edroga.pl - portal drogowy

Geosyntetyczne warstwy pośrednie stosowane są w nawierzchniach asfaltowych od blisko 20 lat zarówno w Polsce, jak i w świecie. Pierwotny cel ich stosowania, tj. opóźnianie spękań odbitych w istniejących nawierzchniach półsztywnych i sztywnych przykrywanych warstwami asfaltowymi, rozszerzył się w ostatnich latach o stosowanie geosyntetyków do wzmocnień (poprawy trwałości zmęczeniowej) nawierzchni asfaltowych, a także o stosowanie ich w przypadkach, które do tej pory, przynajmniej w Europie, były mniej brane pod uwagę.

Przedstawiamy przykłady stosowania tej technologii w Stanach Zjednoczonych i w Belgii, przy czym prezentowane doświadczenia w dużym stopniu rozszerzają dotychczasowe zastosowania, w stronę układania geosiatek szklanych w asfaltowych nawierzchniach nowych, ulepszania technologii utrwaleń powierzchniowych, oraz napraw nawierzchni z betonów cementowych.

USA: opóźnianie spękań odbitych

Pierwsze zastosowania pośrednich warstw geosyntetycznych do napraw nawierzchni w Stanach Zjednoczonych miały miejsce w latach 80. w remontach nawierzchni z betonów cementowych. Po krótkim czasie eksploatacji nawierzchni betonowych przykrywanych nowymi nakładkami z mieszanek mineralno-asfaltowych bez użycia warstw pośrednich, na powierzchni jezdni pojawiały się odbicia szczelin skurczowych i dylatacyjnych w postaci tzw. pęknięć odbitych (reflective cracking). Umożliwiały one penetrację wody opadowej do wnętrza konstrukcji i podłoża, a więc przyspieszały destrukcję nawierzchni.

Zastosowanie geosyntetycznej  warstwy pośredniej, a także pierwsze próby stosowania stalowych siatek w płaszczyźnie kontaktu warstw znacznie poprawiło trwałość napraw, jakkolwiek stosowanie siatek stalowych stwarza pewne trudności przy ich instalowaniu w warstwach asfaltowych, a następnie w trakcie frezowania i recyklingu. Kierując swoje zainteresowania w stronę geosiatki szklanej, przedstawiam efekty jej stosowania na nawierzchni doświadczalnej w Stanie Alabama, a także w remontach nawierzchni lotniskowych. Przyszłościową, bardzo efektywną i ekonomiczną technologią jest przedstawione przez Federalną Administrację Drogową zastosowanie geowłókniny do zabiegu utrwalenia powierzchniowego. Dokładny opis wykonawstwa może być bardzo pomocny w przygotowaniu specyfikacji technicznych dotyczących tego zabiegu.

Badania skuteczności geosiatek szklanych

Staraniem Narodowego Centrum Technologii Nawierzchni Asfaltowych (National Center for Asphalt Technology – NCAT) w Uniwersytecie Aubum w Alabama, zbudowano nawierzchnię doświadczalną długości 2,8 km, którą podzielono na 46 odcinków badawczych o długości 60 m każdy, poddanych obciążeniu 10 milionów osi obliczeniowych 80 kN. Na jednym z odcinków badawczych zainstalowano geosyntetyczną warstwę pośrednią z geosiatką szklaną, która została ułożona pomiędzy dwiema warstwami SMA, grubości 50 mm każda.

Cała konstrukcja była zaprojektowana w sposób pozwalający uniknąć wpływu podłoża i podbudowy na pracę nawierzchni i ewentualnego uszkodzenia propagującego się od spodu konstrukcji ku górze. Całkowita grubość warstw asfaltowych wynosiła około 600 mm.
Zostały one ułożone na drenażowych warstwach z kruszywa, z których woda była odprowadzona do sączków podłużnych. Rozwiązanie to zapewniło stabilny fundament dla obserwacji stanu górnych 10 cm warstw asfaltowych, niezależny od wpływu dolnej części konstrukcji. Mieszanki SMA wykonano z zastosowaniem kruszywa granitowego, wypełniacza z popiołu lotnego, 0.2% włókien i asfaltu modyfikowanego elastomerem SBR w ilości 6.1%. Zagęszczenie dolnej warstwy SMA dokonano walcami wibracyjnymi o amplitudzie 0.50 mm i częstotliwości 3800 wibracji na minutę, Zawartość wolnych przestrzeni wynosiła 3.5%. Ostatecznego wykończenia dolnej warstwy SMA dokonano walcem statycznym.

Według wymagań specyfikacji, temperatura warstwy przed instalacją geosiatki powinna mieścić się w granicach 5-60°C. Zagęszczoną warstwę skropiono emulsją asfaltową w ilości 0.14 l/m², a następnie rozłożono geosiatkę szklaną mechanicznie, przy przejeździe ciągnika wyposażonego w urządzenie do rozwijania siatki. Na siatce rozłożono górną warstwę SMA, stosując przesunięcie spoiny podłużnej 25 do 50 mm. Sposób zagęszczania był taki sam jak dla górnej warstwy. Związanie warstw z geosiatką sprawdzono stosując przenośne urządzenie „pull out”. Ponieważ powierzchnia geosiatki na etapie produkcji pokryta była środkiem adhezyjnym, a także skropienia warstwą klejącą dokonano z dużą starannością, nie stwierdzono żadnego objawu poślizgu warstw. Zawartość wolnych przestrzeni wynosiła 6.5%.

Zastosowana geosiatka szklana miała następujące własności (wg certyfikatu producenta):

• wytrzymałość na rozciąganie w obydwu kierunkach: 100 kN/m,
• moduł sztywności: 69 GPa,
• pokrycie włókien środkiem adhezyjnym z dodatkiem elastomeru.

Efektywność geosiatki szklanej w opóźnianiu spękań odbitych była potwierdzona w innych badaniach. Zasadniczym celem przedstawionych badań było sprawdzenie łatwości jej układania, skuteczności przyklejenia, trwałości struktury geosiatki w czasie eksploatacji, oraz jej wpływu na ewentualne powstawanie kolein.