1
Nawierzchnie z kostki betonowej –
drogowe i portowe
Betonowa kostka
brukowa
I f
j ól
d k j
i
Informacje ogólne, produkcja i
badania
Co to jest kostka betonowa?
prefabrykat betonowy
wykonany metodą wibroprasowania z
betonu nie zbrojonego
niebarwionego lub barwionego
niebarwionego lub barwionego
kształt umożliwiający wzajemne
przystawianie elementów
Zastosowanie kostki betonowej na
świecie
Nowe nawierzchnie z kostki betonowej [mln m
2
/rok]
Zastosowanie nawierzchni z kostki
betonowej
Drogi
Obiekty komercyjne
Powierzchnie przemysłowe
Powierzchnie przemysłowe
Obiekty mieszkalne
Zastosowania specjalne
Zastosowanie nawierzchni z kostki
betonowej
Drogi
•
Drogi główne
•
Drogi osiedlowe
Powierzchnie przemysłowe
•
Fabryki i magazyny
•
Terminale kontenerowe
•
Drogi osiedlowe
•
Naprawa uszkodzeń na drogach miejskich
•
Skrzyżowania
•
Przejścia dla pieszych
•
Postoje dla taksówek
•
Strome skarpy
•
Terminale kontenerowe
•
Obiekty wojskowe
•
Kopalnie
•
Oczyszczalnie ścieków
•
Kamieniołomy
•
Lotniska i porty
2
Przepisy normalizacyjne
Polska:
Rozporządzenie ministra transportu i
gospodarki morskiej z 2 marca 1999r.
Dz. U. 43, poz. 430
PN EN 1338 „Betonowe kostki brukowe.
Wymagania i metody badań”
Materiały do produkcji kostki betonowej
Cement
Cement portlandzki CEM I 42,5 i 52,5 (R)
Cement portlandzki krzemionkowy lub żużlowy CEM II
Kruszywo
Najwyższej jakości kruszywa frakcjonowane żwirowo-
Najwyższej jakości kruszywa frakcjonowane, żwirowo
otoczakowe i łamane 2/8 i 2/16
Piaski 0/2
Dodatki mineralne
Domieszki chemiczne
Pigmenty
Woda
Metody produkcji kostki betonowej (1)
Metoda stacjonarna A
Zalety:
Duża wydajność
Nieskomplikowana
technologia
M żli
ść bi ż
j k
li
Możliwość bieżącej kontroli
jakości
Bardzo dobre warunki
dojrzewania betonu
Wady:
Konieczność posiadania
dużej pow. Produkcyjnej
Wysokie koszty
inwestycyjne
Metody produkcji kostki betonowej (2)
Metoda Stacjonarna B
Zalety
Wysoka wydajność
Nieduża powierzchnia
produkcyjna
Stosunkowo niskie nakłady
inwestycyjne
es ycyj e
Wady
Brak możliwości kontroli
produkcji
Możliwość powstawania dużej
liczby braków
Najgorsze warunki
dojrzewania kostki
Wysoki stopień
skomplikowania technologii
Metody produkcji kostki betonowej (3)
Metoda przejezdna C
Zalety:
Niskie nakłady inwestycyjne
Możliwość stosunkowo szybkiego uruchomienia
produkcji
produkcji
Możliwość bieżącej kontroli wyrobów
Wady:
Niska wydajność wibroprasy
Zmienne warunki dojrzewania wyrobów
Konieczność dostarczania mieszanki betonowej do
miejsca formowania wyrobów
Wymagania dla kostki betonowej (1)
Wymagania ogólne
Wymiar poziomy od jakiegokolwiek brzegu co
najmniej 50mm
Stosunek najdłuższego boku do grubości
i j
l b ó
4
mniejszy lub równy 4
Jedna lub 2 warstwy betonu
Grubość warstwy górnej minimum 4cm
Krawędzie ścięte lub zaokrąglone
Odchyłki w wymiarach do 2mm
Ścięcia ponad 2mm uważa się za ukosowanie
3
Wymagania dla kostki betonowej (2)
Kształt i wymiary
Kostka o grubości
Długość
Szerokość
Grubość
mm
80
100
±2
±3
±2
±3
±3
±4
Dopuszczalne tolerancje wymiarów kostki
100
3
3
4
Dopuszczalne różnice przekątnych
Klasa
Znak
Różnica [mm]
1
2
J
K
5
3
Wymagania dla kostki betonowej (3)
Odporność na działanie wody i mrozu
M
M
Nasiąkliwość wodą (tabela 4.1 normy)
Klasa
Znak
Nasiąkliwość w % masy
1
2
A
B
Bez pomiarów
Mniej lub równo 6
1
2
2
100%
a
M
M
W
M
−
=
⋅
gdzie: M
1
– masa próbki namoczonej [g]
M
2
– masa próbki wysuszonej [g]
Mrozoodporność z udziałem soli odladzających
2
1, 0
M
kG
L
m
A
=
≤
gdzie: M
– masa
mat.
