Zag szczenie i rozk adanie
nawierzchni asfaltowych
Przygotowa :
Janusz Buhl
Wyró niamy wiele rodzajów dróg, od ma ych
drugorz dnych dróg lokalnych, po wielkie
wielopasmowe autostrady.
Bez wzgl du na rodzaj drogi, zawsze wymagane jest
odpowiednie zag szczenie nawierzchni w celu
zapewnienia odpowiedniej no no ci dla
przeniesienia obci enia ruchem, unikni cia
osiada , wyd u enia czasu eksploatacji oraz
zmniejszenia kosztów utrzymania.
Droga budowana jest na nasypie lub w wykopie i
sk ada si z wielu warstw: nasypu, podbudowy
pomocniczej, podbudowy zasadniczej, warstwy
wi cej i warstwy cieralnej.
Jako wykonanej nawierzchni, zapewniaj ca
równ i szorstk powierzchni , bezpo rednio zale y
od jako ci operacji rozk adania i parametrów
technicznych rozk adaj cego j sprz tu.
Przekrój przez typow nawierzchni
asfaltow wraz z podbudow
Asfaltowa warstwa
cieralna
Asfaltowa warstwa
wi ca
Podbudowa asfaltowa
Podbudowa zasadnicza
Podbudowa pomocnicza
Nasyp
" Wybór górnej warstwy nawierzchni i jej jako zale
od spodziewanych obci e i nat enia ruchu, a
tak e od warunków klimatycznych, których dzia aniu
poddana b dzie droga w okre lonym czasie
eksploatacji.
" Aby warstwa asfaltowa funkcjonowa a zgodnie z
za o eniami, ró ne jej sk adniki (lepiszcze, kruszywo,
wype niacz) powinny by starannie dobrane tak, by
otrzyma ostatecznie mieszank o optymalnym
sk adzie. Dobra jako materia ów i dobrze
zaprojektowana mieszanka nie wystarczaj , aby
zagwarantowa d ugi okres eksploatacji. Równie
wa ny jest sposób wytworzenia mieszanki oraz
sposób w jaki jest ona rozk adana i zag szczana.
Korzy ci ze stosowania materia ów najwy szej
jako ci mog by niewystarczaj ce, je li nie
zostanie zachowana zgodno etapów produkcji z
przyj tymi normami.
Podzia mieszanek mineralno
asfaltowych ze wzgl du na rodzaj
Wytwórnie
mieszanek
bitumicznych
Schemat WMB
Jako nawierzchni asfaltowej mo e by
oceniona pod wzgl dem spe niania szeregu
kryteriów. Do najwa niejszych nale :
Odporno na deformacje plastyczne, co mo e by
wyra one jako stabilno ,
Odporno na zm czenie pod wp ywem obci enia i
temperatury,
Zdolno do przenoszenia obci e (sztywno ),
Odporno na dzia anie wody,
Starzenie,
Odporno na p kanie w niskich temperaturach.
Rozk adanie i
Rozk adanie i
zag szczanie mieszanek
zag szczanie mieszanek
mineralno-asfaltowych
mineralno-asfaltowych
Rozk adarki
Zadaniem rozk adarki mieszanki mineralno-
asfaltowej jest zapewnienie równej powierzchni
warstwy i jednorodnego zag szczenia wst pnego dla
nadania mieszance wystarczaj cej stabilno ci tak,
aby walce mog y rozpocz proces zag szczania.
Zapewniona musi by równie jednorodna tekstura.
Wszystkie nowoczesne rozk adarki sk adaj si z
dwóch g ównych cz ci: ci gnika i rozk adaj cej,
p ywaj cej deski.
" Ci gnik porusza si na ogumionych ko ach lub na g sienicach.
Rozk adarki na ko ach s atwe do transportu. Du a pr dko
transportowa pozwala im na szybkie przemieszczanie si .
" Dzi ki dobrym cechom trakcyjnym, ci gniki g sienicowe s
przydatne do pracy na niezwi zanych powierzchniach i przy
uk adaniu podbudów stabilizowanych mechanicznie, czy
cementem. Wymagane jest równie stosowanie ci gników
g sienicowych przy uk adaniu du ymi szeroko ciami oraz na
stromych pochyleniach.
