CELE STOSOWANIA GEOSYNTETYCZNYCH WARSTW

REDNICH W NAWIERZCHNIACH ASFALTOWYCH:

przedłu

enie trwało

ci naprawy sp

kanych nawierzchni

(naprawy sp

odbitych od nieci

gło

ci w dolnych

warstwach),

poł

czenie konstrukcji nawierzchni na poszerzeniach

jezdni lub poł

czeniach z poszerzonym poboczem,

zapobiegaj

ce sp

kaniom odbitym,

zapobieganie powstawaniu sp

odbitych w nowych

nawierzchniach półsztywnych.

przedłu

enie trwało

ci zm

czeniowej wzmocnienia

(zbrojenie nawierzchni).

Dzi

ki zwi

kszeniu trwało

ci nawierzchni oszcz

dza si

zasoby naturalne i wydłu

a okresy mi

dzyremontowe.

GEOSYNTETYCZNE WARSTWY PO

REDNIE

W ZAPOBIEGANIU SP

KANIOM ODBITYM

Zgodnie z ogóln

definicj

, sp

kania odbite s

uszkodzeniem,

którego

ródłem s

nieci

gło

ci w dolnych warstwach konstrukcji

nawierzchni, znajduj

ce swoje odbicie na powierzchni warstw

bitumicznych nawierzchni. Do nieci

gło

ci tych zalicza si

(a) sp

kania sztywnych warstw podbudowy (stabilizacja

cementem, chudy beton), (b) spoiny podłu

ne lub poprzeczne na

poł

czeniach warstw, zwłaszcza na poszerzeniach jezdni lub

poł

czeniach z ulepszonym poboczem,

(c) szczeliny w istniej

cych nawierzchniach z betonu

cementowego,

(d) samoistne sp

kania mrozowe w warstwie

cieralnej, przykryte

nast

pnie bitumiczn

warstw

renowacyjn

wygięcie

propagacja pęknięcia

Rys.1. Oddziaływania inicjuj

ce sp

kania odbite

kania nawierzchni drogowej, w tym sp

kania

odbite, powoduj

nast

puj

ce szkodliwe skutki:

utrat

szczelno

ci; ka

de niekontrolowane p

kni

cie na

powierzchni jezdni umo

liwia wodzie opadowej penetracj

trza konstrukcji nawierzchni, gdzie przemieszczaj

c si

wzdłu

powierzchni kontaktu warstw osłabia wi

zanie

dzywarstwowe; ponadto woda poprzez konstrukcj

nawierzchni dostaje si

tak

e do podło

a gruntowego, w

którym cz

sto wyst

puj

grunty spoiste, wra

liwe na działanie

wody i mrozu,

w podbudowie i podło

u powstaj

dodatkowe napr

ęŜ

enia;

przyspieszone zniszczenie warstwy

cieralnej wzdłu

kni

cia; pod wspólnym działaniem obci

ąŜ

od pojazdów,

wody i mrozu, warstwa

cieralna ulega w s

siedztwie p

kni

cia

przyspieszonemu zniszczeniu,

Z punktu widzenia u

ytkownika, obecno

ść

odbitych

w nawierzchni powoduje dyskomfort wywołany cz

stym

pogorszeniem równo

ci, tzw. „klawiszowaniem nawierzchni”,

a tak

e zmniejszeniem bezpiecze

stwa jazdy, w zwi

zku z

liwym wyciskaniem pod kołami pojazdu wodnej

zawiesiny cz

stek mineralnych z dolnych warstw.

M e c h a n i z m s y s t e m u o d p r ę Ŝ a ją c e g o

Rys. 2. Mechanizm pracy warstwy odpr

ęŜ

cej

(no

nika lepiszcza)

WARSTWA WZMACNIAJ

CA (ZBROJ

CA)

W ostatnich latach badania nad geosyntetykami

rozszerzyły si

o prace nad mo

liwo

ciami stosowania

geosyntetyków o zwi

kszonej sztywno

ci oraz

sztywno

ci poł

czenia z warstwami asfaltowymi, do

wzmacniania układu warstw asfaltowych, dzi

przekazywaniu napr

ęŜ

rozci

gaj

cych z warstwy dolnej

na geosyntetyk (rys 3).

