uwagi o nawierzchniach drogowych.pdf

Prof. dr hab. in

. Dariusz Sybilski

Instytut Badawczy Dróg i Mostów

Uwagi o nawierzchniach mostów drogowych

1. Wprowadzenie

Przegl d nawierzchni mostów szwajcarskich wykonany przed kilku laty pokazał,

e przed trzydziestu

laty taka nawierzchnia była nowoczesna, ale dzisiaj pewnie by my jej tak nie nazwali.

e by w dobrym stanie, je li

Wniosek nasuwa si jednak oczywisty,

e nawierzchnia nie musi nosi miana nowoczesna ,

aby by trwał .

Wymaganiem podstawowym jest zatem, aby nawierzchnia mostowa była trwała. Problemem

jest, jak to uzyska . Liczne przykłady przedwczesnego uszkodzenia i zniszczenia

y na pograniczu stref mostowej i drogowej. Analiza

wi kszo ci tych przedwczesnych uszkodze nawierzchni mostowych wskazuje,

ynierskiej, tym trudniejsza,

e le

e jest to trudna dziedzina naszej działalno ci

e jednak

y po stronie człowieka (inwestora, projektanta, wykonawcy), a nie

nieprzewidzianych czynników losowych. Szczególnie trudne warunki pracy nawierzchni

mostowej (obci

enie, temperatura) powoduj ,

e margines dopuszczalnego bł du podczas

projektowania i budowy, a potem utrzymania jest tak mały,

e bł d popełniony na

którymkolwiek etapie przynosi niemal natychmiastowy skutek w postaci zniszczenia

nawierzchni.

Kilka dobitnych przykładów z ostatnich lat potwierdza t prawd :

wiadukt

elbetowy w ul Hynka, nad ul. wirki i Wigury w Warszawie

most w Płocku remontowany w 1994 r., którego nawierzchnia uległa znacznemu

zniszczeniu ju

po pierwszej zimie, a została wymieniona w 1998 r. [ 2 ]

most Mieszcza ski we Wrocławiu, którego nawierzchnia musiała by wymieniona ju

po pół roku eksploatacji.

W ka

dym z tych wypadków, podobnie jak w wielu innych da si okre li precyzyjnie powód

uszkodzenia, który daleki jest od sił nadprzyrodzonych i czarnej magii. Najcz ciej s to:

niewła ciwie dobrane materiały

bł dy wykonawstwa

brak utrzymania podczas eksploatacji obiektu.

nawierzchni mostow o trwało ci nawet kilkudziesi ciu lat, jak to podaj Szwajcarzy.