Przep yw materia u
Mieszanka mineralno-asfaltowa roz adowywana jest do kosza
rozk adarki, która popycha tylne ko a samochodu. Z kosza
mieszanka transportowana jest bli niaczymi lub pojedynczym
przeno nikiem zgrzeb owym, a nast pnie na przeno nik
limakowy, który rozprowadza mieszank poprzecznie, na ca
szeroko robocz deski. Wysoko zamontowania
przeno nika limakowego mo na regulowa , dopasowuj c j
do grubo ci warstwy.
 limak powinien rozmieszcza materia w ró nych kierunkach, aby
sprosta warunkom, jakie mo e napotka rozk adarka podczas
pracy.
Deska rozk adaj ca
" Deska wyrównuje i wst pnie zag szcza mieszank
mineralno-asfaltow do wymaganej grubo ci,
spadku pod u nego i poprzecznego oraz przekroju
daszkowego. Samopoziomuj ca si , p ywaj ca
deska przymocowana jest do ci gnika za pomoc
dwóch ramion w dwóch punktach holowania,
znajduj cych si po obu stronach ci gnika, blisko
jego osi. Dzi ki temu jakiekolwiek pionowe ruchy
spowodowane nierówno ciami powierzchni
ograniczone s do minimum. Pozwala to desce na
u o enie równej warstwy, nawet, je li pod o e jest
nieco nieregularne. W miar jak uk adana jest ka da
nast pna warstwa, nierówno ci staj si coraz mniej
widoczne.
K t natarcia
" K t mi dzy spodni p yt deski a uk adan
powierzchni nazywany jest  k tem natarcia . Jest
on ró ny dla poszczególnych desek, w zale no ci od
ich ci aru, powierzchni styku dolnej p yty oraz
kszta tu przedniej cz ci deski.
Wp yw wa ka materia u
na wysoko po o enia deski
" Wa ek materia u zbyt wysoki:
deska podnosi si .
" Wa ek materia u zbyt niski:
deska opada.
" Wystarczaj ca wysoko
wa ka materia u: ca kowita
suma si dzia aj cych na
desk jest w równowadze i
deska jest zdolna do
utrzymania si na po danej
wysoko ci.
" Ogrzewanie dolnych p yt deski
Deski s ogrzewane palnikami na paliwo p ynne lub
palnikami gazowymi, albo te elektrycznie. Ma to na celu
zapobieganie podrywania gor cej mieszanki przez p yty.
" Sta a lub zmienna szeroko rozk adania
Najbardziej popularnym typem jest deska teleskopowa,
która ma hydraulicznie zmienian szeroko robocz
(do 9 m). Deski o sta ej szeroko ci s ta sze i
odpowiednie w niektórych zastosowaniach.
Ubijaki
" Mechanizm ubijania wykorzystuje pionowy ruch o du ej
amplitudzie i stosunkowo niskiej cz stotliwo ci. G ównym
zadaniem ubijaków jest u atwienie przep ywu materia u pod
p yt deski. Za ubijakami znajduje si statyczna lub
wibracyjna p yta. Szeroko ubijaków i cz stotliwo
ubijania ogranicza maksymaln pr dko rozk adania,
poniewa adna cz rozk adanej warstwy nie mo e
pozosta nie ubita.
Wibracja
" Deska wyposa ona jest w zespó wibracyjny. Oprócz efektu
dodatkowego zag szczenia, wibracja zmniejsza tarcie
mi dzy p yt deski, a mieszank mineralno-asfaltow ,
pozwalaj c desce atwiej p yn nad materia em. Wibracja
powoduje równie wyp ywanie cz ci asfaltu na
powierzchni , co dostarcza dodatkowego  smarowania i
polepsza tekstur powierzchni.
Ubijak pracuj cy z du amplitud , w po czeniu z
p yt deski wibracyjnej
Pr dko rozk adania
" Pr dko rozk adarki powinna by utrzymywana, jak to
tylko mo liwe, na sta ym poziomie. Zmiany pr dko ci
prowadz do rozk adania nierównej warstwy. Zalecane
jest wyposa enie rozk adarki w automatyczny system
utrzymywania za o onej pr dko ci w warunkach
zmiennego obci enia.
" Nie wskazane s postoje rozk adarki - mog one
powodowa nie tylko pogorszenie wygl du powierzchni,
ale równie segregacj temperaturow . Za ka dym razem,
gdy rozk adarka zatrzymuje si , deska ma tendencj do
 topienia si w warstwie. Sch adzaj si wtedy odcinki
warstwy przed desk i bezpo rednio za rozk adarka, które
nie s dost pne dla walców, podczas gdy mieszanka pod
desk pozostaje gor ca. Gdy rozk adarka znowu rusza,
deska nieznacznie podnosi si , aby przej nad paskiem
ch odniejszego materia u z przodu, pozostawiaj c za
sob uskok w warstwie.