Rys.3. Mechanizm pracy warstwy zbroj

cej

Aby system był efektywny jako zbrojenie, musz

spełnione trzy warunki :

geosyntetyk (jako produkt) powinien wykazywa

liwie wysok

sztywno

ść

sztywno

ść

poł

czenia geosyntetyku z warstwami

asfaltowymi powinna by

jak najwy

sza,

geosyntetyk powinien by

umieszczony w strefie

rozci

ganej układu warstw asfaltowych

Poł

czenie ró

nych technik wzmocnienia

dostarcza efektywne i oszcz

dne rozwi

zania dla

zabiegów remontowych i wzmocnie

GEOWŁÓKNINY CZY GEOSIATKI/GEOKOMPOZYTY?

Przeznaczenie geosyntetyku w konstrukcji warstw

bitumicznych jest identyfikowane na podstawie własno

mechanicznych oznaczonych w badaniu rozci

gania.

Geowłókniny charakteryzuje niski moduł sztywno

ci w

porównaniu do modułu mieszanek bitumicznych i st

d nie mog

traktowane jako zbrojenie, co jest nadal do

ść

stym

bł

dem drogowców. Z drugiej strony, materiał ten

charakteryzuje si

znacznym wydłu

eniem przy przenoszonej

granicznej sile, co przy zmianach temperatury umo

liwia

przenoszenie znacznych poziomych przemieszcze

nad

kni

ciem w dolnej warstwie, absorpcj

napr

ęŜ

siedztwie nieci

gło

ci w dolnej warstwie a tym samym

opó

nianie procesu wyst

powania sp

odbitych.

Geowłókniny jako warstwy odpr

ęŜ

ce s

dobrym, efektywnym

rozwi

zaniem jedynie przy naprawach sp

odbitych, bez wpływu na

ść

nawierzchni, któr

trzeba zapewni

innymi sposobami.

Zapobieganie lub napraw

odbitych nale

y traktowa

przede

wszystkim jako problem lokalny.

Geosiatki/geokompozyty. Zgodnie z teori

materiałów kompozytowych ,

efektywno

ść

zbrojenia geosyntetykami jest warunkowana takimi czynnikami

jak stopie

przekazywania obci

ąŜ

enia z warstwy bitumicznej na komponenty

zbroj

ce, tj. geokompozyty lub geosiatki (wysoka sztywno

ść

poł

czenia),

udział obj

ciowy lub masowy geosyntetyku w stosunku do warstwy

bitumicznej, stosunek modułu spr

ęŜ

ysto

ci zbrojenia do modułu

spr

ęŜ

ysto

ci (sztywno

ci) warstwy bitumicznej, a tak

e trwało

ść

cech

geosyntetyku w czasie eksploatacji. Bior

c pod uwag

ę Ŝ

e moduł sztywno

warstwy bitumicznej jest silnie zale

ny od temperatury,

e zmienia si

zale

nie od cz

stotliwo

ci obci

ąŜ

i od czasu eksploatacji, dany system

warstwy po

redniej w pewnych warunkach mo

e pracowa

jako zbrojenie,

w innych nie.

Ranking sztywno

ci geosiatek/geokompozytów syntetycznych

od najwy

szej do najni

szej, wg bada

Politechniki Krakowskiej

(J.Górszczyk, 2008, praca doktorska, badania wybranych

materiałów w Laboratorium Firmy Kordarna, Czechy) jest

nast

puj

cy: geosiatka szklana/w

glowa, geosiatka/geokompozyt

szklany, geosiatka/geokompozyt poliestrowy.

Niezale

nie od przeznaczenia warstwy geosyntetycznej, spraw

bardzo istotna jest zapewnienie dobrej sczepno

ci z warstwami

asfaltowymi, np. poprzez stosowanie lepiszcz asfaltowych

modyfikowanych elastomerem, w przypadku stosowania

geowłókniny układania strona nie kalandrowan

na dół, itp.

Badanie sczepno

ci przeprowadza si

na etapie ustalania ilo

lepiszcza w laboratorium metod

ą ś

cinania w płaszczy

nie kontaktu

warstw w aparacie Leutnera, lub wst

pnie, na drodze, stosuj

urz

dzenie tzw. aparat pull-out .

