STUDIA INŻYNIERSKIEE

KIERUNEK: BUDOWNICTWO

Przedmiot:

NAWIERZCHNIE DROGOWE I TECHNOLOGIA ROBÓT DROGOWYCH

Temat: Nawierzchnie z kostki brukowej betonowej

dr inż. Piotr Zieliński

Politechnika Krakowska

Katedra Budowy Dróg i Inżynierii Ruchu

Rok akademicki 2012/2013

Charakterystyka nawierzchni z kostki



Z racji niewielkich wymiarów kostek ułożonych na podsypce piaskowej
warstwy te mogą zachowywać się pod ruchem w sposób elastyczny,
zatem praca ich jest zbliżona bardziej do nawierzchni podatnych niż do
sztywnych.



Giętkość połączeń pomiędzy kostkami (spoiny wypełnione piaskiem),
ograniczająca występowanie spękań pozwala na zmniejszenie grubości
warstwy w porównaniu do monolitycznej warstwy sztywnej i daje dzięki
temu wymierne oszczędności.



Obecnie układanie może być już dokonywane w pełni mechanicznie,
przy użyciu znacznie prostszego i tańszego sprzętu niż wykonywane na
miejscu nawierzchnie betonowe.



Kostki wyprodukowane mechanicznie przy spełnieniu wszystkich
wymogów technologicznych mają bardzo dobre własności w zakresie
wytrzymałości i trwałości.

Zastosowanie nawierzchni z kostki brukowej betonowej:



przejścia dla pieszych, infrastruktura architektoniczna, powierzchnie nie
obciążone ruchem pojazdów (około 1/3 rocznej produkcji kostki) – posadzki,
tarasy, skarpy nasypów, stożki przyczółków mostowych, ścieżki rowerowe,
chodniki, place, schody terenowe itd.



ulice w osiedlach mieszkaniowych – podatność na zmiany w kształtowaniu
terenu, wartości estetyczne, niski koszt utrzymania



ulice o charakterze ruchowym – dobre przenoszenie powolnego i ciężkiego
ruchu pojazdów



przystanki i stacje autobusowe – odporność na rozlane paliwo i olej, odporność
na silne obciążenia poziome



posadzki przemysłowe – odporność na skoncentrowane znaczne obciążenia, na
ruch od kół pojazdów nietypowych jak wózki widłowe, przyczepy
niskopodłogowe, kontenery



lotniska – w układzie dróg obsługujących, pasów startowych dla lekkich
samochodów, lądowania helikopterów



zamiejskie drogi lokalne – głownie w Europie Północnej i Ameryce Centralnej

Funkcje poszczególnych warstw nawierzchni

kostkowej



Kostki pełnią funkcję nie tylko warstwy ścieralnej ale także warstwy
nośnej, pod warunkiem prawidłowego jej wykonania. Wg badań prof.
Shackel’a, dla nacisków do 80 kN/oś udział warstwy kostek w
przenoszeniu obciążeń jest często zasadniczy, przy wzroście nacisków od
osi większy udział przypada już podbudowie.



Kostki betonowe układane są na podsypce z materiału ziarnistego
grubości 20-40 mm, szerokość spoin również wypełnionych piaskiem
wynosi 2-4 mm. Zarówno ułożenie kostek, wzajemne zaklinowanie się
jak i prawidłowe wypełnienie spoin piaskiem są decydujące dla
prawidłowej pracy nawierzchni pod ruchem.



Obecność piasku w spoinach umożliwia kostkom współpracę: ułatwia
niewielkie ruchy obrotowe od naprężeń poziomych przy zawracaniu
pojazdów, zapewnia prawidłowy rozkład naprężeń od obciążenia ruchem
oraz pozwala na przenoszenie naprężeń termicznych.

Czynniki wpływające na pracę nawierzchni kostkowych

Podsypka

– funkcje i wymagania



Podsypka piaskowa działa zarówno jako bariera przeciwdziałająca
powstawaniu spękań odbitych, jako warstwa podkładowa pod kostki
które mogą być w niej osadzone oraz jako dolna część wypełnienia
spoin. Na pracę kostek wpływa w szczególności grubość, uziarnienie i
kształt ziarn podsypki.



Badania wykazały, że jeżeli grubość podsypki maleje, maleje również
podatność nawierzchni na koleiny, jednak zbyt mała grubość podsypki
nie zapewnia dobrego zazębienia się kostek, tym samym nie zapewniając
dobrej ich współpracy. Korzystna grubość warstwy podsypki powinna
się zawierać w granicach 20-40 mm po zagęszczeniu.



