Prace 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