Artykuły

Sposób obciążania ruchem odcinków doświadczalnych

Odcinki doświadczalne obciążane były ruchem samochodów pomiarowych trójosiowych o nacisku na oś 89 kN, prędkość pojazdu wynosiła 72 km/godz., od godz. 5.00 do 23.00, z jedno godzinną przerwą południową. Od roku 2000 obciążenia były zrealizowane w dwóch cyklach, po 10 milionów przejazdów, cykle te zakończono w roku 2005, po 20 milionach przejazdów.

Ocena

Próbki były wycinane z każdego odcinka badawczego podczas obydwu cykli obciążeń, co cztery miesiące, dla oceny stanu geosiatki i jej związania z warstwami SMA. Zauważono że w miesiącach cieplejszych pomiędzy górną i dolną warstwą na odcinkach wzmacnianych siatką były porównywalne ze związaniem warstw na odcinkach nie wzmacnianych. W temperaturach niższych górna warstwa niejednokrotnie oddzielała się od warstw niższych, w trakcie procesu wycinania próbki. Ponieważ stan geosiatki był bardzo dobry, jako przyczynę tego zjawiska uznano wyższą sztywność zarówno warstw SMA, jak i wyższą sztywność oraz kruchość warstwy klejącej.

Oceny ostatecznej dokonano w 2006 roku, miesiąc po zakończeniu procesu obciążania nawierzchni przejazdem 20 milionów osi 80 kN. Wizualna ocena stanu siatki szklanej po 5,5 latach eksploatacji nawierzchni dokonana po zdjęciu górnej warstwy SMA była pozytywna - siatka była w dobrym stanie, bez żadnych uszkodzeń. Również pozytywnie oceniono związanie międzywarstwowe.

Oceny efektywności geosiatki szklanej dokonano z pomiaru nierówności, koleinowania i spękań. Nierówność podłużną każdego odcinka badawczego pomierzono profilometrem laserowym w taki sposób, aby uniknąć wpływu roboczych spoin poprzecznych na końcu każdego odcinka badawczego. Nierówność oceniono według współczynnika IRI, który charakteryzuje komfort jazdy. Stwierdzono że wpływ obecności geosiatki szklanej na nierówność jest niewielki, przy czym liczba cykli obciążeń wpływa na zwiększenie wartości IRI w stopniu większym dla nawierzchni nie wzmacnianych geosiatką szklaną niż w przypadku nawierzchni wzmacnianych.

Odporność nawierzchni wzmacnianych na koleiny jest trudna do zdefiniowania. Na dwóch segmentach nawierzchni wzmacnianej głębokość koleiny po 10 milionach obciążeń utrzymywała się na poziomie nawierzchni nie wzmacnianej, natomiast po 20 milionach obciążeń wzrosła o 20-30% w stosunku do powierzchni nie wzmacnianej.

Jeśli chodzi o spękania, prawdopodobnie dzięki znacznej grubości warstw asfaltowych (60 cm) i dobremu przygotowaniu podbudowy i podłoża, spękania zmęczeniowe na odcinkach próbnych nie wystąpiły (podobnie jak nie wystąpiły spękania odbite, ponieważ podbudowa była podatna). Jedyne spękanie wystąpiło na odcinku nie wzmacnianym, wzdłuż spoiny podłużnej. Na odcinku wzmacnianym geosiatką szklaną spękania podłużnego nie zaobserwowano.

Komentarz

Z powyższych badań i doświadczeń można wyciągnąć kilka istotnych konkluzji, to jest:

• instalacja geosiatki jest prosta i nie utrudnia procesu budowy nawierzchni;
• jedynym dodatkowym sprzętem jest ciągnik z urządzeniem rozwijającym geosiatkę;
• podczas rozwijania nie stwierdzono żadnych fałd ani zmarszczeń, pomimo że na odcinku badawczym długości 60 m miała miejsce dość duża liczba skrętów ciężkich maszyn budowlanych;
• stan nawierzchni był oceniany kolejno po 10 i 20 milionach obciążeń osi; w zakresie wpływu geosiatki na równość podłużną stwierdzono, że obecność siatki ogranicza przyrost nierówności w porównaniu z odcinkiem nie wzmacnianym;
• przyrost głębokości kolein od ruchu był niewielki; na odcinku nie wzmacnianym nie stwierdzono praktycznie żadnych zmian wynikających ze wzrostu liczby obciążeń z 10 milionów do 20 milionów, podczas gdy na odcinku wzmacnianym nastąpiło w tym okresie pewne zwiększenie głębokości koleiny. Kolejne cykle obciążeń i badania planowane na rok 2009 prawdopodobnie wyjaśnią przyczynę, którą, jak się przypuszcza, jest osłabienie związania geosyntetycznej warstwy pośredniej z warstwami asfaltowymi. W tym roku przewidywany jest także recykling warstwy z geosiatką szklaną dla poszerzenia wiedzy w zakresie remontu tego rodzaju układu warstwowego;
• próbki pobierane w okresie letnim z odcinków wzmacnianych wykazywały sczepność warstw porównywalną ze sczepnością warstw na odcinkach wzmacnianych; pobierane w okresie zimowym rozdzielały się, co wytłumaczono wzrostem sztywności mieszanek lub wzrostem sztywności klejącego lepiszcza;
• obserwacje potwierdziły, że po 5,5 latach stan geosiatki szklanej nadal jest bardzo dobry.

USA: stosowanie warstw pośrednich

Jednym z bardziej popularnych rozwiązań w technologii warstw pośrednich jest stosowanie od około 25 lat geosyntetyków szklanych w postaci geosiatek. Włókna szklane dostarczają wysoką sztywność przy niewielkim wydłużeniu oraz doskonałą odporność na pełzanie. Odporność ta jest szczególnie ważna przy pracy nawierzchni pod obciążeniem, w warunkach podniesionych temperatur. Dodatkową korzyścią stosowania geosiatek szklanych jest prostota układania (doświadczona brygada może ułożyć w ciągu dnia około 21 000 m²), a następnie, dzięki ich kruchości, łatwość rozdrabiania podczas frezowania i recyklingu nawierzchni.

Na Uniwersytecie w Stanie Teras (Texas A&M University) Lytton przeprowadzono cykl badań zmęczeniowych na belkach wykonanych z dwóch warstw mieszanki mineralno-asfaltowej MMA, z geosiatką szklaną ułożoną w płaszczyźnie kontaktu. Badania były realizowane przy stałej wartości odkształcenia. Belka wysokości 7,5 cm wzmacniana geosiatką szklaną daje trwałość zmęczeniową l0-krotnie większą od trwałości belki niezbrojonej, wysokości 10 cm.

Dodatkowo wykonane badania na takich samych belkach, ale ze stymulacją pęknięcia w wyniku symulowanych naprężeń termicznych wykazały 2-3 krotny wzrost trwałości zmęczeniowej . Ten rodzaj naprawy zastosowano w ponad 100 projektach napraw nawierzchni lotniskowych, zarówno dróg startowych jak i innych powierzchni komunikacyjnych. Dla typowych nawierzchni lotniskowych daje to oszczędności w kosztach
zapewnienia trwałości o 20-30%

dr inż. Wanda Grzybowska
Politechnika Krakowska

Tweet