Dlaczego pęka beton asfaltowy o wysokim module sztywności? Cz. IPrace nad betonem asfaltowym o wysokim module sztywności – ACWMS rozpoczęły się w Polsce w 1997 roku. Najpierw IBDiM wykonał badania laboratoryjne, nieco później wybudowano pierwsze odcinki doświadczalne w tej technologii. Przełom we wdrożeniu nowego rozwiązania nastąpił dzięki współpracy francuskiego laboratorium LCPC i poznańskiego oddziału obecnej GDDKiA. - Należy zauważyć, że technologia została przed laty opracowana we Francji, a naszym zadaniem było dostosowanie jej do polskich warunków – mówi prof. Dariusz Sybilski, kierownik Zakładu Technologii Nawierzchni Instytutu Badawczego Dróg i Mostów. Wokół stolicy Wielkopolski powstały wówczas pierwsze odcinki dróg w technologii ACWMS. - Celem dalekosiężnym wprowadzenia do praktyki tej technologii jest uzyskanie nawierzchni drogowych projektowanych na nawet ponad 40 lat. Są to nawierzchnie długowieczne; ich warstwy podbudowy i wiążąca są trwałe, nośne i odporne na zmęczenie i koleinowanie. Dzięki temu nie ma w tak długim okresie eksploatacyjnym potrzeby wymiany tych warstw. Wymieniana jest jedynie co około 10 lat warstwa ścieralna, podlegająca uszkodzeniom pod wpływem ruchu i ścierania pod kołami pojazdów – podkreśla prof. Dariusz Sybilski. Nawierzchnie te spełniają wymagania gospodarki współczesnych państw, bo eliminują uciążliwe przy tak ogromnym ruchu samochodowym remonty i naprawy autostrad, ograniczając w ten sposób straty w czasie i zyskach transportu. Ale dlaczego drogi wykonane w doskonałej technologii pękają? Rozmawiamy o tym z prof. Dariuszem Sybilskim.

- Winą za powstanie spękań na budowanych podcinkach A2 obarczone są firmy wykonawcze. Zarzuca się im szereg błędów i niedoróbek. Czy rzeczywiście pojawienie się spękań, liczonych w setkach, było wpadką wykonawców, a może należy doszukiwać się problemu w zastosowanej technologii?

- Problemu technologicznego w tym nie widzę, mamy natomiast problem „klimatyczny”, a więc związany z naszymi warunkami atmosferycznymi. W wymaganiach technicznych mamy do wyboru asfalty modyfikowane polimerami albo asfalt zwykły 20/30, który został u nas zaadaptowany dzięki współpracy Francuzów z laboratorium LCPC z GDDKiA. Francuzi nie stosują asfaltu 20/30; używają twardszego, ponieważ klimat we Francji jest łagodniejszy. Ale i tam się pojawiają takie spękania, szczególnie na autostradach w terenach wyżej położonych. Jednak Francuzi nie uznają tego jako szkodę, po prostu uszczelniają pojawiające się pęknięcia.

U nas natomiast temperatura jest znacznie niższa niż we Francji. Ponadto mniej więcej co dziesięć lat pojawia się zima z temperaturą, która w Polsce centralnej przekracza -30⁰C, a w we wschodnich rejonach kraju osiąga nawet -38⁰C. Mamy więc klimat ostrzejszy zimą.

W przypadku A2 miało miejsce nałożenie się kilku czynników. Pierwszym jest wykonanie nawierzchni jesienią i nie położenie na niej warstwy ścieralnej, która ma chronić niższe warstwy przed spękaniami termicznymi. Warstwa wierzchnia – ścieralna jest bowiem z miękkim asfaltem modyfikowanym polimerem, o znacznie większej odporności na niską temperaturę. Wiadomo przecież, że pęknięcia termiczne są inicjowane na powierzchni i później postępują w głąb konstrukcji. Na A2 niestety nie zdążono przed zimą z położeniem warstwy ścieralnej, pozostała więc odsłonięta warstwa wiążąca. I co istotne - w znacznej części te pęknięcia pojawiły się w spoinach technologicznych. To jest wyjaśniane tym, iż stosowanie twardszego asfaltu powoduje, że płyty działek roboczych są bardziej podatne na skurcz. Te spoiny powinny więc też być w odpowiedni sposób zabezpieczone, by skurcz nie wywoływał pęknięć. Powinny być stosowane taśmy kauczukowo-gumowe, które są odporne na rozciąganie. W niektórych kontraktach był taki zapis. Niestety w wielu wypadkach stosowano emulsję asfaltową do połączenia w spoinach technologicznych. Jednak emulsja nie sprawdza się jako materiał skutecznie uszczelniający spoinę, nie jest też materiałem rozciągliwym. Dlatego te pęknięcia się pojawiły w tych punktach