2. Szczególne warunki obci enia

W artykule publikowanym w Drogownictwie w 1994 r. [ 3 ] bli

liwo ci popełnienia bł du b d wyeliminowane, to nietrudno uzyska

ej opisałem, na czym polegaj

szczególne warunki obci

enia nawierzchni drogowej na obiekcie mostowym. Tu tylko

przypomn ,

nawierzchnia nawet po trzydziestu latach eksploatacji mo

została dobrze zaprojektowana, wykonana i utrzymywana [ 1 ]. By mo

nawierzchni mostowych wskazuj ,

najcz ciej wina le

Je li te trzy mo

nawierzchnie mostowe poddane s obci

eniom pochodz cym od ruchu pojazdów

wywołuj cego siły pionowe i poziome oraz czynników klimatycznych i

napr

enia i odkształcenia wywoływane w nawierzchni mostowej pod działaniem tych

obci

e s z reguły wi ksze ni

w nawierzchni na korpusie drogowym

wi kszy jest wpływ temperatury ze wzgl du na wi ksz szybko i amplitud zmian,

wywołuj c efekt zm czenia termicznego, nakładaj cego si na zm czenie pod

obci

eniem ruchem pojazdów

obci

enia kołami pojazdów wywołuj w nawierzchni napr

enia

ciskaj ce i

cinaj ce, przy czym wi ksza sztywno podło

a nawierzchni asfaltowej powoduje,

e takie samo obci

enie wywołuje w niej wi ksze napr

enia, zwi kszaj c

liwo powstania trwałych odkształce lepkoplastycznych

w nawierzchni mostowej na sztywnym podło

u płyty pomostu napr

enia

u korpusu ziemnego,

wskutek czego trwało zm czeniowa materiału w nawierzchni mostowej jest

na podatnym podło

mniejsza ni

tego samego materiału w nawierzchni na korpusie drogowym

napr

enia powstaj ce w nawierzchni zale

ne s od pracy konstrukcji, co powoduje

m.in. powstawanie napr

e rozci gaj cych nie tylko w spodzie warstw bitumicznych,

lecz i na powierzchni nawierzchni w strefach przypodporowych - zniszczenie

zm czeniowe nawierzchni mostowej mo

e zatem nast powa obustronnie: od dołu i

od góry

brak poł czenia mi dzywarstwowego powoduje,

e napr

enia rozci gaj ce w

spodzie warstw bitumicznych s znacznie wi ksze, powoduj c pod powtarzalnym

obci

eniem ruchem samochodowym szybsze zniszczenia zm czeniowe - siatkowe

p kanie nawierzchni; szczególnie wa

ne jest w tym aspekcie prawidłowe poł czenie

izolacji z pomostem i nawierzchni z izolacj , b d nawierzchni bezpo rednio z

pomostem (wi kszo niepowodze nawierzchni mostowych, w tym tych, o których

wspomniano, miały sw przyczyn wła nie w braku poł czenia nawierzchni

bitumicznej z izolacj pomostu betonowego)

ze wzgl du na urz dzenia wyposa

enia (urz dzenia dylatacyjne, studzienki

odwodnieniowe) w

ladzie kół pojazdów nawierzchnie mostowe s poddawane

cz stszym i wi kszym wpływom dynamicznym obci

enia; efekt ten uwzgl dnia si w

postaci współczynnika zwi kszaj cego obci

enia koła (osi), a jego warto mo

wynosi od 1,1 do 1,5 zale

nie od rodzaju zawieszenia i stanu nawierzchni [ 4 ].

3. Rodzaje zniszczenia

klimatycznych i rodowiskowych jest mo

enia nawierzchni mostowej ł cznym działaniem pojazdów i czynników

liwo wyst pienia kilku podstawowych rodzajów

sp kania siatkowe wskutek zm czenia w wyniku:

powtarzalnego napr

enia rozci gaj cego w spodzie warstw bitumicznych od

obci

enia ruchem pojazdów

rodowiskowych takich jak woda, sól, niska temperatura.

rozci gaj ce w spodzie s wi ksze ni

Efektem obci

zniszczenia (razem lub osobno):

powtarzalnego napr

enia rozci gaj cego w górnej strefie nawierzchni od zginania

konstrukcji

uwaga: utrata poł czenia pomi dzy nawierzchni a izolacj , b d

izolacj a płyt powoduje

sp kania pojedyncze niskotemperaturowe wskutek gwałtownego spadku temperatury

lub wyst pienia bardzo niskiej temperatury

trwałe odkształcenia lepkoplastyczne warstw asfaltowych wskutek działania

obci

enia ruchem w wysokiej temperaturze

zniszczenia powierzchniowe wskutek działania wody, mrozu i rodków odladzaj cych

odkształcenia, p kni cia, sfalowania nawierzchni wskutek przesuni cia nawierzchni

po izolacji, b d nawierzchni z izolacj po płycie w wyniku utraty przyczepno ci w

poł czeniu mi dzy nimi

wyboje w s siedztwie urz dze dylatacyjnych lub studzienek wskutek przejazdu kół

wraz ze zwi kszeniem lokalnej nierówno ci poł czenia nawierzchni z urz dzeniem

enia, który ulega zwi kszeniu

wyposa

enia mostu.

4. Wymagania

systemem . Zadania systemu izolacyjno-nawierzchniowego na mo cie s dwojakiego rodzaju:

cz sto nawierzchni wraz z izolacj nazywa si

stanowi powierzchni , po której poruszaj si pojazdy, a zatem ma zapewni

ytkownika, spełniaj c wymagania szorstko ci i równo ci

stanowi ochron obiektu in

ynierskiego przed niszcz cym działaniem wody i rodków

odladzaj cych.

