Podział ze względu na przydatność do ruch Samochodowego nawierzchnie TWARDE – odporne na działanie ruchu i wpływów atmosferycznych: ULEPSZONE – bezpylne i dostatecznie równe dla szybkiego ruchu pojazdów (asfaltowe, betonowe, kostkowe, klinkierowe), NIE ULEPSZONE – (brukowcowe, tłuczniowe,płyt prefabrykowanych) nawierzchnie GRUNTOWE ULEPSZONE –nawierzchnia z gruntu ulepszonego mechanicznie lub chemicznie.
Ze względu na rodzaj materiału w warstwie ścieralnej – najwyższej warstwie nawierzchni: asfaltowe, betonowe, kostkowe, klinkierowe, brukowcowe, tłuczniowe, żwirowe, żużlowe, z elementów prefabrykowanych.
Ze względu na zdolność do przenoszenia obciążeń (nośność)
nacisk na pojedynczą tylną oś pojazdu poniżej 80 kN/oś, 80 kN/oś, 100 kN/oś, 115 kN/oś.
obciążenie ruchem (natężenie) KR1 – do 12 osi 100 kN/dobę/obl. pas ruchu, KR2 – 13-70 osi 100 kN/dobę/obl. pas ruchu, KR3 – 71-335 osi 100 kN/dobę/obl. pas ruchu, KR4 – 336-1000 osi 100 kN/dobę/obl. pas ruchu, KR5 – 1001-2000 osi 100 kN/dobę/obl. pas ruchu, KR6 – ponad 2000 osi 100 kN/dobę/obl. pas ruchu.
Ze względu na odkształcalność PODATNE nawierzchnie o konstrukcji wykazującej pod
obciążeniem odkształcenia nie w pełni odwracalne (kumulowanie się odkształceń trwałych) asfaltowe o podbudowach podatnych (z krusz nie związanych spoiwem), kostkowe j.w., brukowcowe, tłuczniowe.
SZTYWNE nawierzchnie o konstrukcji odkształcającej się sprężyście pod działaniem obciążenia betonowe
PÓŁSZTYWNE nawierzchnie asfaltowe, kostkowe o podbudowie z materiałów zawierających spoiwa hydrauliczne, podbudowa z chudego betonu, podbudowa z kruszyw stabilizowanych spoiwami, podbudowa z gruntów stabilizowanych spoiwami.
WARSTWA ŚCIERALNA – wierzchnia warstwa nawierzchni poddana bezpośredniemu oddziaływaniu ruchu i czynników atmosferycznych (wykonana z mieszanki mineralno+asfaltowej, ew. z kostki kamiennej, kostki betonowej)
WARSTWA Wiążąca – warstwa znajdująca się między warstwą ścieralną a podbudową, zapewniająca lepsze rozłożenie naprężeń w nawierzchni i przekazywanie ich na podbudowę (wykonana z mieszanki mineralno-asfaltowej)
PODBUDOWA ZASADNICZA – górna część podbudowy spełniająca funkcję nośną w konstrukcji nawierzchni (wykonana z mieszanki mineralno-asfaltowej, z kruszywa stabilizowanego mechanicznie)
PODBUDOWA POMOCNICZA – dolna część podbudowy spełniająca głównie, poza funkcję nośną, funkcje zabezpieczenia nawierzchni przed działaniem wody, mrozu, przenikaniem cząstek gruntu podłoża. Może zawierać warstwę: mrozoochronną (ochrona nawierzchni przed skutkami
mrozu), odsączającą (odprowadzenie wody spod nawierzchni), odcinającą (uniemożliwienie przenikania cząstek gruntu do warstwy leżącej powyżej).
PODŁOŻE – grunt rodzimy lub nasypowy leżący pod nawierzchnią do głębokości przemarzania, (ale co najmniej do głębokości gdzie σ = 0,02 MPa od obciążeń Użytkowych).