Dodatkowo pojawiły się problemy z połączeniem działek roboczych. Zakończenie działki roboczej kiedyś robiono przez położenie drewnianej kantówki i dogęszczenie nawierzchni walcem. Po usunięciu kantówki rozpoczynano następną działkę roboczą. Ponieważ takie zakończenie było chropowate, nie było gładkie, łatwo udawało się łączyć działki. W przypadku odcięcia piłą – a tak właśnie się stało na A2 - gładkie zakończenie uzyskane cieciem trudno połączyć z kolejną działką rozpoczynaną następnego dnia. Stąd pojawił się problem pęknięć na spoinach. Ponadto ucinając działki piłą uszkadzano nacięciami warstwy podbudowy. Wtedy takie pęknięcia przeniosły się z warstw wiążących na warstwy podbudowy. Nacięcie, czyli stworzenie karbu, powoduje, że w niskiej temperaturze pęknięcie generowane na górze postępuje w dół i tym samym potęguje zjawisko karbu. Na A2 niestety nastąpiły tego typu zdarzenia.

- Czy wynikną z tego groźne dla budowy konsekwencje?

- Informacja optymistyczna jest taka, że – według tego, co wiem – te pęknięcia na A2 są o małym rozwarciu, rzędu od poniżej jednego milimetra do 3 milimetrów. I są to pęknięcia o rozwarciu świadczącym, że jest zachowana współpraca pomiędzy płytami, co oznacza, że nie dojdzie do uszkodzeń na połączeniach. Poza tym nawierzchnia jest nośna, nie należy więc obawiać się o spękania zmęczeniowe. Nie dojdzie też do deformacji, bo nawierzchnia jest na nie odporna.

Docierają do mnie informacje z innych budowanych w tym samym czasie odcinków w kraju. Na pewno należy podkreślić, że uzyskaliśmy bardzo interesujące spostrzeżenia. Jak wcześniej zaznaczyłem, można wybrać albo asfalt zwykły 20/30, albo modyfikowany. Dla większości budowanych odcinków wybierano tańszy asfalt zwykły, bo wygrywając kontrakt po najniższych cenach szukano oszczędności.

Odpowiedni dobór asfaltu ma szczególne znaczenie, przede wszystkim na inwestycjach w Polsce Wschodniej, bo tam niższa temperatura pojawia się częściej niż w innych regionach kraju. W budowach w tamtym regionie zdecydowano się zastosować asfalt modyfikowany polimerem, jak na przykład na obwodnicy Mińska Mazowieckiego, gdzie też przed zimą roboty zakończono na warstwie wiążącej. I tam nie ma pęknięć. Podobnie jest na jednym z odcinków A1 – tam wykonano warstwę wiążącą z polimeroasfaltu i nie ma pęknięć. Mało tego, jest też ciekawy przypadek w pobliżu A1, na drodze krajowej w odległości kilkunastu kilometrów. Wykonano tam nawierzchnię z tego samego betonu asfaltowego WMS z asfaltem 20/30 i nie pojawiły się pęknięcia. Może panująca tam zimą wyższa temperatura zapobiegła powstaniu pęknięć? Należałoby dokładnie sprawdzić temperaturę, jaką odnotowano na tych obu budowanych odcinkach.

Często spotyka się też taki przypadek, że pęknięcie jest nie tylko w nawierzchni, ale również biegnie przez cały korpus ziemny albo przez cały nasyp. Dlaczego? Jeśli spadły jesienne deszcze, albo jeszcze padało w styczniu, a potem w lutym korpus ziemny zamarzł, to wówczas cały korpus staje się bryłą narażoną na pęknięcia. Łatwo więc może dojść do przeniesienia pęknięcia nawierzchni na pobocze gruntowe i pas dzielący.