Nawierzchnia mostowa nie jest projektowana ze wzgl du na konieczno przeniesienia

nawierzchnia na korpusie ziemnym – nie jest wyznaczana jej trwało zm czeniowa

e w okresie eksploatacji – nie jest wymiarowana tak jak

(uto

samiana z no no ci ). No no , czyli zdolno przeniesienia obci

e u

ytkowych, jest

bowiem na obiekcie in

ynierskim spełniona przez sam konstrukcj obiektu. Wymagania

wobec systemu izolacyjno-nawierzchniowego mo

na zatem okre li nast puj co:

wobec nawierzchni mostowej:

szorstko

równo podłu

na i poprzeczna

spadki zapewniaj ce odwodnienie

trwało

komfort jazdy

wobec izolacji :

znaczne przy pieszenie zniszcze zm czeniowych

pojazdów i wyst powania efektu dynamicznego obci

dosłownie i w przeno ni. Dlatego te

Nawierzchnia i izolacja mostowa stanowi nierozł czn cało (a przynajmniej powinny),

bezpiecze stwo i komfort u

przewidywanej liczby obci

zabezpieczenie płyty pomostu obiektu przed szkodliwym działaniem czynników

rodowiskowych

trwało co najmniej taka jak warstwy nawierzchni na niej poło

one

zapewnienie poł czenia z płyt pomostu i z nawierzchni .

W Polsce nie ma odr bnej obowi zuj cej normy dotycz cej izolacji przeciwwodnej i

nawierzchni mostowych. W IBDM, podejmuj c prób uporz dkowania stanu normalizacji

podano wymagania wobec materiału – pap termozgrzewalnych i samoprzylepnych. W

najbli

szym czasie zalecenia te b d wydane przez IBDM (ze wzgl du na stały post p

techniczny w tej dziedzinie i stosowanie nowych materiałów, a zwłaszcza

wysokomodyfikowanych elastomeroasfaltów w zarówno w warstwie sczepnej, jak i ochronnej

hydroizolacji wymagania wobec przyczepno ci izolacji do podło

zdolno ci rozci gania przy mniejszej sztywno ci).

5. Stosowane rozwi zania izolacji i nawierzchni

Izolacja przeciwwodna

Izolacja przeciwwodna (hydroizolacja) jako element nawierzchni mostowej jest warstw

tradycyjnego asfaltu – ich wi kszej

a ulegaj pewnym zmianom

po redni pomi dzy konstrukcj (płyt ) pomostu a warstwami nawierzchni. Hydroizolacja

zapewnia przyczepno nawierzchni do płyty pomostu

zapewnia relaksacj napr

e rozci gaj cych i cinaj cych powstaj cych pod

działaniem poziomych sił składowych obci

enia u

ytkowego oraz relaksacj

napr

e w nawierzchni od odkształce konstrukcji, a zwłaszcza pomostu

kompensuje ró

nic odkształce termicznych nawierzchni i pomostu

kompensuje odkształcenia pomostu, powoduj ce powstawanie rys w podło

hydroizolacji.

W Polsce zaproponowano nast puj c klasyfikacj izolacji przeciwwodnych:

powłokowe:

cienkowarstwowe (od 1 do 2 mm)

grubowarstwowe niezbrojone i zbrojone (od 2 do 6 mm)

arkuszowe:

klejone

termozgrzewalne

samoprzylepne

mastyksy bitumiczne.

wymaga , opracowano m.in. zalecenia [ 5 ] oraz procedury badawcze, w których szczegółowo

wynikaj cym z innego zachowania tych materiałów ni

spełnia nast puj ce zadania [ 6 ]:

zastosowania takiej izolacji w przygotowanej i nadzorowanej przez IBDM naprawie

nawierzchni mostu Mieszcza skiego we Wrocławiu mo

e wymienione tu mastyksy bitumiczne s w znacznej mierze zapomniane,

e stanowi bardzo dobr

rekomendacj .

