uszkodzenia nawierzchni betonowych, Wat Budownictwo, ROK III, Remont i utrzymanie dróg i ulic

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Budownictwo 14
Mariusz Urbański
TYPOWE USZKODZENIA NAWIERZCHNI BETONOWYCH
Nawierzchnie sztywne z betonu cementowego mimo wielu zalet, jakimi są nie-
wątpliwa trwałość konstrukcji oraz fakt, iż ulegają w mniejszym stopniu tak popu-
larnemu koleinowaniu, nie są pozbawione wad i również ulegają zniszczeniom. Ilo-
ściowa miara uszkodzenia występującego na danym obszarze zwiększa się wraz z
kolejnymi latami użytkowania. W pierwszych latach eksploatacji niezbędna jest
dbałość o szczeliny dylatacyjne, w następnych pojawiają się pęknięcia przy szczeli-
nach. Kolejnym etapem użytkowania jest pojawienie się nierówności na krawę-
dziach płyt oraz pęknięć pojedynczych podłużnych lub poprzecznych, a w końcowej
fazie pęknięcia siatkowe prowadzące do konieczności wzmocnienia nawierzchni lub
recyklingu.
1. Klasyfikacja typowych zniszczeń nawierzchni
Podział uszkodzeń nawierzchni przedstawia tabela 1.
TABELA 1
Typowe uszkodzenia nawierzchni betonowych
Rodzaj uszkodzenia
Opis uszkodzenia
Powierzchniowe
Ubytki powstałe w wyniku wyłuskania kruszywa
Białe wykwity z kraterami wewnątrz
Pęknięcia włoskowate
Ścieranie nawierzchni
Strukturalne
Koleiny w nawierzchni
Pęknięcia płyt
Deformacje szczelin
Wysadziny i osiadania płyt
130
M. Urbański
2. Uszkodzenia powierzchniowe
Na podstawie oceny wizualnej wyróżnić można 5 typów uszkodzeń powierzchni:
Ubytki powstałe w wyniku wyłuskania kruszywa
powstają przez zastosowanie
kruszywa niedostatecznie oczyszczonego (przemytego) lub złego składowania. Naj-
bardziej niekorzystna jest otoczka gliny na grubszych ziarnach, która działa ujem-
nie na wytrzymałość, zwłaszcza na rozciąganie i na odporność na czynniki atmosfe-
ryczne. Niebezpieczne jest również stosowanie kruszywa zanieczyszczonego drob-
nymi cząstkami pylastymi, powodującymi konieczność zwiększenia ilości wody do
uzyskania takiej konsystencji,
w
wyniku czego tworzy
się na powierzchni płyty gru-
ba warstwa zaprawy cementowo-piaskowej. Zanieczyszczenia przyczyniają się rów-
nież do wypadania kruszywa, tworząc niezwiązaną otoczkę wokół kruszywa. Także
na wypadanie kruszywa z konstrukcji ma niebagatelny wpływ kształt kruszywa.
Beton oparty na kruszywie otoczkowym ma większą tendencję do wypadania od
kruszywa łamanego.
Białe wykwity z kraterami wewnątrz
powstają w wyniku występowania w mie-
szance związków chemicznych, takich jak aluminium, które reaguje z wodorem.
W wyniku zachodzących reakcji tworzą się na powierzchni białe wykwity z we-
wnętrznymi kraterami [1].
Pęknięcia włoskowate
ujawniają się pod wpływem skurczu powstałego we-
wnątrz struktury
betonu,
np.
na skutek użycia nieodpowiedniego
cementu.
Pojawia-
nie się tego rodzaju pęknięć może być związane z niedopasowanym procesem tech-
nologicznym do panujących warunków atmosferycznych, np. szybkiego oziębiania
nawierzchni czy też szybkiego odparowywania wody. Pęknięcia te mogą również
powstawać wskutek drgań wywołanych przez przejeżdżające pojazdy lub niejedna-
kowej nośności podłoża lub podbudowy. Pęknięcia te na ogół przechodzą przez całą
grubość płyty i wynoszą od kilku do kilkunastu milimetrów.
Rys. 1. Różnice w wierzchniej warstwie spowodowane nadmiernym ścieraniem
Ścieranie nawierzchni
może być skutkiem użycia złego kruszywa do mieszanki
betonowej. Ziarna o małej wytrzymałości na zgniatanie, zawierające wapień lub
Typowe uszkodzenia nawierzchni betonowych
131
mikę, powodują nadmierną ścieralność powierzchni i jej polerowanie. Na rysunku 1
przedstawiono uszkodzenie w postaci miejsc, w których przez nadmierne szlifowa-
nie związane z użytkowaniem została zdarta wierzchnia warstwa betonu, co spowo-
dowało odsłonięcie ziaren kruszywa.
Zjawisko koleinowania
powstaje w wyniku zastosowania nieodpowiedniego
kruszywa oraz niewłaściwej eksploatacji nawierzchni. Polskie wymagania określają
w celu zapobiegania zjawisku badanie kruszywa w bębnie Los Angeles, aby okreś-
lić odporność kruszywa na polerowanie. Najbardziej odporne na ścieranie są kwar-
cyty i w związku z tym najbardziej pożądane do tego typu konstrukcji. Analiza pro-
filu porzecznego konstrukcji opartego na kruszywie wapiennym i na nawierzchniach
z kruszywem porfirowym wykazała, iż kruszywo wapienne wykazuje większą ten-
dencję do koleinowania. Analiza potwierdziła również, iż największe koleiny znaj-
dują się na powolnym pasie ruchu.