PODŁOŻE ULEPSZONE – wierzchnia warstwa podłoża leżąca bezpośrednio pod nawierzchnią, ulepszona w celu umożliwienia przejęcia ruchu budowlanego i właściwego wykonania nawierzchni (głównie stabilizacja spoiwami hydraulicznymi)
Nawierzchnia sztywna PŁYTA BETONOWA: Beton B40 lub mocniejszy, Wytrzymałość na rozciąganie przy zginaniu 5,5 MPa, Nasiąkliwość poniżej 4%, Wysoka mrozoodporność, Wysokie wymagania dla kruszyw w górnej części płyty (mała polerowalność, duŜa wytrzymałość na miażdżenie).
Nawierzchnia betonowa WARSTWA POŚLIZGOWA: Gruba folia z tworzywa sztucznego Piasek otaczany asfaltem – warstwa grubości od 2 cm do 3 cm Papa (Papier)
Zlikwidowanie (redukcja) przyczepności płyty betonowej do podłoża Skutek: Redukcja tarcia i naprężeń termicznych, Zwiększenie naprężeń na spodzie płyty od obciążeń użytkowych Redukcja naprężeń sumarycznych
PODBUDOWA – KAŻDA ULEPSZONE Podłoże GRUNTOWE Podłoże GRUNTOWE: Do 20 cm od powierzchni IS = min 103% Dalsze 30 cm IS = min 100%
Szczeliny Są nieodzownym elementem konstrukcyjnym. Ze względu na funkcję (sposób pracy) wyróżniamy: szczeliny rozszerzania, szczeliny skurczowe, Ze względu na kierunek przebiegu: szczeliny podłużne, szczeliny poprzeczne. Ze względu na konstrukcję: szczeliny dyblowane/kotwione, szczeliny niezbrojone.
Szczeliny rozszerzania Kompensują wydłużenia płyty betonowej od wzrostu temperatury. Wzrost temperatury – względem temperatury betonowania. Funkcję szczelin rozszerzania z czasem w znacznym stopniu przejmują szczeliny skurczowe.
Szczeliny skurczowe Kompensują przemieszczenia płyty betonowej od obniżenia temperatury. Zapobiegają niekontrolowanemu pękaniu betonu na skutek normalnego, technologicznego skurczu betonu. Wyróżniamy szczeliny skurczowe: Pozorne, Pełne.
Dybel – pręt stalowy wbudowany prostopadle do szczeliny; prosty, bez haków. Kotew – pręt, niekiedy zakończony hakami; przeważnie różni się od dybla średnicą i długością(dłuższy i cieńszy) Zbrojenie szczelin należy stosować gdy ruch jest ciężki, podbudowa niezwiązana; w szczelinach rozszerzania koniecznie.
ODWODNIENIE NAWIERZCHNI Odwodnienie jest jednym z najważniejszych elementów w projektowaniu nawierzchni. Dobre odwodnienie jest potrzebne nawet wówczas, gdy nawierzchnię pod względem nośności zaprojektowano z uwzględnieniem zawilgocenia podłoża (wkryt ). Powód: współczesne samochody ciężarowe charakteryzują duże naciski na oś i liczba osi. Skutki
oddziaływania na nawierzchnię na zawilgoconym podłożu są poważne. Dlatego w ważnych nawierzchniach zaleca się zawsze projektować warstwy odsączające.
ODWODNIENIE NAWIERZCHNI Woda dostaje się do nawierzchni: przez spękania i szczeliny, przez nieutwardzone pobocze, jako woda podciągana ponad ZWG, z przeciętych warstw wodonośnych, źródeł. Najważniejsze negatywne skutki wody w nawierzchni to: obniżenie wartości modułu podłoża i podbudowy z kruszywa nawet o 50% lub więcej wysadziny, zjawisko „pompowania”, odmywanie asfaltu w MMA.
ODWODNIENIE NAWIERZCHNI Negatywne skutki wody w nawierzchni można zminimalizować: nie dopuszczając jej w głąb nawierzchni (prewencja), zapewniając odpowiednie odwodnienie (drenaż), wykonując nawierzchnie wystarczająco mocne by wytrzymały połączone oddziaływanie ruchu i wody. Prewencja: odpowiednie pochylenia i spadki nawierzchni, szczelna nawierzchnia, naprawa spękań, przecięcie podciągania wody gruntowej.
Odprowadzenie wody (drenaż): Jeżeli woda dostanie się do nawierzchni (gruntowa, opadowa), musi być szybko usunięta, zanim stanie się przyczyną uszkodzeń. Służą temu dreny. Stosuje się je w postaci: warstw drenażowych (odsączających), drenów podłużnych, Między drenem, a przyległym materiałem musi być spełniony warunek szczelności.
“Warstwy odsączające i odcinające” Warstwy odsączające i odcinające należy wykonać gdy podłoże stanowi grunt wysadzinowy lub wątpliwy, nie ulepszony spoiwem lub lepiszczem. MATERIAŁY:
kruszywa: piaski, pospółki, Żwiry i ich mieszanki, miał kamienny (tylko warstwa odcinająca).
Geosyntetyki: geowłókniny i geotkaniny (warstwa odcinająca), geokompozyty (warstwa odsączająca).
Zarówno warstwy odsączające (drenażowe) jak i odcinające można wykonać z kruszywa lub
geosyntetyku. W praktyce obecnie stosuje się jednak zazwyczaj: geosyntetyki do wykonania warstwy odcinającej, kruszywa do wykonania warstwy odsączającej. Warstwa odcinająca z geotekstyliów jest dobrym technicznie rozwiązaniem, a jest łatwiejsza do wykonania i tańsza niż warstwa z kruszywa. Tradycyjne warstwy odsączające z kruszywa są w Polsce rzadko zastępowane geokompozytami – porównywalne koszty, sprawdzone rozwiązanie (zaufanie projektantów), grubość - mrozoodporność.
Stosowana gdy jest problem: Przenikania drobnych cząstek gruntu podłoża do
wyżej lezącej warstwy. Mieszania się materiału niezwiązanego warstwy nawierzchni z drobno uziarnionym podłożem. Zamulania warstwy odsączającej drobnymi cząstkami gruntu podłoża.
Rozwiązanie: Warstwa odcinająca z odpowiednio uziarnionego drobnego kruszywa (piasku). Warstwa odcinająca z geotekstyliów – geowłókninia, geotkanina.
Sprawdzenie warunku szczelności:
D15/d85 < 5
gdzie: D15 – średnica oczka sita, przez które przechodzi 15 % warstwy górnej d85 – średnica oczka sita, przez które przechodzi 85 % warstwy dolnej
WARSTWA ODCINAJĄCA Z GEOTEKSTYLIÓW Obecnie warstwę odcinającą wykonuje się w większości przypadków z geotekstyliów. Główne przyczyny - zalety stosowania geotekstylió w omawianej sytuacji - to: Spełnienie wymaganej funkcji przy znacznych oszczędnościach w kosztach.
Jednorodność parametrów (produkcja w fabryce). Łatwość układania geotekstyliów. Warstwa odcinająca (filtr) z geotekstyliów, podobni jak w przypadku warstwy z drobnego kruszywa, wymaga zaprojektowania – sprawdzenia, czy spełnione są wymagane warunki.
Geotekstylia są w pewnym sensie podobne do gruntów – zawierają pory (wolne przestrzenie) i fazę
stałą – tu włókna. W geotekstyliach wielkość porów bada się bezpośrednio, a nie ustala na podstawie wymiarów części stałych (szkieletu), jak to ma miejsce w gruntach. Zaprojektowanie warstwy odcinajacej z geotekstyliów polega na ustaleniu wymaganej wielkości jego porów z uwzględnieniem uziarnienia gruntu. W projektowaniu uwzględnia się trzy proste warunki: 1. WARUNEK RETENCJI. Jeżeli wielkość największych porów filtra jest mniejsza od najgrubszych ziaren gruntu to filtr będzie w stanie utrzymać grunt (retencja). Powstanie strefa przesklepień w gruncie, a bezpośrednio za nią powstanie naturalny filtr z ziaren gruntu. 2. WARUNEK ODPORNOŚCI NA ZATKANIE. Jeżeli wielkość najmniejszych porów filtra jest wystarczająco duża, aby pozwolić na przeniknięcie najmniejszych ziaren gruntu przez filtr to nie dojdzie do jego zatkania. Zjawisko przenikania najdrobniejszych ziaren gruntu musi wystąpić w czasie formowania się strefy przesklepień, jednak nie moze być ono
nadmierne. 3. WARUNEK WODOPRZEPUSZCZALNOŚCI. Ilość porów w filtrze z geotekstyliów musi być wystarczająco duża by zapewnić swobodny poprzeczny przepływ wody, nawet jeżeli nastąpi zatkanie niektórych porów.