" Je eli rozk adarka jest zmuszona do zatrzymania si ,
to desk mo na unieruchomi za pomoc
specjalnego systemu zatrzymania deski, który
w cza hydrauliczne si owniki podnoszenia.
Zapobiega to  topieniu si deski w warstwie i
zmniejsza problemy zwi zane z zatrzymywaniem
rozk adarki.
" Normalne pr dko ci rozk adania wahaj si od 4 do
20 m/min, w zale no ci od rodzaju mieszanki i
parametrów rozk adarki. Warunkiem utrzymania
deski p ywaj cej na rozk adanej warstwie jest
utrzymywanie pewnej minimalnej pr dko ci. Deska
zaczyna osiada , je eli pr dko spada poni ej
warto ci minimalnej - grubo warstwy jest wtedy
zbyt cienka.
Grubo i równo warstwy
" Dla osi gni cia wyspecyfikowanej równo ci, zwykle
wyra anej jako maksymalne dopuszczalne
odchylenie w wysoko ci na odcinku o pewnej
d ugo ci, grubo warstwy mo e si zmienia , aby
skompensowa nierówno ci pod o a. Tam gdzie
niezb dne, nale y stosowa elektroniczne
sterowanie wysoko ci i spadku, które automatycznie
dopasowuje grubo warstwy tak, aby utrzyma
wymagany poziom powierzchni. Je eli rozk adarka
sterowana jest r cznie, obs uga musi unika zbyt
cz stych korekt wysoko ci po o enia deski.
Maszyny do
zag szczania
mieszanek
mineralno-
asfaltowych
Dobór maszyn do zag szczania
mieszanek mineralno-asfaltowych
" Dla wra liwych mieszanek oraz, gdy wymagane s
stosunkowo niskie wska niki zag szczenia,
tradycyjny statyczny walec stalowy, sam lub w
po czeniu z walcem ogumionym, gwarantuje
osi gni cie wymaganego zag szczenia z tym samym
prawdopodobie stwem, co walec wibracyjny. Z
drugiej strony, dla mieszanek wymagaj cych
wysokiego stopnia zag szczenia, prawdopodobie -
stwo osi gni cia wymaganej jako ci zag szczenia
jest zdecydowanie wi ksze w przypadku stosowania
walców wibracyjnych.
" Walec wibracyjny mo e wykonywa zarówno zag szczanie, jak
i wa owanie wyg adzaj ce. Na etapie zag szczania powinien
zapewni wymagany ostatecznie stopie zag szczenia
mieszanki. W przypadku niewielkiego zakresu robót mo e
nast pnie przej do pracy statycznej i wykona wa owanie
wyg adzaj ce. Je li zakres robót jest du y, wa owanie
wyg adzaj ce wykonuje statyczny walec stalowy lub walec
ogumiony.
Poniewa walce wibracyjne s bardziej wydajne od walców
statycznych, niezwykle ekonomiczne jest stosowanie ich na
du ych budowach.
Istotne cechy walca wibracyjnego
" Parametry zag szczania s czynnikiem ró nicuj cym
walce. Pod tym wzgl dem energia zag szczania odgrywa
najwi ksz rol : im wy sza energia, tym wi ksza
g boko zag szczania i mniejsza ilo wymaganych
przej . Na wielko energii zag szczania wp ywa:
 statyczny nacisk liniowy,
 amplituda,
 cz stotliwo ,
 stosunek mas: statyczna/wibruj ca,
 rednica b bna.
Do innych czynników nale pr dko wa owania oraz
ilo b bnów z wibracj .
" Statyczny nacisk liniowy - dla g adkiego walca
wibracyjnego, statyczny nacisk liniowy jest to ci ar
modu u b bna podzielony przez szeroko
wa owania b bna, wyra ony w kg/cm lub kN/m.
" Cz stotliwo i amplituda  cz stotliwo jest ilo ci
uderze b bna w jednostce czasu, mierzon w Hz
lub ilo ci drga na minut (3000 i 4200 drga /min
dla MMA). Amplituda, to maksymalna zmiana
po o enia b bna w stosunku do jego osi, zwykle
wyra ana w mm (do 1 mm dla MMA)
" Ilo b bnów wibracyjnych - wibracyjny walec
tandemowy mo e mie jeden lub dwa b bny
wibracyjne. Ogólnie, dwa b bny wibracyjne
zwi kszaj wydajno o oko o 80% na gruntach i
50% na warstwach asfaltowych, gdy walec nie musi
wykona du ej liczby przej .
