ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΝΕΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ Ο ΟΣΤΡΩΣΙΑΣ ΥΠΟ ΤΟ ΠΡΙΣΜΑ ΤΩΝ ΦΘΟΡΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ Υ ΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΣ Γ. ΣΤΕΡΓΙΑ ΗΣ Πτυχιούχος ασολόγος MSc Προστασίας Περιβάλλοντος και Βιώσιµης Ανάπτυξης, του Τµήµατος Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ. ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΝΕΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ Ο ΟΣΤΡΩΣΙΑΣ ΥΠΟ ΤΟ ΠΡΙΣΜΑ ΤΩΝ ΦΘΟΡΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΤΩΝ Ε ΑΦΩΝ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2005

2 ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΣ Γ. ΣΤΕΡΓΙΑ ΗΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΝΕΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ Ο ΟΣΤΡΩΣΙΑΣ ΥΠΟ ΤΟ ΠΡΙΣΜΑ ΤΩΝ ΦΘΟΡΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΤΩΝ Ε ΑΦΩΝ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ Υποβλήθηκε στο Τµήµα ασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος, Τοµέας ασοτεχνικών και Υδρονοµικών Έργων Ηµεροµηνία Προφορικής Εξέτασης: 28 Μαρτίου, 2005 Εξεταστική Επιτροπή Αν. Καθηγητής Π. Χ. Εσκίογλου, Επιβλέπων Αν. Καθηγητής Κ. Ν. Καραγιάννης, Μέλος Τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής Αν. Καθηγητής Ε. Αθ. Καραγιάννης, Μέλος Τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής Καθηγητής, Αν. Κ. Παπασταύρου, Εξεταστής Καθηγητής, Κ. Γ. ούκας. Εξεταστής Καθηγητής, Κ. Μάτης, Εξεταστής Επ. Καθηγητής, Πλ. Καραρίζος, Εξεταστής

3 Χαράλαµπος Γ. Στεργιάδης Α.Π.Θ. Σχεδιασµός νέων µοντέλων Οδοστρωσίας υπό το πρίσµα των φθορών και των µηχανικών ιδιοτήτων των εδαφών ΙSBN: «Η έγκριση της παρούσας ιδακτορικής ιατριβής από το Τµήµα ασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος, του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωµών του συγγραφέως» (Ν. 5343/1932, άρθρο 202, παρ. 2)

4 Στην σύζυγό µου Μαρία και στην κόρη µου Ευανθία

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το θέµα της παρούσας διδακτορικής διατριβής ορίστηκε µε την υπ αριθµ. 99/ απόφαση του τµήµατος ασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος. Με τη καθοδήγηση και συνδροµή του επιβλέποντα Αναπληρωτή Καθηγητή, κ. Παναγιώτη Εσκίογλου καθώς και των µελών της Τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής κ. Κωνσταντίνο Καραγιάννη, Αναπληρωτή Καθηγητή και κ. Ευάγγελο Καραγιάννη, Αναπληρωτή Καθηγητή, συγκέντρωσα στοιχεία από την Ελληνική και ιεθνή βιβλιογραφία και στη συνέχεια άρχισα τις εργασίες του ερευνητικού µέρους της διατριβής. Ο βασικός στόχος της έρευνας είναι ο σχεδιασµός νέων µοντέλων οδοστρωσίας υπό το πρίσµα των φθορών και των µηχανικών ιδιοτήτων των εδαφών, που σκοπό έχει να αξιολογήσει τη διάστρωση και συµπύκνωση τυποποιηµένου τύπου υλικών, καθώς και νέων εναλλακτικών υλικών για την αποκατάσταση οδοστρωµάτων. Η έρευνα επικεντρώθηκε στο κατά πόσο, τα πρωτότυπα υλικά που χρησιµοποιήθηκαν για τη κατασκευή οδοστρωµάτων, είναι αρκετά ανθεκτικά ώστε να χρησιµοποιηθούν ευρέως στην Οδοποιία. Από τη βιβλιογραφία χρησιµοποιήθηκε όσο το δυνατόν µεγαλύτερος αριθµός πρακτικών συνεδρίων, µε αντικείµενο την οδοποιία, που διεξήχθησαν στην Ελλάδα και το Εξωτερικό, καθώς και διεθνή περιοδικά στα οποία δίνονται τα πρόσφατα ερευνητικά αποτελέσµατα. Για την πραγµάτωση του παραπάνω στόχου πραγµατοποιήθηκε: α) η αξιολόγηση των οδοστρωµάτων, µε τη βοήθεια της δοκού του Benkelman, πριν και µετά τη χρησιµοποίηση των υλικών, β) µελετήθηκε εργαστηριακά η µηχανική συµπεριφορά των υλικών που χρησιµοποιήθηκαν ( ουνίτης, τρίµµα ελαστικού), γ) έγιναν διάφορες εργαστηριακές δοκιµές για τον προσδιορισµό της τιµής CBR, του βαθµού συµπύκνωσης κατά Proctor και δοκιµές συµπύκνωσης των υλικών του εδάφους σε κάθε περιοχή έρευνας, δ) µετρήθηκε η αντοχή των νέων υλικών οδοστρωσίας υπό µορφή δοκιµίων στο εργαστήριο. Με βάση τα παραπάνω εξήχθησαν τα συµπεράσµατα που περιληπτικά είναι: α) ασφαλτικά οδοστρώµατα παρόµοιας σύστασης και πάχους (ασβεστόλιθος - ασφαλτόµιγµα τύπου Macadam) σε ασαρχεία δύο µεγάλων ορεινών όγκων ( ράµας, Γρεβενών) εµφανίζουν άλλου τύπου συµπεριφορά αντοχής σε φθορές, λόγω διαφορετικού κυκλοφοριακού φόρτου, κλιµατολογικών και εδαφολογικών παραγόντων,

6 που ισχύουν σε καθένα από αυτά. β) εναλλακτικά οδοστρώµατα που χρησιµοποιήθηκαν στην ίδια ασική περιοχή (Χαλκιδική) εµφάνισαν διαφορετική συµπεριφορά σε αντοχή και φθορές, ανάλογα µε την χρήση τρίµµατος ελαστικού ή όχι. γ) οδοστρώµατα εναλλακτικών υλικών ( ουνίτης - τρίµµα ελαστικού) παρουσιάζουν µικρότερη αντοχή σε βάθος χρόνου συγκρινόµενα µε τα ασφαλτικά, αλλά υπερτερούν στην οικονοµικότητα της κατασκευής και είναι πιο φιλικά προς το περιβάλλον. δ) σταθεροποίηση εδαφικών δειγµάτων µε ουνίτη - ελαστικό και Ασβεστόλιθο ελαστικό στο εργαστήριο, οδήγησε στο συµπέρασµα ότι το µίγµα αβεστόλιθου ελαστικού είναι ανθεκτικότερο σε θραύση, καθώς επίσης και ότι όσο αυξάνει η ποσότητα ελαστικού στο µίγµα µειώνεται η αντοχή του σε θραύση. ε) Η χρήση ελαστικού στο µίγµα οδοστρωσίας αυξάνει την ευκαµψία, παρέχει καλή πρόσφυση των τροχών και επιτρέπει την γρήγορη αποστράγγιση του νερού. Από τη θέση αυτή θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες µου σε όλους εκείνους που συντέλεσαν στην ολοκλήρωση της διατριβής µου για την αµέριστη βοήθειά τους, τις συµβουλές τους, αλλά και τις καλόβουλες παρατηρήσεις τους, και συγκεκριµένα: Τον Αναπληρωτή Καθηγητή του Εργαστηρίου Μηχανικών Επιστηµών και Τοπογραφίας, Παναγιώτη Εσκίογλου, για την τιµή που µου έκανε να µου εµπιστευθεί το θέµα της διατριβής και την πολύτιµη βοήθεια του τόσο κατά τη διάρκεια της εκπόνησης της εργασίας, όσο και στην τελική παρουσίασή της. Τους Αναπληρωτές Καθηγητές Κωνσταντίνο Καραγιάννη και Ευάγγελο Καραγιάννη, µέλη της Τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής, για την βοήθεια τους και τις χρήσιµες συµβουλές τους. Τα µέλη ΕΠ, ΕΤΕΠ και ΕΕ ΙΠ του Εργαστηρίου Μηχανικών Επιστηµών και Τοπογραφίας του Τµήµατος ασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος, για την αµέριστη βοήθεια τους καθ όλη τη διάρκεια της εκπόνησης της διδακτορικής διατριβής µου. Τους καθηγητές του Τµήµατος Πολιτικών Μηχανικών του Α.Π.Θ. κ. Γ. Τσώχο και Α. Μουρατίδη και για τις ουσιαστικές τους συµβουλές και την παροχή βιβλιογραφίας. Τον κ. Βασιλείου Νικόλαο, Γεωλόγο και την κα. Βασιλική Μπαρούτη, Γεωλόγο, για την παροχή του εξειδικευµένου εξοπλισµού και για την βοήθεια τους για την διεξαγωγή των πειραµάτων τόσο στο πεδίο όσο και στο εργαστήριο της τεχνικής εταιρείας ΘΕΜΕΛΙΟ ΟΜΗ Α.Ε. Τους υπαλλήλους των εργαστηριών της εταιρείας γεωλογικών µελετών ΓΕΩΓΝΩΣΗ Α.Ε. για την βοήθειά τους στις αναλύσεις των εδαφικών δειγµάτων. Το προσωπικό του τµήµατος Π.Σ.Ε.Α. και Πολιτικής Προστασίας της Νοµαρχιακής

7 Αυτοδιοίκησης Χαλκιδικής και συγκεκριµένα τους κ. Τσιαράπα Αθανάσιο, κ. Καραντάκη Νικόλαο και κ. Ζούνη Χριστόφορο για την πολύτιµη βοήθειά τους στη φάση της κατασκευής των πειραµατικών οδοστρωµάτων. Τον κ. Μουτάφη Ιωακείµ, Γεωπόνο, Αντινοµάρχη της Νοµαρχιακής Αυτοδιοίκησης Χαλκιδικής για την παροχή των µηχανηµάτων έργου στη φάση της κατασκευής των πειραµατικών οδοστρωµάτων. Την εταιρεία ελαστικών ΡΟ Α Α.Ε.Β.Ε. Λ.Σ.ΑΝΑΓΝΩΣΤΟΠΟΥΛΟΙ για την παροχή τρίµµατος ελαστικού. Την εταιρεία ΕΛΛΗΝΙΚΟΙ ΛΕΥΚΟΛΙΘΟΙ Α.Ε. για την παροχή των αδρανών υλικών. Τη µητέρα µου Στεργιάδου Ευανθία για την αµέριστη βοήθειά της σε όλη τη διάρκεια της παρούσης ιδακτορικής διατριβής. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τη σύζυγο µου Μαρία και την κόρη µου Ευανθία για την υποµονή και την κατανόηση που έδειξαν στην πολύχρονη προσπάθειά µου.

