איך הכביש-אספלט לא נמס?

ראיתי כמה פעמים כתבות על כבישים שנמסים בחום הכבד של הקיץ

רציתי לדעת איך הכבישים בארץ - בעיקר בדרום הארץ ובבקעה - לא נמסים בחום הכבד של הקיץ?

לפי מה שראיתי הוא נמס בטמפרטורה מעל 200מעלות, אך כבר מתחיל להיות דביקי ב140-160

האינטרנט בילבל אותך עם צלסיוס ופרנהייט

הכול תלוי בתערובת שממנה מורכב האספלט. אם הכול תקין,

אז ב-60 מעלות האספלט הופך להיות רך, אבל לא ממש נמס.

יש צורך ב-100-120 מעלות צלסיוס כדי שהוא באמת יינמס.

אין הרבה מקומות בארץ/בעולם שמגיעים ל-60 מעלות, ולכן לרוב כבישים לא נמסים.

מה שכן, אם התערובת אינה תקינה (למשל, הוסיפו לה שמן מכונות משומש) - האספלט יתרכך גם בטמפרטורה נמוכה יותר.

רוב הסיפורים על אספלט נמס הם בעולם השלישי / הודו וכיו״ב.

בגל החום הקיצוני האחרון שפקד את אוסטרליה בינואר השנה (פיק באיזור ה 50 מעלות), האספלט שם די איבד את זה.

טמפרטורת האויר אינה בהכרח זהה לטמפרטורת האספלט. החומר יכול לספוג אנרגיה מהקרינה הישירה עליו ולהתחמם לטמפרטורות גבוהות מסביבתו.

ראיתי בחו"ל את התופעה, מדינה ענייה שמשתמשת באספלט לא איכותי.

התמונה לא שלי אבל זה נראה בדיוק כך, נוסע ורואה את קו ההפרדה מתפתל כמו נחש בגלל שהאספלט "ברח" לצדדים.

כמה סיבות.

נתחיל בזה שטמפ' האוויר היא דווקא הגורם הפחות מכריע, השמש הישירה היא הדבר שבעייתי פה.

1- לשמחתנו, גם במדבריות ישראל השמש הישירה לא קופחת כמו מקומות קיצוניים יותר בעולם, והאוויר עדיין "לח" יחסית למדבר, מה שמאפשר יותר הולכת חום מהקרקע. (רע שהולכים לטייל שם, טוב לאספלט על הקרקע)

2- המדבר בישראל הררי, רוב הכבישים סלולים על צלע של הר או בין הרים, במשך חלקים מהיום, הכביש מכוסה. כביש אספלט הוא מסה תרמית גדולה, לא משהו שמתחמם מאוד מהר ל 100 מעלות. גם במקרים שכן, תהליך הזחילה די איטי.

3- האספלט שעושים בו שימוש בארץ לא רע. איכות די טובה, ולוקח בחשבון שחם פה.

4- דהיה של האספלט לגוון בהיר יותר מורידה את הטמפרטורה אליה הוא יגיע בעשרות מעלות. לא ראיתי יותר מדי כבישים טריים שחורים במקטעים דרומית לדימונה (חוץ מהכניסה לאילת)

זאת אגב הסיבה לכך, שבעיקולים של הכיכרות באילת תיראה הרבה פעמים שהשתמשו באבנים משתלבות ולא באספלט, שלא יחזיק מעמד לאורך השנים עם כל ה"רכבות" הכבדות שנוסעות שם אל הנמל מכיוון ים המלח.

האוויר עדיין "לח" יחסית למדבר, מה שמאפשר יותר הולכת חום מהקרקע. (רע שהולכים לטייל שם, טוב לאספלט על הקרקע)

ככל שאני יודע יש שכבת מצע מתחת לאספלט, העשויה מאבנים שנגרסו ומוינו לטווח מידות מסוים.

שכבה זו בטח מבודדת כך שאינני מבין איך הולכת הקרקע המחופה במצע משתלבת בתמונת הטמפרטורה לה נחשף האספלט.

ואם זה נכון אז יש שוני בהתנהגות שכבת האספלט בקטעי כביש מדבריים הסלולים על גשר בטון למשל?

תוכל להרחיב?

יוסי

הולכת החום המדוברת היא לא אל הקרקע, אלא לאוויר. ככל שיש יותר לחות- יותר חום יעבור מגופים חמים על הקרקע (כמו אספלט שחור רותח) לאוויר שמסביב.

כבישים מדבריים על גשר בטון- אנחנו מדברים על גשר בגובה או גשר חצי מטר מעל הקרקע?