odspojonego
[kg]
A – pow. badanych próbek [m
2
]
Wymagania dla kostki betonowej (4)
Oznaczenie
wytrzymałości
S
l t
= ⋅
Powierzchnia przełamu [mm
2
]
Wytrzymałość charakterystyczna kostki
S
l t
= ⋅
0, 637
3, 6
P
T
k
MPa
S
=
⋅ ⋅ ≥
k – współczynnik korekcyjny zależny od
grubości kostki
Obciążenie łamiące na jednostkę długości
250
P
N
F
mm
l
=
≥
Wymagania dla kostki betonowej (5)
Oznaczenie odporności na ścieranie
Koło ścierające 200 mm
Proszek elektrokorundowy
Prędkość wysypywania proszku 2,5litra/60s
Wymiar próbki co najmniej 100x70 mm
Badana powierzchnia płaska z tolerancją ±1 mm
Badana powierzchnia płaska z tolerancją ±1 mm
Ścieralność ≤23mm
Wymagania dla kostki betonowej (6)
Oznaczenie szorstkości
Wahadło brytyjskie
5 kostek o tej samej powierzchni
Temp 20±2°C
Przed badaniem próbka w wodzie 30min 20°C
Zwilżamy powierzchnię próbki
Uruchamiamy wahadło 5 razy
3 ostatnie wahnięcia odczytujemy na skali
Obracamy próbke o 180° i powtarzamy badanie
Wymagania dla kostki betonowej (7)
Cechy wizualne
Wygląd
Tekstura
Zabarwienie (barwiona może być warstwa
ścieralna lub cały element)
4
Asortyment (1)
Holland
Behaton
Unidecor
Unistone
Asortyment (2)
Plaster miodu
Conleaf
Tiffany
Aristocrat
Asortyment (3) – zalecenia niemieckie
Betonowa kostka
brukowa
Ch
kt
t k i
h i
Charakterystyka nawierzchni,
projektowanie i wykonawstwo
Charakterystyka nawierzchni (1)
Konstrukcja podatna
Podbudowa wykonana z KŁSM, KNSM
Podbudowa z MMA
Konstrukcja sztywna
j
y
Podbudowa wykonane z kruszyw naturalnych
lub łamanych stabilizowanych cementem
Podbudowa wykonana z chudego betonu
Charakterystyka nawierzchni (2)
Uzyskiwanie sztywności wraz z upływem czasu
Przenoszenie obciążeń z kostki na kostkę wywołuje w
niej tylko naprężenia ściskające i ścinające
W i
h i t j i i t t
ż
i
W nawierzchni powstają nieistotne naprężenia
zginające
Nawierzchnia praktycznie nie wrażliwa na spękania
Warstwa jezdna ma mały i pomijalny wpływ na
nośność nawierzchni (ciężkie konstrukcje podatne)
5
Obciążenia nawierzchni
Obciążenia dla dróg i placów postojowych
Dobowe obciążenie ruchem
Rodzaj ruchu
Rodzaj ruchu
Obciążenia dla portów
Obciążenia od kontenerów
Obciążenia od maszyn transportowych
Obciążenia od kontenerów
Wymiary stopki narożnikowej
(178x162mm),wystającej poniżej spodu
kontenera
Ciśnienie kontaktowe przekazywane na
nawierzchnię przez stopkę narożnikową
2,59MPa – 1 kontener
12,5MPa
– 8 kontenerów
Liczba kontenerów w stosie
Redukcja ciężaru w zależności od liczby
kontenerów w stosie
Obciążenie na nawierzchnię w zależności od
konfiguracji składowania
Obciążenia od maszyn transportowych
Przykład obciążenia
wozem bramowym
Przykłady maszyn transportowych
Ogólne zasady projektowe
Obciążenia nawierzchni są bardzo duże, zarówno
od maszyn, jak i od stosu kontenerów
Obciążenia od sąsiadujących kół maszyn,
położonych blisko siebie, nakładają się
Przy ruchu ciężkich maszyn występują duże
Przy ruchu ciężkich maszyn występują duże
efekty dynamiczne
Nawierzchnie poddawane są wielokrotnym
obciążeniom
Do obliczania naprężeń w poszczególnych
warstwach nawierzchni może być stosowany
program BISAR
Konstrukcja nawierzchni
Warstwa ścieralna z kostki betonowej
Podsypka
Podbudowa zasadnicza
Podbudowa pomocnicza
Podbudowa pomocnicza
Warstwa mrozoochronna
Ulepszone podłoże
Podłoże gruntowe
6
Ulepszone podłoże
Stosowane w przypadku małej nośności
podłoża gruntowego CBR<5%
Stabilizacja gruntu rodzimego lub
d
i i
d d tk
i
i
dowiezionego z dodatkami spoiw
hydraulicznych
Wykonanie warstwy z kruszywa
naturalnego o CBR>20% i k>8m/dobę
Warstwa wzmacniająca z kruszywa
zbrojonego geosiatką
Podbudowa pomocnicza
Do podbudów pomocniczych stosowane są:
KŁSM o CBR>50%
Żużle hutnicze
Żużle hutnicze
KNSM
KN stabilizowane spoiwami hydraulicznymi
(cement, wapno, popioły lotne)
Podbudowa zasadnicza
Konstrukcje ciężkie:
Beton cementowy B30 i B40
Beton cementowy B30 i B40 z włóknami stalowymi 20-40
kg/m3 lub włóknami polipropylenowymi
Chudy beton (klasy 7,5;10;15;20 MPa)
Kruszywo związane cementem (klasy 4,5;7;10;15 MPa)
KŁSM wysokiej jakości CBR>80%
MMA
Konstrukcje lekkie:
KŁSM
KNSM
Tłuczeń kamienny
Podsypka piaskowa
Grubość warstwy 3-5cm
Piasek łamany lub KŁ o uziarnieniu 0/5 lub 0/8
Piasek naturalny lub KN o uziarnieniu 0/4 lub 0/8
W dk
t
i
db dó
b
ś dkó i ż
h
W przypadku stosowania podbudów bez środków wiążących
powinny być spełnione warunki:
15
50
85
50
5
25
D
D
d
d
≤
≤
Materiał fugujący
Łatwość wypełniania szczelin między kostkami
Odporność na wywiewanie pod wpływem ruchu
samochodowego
W
k
dl
i
i
d
i d i j
filt
ji
Warunek wymagany dla zapewnienia odpowiedniej filtracji:
15
50
85
50
4
10
D
D
d
d
≤
≤
Przykładowe konstrukcje nawierzchni
Dz. U. 43, poz. 430
Chodniki i ścieżki rowerowe
Miejsca parkingowe (2500kg)
Miejsca parkingowe (2500kg)
Miejsca parkingowe (pojazdy ciężkie)
Zatoki autobusowe KR5
7
Przykładowa nawierzchnia portowa
Terminal kontenerowy
Podstawowa maszyna transportowa – wóz bramowy
Masa własna wozu 56310 kg
Masa obliczeniowa kontenera 40-stopowego 22000 kg
Rozstaw kół (jak na rys.)
Szerokość jezdni
Liczba przejść pojazdu 960000
Współczynnik dynamiczny 60%
CBR podłoża 3%
Lotniskowa płyta postojowa
Obciążenie 45000 kg (na koło)
Masa własna samolotu 79 379 kg
Maksymalna masa startowa 156 489 kg
Zasady układania kostki betonowej
Przygotowanie podbudowy
Wykonanie podsypki
Zasady układania kostki betonowej
Ręczne układanie kostki
Zasady układania kostki betonowej
Mechaniczne układanie kostki
Zasady układania kostki betonowej
Przycinanie kostki
Zasady układania kostki betonowej
8
Zasady układania kostki betonowej
Wykonanie obrzeży i odwodnienia
Zasady układania kostki betonowej
Wypełnienie fug i zagęczczenie nawierzchni
Betonowa kostka
brukowa
U k d
i i
h i
Uszkodzenia nawierzchni,
przykładowe realizacje i
podsumowanie
Uszkodzenia nawierzchni kostkowej
Pęknięcia i ubytki
Zmiażdżenie
Wykruszenia
Wykwity
Przykładowe realizacje
Międzynarodowy port lotniczy w Hong-Kongu
464000 m
2
nawierzchni z kostki betonowej
Przykładowe realizacje
9
Przykładowe realizacje
Przykładowe realizacje
Przykładowe realizacje
Podsumowanie
Zalety
Wysoka jednorodność i jakość
kostki
Przy zastosowaniu mechanicznego
układania wysoka równość i
jednorodność
Charakterystyka pracy
Wady
Niski komfort jazdy dla
ruchu szybkiego
Na skomplikowanych
nawierzchniach ręczne
układanie
Odporność na czynniki chemiczne
Szybka budowa przy zastosowaniu
mechanicznej układki
Możliwość ponownego użycia
kostek
Wyraźne zalety estetyczne
Na lotniskach możliwość
wywiewania pod wpływem
gazów spalinowych piasku
ze spoin
Wykorzystane materiały
http://www.pavingexpert.com
http://www.paving.org.uk
http://www.icpi.org
http://lab-trade.com
http://www.techmatik.pl/
http://www.optimas.de
http://www.sf-kooperation.de
PN EN 1339:2004 Betonowa kostka brukowa
PN-EN 1339:2004 „Betonowa kostka brukowa.
Wymagania i metody badań.”
„Nawierzchnie w portach morskich i terminalach kontenerowych” –
prof. dr hab. inż. Józef Judycki – Drogownictwo 3/2006
„Nawierzchnia z betonowej kostki brukowej” –
Mirosław Kossakowski – Drogownictwo 4/2006
„Drogowe normy europejskie. Betonowa kostka brukowa” –
Stefan Rolla – Drogownictwo 11/2004, 12/2004
„Kostka brukowa z betonu wibroprasowanego” – Witold Brylicki
„Grundlagen Verkehrsbau I”
„Strassenbau – Strassenbautechnik”