WYMAGANIA DLA GEOTEKSTYLIÓW wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na przebici(+ ew. na rozdarcie), wielkość porów, wodoprzepuszczalność poprzeczna, masa powierzchniowa,* grubość.*
WBUDOWANIE WARSTWY GEOTEKSTYLIÓW: Podłoże wyprofilowane i przygotowane, bez ostrych elementów (np. kamienie, korzenie). Rozwijanie rolek z zachowaniem wymaganego zakładu. O ile przewidziano – przymocowanie szpilkami do podłoża. Niedopuszczalny ruch jakichkolwiek pojazdów bezpośrednio po powierzchni geosyntetyków (najczęściej minimum – 15 cm gruntu/kruszywa – następna warstwa wykonywana “od czoła”).
WYMAGANIA OGÓLNE : kruszywo czyste, niezwietrzałe, dobrze zagęszczalne
(nośność). Otwarty szkielet mineralny o dobrej wodoprzepuszczalności. WYMAGANIA SZCZEGÓŁOWE warunek wodoprzepuszczalności k>8 m/dobę. warunek szczelności D15/d85 ≤ ≤≤ ≤ 5 – należy sprawdzić gdy nie stosuje się warstwy odcinającej, warunek zagęszczalności U = d60/d10 ≥ ≥≥ ≥ 5 – gdy U jest duże to spada wodoprzepuszczalność gruntu (kruszywa) i mogą być trudności ze spełnieniem warunku k>8 m/dobę.
WBUDOWANIE WARSTWY KRUSZYWA(na przygotowanym podłożu) : Jednakowa grubość warstwy, taka by po zagęszczeniu uzyskać projektowaną (równiarka). Jeżeli h>20 cm – podział na dwie warstwy. Miejsca z oznakami segregacji – wymiana przed zagęszczaniem. Zagęszczanie (walce, ew. płyty, ubijaki – w miejscach niedostępnych dla walców). Nierówności – spulchnienie i dodanie lub usunięcie materiału; zagęszczenie.
PODBUDOWA I ULEPSZONE Podłoże ZGRUNTÓW LUB KRUSZYW STABILIZOWANYCH SPOIWAMI HYDRAULICZNYMI Dwie technologie wykonania stabilizacji: W mieszarkach stacjonarnych, Na miejscu.
Wykonanie na miejscu Mieszarki jedno- lub wielowirnikowe do wymieszania gruntu ze spoiwami, Spycharki, równiarki, sprzęt rolniczy (pługi brony, kultywatory) do spulchnienia
gruntu, Ciężkie szablony do profilowania warstwy, Rozsypywarki z osłonami przeciwpylnymi do
rozsypywania spoiw, zbiorniki na wodę (cysterny) z urządzeniami do równomiernego i kontrolowanego dozowania wody, Walce ogumione i stalowe (statyczne lub
wibracyjne) do zagęszczania Zagęszczarki płytowe, ubijaki, małe walce – zagęszczanie w miejscach trudnodostępnych.
ZASADY WYKONANIA STABILIZACJI SPOIWEM HYDRAULICZNYM NA MIEJSCU
GRUNT spulchniony i rozdrobniony, Sprawdzenie wilgotności gruntu, Ew. dodanie wody (równomiernie, kontrola) Ew. osuszenie (mieszanie/przesypywanie, śr. chemiczne – trudna czynność) Ew. podanie dodatków ulepszających: z wodą – (np. CaCl2,) ze spoiwem – (np. wapno, popiół lotny – przy stabilizacji cementem), Rozsypanie spoiwa – w ilości zgodnej z receptą, równomiernie, Jednorodne wymieszanie gruntu ze spoiwem, Sprawdzenie wilgotności (-20%, +10% wartość wopt), Profilowanie, Zagęszczanie, Pielęgnacja.