Powierzchnia podsypki musi być idealnie równa - po jej rozłożeniu
poruszanie się na niej jest niedopuszczalne

Wypełnienie spoin



W czasie zagęszczania kostek, materiał podsypki podnosi się w spoinach
do wysokości 20-30 mm. Pozostała część spoin powinna być wypełniona
przez wprowadzanie do nich piasku szczotkami.



Ruch pojazdów na nawierzchni o spoinach niewypełnionych jest
wzbroniony do momentu zakończenia procesu wypełniania. Badania
wykazały, że uziarnienie piasku do wypełniania spoin nie jest decydujące
dla pracy kostek. Ogólnie uważa się, że piasek o uziarnieniu dostatecznie
drobnym dla łatwego wprowadzenia go w spoiny jest wystarczająco
odpowiedni do tych celów.



Wg wymagań austriackich jako materiał wypełniający szczeliny w
nawierzchni kostkowej powinien być używany materiał ostrokrawędzisty
tj. piasek o uziarnieniu 0/2 do 0/3 mm, korzystne jest także stosowanie
piasku łamanego.

Podbudowa nawierzchni z kostki

Podbudowa pod nawierzchnię z kostek betonowych powinna wykazywać
przede wszystkim:



wysoką nośność



dobre zagęszczenie



idealnie płaską powierzchnię (nie dopuszcza się wyrównania materiałem
podsypki)



szerokość,

zapewniającą

odpowiednie

podparcie

nawierzchni

(poszerzenia boczne, obramowanie)



nie może posiadać kolein od ruchu budowlanego

Powyższe wymagania najlepiej spełnia podbudowa związana cementem.

Zalety nawierzchni kostkowych





zdolność do przepuszczania wody;



łatwa w utrzymaniu;



możliwość ponownego użycia kostek z rozbiórki;



łatwy dostęp do instalacji podziemnych;



walory estetyczne;



bezpośrednio po wykonaniu dopuszczenie do ruchu;



wysoka trwałość i wytrzymałość

Wady nawierzchni z betonowej kostki brukowej



nadmierny hałas,



gorsza równość niż w przypadku nawierzchni asfaltowej,



ubytki masy kostek po kilku latach eksploatacji,



układanie ręczne,



odbarwienia, wykwity,



wady technologiczne (łuszczenie, odpryski),

Uszkodzenia nawierzchni z kostki – wypłukany

materiał podsypki

Zatoka autobusowa z kostki betonowej

(koleiny, spękania kostek, lokalne zapadnięcia)

Nawierzchnie z kostki

– podsumowanie (1)



Możliwość stosowania dla różnych warunków obciążeń



Ze względu na polerowanie oraz równość prędkość do 70 km/h



W przypadku obciążeń powyżej 80 kN/oś nośność zapewnia się
dzięki podbudowie, dla ruchu ciężkiego kostki 8-10 cm, dla b.
ciężkiego 10-12cm.



Najczęściej są to nawierzchni przepuszczalne, w uzasadnionych
przypadkach spoiny wypełnia się materiałem związanym.



Odwodnienie zapewnia się nadając nawierzchni spadek (zalecany
min. 2%) oraz odprowadzając wodę z wnętrza konstrukcji.



ukośna, które dają najmniejsze wartości odkształcenia trwałego.

Nawierzchnie z kostki

– podsumowanie (2)



Stosowanie do podsypki i wypełnienia spoin materiału
niezwiązanego ogranicza występowanie spękań, optymalna
grubość podsypki to 30 mm po zagęszczeniu, najlepiej piasek
łamany lub drobny grys do 4 mm.



podbudowa musi mieć odpowiednią nośność i równość, nie wolno
jej wyrównywać materiałem podsypki.



Ze względu na zimowe utrzymanie (solanki) cement do produkcji
kostek i podbudowy powinien być czystym cementem
portlandzkim, o niskiej zawartości alkaliów (do 0,6%) i C3A 7%.



Najkorzystniejszy kształt kostek to taki, który zapewnia wzajemne
ich zaklinowanie się z czterech stron. Najwłaściwszy deseń to
jodełka podłużna, poprzeczna lub ukośna, które dają najmniejsze
wartości odkształcenia trwałego.

Porównanie nawierzchni kostkowych, asfaltowych i z betonu cementowego

Porównanie nawierzchni kostkowych, asfaltowych i z betonu cementowego

Porównanie nawierzchni kostkowych, asfaltowych i z betonu cementowego