8

9 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΘΕΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ Σελ. 1 Ι. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ 3 1. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΑΣΙΚΩΝ Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ Στο εξωτερικό Στην Ελλάδα 6 2. Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΑ ύσκαµπτα οδοστρώµατα Εύκαµπτα οδοστρώµατα Ασφαλτικά οδοστρώµατα Κυκλοφοριόπηκτα οδοστρώµατα Σκυρωτά οδοστρώµατα Ανασφάλτωτα κυλινδρούµενα οδοστρώµατα Σταθεροποιηµένα οδοστρώµατα µε διάφορα υλικά ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΑΧΟΥΣ ΤΩΝ Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ Αναλυτικές ή θεωρητικές µέθοδοι Εµπειρικές ή ηµιεµπειρικές µέθοδοι Μέθοδος του Asphalt Institute Μέθοδος AASHTO ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΥΠΕΙΣΕΡΧΟΝΤΑΙ ΣΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΟΥ ΠΑΧΟΥΣ ΤΩΝ Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ Η κυκλοφορία Τα φορτία των οχηµάτων - κυκλοφοριακός φόρτος Οι συνθήκες του περιβάλλοντος (κλίµα) Το έδαφος Κατάταξη των εδαφών Τα υλικά του οδοστρώµατος Αδρανή Υλικά Ασφαλτικά Υλικά Υλικά σταθεροποίησης αδρανών 62

10 5. ΦΘΟΡΕΣ Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ Είδη φθορών Αίτια φθορών Κατάλογος φθορών Παραµορφώσεις Ρηγµατώσεις Επιφανειακές αλλοιώσεις Εξέλιξη φθορών 67 ΙΙ. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΡΕΥΝΑΣ ΥΛΙΚΑ ΕΡΕΥΝΑΣ Λήψη εδαφικών δειγµάτων µε την απλή τυχαία δειγµατοληψία για την εκλογή θέσεων των µετρήσεων στα κατά τόπους δασαρχεία Περιοχές έρευνας. ιαχειριστικά σχέδια και εδαφοµηχανικές δοκιµές ΑΣΑΡΧΕΙΟ ΞΑΝΘΗΣ ΑΣΑΡΧΕΙΟ ΡΑΜΑΣ ΑΣΑΡΧΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΟΥ ΑΣΟΥΣ ΤΑΞΙΑΡΧΗ - ΒΡΑΣΤΑΜΩΝ ΑΣΑΡΧΕΙΟ ΓΡΕΒΕΝΩΝ Προσδιορισµός εδαφοτεχνικών συνθηκών στις θέσεις έρευνας µε τη χρήση πενετρόµετρου FARNELL ΑΣΑΡΧΕΙΟ ΞΑΝΘΗΣ ΑΣΑΡΧΕΙΟ ΡΑΜΑΣ ΑΣΑΡΧΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΟΥ ΑΣΟΥΣ ΤΑΞΙΑΡΧΗ - ΒΡΑΣΤΑΜΩΝ ΑΣΑΡΧΕΙΟ ΓΡΕΒΕΝΩΝ οκιµή αξιολόγησης οδοστρωµάτων µε τη δοκό του BENKELMAN Προετοιµασία της δοκιµής Μέθοδος κατασκευής οδοστρώµατος για τη βελτιώση των οδών µε νέα υλικά οδοστρωσίας ΜΕΘΟ ΟΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Μέθοδος µέτρησης της παραµόρφωσης του οδοστρώµατος επί της οδού µε 121 τη δοκό του BENKELMAN 7.2. Στάδια εργασίας βελτίωσης των οδοστρωµάτων στις ερευνητικές περιοχές Εργαστηριακή µέθοδος µέτρησης της αντοχής των δοκιµίων µε νέα υλικά οδοστρωσίας (δουνίτης, ελαστικό, ασβεστόλιθος, τσιµέντο) 133 ΙΙΙ. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΣΤΟ ΠΕ ΙΟ ΚΑΙ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 139

11 8. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Ε ΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΚΙΜΩΝ ΤΩΝ ΠΕΡΙΟΧΩΝ ΕΡΕΥΝΑΣ - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΤΟΥ Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΜΕ ΤΗ ΟΚΟ ΤΟΥ BENKELMAN Αποτελέσµατα µετρήσεων στο υπάρχον οδόστρωµα Αποτελέσµατα µετρήσεων µετά την ανακατασκευή του οδοστρώµατος Αποτελέσµατα µετρήσεων των εργαστηριακών δοκιµών 176 ΙV. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Συµπεράσµατα µεταξύ οδοστρωµάτων µε συναφή µίγµατα Ασφαλτικά οδοστρώµατα Οδοστρώµατα που αποτελούνται από µίγµατα µεταξύ ελαστικών µε διάφορα αδρανή υλικά Συµπεράσµατα µεταξύ διαφορετικών µειγµάτων οδοστρωσίας Συµπεράσµατα µεταξύ εργαστηριακών δοκιµών των οδοστρωµάτων Συγκριτικά αποτελέσµατα της συγκεκριµένης διατριβής µε άλλους ερευνητές 189 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 190 ABSTRACT 191 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 192 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1 Α 199 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1 Β 215 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1 Γ 223 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 226

12

13 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΘΕΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ Ένα από τα σπουδαιότερα προβλήµατα που αντιµετωπίζουν οι ασολόγοι της πράξης που ασχολούνται µε τα έργα Οδοποιίας είναι η εφαρµογή διαδικασιών και τεχνικών µε τις οποίες πρέπει να βελτιώσουν τα φυσικά εδάφη τα οποία δεν µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως δασικοί δρόµοι. Η κατασκευή, και ειδικότερα η ανθεκτικότητα και η οικονοµικότητα των δασικών δρόµων επηρεάζεται από το είδος του εδάφους, τα δοµικά υλικά, τη µέθοδο κατασκευής, τις κλιµατολογικές συνθήκες και τον κυκλοφοριακό φόρτο. Τα τελευταία χρόνια για τη βελτίωση των υποβάσεων, των βάσεων και των καταστρωµάτων πολλές φορές χρησιµοποιούνται βιοµηχανικά παραπροϊόντα λόγω του ότι η βιοµηχανική ανάπτυξη παράγει µεγάλους όγκους από αυτά, τα οποία βρίσκουν χρήση σε διάφορα τεχνικά έργα και στην οδοποιία. Τα υλικά αυτά είναι γνωστά ως εναλλακτικά υλικά οδοποιίας. Η έρευνα που γίνεται στην παρούσα µελέτη έχει ως σκοπό να συµβάλλει στην αντιµετώπιση των προβληµάτων που ανακύπτουν από την εκµετάλλευση των δασοδρόµων (µεταφορά ξυλείας, τουριστική ανάπτυξη, αναψυχή) οι οποίοι θα πρέπει να πληρούν τους όρους της ικανοποιητικής αντοχής του οδοστρώµατος, σε βάθος χρόνου, µε ελάχιστο κόστος κατασκευής. Βασικοί στόχοι της έρευνας 1. Η επαναχρησιµοποίηση - ανακύκλωση υλικών µε εµπλουτισµό ή µε προσθήκη βελτιωτικών µέσων. 2. Η χρησιµοποίηση διαφόρων παραπροϊόντων βιοµηχανιών και απορριπτέων υλικών. 3. Ο υπολογισµός του πάχους και της ανθεκτικότητας του οδοστρώµατος ώστε να είναι προσβάσιµο καθ όλη τη διάρκεια του έτους. 4. Ο προσδιορισµός του κυκλοφοριακού φόρτου µε σκοπό την µέτρηση της παραµόρφωσης του οδοστρώµατος, βάση των υλικών που χρησιµοποιήθηκαν για την κατασκευή του. 5. Η δυνατότητα διερεύνησης της σταθεροποίησης των εδαφών µε εναλλακτικά υλικά. 6. Ο υπολογισµός της οικονοµίας του έργου µε βάση τα ανωτέρω. Πλεονεκτήµατα από την έρευνα 1. Μείωση αποθήκευσης και απόθεσης βιοµηχανικών παραπροϊόντων στη φύση µε αποτέλεσµα τη µη µόλυνση αυτής. 2. ιατήρηση των φυσικών πηγών υλικών για µεγαλύτερο χρονικό διάστηµα. 1