" Szeroko b bna - walec o szeroko ci b bna 1450 mm
najcz ciej pokrywa szeroko rozk adania wynosz c 3,5 - 3,9
m w trzech równoleg ych pasach. Walec o szeroko ci 1600 mm
równie potrzebuje trzech przej , lecz zak ady s wtedy zbyt
du e - nie ma wi c korzy ci z dodatkowej szeroko ci b bna. W
tym szczególnym przypadku b ben o szeroko ci 1600 mm jest
zbyt du y do tego konkretnego zastosowania.
" K t podej cia wp ywa na opór wa owania. Je eli
b ben jest ma y i ci ki, b dzie wywiera poziom
si , która z kolei powoduje wi ksze opory
wa owania, co mo e zwi kszy zapotrzebowanie na
moc silnika.
" Uk ad zraszania - walec do zag szczania mieszanek
mineralno-asfaltowych musi mie dobry uk ad
zraszania wod , zapobiegaj cy przyklejaniu si
mieszanki do b bnów. Nowoczesne walce maj
uk ad nap dzany pomp . Bardzo wa ne jest
wyposa enie uk adu w dobry system filtrów.
Zbiorniki powinny mie pojemno wystarczaj c na
o miogodzinny dzie pracy.
Istotne cechy walca statycznego
z g adkim b bnem
" Wyró nia si dwa g ówne typy
walców statycznych z g adkim
b bnem: wersja trójko owa i
wersja dwuko owego tandemu.
Konwencjonalny trójko owy
model ma dwa du e
nap dzane tylne b bny i
mniejszy przedni b ben, który
steruje walcem. Nowoczesne
walce trójko owe maj trzy
du e nap dzane b bny o
równej rednicy i przegubowe
sterowanie.
Walec trójko owy o stalowej sztywnej ramie. Przegubowy walec stalowy z jednakowym
naciskiem liniowym wszystkich b bnów.
Zapewnia to jednorodne zag szczenie na
ca ej szeroko ci wa owania.
Walec tandemowy o stalowej ramie.
" B bny o równej rednicy zapewniaj jednorodne
zag szczenie na ca ej szeroko ci maszyny, co nie
ma miejsca w przypadku konwencjonalnych walców
trójko owych
Przegubowe sterowanie z centraln osi obrotu zapewnia w a ciwy zak ad
b bnów i jednakowe si y na ca ej szeroko ci wa owania, nawet podczas
skr tów.
Konwencjonalny walec statyczny mo e powodowa powstawanie kolein w
warstwie
 Nap d na wszystkie ko a zapewnia lepsz zdolno
pokonywania spadków, a tak e eliminuje przepychanie
materia u - problem wyst puj cy przy stosowaniu
konwencjonalnych walców trójko owych.
" Balast - 10-12 tonowy walec statyczny wymaga z
regu y dwóch do trzech ton balastu. Najbardziej
wygodnym i w konsekwencji najcz ciej
stosowanym rodzajem balastu jest woda. G ówny
balast z regu y umieszczany jest w b bnach i
poprawia po o enie rodka ci ko ci walca.
" Konstrukcja b bna - sfazowane kraw dzie b bna
ograniczaj lady b bna na warstwie asfaltowej.
B bny musz by wyposa one w skrobaki,
umo liwiaj ce równie prac walca na ró nych
materia ach.
" Podwójny uk ad sterowania umo liwia operatorowi
wybór najbardziej wygodnej pozycji pod wzgl dem
dobrej widoczno ci we wszystkie kierunkach.
Istotne cechy walca ogumionego
" Skuteczno zag szczania walca ogumionego
zale na jest przede wszystkim od dwóch
parametrów: obci enia na ko o oraz ci nienia
kontaktowego na styku opony z pod o em, które jest
skorelowane z ci nieniem w oponie. Na grubych
warstwach du e opony z du powierzchni
kontaktu s bardziej skuteczne od mniejszych opon
o tym samym ci nieniu kontaktowym na pod o e.
Jest to szczególnie wa ne przy zag szczaniu
gruntów.
" Obci enie na ko o - ilo kó bezpo rednio wp ywa
na wielko obci enia na ko o. Walce ogumione w
klasie rednio-ci kiej z regu y maj od siedmiu do
dziewi ciu kó i maksymalne obci enie na ko o do
3000 kg, które jest wystarczaj ce w wi kszo ci
operacji zag szczania.