בטון זו חתיכת מסה תרמית, וככל שהגשר גבוה יותר יש יותר זרימת אוויר באיזור. האספלט מתקרר יותר מכל הצדדים וכנראה שיהיה פחות רגיש לעיוותים כתוצאה מהתחממות יתר

חיפשתי ומצאתי את ההתייחסות הבאה - https://www.electronics-cooling.com/2003/11/the-thermal-conductivity-of-moist-air/

אם תסתכל בגרף תראה שבלחות נמוכה, נניח 40% לחות יחסית כמעט אין הבדל בהולכה התרמית באוויר. כשהלחות עולה, נניח לפנות בוקר, הולכת האוויר עוד פוחתת. אם מים יתעבו על האספלט אז האנרגיה הכמוסה של המים בוודאי יקררו ביעילות את האספלט אבל אינני בטוח אם זה המצב.

מה התייחסותך?

יוסי

ככל שאני יודע יש שכבת מצע מתחת לאספלט, העשויה מאבנים שנגרסו ומוינו לטווח מידות מסוים.

שכבה זו בטח מבודדת כך שאינני מבין איך הולכת הקרקע המחופה במצע משתלבת בתמונת הטמפרטורה לה נחשף האספלט.

 

ואם זה נכון אז יש שוני בהתנהגות שכבת האספלט בקטעי כביש מדבריים הסלולים על גשר בטון למשל?

 

תוכל להרחיב?

 

יוסי

איך הגעת למסקנה ששכבת מצע היא מבודדת?

האספלט-צמנט (או פשוט אספלט) מורכב מחצץ מדורג וביטומן (סוג של זפת), הביטומן הוא זה שרגיש לטמפ'.

בישראל משתמשים בביטומן שמתאים לטמפ' של 70 מע' והוא מתמודד בסדר גמור עם הקיץ.

הבעיה הגדולה שלנו בכבישים (מעבר לקבלנים גנבים) היא הקרקע החרסיתית שנפוצה בארץ מאד, חרסית היא כמו ספוג, היא סופחת מים ומתנפחת, ולאחר מכן מתייבשת ומתכווצת, וזה גורם לאספלט לשקוע.

מתמודדים עם זה ע"י החלפת קרקע או יריעות גיאטכניות שתפקידן למנוע מעבר מים.

לפי מה שקראתי יריעות גיאוטכניות דווקא עוזרות בלהפריד בין שכבות הקרקע, לא למנוע חלחול מים.

לגבי 85 כנראה שלא עשו עבודה טובה 4-5 פעמים

לפי מה שקראתי יריעות גיאוטכניות דווקא עוזרות בלהפריד בין שכבות הקרקע, לא למנוע חלחול מים.

 

לגבי 85 כנראה שלא עשו עבודה טובה 4-5 פעמים

או שמישהו בלי הרבה עבודה רצה 5 חוזים ולא 1

הולכת החום המדוברת היא לא אל הקרקע, אלא לאוויר. ככל שיש יותר לחות- יותר חום יעבור מגופים חמים על הקרקע (כמו אספלט שחור רותח) לאוויר שמסביב.

כבישים מדבריים על גשר בטון- אנחנו מדברים על גשר בגובה או גשר חצי מטר מעל הקרקע?

בטון זו חתיכת מסה תרמית, וככל שהגשר גבוה יותר יש יותר זרימת אוויר באיזור. האספלט מתקרר יותר מכל הצדדים וכנראה שיהיה פחות רגיש לעיוותים כתוצאה מהתחממות יתר

חיפשתי ומצאתי את ההתייחסות הבאה - https://www.electronics-cooling.com/2003/11/the-thermal-conductivity-of-moist-air/

 

אם תסתכל בגרף תראה שבלחות נמוכה, נניח 40% לחות יחסית כמעט אין הבדל בהולכה התרמית באוויר. כשהלחות עולה, נניח לפנות בוקר, הולכת האוויר עוד פוחתת. אם מים יתעבו על האספלט אז האנרגיה הכמוסה של המים בוודאי יקררו ביעילות את האספלט אבל אינני בטוח אם זה המצב.

 

מה התייחסותך?

 

יוסי

רוב המוחלט של הולכת החום מהקרקע לאטמוספירה (בשלושה סדרי גודל) מתבצע באמצעות הסעה טורבולנטית ולא בהולכה, כך שעניין הלחות לא רלוונטי פה בכלל. מה עוד שהטבלה שיוסי מציג מראה שאויר לח מוליך פחות טוב מאויר יבש, לא התעמקתי אך אינטואיטיבית זה מסתדר לי כיוון שלאויר יבש צפיפות גבוהה יותר(!) מאויר לח.

כביש 85 כדוגמא מצויינת להשפעות הקרקע על האספלט. 4-5 פעמים סללו מחדש וכל פעם זה נהיה רכבת הרים אחרי כמה חודשים.

כפי שנאמר, הבעיה היא קרקע חרסיתית ש"עובדת"; כך בהרבה כבישים בארץ באזורי העמקים, וכך היה במשך שנים בכביש הסרגל, עד שלפני כעשור עשו שם עבודה גיאוטכנית יסודית מאוד (חפרו לעומק כמה מטרים, והניחו מצעים ושכבות של יריעות לפי תכנון מדוקדק) ומאז שקט בגזרה.