14 3. Μείωση των ενεργειακών απαιτήσεων για παραγωγή υλικών. 4. Βελτίωση της ποιοτικής και περιβαλλοντικής κατάστασης σε περιοχές, όπου η παραγωγή παραπροϊόντων και άχρηστων υλικών εµφανίζεται υψηλή. Η ραγδαία βιοµηχανική ανάπτυξη έχει ως αποτέλεσµα τη παραγωγή µεγάλων όγκων βιοµηχανικών παραπροϊόντων τα οποία πρέπει να διοχετευτούν σε διάφορα τεχνικά έργα για την αποφυγή καταστροφής του φυσικού περιβάλλοντος. Αν η ικανότητα του περιβάλλοντος στο να απορροφά τα υπολείµµατα ήταν απεριόριστη, δε θα υπήρχε πρόβληµα µόλυνσης. Στην πραγµατικότητα όµως η αφοµοιωτική ικανότητα του περιβάλλοντος είναι πολύ περιορισµένη (Παπασταύρου Α., Μακρής Κ., 1985). Στην οδοποιία διάφοροι ερευνητές κατέληξαν ότι, βιοµηχανικά παραπροϊόντα µπορούν να χρησιµοποιούνται και στην κατασκευή δρόµων, είναι δε γνωστά ως εναλλακτικά υλικά. Στα υλικά αυτά µπορούν να συµπεριληφθούν και τα απορριπτέα ελαστικά των οχηµάτων, καθώς και οι δουνίτες και οι λευκόλιθοι των λατοµείων της Χαλκιδικής, τα οποία χρησιµοποιήθηκαν στην παρούσα έρευνα. Τα ελαστικά µαζί µε τους δουνίτες και τους λευκόλιθους, τα χρησιµοποιήσαµε στο πείραµά µας για τη σταθεροποίηση τµηµάτων του δασικού δρόµου µεταξύ Πολυγύρου Ταξιάρχη του Νοµού Χαλκιδικής. Οι λόγοι που µας οδήγησαν σ αυτήν την επιστηµονική έρευνα ήταν οι εξής: 1. Η χρήση των ανακυκλωµένων ελαστικών αναµεµειγµένων µε δουνίτες και λευκόλιθους στη σταθεροποίηση βάσεων και υποβάσεων στην οδοποιία παρουσιάζει ιδιαίτερο ερευνητικό ενδιαφέρον. 2. Η έρευνά µας εστιάστηκε στις πιθανές βελτιώσεις των ιδιοτήτων των οδοστρωµάτων και στις οικονοµικές ωφέλειες που προκύπτουν µε τη χρήση τους ως αδρανή υλικά. 3. Λαµβάνοντας υπ όψιν τα περιβαλλοντικά προβλήµατα των τελευταίων ετών εξαιτίας της ρύπανσης όχι µόνον από τα παραπροϊόντα των εναλλακτικών υλικών αλλά και από τα απορριπτέα υλικά θελήσαµε να χρησιµοποιήσουµε τα τελευταία στη δασική οδοποιία, ώστε πειραµατιζόµενοι να προσεγγίσουµε και να αναλύσουµε το πρόβληµα το οποίο έχει δύο παραµέτρους, η µία είναι η σταθεροποίηση οδοστρωµάτων και η άλλη η απαλλαγή του περιβάλλοντος από απορριπτέα υλικά. 2

15 Ι. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ 1. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΑΣΙΚΩΝ Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ 1.1. Στο εξωτερικό Η πρώτη σηµαντική δοκιµαστική οδός, κατασκευάστηκε στο Illinois των Η.Π.Α. το 1920 και παρέµεινε γνωστή ως πειραµατική οδός του Bates. Τα υλικά που χρησιµοποιήθηκαν ήταν τούβλα, ασφαλτικό µπετόν και µπετόν τύπου Portland. Τα αποτελέσµατα από τη χρήση της οδού τροφοδότησαν τους µελετητές µε επαρκή στοιχεία για αρκετά χρόνια. Η επόµενη σηµαντική δοκιµαστική οδός ήταν του Maryland, η οποία έγινε µε οδόστρωµα από µπετόν σε τµήµα µήκους 1,1 µιλίου το Το 1951 διεξήχθη το µεγάλο οδικό πείραµα του AASHO στην Ottawa, Illinois. Η δοκιµή αυτή περιελάµβανε οδόστρωµα από τσιµεντοµπετόν και ασφαλτικά. Τα συµπεράσµατα αφορούσαν στην επίδραση του πάχους του οδοστρώµατος στην αντοχή του καθώς και την εξυπηρετικότητα της οδού. Τα αποτελέσµατα αυτών των ερευνητικών προγραµµάτων είχαν µεγάλη επίδραση πάνω στις σηµερινές αντιλήψεις σχεδιασµού των οδοστρωµάτων όσο στους εθνικούς τόσο και στους δασικούς δρόµους (Υoder E. Witczak M., 1987). Στα ευρωπαϊκά δάση πειραµατίστηκαν πολλοί ερευνητές τα τελευταία πενήντα (50) χρόνια, πάνω στην κατασκευή δασικών δρόµων, χρησιµοποιώντας για τη σταθεροποίησή τους διάφορα υλικά, όπως ασβέστη, τέφρα, τσιµέντο, ασφαλτικές επαλείψεις κλπ. Ο E. Barenberg (1959) χρησιµοποίησε τέφρα και ασβέστη για την κατασκευή πειραµατικών δρόµων, οι οποίοι αποδείχθηκαν ανθεκτικοί στο χρόνο (Winter Korn Η., 1980). Ο Leburn (1963) κατέληξε ότι για τη σταθεροποίηση δρόµων µε χαµηλό κυκλοφοριακό φόρτο είναι προτιµότερο να χρησιµοποιούνται επιτόπια υλικά και τσιµέντο, ενώ για δρόµους µε υψηλό κυκλοφοριακό φόρτο χρειάζεται ασφαλτική επάλειψη. Ο Putkisto (1964) στη Φιλανδία πειραµατίστηκε σε δασικούς δρόµους µε µεγάλο κυκλοφοριακό φόρτο και συµπέρανε ότι, σε βαριά κυκλοφορία κατασκευάζουµε σκυρόστρωτους δρόµους και αν δεν υπάρχει πλεόνασµα αδρανών τότε το οδόστρωµα µπορεί να επενδυθεί µε ξύλα. Σε δρόµους µε χαµηλό φόρτο κατά τους χειµερινούς µήνες µπορεί να χρησιµοποιείται πεπιεσµένο χιόνι. Ο Macmillan (1965) ασχολούµενος µε το κόστος κατασκευής δασοδρόµων κατέληξε σε µαθηµατικούς τύπους, ανάλογα µε την τοπογραφική διαµόρφωση της περιοχής έρευνας, επισηµαίνοντας ότι το µαλακό ή το επισφαλές έδαφος επηρεάζει το κόστος κατασκευής ως προς τη σταθερότητα του καταστρώµατος. Ο P.Perrin (1968) στη Γαλλία ασχολήθηκε µε τους πεδινούς δασικούς δρόµους και συµπέρανε ότι η άριστη εκµετάλλευση του δάσους είναι συνάρτηση και της ταχύτητας µεταφοράς προϊόντων, πράγµα που συνηγορεί σε οδοστρωµένους δασικούς δρόµους µε άσφαλτο ή σταθεροποιηµένη στρώση. 3

16 Το Πολυτεχνείο της Ζυρίχης (Ε.Τ.Η.) µαζί µε την εταιρεία Betonstrassen και την Ελβετική βιοµηχανία τσιµέντου (1968), άρχισαν τις έρευνες για την κατασκευή οικονοµικών οδοστρωµάτων µε χρήση ασβέστη και τσιµέντου. Ο F. Scheidegger (1968) σε πειράµατα που έκανε στο Waadt της Ελβετίας, απέδειξε ότι οι δρόµοι που κατασκευάστηκαν µε τσιµέντο δε χρειάζονται συντήρηση, σε αντίθεση µε τους σκυρόστρωτους που απαιτούν πολυδάπανη συντήρηση. Ο J. Procharka (1976) στο Nidwalden της Ελβετίας, ο οποίος ασχολήθηκε επίσης µε τσιµεντοστρωµένους δρόµους, απέδειξε ότι οι δρόµοι που κατασκευάζονται µε τη χρήση της δονούµενης δοκού, είναι φθηνότεροι από τους συµβατικούς ασφαλτοστρωµένους, εξαιτίας του χαµηλότερου κόστους της προπαρασκευής του εδάφους καθώς και η συντήρησή τους. Ο Hirt (1977) στην Ελβετία µε βάση τα αποτελέσµατα του πειράµατος του AASHO για την ενίσχυση δασικών δρόµων, κατέληξε σε δύο µεθόδους (µέθοδο απόκλισης, και µέθοδο αντοχής) οι οποίες καθορίζουν την υπάρχουσα αντοχή παλαιών οδοστρωµάτων και την αναγκαία ενίσχυσή τους. Οι Hirt και o Kuonen (1977) στην Ελβετία έκριναν συµφέρουσες τις παραπάνω µεθόδους του Ηirt για τη σταθεροποίηση δασικών δρόµων, ιδίως σε περιοχές όπου παρατηρούνταν έλλειψη υλικών οδοστρωσίας. Ο Kuonen (1977) στην Ελβετία προτείνει την αποξήρανση των υγρών και λασπωδών θέσεων στους δασικούς δρόµους, την αποµάκρυνση των χαλικιών µε µέγεθος κόκκων µεγαλύτερο των 10 εκ. από την επιφανειακή στρώση κυκλοφορίας, και την διάστρωση ενός επικαλύµµατος 5 εκ. ασφαλτικής επιφάνειας Cutback σε δρόµους µε µεγάλες κλίσεις και σε περιοχές µε µεγάλες βροχοπτώσεις ή ισχυρές καταιγίδες. Ο Burlet (1980) έχοντας ως βάση τα συµπεράσµατα του AASHO δίνει καινούργιους τύπους υπολογισµού διαστάσεων οδοστρωµάτων. Στην Αυστρία τα τελευταία χρόνια αποµακρύνουν το χούµο της ανώτατης εδαφικής επιφάνειας και κατόπιν κατασκευάζουν το οδόστρωµα που είναι ταυτόχρονα και υποδοµή, εξ ολοκλήρου από ορυκτό έδαφος πάχους µέχρι 30 εκ. Το ορυκτό αυτό έδαφος είναι το µητρικό πέτρωµα που παίρνεται στο τελευταίο στάδιο της εκσκαφής (Εσκίογλου Π., 1991). Οι Dana N. Humphrey, Nathan Whetten, Sames Weaver, Kenneth Recker και Tricia Acosgrove (1996) οµάδα ερευνητών στις Η.Π.Α. πειραµατίστηκαν µε τα τρίµµατα ελαστικού ως µικρού βάρους γόµωση για αναχώµατα και τοίχους αντιστήριξης. Στην πρώτη εργασία χρησιµοποίησαν τρίµµατα ελαστικού ως συµπιεστικό έγκλεισµα για τη µείωση των πιέσεων στις γέφυρες κατασκευασµένες από άκαµπτες δοκούς. Παρατήρησαν ότι µειώθηκαν οι πιέσεις εδάφους κατά 50% τουλάχιστον. Στη δεύτερη εργασία χρησιµοποίησαν ως µικρού βάρους γόµωση ένα στρώµα από τρίµµατα ελαστικού πάχους 4,3 µέτρων, για τη βελτίωση της συνολικής σταθερότητας µιας γέφυρας προσπέλασης, η οποία είχε γοµωθεί µε αραιή λάσπη. Επιπλέον τα τρίµµατα ελαστικού µείωσαν τις οριζόντιες 4

17 πιέσεις στα στηρίγµατα της γέφυρας. Στην τρίτη εργασία χρησιµοποιήθηκαν, ως µικρού βάρους γόµωση, δύο στρώµατα από τρίµµατα ελαστικού, το καθένα πάχους 3,05 µέτρων, για ανάχωµα αυτοκινητόδροµου θεµελιωµένου πάνω σε αραιή λάσπη. Αυτές οι τρεις εργασίες ήταν οι πρώτες στις οποίες ενσωµατώθηκαν σχεδιαστικά χαρακτηριστικά για την ελαχιστοποίηση της αύξησης της εσωτερικής θερµοκρασίας των τριµµάτων ελαστικού. Οι θερµοκρασίες που µετρήθηκαν έδειξαν ότι δε σηµειώθηκε επιβλαβής αύξηση αυτής. Οι εργασίες αυτές αποδεικνύουν ότι τα τρίµµατα ελαστικού µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως µικρού βάρους γόµωση για τοίχους αντιστήριξης και αναχώµατα. Εκτός αυτού, η σωστή κατασκευασµένη γόµωση από τρίµµατα ελαστικού δεν προκαλεί επιβλαβή αύξηση της θερµοκρασίας (Humphrey D.N. 1996, Humphrey D.N., Cosgrove T., Whetten N.L. and Hebert R., 1997a, Humphrey D.N., Katz L.E. and Blumenthal M., 1997a). Ο Meegoda N. J. ( ) στις Η.Π.Α. µε µια οµάδα ερευνητών πειραµατίστηκαν µε την επαναχρησιµοποίηση µολυσµατικών αποβλήτων ως υλικών οδοστρώµατος. Τα συµπεράσµατα των δοκιµών ήταν ότι α) στα απόβλητα που περιέχουν µή πολικά οργανικά µολυσµατικά υγρά, λόγω της λιπαντικής τους δράσης, επέρχεται βελτίωση των χαρακτηριστικών συµπίεσης και β) στα απόβλητα που περιέχουν πολικά οργανικά µολυσµατικά υγρά, εκτός από την παραπάνω λιπαντική τους δράση, η σύνθεση των αποβλήτων τείνει σε διάχυση. Η σύνθεση των διαχεόµενων αποβλήτων παρήγαγε χαµηλή µέγιστη ξηρή πυκνότητα. Παρ όλ αυτά εάν η πορώδης ρευστότητα των υγρών ήταν υψηλή, η σύνθεση των αποβλήτων καλύπτεται προς βελτίωση των χαρακτηριστικών συµπίεσης (Meegoda N.J. and Ratnaweera P., 1987, Meegoda N.J., Huang D.R., Debose, Band Mueller, R.T., 1992, Meegoda N.J. and Ratnaweera P., 1995). Μια οµάδα ερευνητών (1996), µέλη του ASCE στο Τέξας χρησιµοποίησαν στα πειράµατά τους θρυµµατισµένη ένυδρη ιπτάµενη τέφρα ως αδρανές υλικό για την κατασκευή οδοστρωµάτων. Η ένυδρη ιπτάµενη τέφρα (HFA) παράγεται στο Τέξας, αρχικά προσθέτοντας νερό σε ιπτάµενη τέφρα τάξης C και έπειτα αφήνοντάς την για αρκετές εβδοµάδες ώσπου µέσω διεργασίας να γίνει ένυδρη. Η τέφρα HFA συνήθως αποκτά ανεµπόδιστη αντοχή θλίψης του ύψους των 15 Mpa. Μόλις αποκτήσει αποδεκτά επίπεδα αντοχής, συνθλίβεται µε τη βοήθεια ειδικού εξοπλισµού και παράγει αδρανές υλικό µε χαρακτηριστικά παρόµοια µε τα χαρακτηριστικά συµβατικού κοκκώδους υλικού, π.χ. κοκκώδους ασβεστόλιθου (Nash P.T., Sagawickzama P.W., Semadheera S.P., Borrelli J. and Rama, 1996). Ο Heinimann H.R. (1997) στην Ελβετία ασχολήθηκε µε τους σκυρόστρωτους δασικούς δρόµους και την ανάλυση της ευστάθειάς τους λόγω της διάβρωσης του εδάφους και κατέληξε ότι η επιδείνωση των δρόµων εξαιτίας της επιφανειακής διάβρωσης βασίζεται σε διαφορετικούς παράγοντες όπως η εγκάρσια κλίση και το είδος της διατοµής. Οι Abichon T., Benson C., Edit T. (1998), επαναχρησιµοποίησαν τα προϊόντα ενός 5

18 χυτηρίου. Εντόπισαν µια µεγάλη πληθώρα εφαρµογών, µεταξύ των άλλων: επιχωµατώσεις υδάτων, γεωτεχνικές επιχωµατώσεις, τσιµεντοσκυρόδεµα Πόρτλαντ και συναφή προϊόντα, ασφαλτικό σκυρόδεµα, κατασκευή σκυροδέµατος Πόρτλαντ κλπ. και έγινε τεχνική εξέταση για κάθε περιοχή επαναχρησιµοποίησης. Πολλά υποπροϊόντα διαθέτουν τις επιθυµητές ιδιότητες και µια χαµηλή συγκέντρωση σε ρυπαντές, ώστε η χρήση τους σε κατασκευαστικές εφαρµογές να µην ενέχει κίνδυνο περιβαλλοντικής µόλυνσης. Ιδανικές εφαρµογές για τα υλικά αυτά υπάρχουν στους τοµείς µεταφορών και κατασκευών. 1.2 Στην Ελλάδα Τα έργα δασικής οδοποιίας εκτελούνται κατά κανόνα µε βάση τα σχέδια και τις προδιαγραφές του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Πλην όµως οι προδιαγραφές και τα σχέδια αυτά δεν ανταποκρίνονται τεχνοοικονοµικά και περιβαλλοντικά στις πραγµατικές απαιτήσεις της δασοπονίας. Έτσι η κατασκευή µικρών τεχνικών έργων είναι ένα σηµαντικό ζητούµενο της δασικής οδοποιίας ( ούκας Κ., 2004). Η δασική οδοποιία καταναλώνει το 50% περίπου των ετήσιων πιστώσεων που διατίθονται από την πολιτεία στη ασική Υπηρεσία. Στο Παράρτηµα 3 παρατίθεται συγκεντρωτικός πίνακας έργων και εργασιών ασικής οδοποιίας που πραγµατοποιήθηκαν κατά τα έτη 1997 έως 2002 (Στοιχεία του Υπουργείου Γεωργίας- Γενική Γραµµατεία ασών). Στα Ελληνικά δάση οι µελέτες που διεξήχθηκαν τα τελευταία χρόνια βοήθησαν στην εξαγωγή σηµαντικών συµπερασµάτων για την κατασκευή των δασικών οδοστρωµάτων. Εκτός των γνωστών υλικών, από τη διεθνή εφαρµογή τους, που χρησιµοποιήθηκαν σε δασικούς δρόµους, έγιναν πειράµατα και µε νέα υλικά όπως ερυθρά ιλύς, µαρµαρόσκονη, τρίµµατα ελαστικών κ.λ.π. Ο Στεργιάδης Γ. ( ) πειραµατίστηκε µε ιπτάµενη τέφρα των λιγνιτορυχείων της Πτολεµαΐδας για την κατασκευή υποθεµελίωσης και υπόβασης στους δασικούς δρόµους του πανεπιστηµιακού δάσους Περτουλίου χωρίς να χρησιµοποιήσει ασφαλτική στρώση ή σταθεροποιηµένη. ιαπίστωσε ότι αυτή η κατασκευή δεν παρέµεινε σταθερή για µεγάλο χρονικό διάστηµα. Οι Στεργιάδης Γ. και Kuonen V. (1978) ερεύνησαν την σταθεροποίηση εδαφών µε ασβέστη στις περιοχές των πανεπιστηµιακών δασών Περτουλίου και Ταξιάρχη και διαπίστωσαν ότι επιτυγχάνεται σηµαντική και συνεχής αύξηση της φέρουσας ικανότητας του ανώτατου στρώµατος του υπεδάφους µε αποτέλεσµα να έχουµε οικονοµία στο υλικό αµµοχάλικου, και επίσης το σταθεροποιηµένο στρώµα σχηµατίζει µια ανθεκτική βάση πάνω στην οποία µπορεί να τοποθετηθεί το υλικό του φέροντος στρώµατος και να συµπυκνώνεται, το σταθεροποιηµένο στρώµα ενεργεί ως στρώµα καθαρότητας έτσι ώστε να µή γίνεται καµιά ανάµειξη του υπεδάφους και του υλικού του φέροντος στρώµατος ακόµη και όταν υπάρχουν υπερβολικές απαιτήσεις κατά τόπους. 6