Przedstawiona klasyfikacja w znacznej mierze ilustruje systemy stosowane w wiecie, cho

nych krajach, co jest efektem zarówno

tradycji technicznej, jak i wpływu warunków klimatycznych.

y pewn specyfik rozwi za w ró

W Szwajcarii stosuje si :

systemy klejone: z izolacj termozgrzewaln i warstwami nawierzchni z asfaltu

lanego lub betonu asfaltowego

system pływaj cy: z warstw odcinaj c pomi dzy płyt pomostu a nawierzchni , np.

z papieru nas czonego olejem, oraz warstwami nawierzchni z asfaltu lanego

system kotwionej nawierzchni betonowej.

Trzeba wyja ni ,

e w Szwajcarii zdecydowanie przewa

aj mosty o pomostach

izolacj termozgrzewaln . Niemal zanikło stosowanie izolacji powłokowych (natryskowych)

anych. Najpowszechniej stosowane s systemy pierwszego typu z

wskutek nieudanych do wiadcze , b d cych efektem braku poł czenia mi dzy izolacj a

nawierzchni . Izolacje takie s obecnie stosowane jedynie w trudno dost pnych strefach

y izolacji rolowej.

Na południu USA bardzo popularne jest pozostawienie płyty betonowej jako powierzchni

jezdnej. Oczywi cie uwarunkowane jest to odpowiednimi wła ciwo ciami betonu oraz

na rozło

Polska. Na północy USA, w

podobnych do naszych warunkach klimatycznych, stosuje si przewa

nie izolacje

termozgrzewalne lub mastyksy asfaltowe. Ze wzgl du na warunki klimatyczne stosowane

lepiszcza to przede wszystkim polimeroasfalty.

W naszej strefie klimatycznej, w Europie, stosuje si podobne systemy jak w Polsce. Mo

wspomnie ,

e w Skandynawii i w Wielkiej Brytanii nadal bardzo cz sto stosowane s

mastyksy bitumiczne, lecz np. w Szwecji wył cznie z elastomeroasfaltem jako lepiszczem.

Nawierzchnia

Nawierzchnia asfaltowa układana na izolacji przeciwwodnej składa si najcz ciej z dwóch

cieraln (jak ogólnie przyj ło si j nazywa tak e poza obiektem mostowym). Fakt, e

dolna warstwa nosi inne okre lenie ni na korpusie ziemnym, gdzie nazywa si j warstw

wi c wskazuje, e jej rola jest inna. Warstwa ochronna nawierzchni mostowej ma na celu

zabezpieczenie izolacji przeciwwodnej przed zniszczeniem podczas wykonania nawierzchni

oraz w czasie eksploatacji. Rola ochronna dolnej warstwy nawierzchni asfaltowej stała si w

dwuwarstwowe, a ich górna warstwa jest wła nie warstw ochronn i przej ła rol , jak

wcze niej wypełniała dolna warstwa nawierzchni. Dwuwarstwowy układ nawierzchni

asfaltowej na izolacji jest wi c układem i tradycyjnym i maj cym swe uwarunkowanie

technologiczne, o czym pó niej. Najwa niejsze jest, aby było powszechnie wiadome i

zrozumiałe, e nawierzchnia mostowa nie jest taka sama jak nawierzchnia na korpusie

ziemnym. Nawierzchnia mostowa wraz z izolacj jako cało ma zadanie zapewnienia

szczelno ci i ochron płyty pomostu. Obie warstwy nawierzchni powinny mie zatem

Trzeba przyzna ,

ale warto pami ta o tym materiale w poł czeniu z elastomeroasfaltem. Przykład

trzeba zauwa

elbetowych, b d spr

pomostów, w których nie mo

warunkami klimatycznymi znacznie łagodniejszymi ni

warstw, z których doln zwyczajowo nazywa si warstw ochronn , a górn warstw

ostatnich latach raczej umown , bowiem izolacje rolowe nowej generacji s z reguły

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: