ساختمان به چند دسته زیر تقسیم می شوند:

1. تخریب ساختمان با استفاده از فشار هیدرولیکی – منفجر کردن
2. تخریب دستی با پتک و کلنگ
3. تخریب با چکش‌های بادی
4. تخریب با ماشین آلات مانند دستگاه برش
5. ضربه زدن با گوی فولادی

عملیات بازیافت بتن توسط دستگاه‌هایی صورت می‌گیرد که مجهز به چکش‌های خرد کننده و بخش‌های تفکیک‌کننده می‌باشند. در مرحله اول، بتن با ضرباتی که به آن وارد میشود خرد شده و سپس وارد مرحله بعدی یا همان، غربال می‌شود.

ذرات ریز و سبک توسط یک غربال و سنگدانه‌های درشت توسط غربالی دیگر جدا میشوند. در مرحله آخر، با استفاده از جریان آب و دستگاه‌های تفکیک‌کننده و مکش، ذرات اضافی از بتن پاک می‌شوند. با توجه به پروسه‌ای که در حال انجام است، پودر کردن بتن راهکار مناسبی نیست چون اینکار تکمیل پروسه جداسازی را سخت می‌کند. شکل زیر، جریان شماتیکی از بازیافت و پردازش بتن را نشان می‌دهند.

 

 

نتیجه گیری

بازچرخانی بتن، فرآیندی است که مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی فراوانی دارد، اما استفاده از آن با محدودیت‌هایی همراه است. این فرآیند می‌تواند هزینه‌های ساخت زیرساخت‌های حمل‌ونقلی را کاهش دهد، زیرا با بازگرداندن مصالح بازیافتی بتن به چرخه تولید، می‌توان رویه‌های جدیدی را تولید کرد. اجرای بازیافت بتن نیازمند حمایت نهادهای سرمایه‌گذار و دولت است، که در نقش حامیان اصلاح الگوی مصرف عمل می‌کنند.

هزینه پردازش برای بازیافت سنگدانه‌ها به حجم عملیات بستگی دارد و برای تعیین ظرفیت تولید متوسط برای یک عملیات بازچرخانی، باید محل معینی مشخص شود. کارخانه‌های بازیافت مصالح بتنی معمولاً برای دپوی بتن‌های خردشده دارند، خصوصاً در جایی که هزینه‌ها برای تامین مواد تثبیت‌کننده خاکریزها بالا است.

با حمایت دولت و نهادهای سرمایه‌گذار در زمینه راه‌اندازی صنعت بازچرخانی، می‌توان کمبود منابع آینده را جبران کرد. این امر از نقطه‌نظر حفظ توسعه پایدار و اصلاح الگوی مصرف بسیار حائز اهمیت است. از سوی دیگر، تاثیرات تولید سیمان را می‌توان با رعایت روش‌های کاهش گازهای گلخانه‌ای در کارخانه‌های تولید سیمان و بتن، بهینه‌سازی مصرف سیمان در کارخانه‌های بتن، کاهش دور ریز بتن، و کاربرد بتن بازیافت‌شده به صورت سنگدانه دور ریز در بتن بهبود داد.