19 Οι Στεργιάδης Γ. και Εσκίογλου Π. (1989) απέδειξαν ότι το οργανικό πολυµερές RRP- 235 σταθεροποιεί επιτυχώς τα εδάφη αλλά η χρησιµοποίησή του δεν είναι συµφέρουσα λόγω του υψηλού κόστους που εµφανίζει. Ο Εσκίογλου Π. (1991) στη διδακτορική του διατριβή έδωσε τύπους οικονοµικών και ανθεκτικών οδοστρωµάτων, σταθεροποιώντας δρόµους µε τσιµέντο και ασβέστη. Στους σταθεροποιηµένους δρόµους µε ασβέστη κατέληξε ότι η αντοχή του εδάφους αυξάνει, όταν αυξάνεται και το ποσοστό του περιεχόµενου µοντµοριλλονίτη στην άργιλο των εδαφών, ενώ στους σταθεροποιηµένους µε τσιµέντο δρόµους κατέληξε ότι η αντοχή των εδαφών αυξάνει, όταν αυξάνεται το ποσοστό του τσιµέντου στο µίγµα. Επίση κατέταξε τα εδάφη σε σχέση µε τη δυνατότητά τους να σταθεροποιούνται µε τα παραπάνω υλικά. Οι Εσκίογλου Π., Hirt R. και Burlet E., (1995) σε έρευνα τους για την ενίσχυση υφισταµένων οδοστρωµάτων µε τη βοήθεια της δοκού του Benkelman, κατέληξαν ότι η σταθεροποίηση µε τσιµέντο δίνει διπλάσια αντοχή σε σχέση µε το αµµοχάλικο 3 Α, ενώ η σταθεροποίηση µε τέφρα δίνει παραµορφώσεις σε σχετικά στενό αριθµητικό φάσµα. Ακόµη απέδειξαν ότι από το σταθεροποιηµένο οδόστρωµα µε τσιµέντο µπορούν να διέλθουν εννέα φορές περισσότεροι ισοδύναµοι άξονες από ότι στο οδόστρωµα αµµοχάλικου 3 Α. Οι Εσκίογλου Π. και Ευθυµίου Π. (1996) χρησιµοποιώντας εναλλακτικές µεθόδους σταθεροποίησης των εδαφών απέδειξαν ότι τα πλαστικά εδάφη µπορούν επιτυχώς να βελτιωθούν µε τη βοήθεια ασβέστη, ενώ τα χονδρόκκοκα µε τσιµέντο και ιπτάµενη τέφρα. Το αποτέλεσµα είναι να βελτιώνονται τα όρια Atterberg και να αυξάνεται η αντοχή του σταθεροποιηµένου εδάφους. Ο Εσκίογλου Π. (1997) µελετώντας την επίδραση σταθεροποιηµένων οδοστρωµάτων στον επιτρεπόµενο κυκλοφοριακό φόρτο, κατέληξε ότι σε έδαφος πηλώδες της κατηγορίας SC CL που σταθεροποιείται επιτυχώς τόσο µε ασβέστη όσο και µε τσιµέντο σε ποσοστό 6%, οι πλαστικές ιδιότητες του εδάφους βελτιώνονται µε αποτέλεσµα να το καθιστούν υλικό σηµαντικής δοµικής κατάστασης, µείωνονται οι αναπτυσσόµενες παραµορφώσεις, όσον αφορά δε στην οικονοµία της µεταφοράς, αποδεικνύεται ότι στον υπάρχοντα χωµατόδροµο αν σταθεροποιηθεί µε τα προαναφερθέντα υλικά µπορεί να δεχθεί τριπλάσιο κυκλοφοριακό φόρτο. Έρευνες που πραγµατοποιήθηκαν από το Εργαστήριο Μηχανικών Επιστηµών και Τοπογραφίας για τη χρήση σταθεροποιητών και την επίδρασή τους στη µείωση των φθορών και την παραµόρφωση έδειξαν: Τα λεπτόκκοκα εδάφη σταθεροποιούνται επιτυχώς µε ασβέστη ενώ τα χονδρόκκοκα µε τσιµέντο. Τότε βελτιώνονται τα όρια Atteberg και η αντοχή τους. Η κρίσιµη ποσότητα ανέρχεται στα 6-8% (Εσκίογλου Π. 1991). Τα υλικά αυτά µειώνουν την παραµόρφωση του εδάφους που µετρήθηκε µε δοκό του Benkelman (Εσκίογλου Π. 1996) ενώ επιτρέπουν διελεύσεις οχηµάτων µέχρι και 3 φορές παραπάνω από ότι σε χωµατόδροµο (Εσκίογλου Π. 7

20 1997). Μίξη εδάφους µε τσιµέντο και τέφρα δίνει ικανοποιητικά αποτελέσµατα και αύξηση του επιτρεπόµενου κυκλοφοριακού φόρτου µέχρι και 9 φορές (Εσκίογλου Π. 1995). Η χρησιµοποίηση της µαρµαρόσκονης σε πειράµατα σταθεροποίησης έδειξε ότι σταθεροποιεί επιτυχώς τα πλαστικά εδάφη. Η χρήση της είναι οικονοµική σε περιοχές κοντά σε λατοµεία µαρµάρου µε αποτέλεσµα να αποτελεί µια φιλοπεριβαλλοντική µέθοδο. Το µίγµα εδάφους µαρµορόσκονης µειώνει την πλαστικότητα του από 12,5 24%, ενώ αυξάνεται η αντοχή του από 34 43% (Εσκίογλου Π. 2000, 2003α, 2004α). Άλλα υλικά που χρησιµοποιήθηκαν στη σταθεροποίηση οδοστρωµάτων είναι η ερυθρά ιλύς. Με τη χρήση της αυξάνεται η αντοχή τους, ενώ δραστικά µειώνεται η παραµορφωσιµότητά τους. Η µείωση αυτή κυµαίνεται από 12% - όταν χρησιµοποιείται µε 50% ερυθρά ιλύ σε αµµοχαλικοστρωµένο δρόµο ή 8% µαρµαρόσκονη σε σκυρόστρωτο µε 3 Α δρόµο µέχρι 25% όταν σταθεροποιήθηκε φυσικά αµµοχαλικοστρωµένος δρόµος µε 50% τέφρα Πτολεµαϊδας. Σε σταθεροποιηµένους δρόµους µε τέφρα και ιλύ διέρχονται έως και τέσσερις (4) φορές περισσότεροι Ισοδύναµοι άξονες, από ότι στο αρχικό οδόστρωµα πριν τη βελτίωση (Εσκίογλου Π. 2001, 2002β). Πειράµατα τα οποία διεξήχθησαν µε τρίµµατα ελαστικού, απέδειξαν ότι σε µίγµα εδάφους ελαστικού η µέγιστη ξηρή πυκνότητα µειώθηκε αισθητά και η θλιπτική αντοχή µειώθηκε έως 40%. Ακόµη εδάφη που σταθεροποιήθηκαν επιτυχώς µε την προσθήκη τέφρας και υδράσβεστου και αυξήθηκε η αντοχή τους µέχρι και 4,5 φορές, όταν αυτά σταθεροποιήθηκαν µε τρίµµατα ελαστικού µειώθηκε η αντοχή τους (Εσκίογλου Π. 2004α, 2004β). Ο Καραγιάννης Ε. (2000) περιγράφοντας τις δυνατότητες χρησιµοποίησης ανακυκλωµένων δοµικών υλικών στην κατασκευή έργων διάνοιξης των δασών διατυπώνει ότι τα ανακυκλώµενα δοµικά υλικά µπορούν να χρησιµοποιηθούν στην κατασκευή έργων διάνοιξης των δασών σε αντικατάσταση των φυσικών υλικών που χρησιµοποιούνται σήµερα, επίσης τονίζει ότι για την κατεργασία των δευτερευουσών πρώτων υλών µπορούν να χρησιµοποιηθούν κινητοί θραυστήρες στον τόπο των έργων, ενώ οι ιδιότητες των ανακυκλωµένων δοµικών υλικών (κοκκοµετρική σύνθεση, αντοχή κλπ.) είναι ίδιες ή και καλύτερες από αυτές των φυσικών δοµικών υλικών. Τέλος βρέθηκε ότι µειώσεις στις φθορές έχουµε και από τον τύπο και την σύνθεση του κυκλοφοριακού φόρτου. Συγκεκριµένα τα υπερφορτωµένα φορτηγά µπορούν να µειώσουν το χρόνο ζωής των οδοστρωµάτων µέχρι και 38% (Εσκίογλου Π. 2002α), ενώ τα τα φορτηγά που επιβαρύνουν λιγότερο το έδαφος κατά τη µεταφορά ενός κυβικού µέτρου ξυλείας είναι τα τριαξονικά, κάποιοι τύποι τετραξονικών και ορισµένοι συρµοί πέντε αξόνων. Η επιβάρυνση είναι περίπου 50% λιγότερη από αυτήν που επιφέρει ένα δυαξονικό όχηµα. Ακόµη όταν η εδαφική υγρασία αυξάνεται κατά 50%, αυξάνονται τα αποτυπώµατα των τροχών κατά 50% 8

21 και το βάθος βύθισης των τροχών κατά 30%. Η παραµόρφωση αυξάνεται επίσης κατά 5% καθώς αυξάνεται η πίεση των ελαστικών κατά 33%, ενώ µειώνεται µέχρι 40% καθώς αυξάνονται οι διαστάσεις των πελµάτων των ελαστικών κατά 33% (Εσκίογλου Π. 2003β). 9

22 2. Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΑ Οδόστρωµα ονοµάζεται το σύνολο των επαλλήλων στρώσεων που είναι τοποθετηµένες πάνω από το φυσικό έδαφος για τη δηµιουργία της οδού. Είναι µια σύνθετη κατασκευή που επιτελεί διάφορες λειτουργίες ανόµοιες µεταξύ τους, έχει δε να διανέµει τις πιέσεις από τα φορτία της κυκλοφορίας έτσι ώστε η καταπόνηση του εδάφους θεµελίωσης να µην υπερβαίνει τα όρια (Νικολαΐδης Α., 1996). Ανάλογα µε την ελαστικότητά τους τα οδοστρώµατα διακρίνονται στα δύσκαµπτα και στα εύκαµπτα. 2.1 ύσκαµπτα οδοστρώµατα. Παρουσιάζουν µεγάλη ακαµψία και κατασκευάζονται σχεδόν κατ αποκλειστικότητα από σκυρόδεµα (Νικολαΐδης Α., 1996) (άοπλο, οπλισµένο ή προεντεταµένο) (Κοφίτσας Ι., 1997). Λόγω της µεγάλης ακαµψίας που διαθέτουν, οι τοπικές καθιζήσεις που πιθανόν να εµφανισθούν κάτω από αυτά δεν αντανακλώνται στην επιφάνεια κύλισης (Σχήµα 2.1) (Εσκίογλου Π., 1991). Τα οδοστρώµατα αυτά δεν έχουν ευρεία εφαρµογή στη ασική πράξη, χαρακτηρίζονται όµως από τη µεγάλη διάρκεια ζωής, την µη ολισθηρή επιφάνεια, την οµοιόµορφη διανοµή των φορτίων κυκλοφορίας και την ελάχιστη ΣΧΗΜΑ 2.1 ιατοµές δύσκαµπτων (άκαµπτων) και εύκαµπτων οδοστρωµάτων (κατά Σαββίδη) δαπάνη συντήρησης. Αντίθετα µειονεκτούν λόγω έλλειψης ελλαστικότητας και συµπαγής επιφάνειας καθώς επίσης και από την αρνητική επίδραση των µεταβολών της θερµοκρασίας. Τα οδοστρώµατα από σκυρόδεµα έχουν τύχει µιας σηµαντικής εφαρµογής σε διάφορες χώρες (Τσώχος Γ., 1985). Στην Ελλάδα έχουν γίνει λίγες παρεµβάσεις µέχρι σήµερα, σε µικρά τµήµατα δρόµων, εθνικής ή δασικής οδοποιίας, σε ανωφέρειες όπου δεν είναι δυνατόν 10