ZASADY PRODUKCJI MIESZANKI STABILIZOWANEJ SPOIWEM W WYTWÓRNI I
WBUDOWANIA Kruszywo lub grunt dozowane wagowo, Cement (żużel granulowany) dozowany wagowo, Woda dozowana objętościowo, Czas mieszania min. 1 minuta, Transport – brak segregacji, zachowana wilgotność mieszanki (-20%, +10% wartości wopt), Rozłożenie układarką na wilgotnym podłożu (ew. równiarką z zastosowaniem prowadnic), Zagęszczanie, Pielęgnacja. Wykonanie w mieszarkach stacjonarnych: Mieszarki stacjonarne, Układarki lub równiarki do rozkładania warstwy, Walce ogumione i stalowe (statyczne lub wibracyjne) do zagęszczania, Zagęszczarki płytowe, ubijaki, małe walce – zagęszczanie w miejscach trudnodostępnych.
STABILIZACJA SPOIWEM HYDRAULICZNYM MAKSYMALNE GRUBOŚCI WARSTW 15 cm – Stabilizacja sprzętem rolniczym, 18 cm – Stabilizacja na miejscu, sprzętem specjalistycznym, 22 cm – Mieszanka przygotowana w wytwórni stacjonarnej i dowieziona na budowę.
STABILIZACJA CEMENTEM Przeznaczenie: wykonanie podbudowy zasadniczej i pomocniczej (kruszywo/grunt) lub ulepszonego podłoża (grunt). Kruszywa uziarnienie – min. 30% na sicie 2mm, max. 15% poniżej 0,075 mm, zanieczyszczenia organiczne – wzorzec, zanieczyszczenia obce – do 0,5% wag. siarczany w przeliczeniu na SO3 – do 1%
STABILIZACJA CEMENTEM Grunty uziarnienie – sprawdzenie na 4 sitach (100% poniżej 40 mm, max. 20% poniżej 0,002 mm), granica płynności WL max. 40%, wskaźnik plastyczności IP max. 15%, części organiczne – max. 2% wag., pH od 5 do 8, siarczany w przeliczeniu na SO3 – do 1% Grunty nie spełniające w/w wymagań można ulepszać chlorkiem wapniowym, wapnem lub popiołami lotnymi. Zalecana zawartość ziaren poniżej 0,075mm - do 15%. Decydujące o przydatności gruntów są wyniki badania wytrzymałości na ściskanie. STABILIZACJA CEMENTEM Cement (wg PN-B-19701): portlandzki klasy 32,5 portlandzki z dodatkami hutniczy Woda (wg PN-B-32250) – czysta (pitna z wodociągu - bez badań) Wymagania technologiczne: temperatura powietrza min. 5° °° °C, brak opadów deszczu, podłoże nie jest zamarznięte, zagęszczanie walcami stalowymi lub ogumionymi, obowiązują ogólne zasady zagęszczania, zaleca się unikać spoin roboczych (wykonanie “całą szerokością”), STABILIZACJA CEMENTEM wymagania technologiczne cd. krawędź pionowa, zwilżona przed dobudowaniem sąsiedniego pasa (tylko, gdy przerwa >60 minut), przesunięcie spoin roboczych – min. 30 cm podłużna) i min. 1 metr (poprzeczna), kontakt cementu z gruntem lub kruszywem – koniec mieszania - max. 2 godziny, (“na miejscu”) kontakt cementu z gruntem lub kruszywem – koniec zagęszczania - max. 5 godzin, (“na miejscu”), dodanie wody do mieszanki – koniec zagęszczania - max. 2 godziny, (“w wytwórni”).
STABILIZACJA WAPNEM (1)Przeznaczenie: Wykonanie podbudowy pomocniczej...
budownictwopg