3. Uszkodzenia strukturalne
Korzystając z wizualnej oceny, wyróżniamy 3 podstawowe typy uszkodzeń
struk- turalnych:
Pęknięcia pojedyncze płyt
(rys. 2) pojawiają się najczęściej w narożach i kra-
wędziach (rys. 3) płyt przez złe podparcie lub
ich unoszenie, np. pod
wpływem tem-
peratury. Pęknięcia te przechodzą przez całą grubość płyty z charakterystyczną dla
tego rodzaju zniszczeń zmienną szerokością. Powstają również na skutek:
– zbyt małej wytrzymałości betonu,
– większego niż przewidywano nacisku osi,
– zmęczenia betonu spowodowanego powtarzalnym obciążeniem ruchu,
– obniżonej nośności podbudowy.
Rys. 2. Pęknięcia pojedyncze Rys. 3. Najczęstsze pęknięcia w narożach
W pierwszej kolejności powstają w narożach i krawędziach, niekiedy przebiegają
przez środek płyty. W miarę użytkowania, co zdarza się dość rzadko, przeistaczają
132
M. Urbański
się w
pęknięcia siatkowe wzajemnie przecinające się,
nieregularnie rozmieszczone,
dzieląc powierzchnie na wieloboki.
Spękania narożne powstają
w
wyniku występo-
wania największych naprężeń w tych miejscach, natomiast pęknięcia poprzeczne
płyty powstają wskutek naprężeń termicznych lub skurczowych [1].
Najczęściej spotykane pęknięcia są powodem nałożenia się dwojakiego rodzaju
przyczyn od obciążenia pojazdami oraz wpływów termicznych.
Deformacje szczelin
powstają już w trakcie budowy na skutek niedogęszczenia
lub rozgęszczenia gruntu (rys. 4). Powstają one również pod wpływem zarówno
czynników wewnętrznych, jak i zewnętrznych występujących podczas użytkowania.
Są to miejsca nieciągłości konstrukcji, w które dostają się ziarna kruszywa, blokując
ruchy płyt, powodując odciski płyt i stopniowe odłamywanie się betonu.
Rys. 4. Uszkodzenie szczelin podczas budowy
Wysadziny i osiadania płyt
występują rzadko dzięki swej sztywności. Częstym
zjawiskiem jest nierównomierne osiadanie, wynikające z braku współpracy między
sąsiadującymi płytami. Głównymi przyczynami braku współpracy płyt są odrywanie
się płyt od podbudowy oraz penetracja wody, a przez to osłabianie podbudowy [2].
Typowe uszkodzenia nawierzchni betonowych
133
Rys. 5. Uzupełnienie szczelin dylatacyjnych oraz pęknięć elastyczną masą zalewową
Do podstawowych zabiegów pielęgnacyjnych zapobiegających niszczeniu pod-
budowy i całej konstrukcji jest uszczelnianie szczelin dylatacyjnych i powstałych
pęknięć. Zapobiegają one destrukcyjnym wpływom warunków atmosferycznych na
konstrukcję nawierzchni oraz zapobiegają wnikaniu wody i innych związków do
podbudowy. Wpływa to również na nieklinowanie się ziaren kruszywa w szczeli-
nach. Konserwacja szczelin polega na wypełnianiu ich masą elastyczną zalewową,
umożliwiającą swobodną pracę płyt (rys. 5).
4. Uszkodzenia miejscowe
Do uszkodzeń miejscowych można zaliczyć:
– rozwarstwienia,
– pustki wewnętrzne,
– wtrącenia obce,
– niejednorodną strukturę betonu na grubości,
– złamania naroży,
– odparzenia.
Rozwarstwienia
wywołane
są opóźnioną sedymentacją mieszanki betonowej
wskutek
wysokiego stosunku
w/c
lub
nieprzestrzegania
dojrzewania betonu i zbyt szybkiego
rozpoczęcia prac wykończeniowych. Przyczyną pustek wewnętrznych jest niedo-
stateczne odpowietrzenie podczas układania i zagęszczania mieszanki betonowej.
Wtrącenia obce najczęściej pochodzenia organicznego występują w wyniku niedo-
statecznego oczyszczenia kruszywa. Grube płyty betonowe wykazują duże różnice
wytrzymałości w przypadku betonów zwykłych tradycyjnie zagęszczanych, tj.
mniej- sze wytrzymałości występują w górnych warstwach, większe w dolnych.
Złamanie naroży może wynikać z nieuwzględnienia obciążenia skupionego w naro-
żu, braku dyblowania krawędzi, niedostatecznego zagęszczenia podłoża, nierówno-
miernego skurczu. Przyczyną lokalnych odparzeń warstwy nawierzchniowej jest
zbyt późne ułożenie posypki utwardzającej (posadzki betonowe), zabrudzone podło-
że, brak zwilżenia podłoża przed naniesieniem warstwy szczepnej oraz zbyt duża
różnica sztywności materiału naprawczego w stosunku do podkładu betonowego
[4].
Podsumowanie
Omówione uszkodzenia mają negatywny wpływ nie tylko ze względów estetycz-
nych, ale również użytkowych. W nawierzchni, w której nie zostaną w porę zdia-
gnozowane uszkodzenia,
dochodzi do jej degradacji,
co obniża bezpieczeństwo
eksploatacyjne nawierzchni. Autor dostrzega potrzebę rozwoju istniejących oraz
stworzenia nowych systemów metod ogólnych i szczegółowych oceny nawierzchni
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • emaginacja.xlx.pl

    •