23 να διαστρωθεί το θερµό ασφαλτόµιγµα και ορισµένες φορές σε γέφυρες (Νικολαΐδης Α., 1996). Γενικά όµως δεν έχουν ευρεία εφαρµογή στη ασική πράξη. 2.2 Εύκαµπτα οδοστρώµατα. Η µεταφορά των φορτίων στο έδαφος γίνεται διαµέσου των στρώσεών του (Σχήµα 2.2). Κατασκευαστικά το εύκαµπτο οδόστρωµα διακρίνεται σε τρεις οµάδες στρώσεων την υπόβαση, τη βάση και την επιφανειακή στρώση (ή στρώσεις). Κάτω από ειδικές συνθήκες µπορεί να κατασκευασθεί και µια εξυγιαντική στρώση µεταξύ του υπεδάφους και της υπόβασης όταν έχουµε πολύ ασθενές υπέδαφος. Το ολικό πάχος του εύκαµπτου οδοστρώµατος πρέπει να είναι τόσο, ώστε οι δυνάµεις που µεταβιβάζονται σε µεγαλύτερη συνεχώς επιφάνεια να µειωθούν µέχρι να γίνουν ανεκτές από το έδαφος έδρασης του οδοστρώµατος. Οι Brown και Barksdale (1987) διακρίνουν ουσιαστικά τρία βασικά στοιχεία σε ένα εύκαµπτο οδόστρωµα, µε βάση την νεότερη θεώρηση της δοµής και λειτουργίας του οδοστρώµατος 1) τη φθειρόµενη (επιφανειακή) στρώση, 2) το κύριο δοµικό στοιχείο (βάση), 3) τη θεµελίωση του οδοστρώµατος (υπόβαση). Η ανωτέρω διάταξη ονοµάσθηκε «ιδανικό» οδόστρωµα (Σχήµα 2.3). Υπέδαφος Οδόστρωµα Ασφαλτικές Ασύνδετα αδρανή ή στρώσεις σταθεροποιηµένα αδρανή Σκάφη Υπο - σκάφη Επιφανειακή στρώση Συνδετική στρώση Ασφαλτική βάση Βάση από ασύνδετα αδρανή Υ πόβαση Εξυγιαντική στρώση ή Υπέδαφος Επιφανειακές στρώσεις Βάση Ασφαλτόµ ιγµα Ασφαλτόµ ιγµα & ασύνδετα αδρανή Ασφαλτόµ ιγµα Ασφαλτόµ ιγµ α & σταθεροποιη- µένα υλικά Ασύνδετα αδρανή Ασύνδετα αδρανή Σταθεροποιη- µένα υλικά Κοκκώδη εδάφη ή άλλα υλικά Σταθεροποίηση εδαφικού υλικού Εδαφικό υλικό ΣΧΗΜΑ 2.2 Τυπική κατασκευαστική διατοµή εύκαµπτου οδοστρώµατος(κατά Νικολαΐδη) 11

24 Φθειρόµενη στρώση Αντιολισθηρή επιφάνεια Βάση Κύριο δοµικό στοιχείο Ανθεκτικό στο χρόνο Με συνδετικό υλικό Υψηλής δυσκαµψίας Ανθεκτικό στη ρηγµάτωση Ανθεκτικό στην παραµόρφωση Υπόβαση Θεµελίωση του οδοστρώµατος Με καλή αποστράγγιση Κοκκώδη υλικά Έδαφος ΣΧΗΜΑ 2.3 Τυπική διατοµή «ιδανικού» οδοστρώµατος (κατά Brown και Barksdale) Για τους δασικούς και αγροτικούς δρόµους αποδείχτηκαν ως κατάλληλες δύο στρώσεις κυκλοφορίας (Στεργιάδης Γ., 1989) τις οποίες ο Kuonen κατέληξε ως εξής: 1) Στρώσεις χωρίς ασφαλτικά συνδετικά υλικά (υδατόπηκτο σκυρωτό µε συνδετικό µέσο την άργιλο, ασβέστη κλπ.). 2) Στρώσεις κυκλοφορίας µε ασφαλτικά συνδετικά υλικά το ασφαλτόµιγµα (Cu + backbelag + ασφαλτική στρώση πάχους 6 cm), τους τάπητες µε ασφαλτοµπετόν και τα υδραυλικά µίγµατα (Πίνακας 2.1) (Στεργιάδης Γ., 1989). Στρώσεις Στρώσεις κυκλοφορίας ή επικάλυψης Φέρουσα στρώση Μεταβατική ή διαχωριστική στρώση Επιχωµάτωση Υπέδαφος ΠΙΝΑΚΑΣ 2.1 Σχηµατική παράσταση της κατακόρυφης δόµησης των δασικών και αγροτικών δρόµων (κατά Kuonen) Παραδείγµατα συνηθισµένων στρώσεων - υδατόπηκτο στρωτό µε συνδετικό µέσο την άργιλο ή τον ασβέστη - ασφαλτική στρώση (πάχους 6 cm) πλούσια σε χονδρή άµµο µε συνδετικό µέσο τεµαχισµένη άσφαλτο - τάπητης µε ασφαλτοµπετόν - αµµοασφαλτικός τάπητας Ανωδοµή - ασφαλτική επάλειψη µε επιφανειακή διασκόρπιση κατάλληλης άµµου - πλάκα µπετόν - φέρουσα στρώση µε αµµοχάλικο - τέφρα από την καύση απορριµµάτων - ασφαλτική στρώση θερµής ανάµιξης µε ανοµοιόµορφη και καλά διαβαθµισµένη κοκκοµετρική σύνθεση υλικών - σταθεροποίηση µε ασβέστη - γεωυφάσµατα Υποδοµή Σαν ασφαλτικό υλικό για τις διάφορες επαλείψεις χρησιµοποιούνται ασφαλτικά γαλακτώµατα ή ασφαλτικά διαλύµατα ή καθαρή άσφαλτος. Στα εύκαµπτα οδοστρώµατα οι στρώσεις της βάσης και υπόβασης κατασκευάζονται διότι αυξάνουν τη φέρουσα ικανότητα, συντελούν στην αποστράγγιση, αποτρέπουν την 12

25 άνοδο του νερού λόγω τριχοειδών, προσθέτουν προστασία από τον παγετό και βοηθούν στην κατανοµή των φορτίων µε το σύστηµα των στρώσεων (Κοφίτσας Ι., 1997). Οι κυριότεροι παράγοντες για τον υπολογισµό του πάχους των εύκαµπτων οδοστρωµάτων είναι η φύση του εδάφους έδρασης του οδοστρώµατος, ο κυκλοφοριακός φόρτος, οι κλιµατολογικές συνθήκες και τα διαθέσιµα υλικά. 1) Υπόβαση Είναι η πρώτη στρώση που κατασκευάζεται από τον οδοποιό, όταν αυτή κρίνεται αναγκαία, επάνω στο υπέδαφος ή την εξυγιαντική στρώση και η κατασκευή της εξυπηρετεί την µεταβίβαση των φορτίων της κίνησης των οχηµάτων στο υπέδαφος και βοηθάει στην άνετη κυκλοφορία των µηχανηµάτων έργου στο οδόστρωµα. Ακόµη χρησιµεύει ως αντιπαγετική προστατευτική στρώση σε περίπτωση που το έδαφος της περιοχής είναι παγοπληκτικό, προστατεύει τα υλικά της βάσης από «µόλυνσή» τους από το εδαφικό υλικό (άργιλος, ιλύς, οργανικά υλικά κλπ.) και τέλος λειτουργεί ως στρώση αποστράγγισης των υδάτων που πιθανόν να διαπεράσουν τις υπερκείµενες στρώσεις προστατεύοντας το υπέδαφος από διάβρωση (Νικολαΐδης Α., 1996). Τα υλικά που χρησιµοποιούνται για την κατασκευή της υπόβασης πρέπει να είναι κατάλληλα, ανάλογα µε την κάθε περιοχή από οικονοµικής και ανθεκτικής πλευράς. Συνήθως επιλέγονται κοκκώδη υλικά (αµµοχάλικα) προερχόµενα από φυσικές πηγές ή από λατοµεία της εκάστοτε περιοχής κατασκευής της οδού, τα οποία πληρούν την Π.Τ.Π (Πρότυπος Τεχνική Προδιαγραφή 0 150, 1966). Στη δασική οδοποιία το πάχος των στρώσεων της υπόβασης θα πρέπει να είναι είτε 12 έως 15 εκ. συµπιεσµένο, όταν τα υλικά κατασκευής του είναι θραυστά σκύρα ή αµµοχάλικο και είτε 16 έως 20 εκ. συµπιεσµένο, όταν τα υλικά κατασκευής είναι λίθοι (Στεργιάδης Γ., 1989). Αν διαπιστωθεί ότι η υπόβαση δεν επαρκεί για την αντοχή του οδοστρώµατος τότε κατασκευάζεται και µια εξυγιαντική στρώση, από κοκκώδη εδαφικά υλικά ή σταθεροποιείται µε τσιµέντο ή ασβέστη. Εξυγιαντική στρώση συνήθως χρησιµοποιείται όταν το CBR του υπεδάφους είναι µικρότερο του 5%, ενώ όταν το CBR είναι µικρότερο του 2,5%, τότε είναι απολύτως απαραίτητη η κατασκευή της. 2) Βάση Η βασικότερη στρώση ενός εύκαµπτου οδοστρώµατος από τη σκοπιά της δοµής του είναι η βάση η οποία κατασκευάζεται µεταξύ της υπόβασης και των επιφανειακών στρώσεων (Νικολαΐδης Α., 1996). Οι λειτουργίες που επιτελεί είναι να παραλαµβάνει και να κατανέµει τα φορτία της 13