" Balast - z regu y dla osi gni cia po danego ci aru
roboczego potrzebny jest du y balast. Istnieje wiele
ró nych sposobów balastowania walca ogumionego,
na przyk ad stosuj c elazne sztaby, piasek lub
wod .
" Opony - rozró nia si trzy g ówne rodzaje opon:
 opony diagonalne - s odpowiednie do
zag szczania zarówno gruntów, jak i mieszanek
mineralno-asfaltowych lecz rozk ad ci nienia
kontaktowego na pod o e nie jest równomierny,
 opony radialne - s równie odpowiednie do
zag szczania zarówno gruntów, jak i mieszanek
mineralno-asfaltowych, tym niemniej rozk ad
ci nienia jest bardziej równomierny ni dla opony
diagonalnej,
 nisko profilowe opony w pe ni  p ywaj ce (w tym
tak e opony o szerokiej podstawie) - s
odpowiednie do zamykania powierzchni i
wa owania wyg adzaj cego warstw asfaltowych.
Ogólny schemat ci nienia kontaktowego na pod o e
1. Standardowa opona diagonalna
Ziarna mog przemieszcza si poziomo. Zakres ci nienia 0,3 - 0,9
MPa.
2. Opona radialna
Ci nienie kontaktowe roz o one bardziej równomiernie, z
mo liwo ci zmiany ci nienia.
3. Opona o szerokiej podstawie
Opony o szerokiej podstawie z regu y powoduj mniejsze
przemieszczenia ziaren ni opony standardowe (0,4 MPa).
" Zak ad - przy normalnych ci nieniach, przednie i
tylne opony powinny by przesuni te wzgl dem
siebie o 30-50 mm. Dla uzyskania jednorodnego
efektu zag szczania oraz dla unikni cia ladów opon
na warstwie asfaltowej, wa niejsza jest wielko
zak adu mi dzy obszarami kontaktu ci nienia. Zak ad
ten mo na sprawdzi podczas przejazdu walca po
piasku, porównuj c zag bianie si przednich i
tylnych opon.
" Zak ad powierzchni ci nienia kontaktowego.
Uprzednio zag szczone powierzchnie, wzmacniaj
zag szczany grunt i pomagaj uzyska lepsze oraz
bardziej jednorodne zag szczenie.
Zasady wa owania
" Kierunek ruchu walców - walce musz by
-
-
-
ustawione ty em do kierunku uk adania nawierzchni,
co oznacza, e za rozk adark jako pierwsze znajduje
si ko o nap dowe walca. Je eli walec zostanie
wprowadzony na zag szczan mieszank przodem
(jako pierwsze ko o steruj ce) utworz si
wybrzuszenia warstwy, wyra ne zw aszcza po
pierwszym przeje dzie walca. Przyczyn tego
zjawiska jest popychanie nie zag szczonej
mieszanki przez ko o steruj ce. Zasad t
przedstawia rysunek poni ej, na którym ko o
nap dowe zaznaczono kolorem niebieskim. Wyj tek
stanowi wy cznie zag szczanie mieszanki na
wzniesieniu. W takim przypadku walec porusza si
przodem za rozk adark .
" Pocz tek zag szczania dzia ki roboczej - w pierwszej
kolejno ci nale y zag szcza wszystkie spoiny:
najpierw poprzeczne, a nast pnie pod u ne.
" Kolejno przejazdów walca po roz o onej warstwie -
zag szczanie nale y rozpoczyna od kraw dzi
zewn trznej (zwykle tej, po o onej ni ej). Jest to
czynno niezb dna - kraw d nie zag szczona na
pocz tku powoduje  rozpychanie zag szczonej
warstwy, uniemo liwiaj c uzyskanie odpowiedniej,
za o onej w projekcie, grubo ci oraz stopnia
zag szczenia. Nale y wykona j bardzo starannie,
u ywaj c tylko pierwszego, najwolniejszego biegu
roboczego.
W przypadku rozk adania warstwy po ow jezdni, pierwszy
przejazd walca wzd u dzia ki roboczej powinien zag ci
pod u ne z cze mi dzy dzia kami roboczymi, a nast pne
przejazdy zgodnie z opisan zasad - od kraw dzi
zewn trznej. W celu unikni cia pozostawiania ladów na
warstwie zmiana pasa zawsze musi si odbywa na
zag szczonej powierzchni.
Literatura
1. Zag szczanie i rozk adanie nawierzchni asfaltowych. Dowell, Stubbs,
Dynapac, Szwecja 2004 r.
2. K. B a ejowski, S. Styk, Technologia warstw asfaltowych. WKi , W-wa
2004 r.