AS

Komentarze  
Gość
0 #1 Gość 2012-04-12 18:49
Nie mogę uwierzyć w to, że Profesor próbuje zaprzeczyć prawom fizyki. Ponadto, w jednym artykule zawartych jest tyle bzdur, że należy się zastanowić nad tym, czemu to ma służyć:
1. Spękania niskotemperaturowe postępują od dolnych do górnych warstw!!!
2. "Problem klimatyczny" - cóż to znaczy i cóż to za argument??? Przecież w Polsce zima występowała "od zawsze" i będzie występowała w przyszłości, niezależnie od ocieplenia klimatu! jak jest zima, to musi być zimno. ..
3. Wybór asfaltu 20/30 był wyborem najmniejszego zła. Poza nim do wyboru był jeszcze 15/25, 10/20 i PMB 10/40-65 - czyli jeszcze twardsze, a więc mniej odporne na działanie temperatury!
4. Warstwa ścieralna nie jest po to, by chronić niższe warstwy przed spękaniami termicznymi!!!
5. Pęknięcia nie tylko na A2, są spowodowane doborem zbyt twardego asfaltu. Ich rodzaj skutkował będzie degradacją konstrukcji nawierzchni, aż do całkowitej utraty nośności!
6. Jest wiele przypadków na wielu innych drogach, na których zdążono położyć warstwę ścieralna, a mimo to spękania powstały.
7. Deszcze w Polsce padały i padać będą. Drogi nie da się zasłonić parasolem. Zatem nie deszcz jest przyczyna spękań. :D:D
Cytować | Zgłoś administratorowi
Gość
+1 #2 Gość 2012-04-12 19:07
przeczytałem gdzieś że francuzi na swoich WMS-ach stosują dodatkową warstwę SAMI jeśli to prawda to skopiowaliśmy po prostu niekompletną technologię i zrobiliśmy sobie kompletną fuszerkę (jak kiedys wykonując warstwy bitumiczne na pdbudowach sztywnych). A druga sprawa: jeżeli w ST wpisany jest dla warstwy podbudowy wymóg stosowania asfaltu 20/30 to nikt normalny ze strony Wykonawcy nie zaproponuje w recepcie modyfikowanego - to nie jest kwestia ceny kontraktowej tylko prostego zapisu w ST a Pan Sybilski próbuje teraz znajdować winnych poza swoim Instytutem (w gdace) a podejrzewam że to właśnie Instytut przygotowywał te recepty na WMS-y
Cytować | Zgłoś administratorowi
Gość
0 #3 Gość 2012-04-15 00:58
1. Wg WT2 do wyboru są jeszcze asfalty PMB 10/40-65 i PMB 25/55-60. I nie są to asfalty twardsze! Generalnie modyfikowane asfalty mają lepszy tzw. przedział plastyczności. Nie dość, że mają wyższe temp. mięknienia to temp. łamliwości podobne lub niższe w porównaniu z asfaltami zwykłymi. I tak to przykładowy orlenowski asfalt 20/30 ma temp. łamliwości ok -6 natomiast asfalty PMB wyżej wymienione muszą mieć temp łamliwości mniejszą niż -5 i -10. Poza tym lepsza jest kohezja. Kolega z góry twierdzi, że do wyboru były asfalty twardsze, więc się myli. Z drugiej strony w ST można było zasugerować konieczność zastosowania asfaltu modyfikowanego, co powinien zrobić Projektant. Wymagania techniczne dają możliwość wyboru i w ST powinno znaleźć się optymalne rozwiązanie wybrane z WT2 dla danej Inwestycji.
2. Prof. Sybilski twierdzi wyraźnie, że spękania niskotemperaturowe postępują wgłąb konstrukcji a warstwa ścieralna chroni przed takimi spękaniami warstwy leżące niżej. I tutaj kolega z góry chyba też dokładnie nie przeczytał wywiadu.
3. Jeżeli została nacięta piłą warstwa podbudowy, to logiczne jest, że spowoduje to dalszą degradację i pęknięcie także warstwy wiążącej z WMS.
4. Nie twierdzę, że spękania nie mogły powstać. Ale rzeczywiście o trwałości decydują spękania zmęczeniowe, na które WMSy są bardziej odporne. No i koleiny a przy wysokiej sztywności WMSów też odkształcenia trwałe nie powstaną tak szybko.
5. Ostatnia uwaga a może i główna to stosowanie kryterium najniższej ceny. Błąd systemowy.
Bless
Cytować | Zgłoś administratorowi
Gość
0 #4 Gość 2012-04-19 19:42
1. czy ktoś z was widział w jakiejkolwiek normie badanie skurczu asfaltu lub mieszanki mineralno asfaltowej? więc jak można mówić o jakimkolwiek skurczu i powstałych pęknięciach jak nie ma żadnych badań na ten temat
2. skąd biorą się spekania w nawierzchniach nieeksploatowanych przede wszystkim z tego ze pod warstwami bitumicznymi są wartswy związane spoiwem cementowym i to własnie te warstwy generują spękania do wyzszych warstw i to własnie powstało na budowanych autostradach, znana od 40 lat przyczyna powstawania spekań dziś jest wstydliwa zarówno dla władzy jak dla gddkia oraz profesorów biorących udział w tej całej szopce drogowej.
3. normalne jest ze im głebiej pod nawierzchnię tym mniejsza temperatura w przypadku autostrad nie wykonano wszystkich warstw do tego -30 i nagle warstwa związana spoiwem cementowym ulega skurczowi termicznemu pewnie do tego trzeba dodać to ze wytrzymałość na ściskanie była wieksza niż 2,5MPa i gotowe spekania
4. na spekania termiczne warstw cementowych bo to jest przyczyną spekań na warstwach asfaltowych jest jeden sposób przykryć je tyloma warstwami zeby podczas niskich temperatur w warstwie takiej nie dochodziło do spadku temperatury powodującej skurcz termiczny to jest cała filozofia przy kazdej nizszej temp niż była obecnie powstaną nastepne spękania dlatego ze niska temp. dostanie się do warstw związanych cementem i znów nastąpi skurcz czego efektem bedzie spekanie w warstwie asfaltowej

to czy mieszanka jest sztywna czy nie nie ma nic do rzeczy w przypadku temperatury bo to nie asfalt ulega skurczowi ale warstwy związane spoiwem
ale zobaczycie ze sztywność mieszanki bedzie miał bardzo duzy wpływ na powstawanie spekań siatkowych w połaczeniu z uginającą się jak gąbka podbudową z kruszywa ponieważ jak zwykle dopuszczony został moduł odkształcenia nie wiekszy niż 2,2 i teraz kazde delikatne ugięcie podbudowy wyjdzie natychmiast na warstwach asfaltowych w postaci spękań siatkowych
sztywne warstwy asfaltowe mają tylko wtedy sens kiedy jest sztywna podbudowa a w przypadku podbudowy uginającej się sztywność warstw asfaltowych bedzie przekleństwem
Cytować | Zgłoś administratorowi
Sunay
0 #5 Sunay 2013-07-15 12:56
Chciałbym by odpowiedzialni ludzie za technikę układania warstw asfaltów zwrócili uwagę iż wszyscy odcinają pola w poprzek. Tym samym jednocześnie następują reakcje pochodzące od kół pojazdów. A dlaczego nie złagodzić tego niekorzystnego zjawiska poprzez wydłużenie czasu zmiany kół z pola na pole oddzielnie lewych i prawych kół pojazdów. Moim zdaniem wystarczy ciąć pola po skosie a uzyskamy inne reakcje nacisków co spowoduje płynniejsze zmiany pól podczas eksploatacji dróg. Taka technikę łączy stosuje się od lat w innych systemach transportu. Czy nie warto tego rozważyć ?
Cytować | Zgłoś administratorowi
Dodaj komentarz
Komentarze do artykułów może dodać każdy użytkownik Internetu. Administrator portalu nie opublikuje jednak komentarzy łamiących prawo oraz niemerytorycznych, tj. nieodnoszących się bezpośrednio do treści zawartych w artykule. Nie będą również publikowane komentarze godzące w dobre imię osób czy podmiotów, rasistowskie, wyznaniowe czy uwłaczające grupom etnicznym, oraz zawierają treści nieetyczne albo niemoralne, pornograficzne oraz wulgarne. Z komentarzy zostaną usunięte: reklamy towarów, usług, komercyjnych serwisów internetowych, a także linki do stron konkurencyjnych.