26 κυκλοφορίας στις υποκείµενες στρώσεις, να παρέχει στο οδόστρωµα τη δυσκαµψία και την αντοχή αυτού στην κόπωση, να µειώνει τις κάθετες θλιπτικές τάσεις που εξασκούνται στο υπέδαφος σε τέτοιο βαθµό ώστε να µπορούν να ληφθούν από τη φέρουσα ικανότητα του υπεδάφους για να µην προκαλούν µεγάλες παραµορφώσεις. Οι στρώσεις της βάσης από ασύνδετα ή σταθεροποιηµένα αδρανή βοηθούν στη συµπύκνωση των υπερκείµενων ασφαλτικών στρώσεων. Στη σύγχρονη δασική οδοποιία κύριος στόχος είναι η κατασκευή ανθεκτικών και οικονοµικών βάσεων µε διάφορα δοµικά υλικά, µε ή χωρίς συνδετικά µέσα, που πληρούν την Π.Τ.Π , (1966), όπως ο ασβέστης και το τσιµέντο. Για την οικονοµικότητα του έργου έχουν γίνει πολλές κατασκευές µε εναλλακτικά δοµικά υλικά που έχουν χρησιµοποιηθεί στην κατασκευή βάσεων οδοστρωµάτων τα οποία είναι: 1) Σκωρία σκουπιδιών µετά από καύση = σκωρία, µεταλλικά, γυάλινα και κεραµικά συστατικά, καθώς και ιπτάµενη τέφρα. 2) Γεωυφάσµατα = διαθέτουν µηχανικές και υδραυλικές ιδιότητες ανάλογες του οπλισµένου σκυροδέµατος. Βασικές του λειτουργίες είναι η ενίσχυση της αντοχής και της παραµορφωσιµότητας, ο διαχωρισµός, το φιλτράρισµα και η αποστράγγιση (Στεργιάδης Χ., 2000). 3) Τέφρα ή τέφρες ηλεκτροπαραγωγών σταθµών, η τεφροκονία: Όταν αντικαθιστά το τσιµέντο ή τον ασβέστη σε ποσοστό από 17 έως 50% µειώνεται σηµαντικά η πλαστικότητα των εδαφών και ακόµη µειώνονται τα φορτία που µεταβιβάζονται στην επιφάνεια έδρασης των επιχωµάτων (Geotechnical special publication Number 79, 1998) 4) Σκωρίες χαλυβουργίου = χρησιµοποίηση χωρίς περαιτέρω επεξεργασία σαν υλικό για επιχωµάτωση. Μίγµα σκωρίας µε τέφρα χρησιµοποιείται για την υποδοµή και την ανωδοµή δρόµων. 5) Ερυθρά ιλύς = Ανάµειξή της µε φυσικό έδαφος παρατηρήθηκε µε αύξηση της µηχανικής αντοχής του εδάφους. Η αύξηση είναι µεγαλύτερη σε µίγµατα 50% εδάφους και 50% ερυθρά ιλύς. 6) Οικοδοµικά απορρίµµατα (µπάζα) (Geotechnical special publication Number 79, 1998) 7) Γυαλί 8) Ελαστικά οχηµάτων (Geotechnical special publication Number 79, 1998) 9) Μολυσµατικά απόβλητα ως υλικά οδοστρώµατος (Geotechnical special publication Number 79, 1998) 10) Ανακύκλωση των ιδίων υλικών = Οικονοµία του έργου 11) Παραπροϊόντα ορυχείων 12) Απορρίµµατα και τέφρα καύσης τους 13) Παραπροϊόντα χηµικών βιοµηχανιών 14

27 14) Προϊόντα κατεδαφίσεων οδών 15) Υπολείµµατα εγκαταστάσεων παραγωγής τσιµέντων. 3) Επιφανειακή στρώση ή στρώση κυκλοφορίας Η κατασκευή της επιφανειακής στρώσης στο οδόστρωµα χρησιµεύει στο να παρέχει µια λεία και ασφαλή επιφάνεια κυκλοφορίας, να είναι αντιολισθητική, να παρουσιάζει αντοχή σε ρηγµατώσεις λόγω των φορτίων που κυκλοφορούν, να αντιστέκεται στις µόνιµες παραµορφώσεις (Υoder E. Witczak M., 1987), να συνεισφέρει στην αντοχή του οδοστρώµατος και τέλος να είναι όσο το δυνατόν µη διαπερατή από το νερό έτσι ώστε να µην επιτρέπεται η διείσδυσή του στις υποκείµενες στρώσεις (ασφαλτικές επιφανειακές στρώσεις) (Νικολαΐδης Α., 1996). Τα εύκαµπτα οδοστρώµατα χωρίζονται στις πέντε ακόλουθες κατηγορίες Ασφαλτικά οδοστρώµατα Στην οδοποιία τα ασφαλτικά υλικά που χρησιµοποιούνται είναι υδρογονανθρακούχα υλικά φυσικής ή πυρογενούς προέλευσης, τα οποία έχουν συγκολλητικό χαρακτήρα. Στα υδρογονανθρακούχα αυτά υλικά περιλαµβάνεται η άσφαλτος και η πίσσα. Η άσφαλτος για να διατηρεί τις συνδετικές της ιδιότητες πρέπει να παραµένει πλαστική. Σε περιοχές µε ψυχρό κλίµα χρησιµοποιείται µαλακή άσφαλτος για την οδοστρωσία ενώ σε θερµότερες περιοχές χρησιµοποιείται σχετικά σκληρή άσφαλτος. Η άσφαλτος µπορεί να χρησιµοποιηθεί ακόµη σε µορφή διαλύµατος ή γαλακτώµατος (Κοφίτσας Ι., 1997). Τα ασφαλτικά οδοστρώµατα αποτελούνται από θραυστό υλικό λατοµείου αναµιγµένο µα ασφαλτικό υλικό το οποίο σταθεροποιείται µε συµπύκνωση µε τη βοήθεια οδοστρωτήρα (Εσκίογλου Π., 1991). Στην Ελλάδα ο τύπος που χρησιµοποιείται για την κατασκευή στρώσεων κυκλοφορίας είναι το ασφαλτικό σκυρόδεµα κλειστού τύπου (Νικολαΐδης Α., 1996) Κυκλοφοριόπηκτα οδοστρώµατα Τα κυκλοφοριόπηκτα οδοστρώµατα περιλαµβάνουν την κατασκευή της στρώσης κυκλοφορίας χωρίς ασφαλτική επάλειψη. Κατασκευάζονται σε µία ή δύο στρώσεις σύµφωνα µε την Π.Τ.Π Οι στρώσεις µπορεί να εφαρµόζονται ως αυτοδύναµο οδόστρωµα επιφανειών κυκλοφορίας σε µικρού µήκους και πλάτους οδοστρώµατα, όπου δεν ενδείκνυται η χρησιµοποίηση οδοστρωτήρων, λόγω της µικρής έκτασης του έργου ή της φύσεως αυτού ή της θέσεώς του (Στεργιάδης Γ., 1989). Από τη σκοπιά της εξυπηρέτησης της κυκλοφορίας στην οδό, τα κυκλοφοριόπηκτα οδοστρώµατα κατατάσσονται µαζί µε τα οδοστρώµατα µε ασφαλτική επάλειψη και επιπλέον 15

28 είναι και πιο οικονοµικά στην κατασκευή τους (Κοφίτσας Ι., 1997) Σκυρωτά οδοστρώµατα Στην κατηγορία των σκυρωτών οδοστρωµάτων ανήκουν τα: 1) Τα υδατόπηκτα σκυρωτά Το οδόστρωµα αυτό χρησιµοποιείται ως βάση και αποτελείται από σκύρα και θραυστά συντρίµια. Μπορεί να εδράζεται στο υπέδαφος ή υπόβαση ή σε σταθεροποιηµένη βάση. Όταν εδράζεται στο υπέδαφος δεν χρειάζεται να κατασκευαστεί υπόβαση (καθαρό βραχώδες ή αµµοχαλικώδες υπέδαφος) (Εσκίογλου Π., 1991). Το σκυρωτό δεν αποτελεί στρώση κυκλοφορίας και έτσι θα πρέπει να προστατεύεται µε ασφαλτική στρώση κυκλοφορίας. Η κατασκευή του θα πρέπει να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της ΠΤΠ ) Τα εµποτισµένα σκυρωτά µε τσιµέντο Στο οδόστρωµα αυτό χρησιµοποιείται ως συνδετική ύλη µίγµα τσιµέντου, άµµου και νερού. Αποτελείται από µια στρώση αδρανών υλικών (καθαρών και σκληρών) µε διαστάσεις 2,5-7,5 cm τα οποία διαστρώνονται στη σκάφη ή στη θεµελίωση. Το µίγµα (τσιµεντοκονία) εκτοξεύεται στο οδόστρωµα από την αντλία του αναµικτήρα (Κοφίτσας Ι., 1997). Τα εµποτισµένα σκυρωτά µε τσιµέντο οδοστρώµατα χρησιµοποιούνται για στρώσεις βάσης. Το πάχος της σε περίπτωση ελαφρής κυκλοφορίας είναι 10 cm ενώ σε µέση κυκλοφορία το πάχος ανεβαίνει στα 12 cm. 3) Τα ασφαλτικά σκυρωτά Για τα ασφαλτικά οδοστρώµατα έγινε αναφορά στο κεφάλαιο Ασφαλτικά Οδοστρώµατα (σελ.21) Ανασφάλτωτα κυλινδρούµενα οδοστρώµατα Το οδόστρωµα αυτό κατασκευάζεται χωρίς άσφαλτο στην στρώση κυκλοφορίας του αφού προηγουµένως προετοιµάζεται η επιφάνεια εδράσεώς του µε διάφορα αδρανή υλικά σταθεροποιηµένου τύπου όπως είναι θραυστά ή φυσικά αµµοχάλικα ή αργιλοαµµώδη εδάφη (Στεργιάδης Γ., 1989). Το οδόστρωµα αυτό κατασκευάζεται σε µία ή δύο στρώσεις σύµφωνα µε την πρότυπη τεχνική προδιαγραφή του ΥΠΕΧΩ Ε ΠΤΠ Οι στρώσεις µπορεί να εφαρµόζονται είτε ως αυτοδύναµο οδόστρωµα (ελαφρά κυκλοφορία οχηµάτων) είτε ως καλή υποδοµή για την έδραση υπερκείµενων στρώσεων οδοστρώµατος Σταθεροποιηµένα οδοστρώµατα µε διάφορα υλικά Κάθε µηχανική, φυσική, ή φυσικοχηµική επεξεργασία που χρησιµοποιείται για την βελτίωση των µηχανικών και γεωτεχνικών ιδιοτήτων των εδαφών ορίζεται ως «σταθεροποίηση του εδάφους». Στο γενικό αυτό ορισµό περιλαµβάνονται όλα τα είδη σταθεροποίησης όπως µε συµπύκνωση, µηχανική σταθεροποίηση µε ανάµιξη υλικών, 16

29 χηµική σταθεροποίηση, θερµικές και ηλεκτρικές επεξεργασίες κλπ. Στην οδοποιία ορίζουµε σαν «σταθεροποίηση» την επεξεργασία του εδαφικού υλικού µε άλλα εδαφικά ή πρόσθετα υλικά που ονοµάζονται σταθεροποιητές έτσι ώστε η στρώση που θα δηµιουργηθεί να έχει αυξηµένη ευστάθεια (µικρή παραµόρφωση από τα φορτία κυκλοφορίας και από τις καιρικές συνθήκες). Το µεγαλύτερο πλεονέκτηµα των µεθόδων σταθεροποίησης είναι ότι έχουµε τη δυνατότητα χρησιµοποίησης υλικών, που στη φυσική τους κατάσταση θα ήταν ακατάλληλα για έργα οδοποιίας (Τσώχος Γ., 1985) (Πίνακας 2.2). Στη δασική οδοποιία η σταθεροποίηση του εδάφους επιτυγχάνεται µε τις εξής µεθόδους(στεργιάδης Γ., 1989): α) Μηχανική σταθεροποίηση του εδάφους β) Σταθεροποίηση του εδάφους µε τσιµέντο γ) Σταθεροποίηση του εδάφους µε ασβέστη δ) Σταθεροποίηση του εδάφους µε ασφαλτικά υλικά ε) Σταθεροποίηση του εδάφους µε χηµικά µέσα στ) Σταθεροποίηση του εδάφους µε διάφορα παραπροιόντα ΠΙΝΑΚΑΣ 2.2 Επίδραση του είδους του σταθεροποιητή στις ιδιότητες του εδάφους (κατά Τσώχο) Είδος σταθεροποιήσεως Μηχανική Σταθεροποίηση Σταθεροποίηση δι' άσβεστου Σταθεροποίηση µε άσφαλτο Σταθεροποίηση µε τσιµέντο Επηρεαζόµενες εδαφικές ιδιότητες 1. Κοκκοµετρική διαβάθµιση 2. Πλαστικότητα 3. Περιεχόµενη υγρασία 1. Περιεχόµενη υγρασία 2. Όρια ATTERBERG 3. οµή του εδάφους 4. Αντοχή Αντοχή 1. Αντοχή 2. οµή του εδάφους Αποτελέσµατα της σταθεροποιήσεως Βελτίωση της ικανότητας για συµπύκνωση και άλλων ιδιοτήτων του µείγµατος που, εξαρτώνται από τις αρχικές ιδιότητες των αναµειχθέντων υλικών. υνατότητα συµπυκνώσεως µε αυξηµένη υγρασία. Μόνιµη ελάττωση της ευπάθειας στις επιδράσεις του νερού και του παγετού. Αύξηση της αντοχής. ηµιουργία στρώσεως εύκαµπτης, αυξηµένης φέρουσας ικανότητας ανθεκτικής στις επιδράσεις του νερού και του παγετού. ηµιουργία στρώσεως αυξηµένης φέρουσας ικανότητας ανθεκτικής στις επιδράσεις του νερού και του παγετού. Θέση σταθεροποιηµένης στρώσεως στο οδόστρωµα Βάση Υπόβαση (Ανεπαρκής ως βάση οδών βαρείας κυκλοφορίας) Υπέδαφος - Υπόβαση Σπανιότερα ως βάση οδών ελαφράς κυκλοφορίας. Κυρίως ως βάση Σπανιότερα ως υπόβαση Βάση, Υπόβαση, υπέδαφος. Αυτοδύναµα οδοστρώµατα ελαφράς κυκλοφορίας φέροντα λεπτή ασφαλτική επίστρωση α) Μηχανική σταθεροποίηση του εδάφους Η µηχανική σταθεροποίηση του εδάφους επιδιώκει την βελτίωση των φυσικών ιδιοτήτων του εδάφους όπως είναι η διατµητική αντοχή και η διαπερατότητα (Stiegler W., 1977), µε τη µεταβολή της κοκκοµετρικής του σύνθεσης. Η µεταβολή επιτυγχάνεται µε µηχανική κατεργασία ή µε προσθήκη νέου υλικού κατάλληλης κοκκοµετρικής διαβάθµισης, 17

30 έτσι ώστε να δηµιουργηθεί ένα µίγµα ανθεκτικό στην κυκλοφοριακή φόρτιση και στις καιρικές επιδράσεις (Στεργιάδης Γ., 1985). β) Σταθεροποίηση του εδάφους µε τσιµέντο Η µέθοδος αυτή επιδιώκει την κονιορτοποίηση των µη συνεκτικών κυρίως εδαφών µε την προσθήκη τσιµέντου. Η εδαφική στρώση που δηµιουργείται µε την ανάµιξη θρυµµατισµένου εδαφικού υλικού και καθορισµένων ποσοτήτων τσιµέντου και ύδατος είναι οµοιογενής, σκληρή και ανθεκτική σε βάθος χρόνου και σε δυσµενείς καιρικές συνθήκες (Στεργιάδης Γ., 1985). Είναι η περισσότερο διαδεδοµένη τεχνική για τη σταθεροποίηση των εδαφικών υλικών και την ενίσχυση της αντοχής των τριών στρώσεων κυκλοφορίας, της υπόβασης, της βάσης και της στρώσης κυκλοφορίας (Νικολαΐδης Α., 1996). Η σταθεροποίηση µε τσιµέντο είναι δυνατή σε όλα τα εδάφη που υπάρχουν στη φύση τα οποία δεν περιέχουν υλικά τα οποία επηρεάζουν τη σκληρότητα του τσιµέντου (π.χ. τύρφη, χούµος) µε αποτέλεσµα να επέρχεται ο θρυµµατισµός του. Κατάλληλα για σταθεροποίηση µε τσιµέντο εδάφη θεωρούνται σύµφωνα µε την ΠΤΠ (Πρότυπος Τεχνική Προδιαγραφή 0164, 1966) αυτά που τηρούν τις παρακάτω προϋποθέσεις: 1. Κοκκοµετρική διαβάθµιση: Τα εδαφικά δείγµατα θα πρέπει να εµπίπτουν στην περιοχή των στοιχείων που αναγράφονται στον πίνακα 2.3. ΠΙΝΑΚΑΣ 2.3 Απαιτούµενη κοκκοµετρική διαβάθµιση(πτπ-0164) Αριθµός κοσκίνου (Αµερικ. Πρότυπα κόσκινα τετράγωνης οπής AASHO: M 92 Άνοιγµα βροχίδας ιερχόµενο % (κατά βάρος) Σε ίντσες Σε χιλιοστά Νο 4 4, Νο 40 0, Νο 200 0, Όρια Atterberg. Το εδαφικό υλικό το οποίο διέρχεται από το κόκκινο Νο 40 πρέπει να δίνει τιµές: α) Όριο υδαρότητας W L µικρότερο του 40% β) Όριο πλαστικότητας W P µεγαλύτερο του 25% γ) είκτης πλαστικότητας I P µικρότερος του 15% δ) Η µέγιστη διάσταση των κόκκων θα πρέπει να είναι 7,5 cm. Η επιτυχία της εφαρµογής της σταθεροποίησης µε τσιµέντο εξαρτάται τόσο από τον τρόπο της κατασκευής όσο και από τους ελέγχους που γίνονται προ και κατά τη διάρκειά της. Για το λόγο αυτό ελέγχονται τα ακόλουθα: 18

31 1. Καταλληλότητα του εδάφους. 2. Η αναγκαία ποσότητα τσιµέντου. Ο Kuonen (1983) αναφέρει στον πίνακα 2.4 ποιες είναι οι απαιτούµενες ποσότητες τσιµέντου που µπορούν να δώσουν καλά αποτελέσµατα στη σταθεροποίηση διαφόρων τύπων εδαφών. ΠΙΝΑΚΑΣ 2.4 Απαιτούµενη ποσότητα τσιµέντου για τη σταθεροποίηση εδαφών (κατά Kuonen) Είδη εδαφών Ποσότητες τσιµέντου σε µάζα % - Χαλικώδη: GW, GP, GM, GC, GM ML, GC CL Αµµώδη: SW, SP Πηλώδη, πηλοαµµώδη: SM, SM ML Αµµοαργιλώδη και αργιλοπηλώδη: SC, SC CL, CL Η απαιτούµενη ποσότητα νερού. 4. Ο βαθµός συµπύκνωσης του σταθεροποιηµένου εδάφους. ιάφοροι ερευνητές διατύπωσαν την εξίσωση 1 που δείχνει τη σχέση µεταξύ της πυκνότητας και της αντοχής του σταθεροποιηµένου µε τσιµέντο δείγµατος (Εσκίογλου Π., 1991): σ = Ae b D (1) όπου σ = η αντοχή του δείγµατος D = η πυκνότητα και A, b = σταθερές Το τσιµέντο γενικά επιφέρει ελάττωση του ορίου υδαρότητας και αύξηση του ορίου πλαστικότητας, µε συνέπεια τη µείωση του δείκτη πλαστικότητας. γ) Σταθεροποίηση του εδάφους µε ασβέστη Η µέθοδος αυτή επιδιώκει τη σταθεροποίηση των εδαφών µε την πρόσµειξη ασβέστη και τη συµπύκνωση του µίγµατος εδάφους ασβέστη µε συνθήκες άριστης υδατοχωρητικότητας, µε σκοπό τη βελτίωση του εδάφους για µια επιφάνεια κυκλοφορίας. (Στεργιάδης Γ., 1985) Σαν υλικό χρησιµοποιείται συνήθως υδροξείδιο της ασβέστου Ca(OH) 2 (σβησµένος ασβέστης σε µορφή σκόνης). Σε πολύ υγρά εδάφη χρησιµοποιείται το οξείδιο του ασβέστη CaO. Η πρόσµειξη της ασβέστου προκαλεί µια σειρά από πολύπλοκα φυσικοχηµικά φαινόµενα, όπως ανταλλαγή κατιόντων, ποζολανικές αντιδράσεις κλπ. τα οποία έχουν ως αποτέλεσµα τη µεταβολή των ιδιοτήτων του εδαφικού υλικού (Τσώχος Γ., 1985). 19