Strategia naprawy nawierzchni przy pomocy geosyntetyków

powinna obejmowa

nast

puj

ce działania :

A. Etap identyfikacji problemu:

identyfikacja typu naprawy (sp

kania poprzeczne

pojedyncze lub wielokrotne, poszerzenie jezdni,

ulepszenie poboczy, ewentualne wzmocnienie

nawierzchni),

okre

lenie istniej

cej i prognozowanej kategorii

obci

ąŜ

enia,

wyci

cie próbek i inwentaryzacja rodzaju, grubo

ci i

stanu warstw konstrukcyjnych,

ocena warunków wodno-gruntowych,

okre

lenie przebiegu, gł

boko

ci i zakresu p

kni

cia na

próbkach,

ocena przypuszczalnych przyczyn p

kni

ęć

poprzecznych

B. Etap kwantyfikacji problemu, w którym okre

la si

ść

nawierzchni,

indeks sp

poprzecznych odbitych w nawierzchni,

ocen

współpracy w p

kni

ciu odbitym w nawierzchni

półsztywnej,

ocen

warunków podparcia nawierzchni w obr

bie p

kni

cia

poprzecznego.

Procedury badawcze wymienionych działa

zostały

szczegółowo opisane w Katalogu Wzmocnie

i Remontów

Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych. Do realizacji pkt. (1),

(3) i (4) nale

y zastosowa

ugi

ciomierz FWD lub Benkelmana,

odpowiednio do kategorii obci

ąŜ

enia.

D. Etap projektowania warstw remontu/ wzmocnienia;

ustala si

sposób przygotowania warstwy dolnej (frezowanie, profilowanie)

pod geosyntetyczn

warstw

redni

, lokalizacj

geosyntetyku

w konstrukcji wzmocnienia nawierzchni,

rodzaj i sposób uło

enia materiału geosyntetycznego,

rodzaj i wła

ciw

ilo

ść

lepiszcza do nasycenia i przyklejenia

geosyntetyku; w naszym klimacie do nasycenia i przyklejenia

geosyntetyku najbardziej efektywne jest lepiszcze modyfikowane

elastomerem; zalecany jest tutaj asfalt lub emulsja asfaltowa

szybkowi

ąŜą

ca, modyfikowana elastomerem; szczególnie

efektywno

ść

geowłóknin zale

y w du

ym stopniu od rodzaju i ilo

impregnuj

cego lepiszcza. Dla nasycenia i przyklejenia

geokompozytu korzystny jest asfalt o penetracji 50-70

w przypadku stosowania geosiatki ustala si

najbardziej

wła

ciwy sposób przymocowania geosiatki do podło

(przyklejenie lepiszczem, przybicie gwo

dziami ew. wkr

tami,

skropienie lepiszczem a nast

pnie posypanie grysem i

zawałowanie),

rodzaj i grubo

ść

nowych warstw bitumicznych; zaleca si

tutaj warstwy bitumiczne o mo

liwie nie wysokiej sztywno

ci -

eli górna warstwa bitumiczna b

dzie zbyt sztywna (niewysoka

zawarto

ść

asfaltu o du

ej lepko

ci) – sp

kania odbite mog

pojawi

wcze

niej

NAJCZ

STSZE BŁ

DY PRZY STOSOWANIU

GEOSYNTETYCZNYCH WARSTW PO

REDNICH

W NAPRAWACH NAWIERZCHNI ASFALTOWYCH

Efektywno

ść

i trwało

ść

naprawy sp

kanej nawierzchni przy

zastosowaniu geosyntetycznej warstwy po

redniej s

warunkowane przez trzy podstawowe grupy czynników, tj.:

Jako

ci poł

czenia pomi

dzy wzmocnieniem i przyległymi

warstwami bitumicznymi,

Struktury i jako

ci zastosowanych geosyntetyków ,

Jako

ci górnych warstw bitumicznych.

Bł

dy na etapie projektowania to:

Zaprojektowanie zbyt małej lub zbyt du

ej ilo

ci lepiszcza

do impregnacji i przyklejenia geosyntetyku,

Zaprojektowanie rodzaju lepiszcza o małej efektywno

przyklejania,

Brak podania w Specyfikacjach Technicznych dokładnego

opisu procedury przyklejania, np. wymaga

co do układania

geosyntetyku na emulsji po jej rozpadzie i odparowaniu wody,

aby nie wprowadza

wody do struktury geosyntetyku,

Brak uwzgl

dnienia w Specyfikacjach Technicznych

konieczno

ci przygotowania powierzchni dolnej warstwy

bitumicznej jak np. jej wyrównania, oczyszczenia i osuszenia,

dla zapewnienia dobrego zwi

zania z lepiszczem i

geosyntetykiem.

W przypadku stosowania geosyntetyków o sztywnej

strukturze, np. geokompozytów z siatk

np. szklan

, układanie

ich na powierzchni sfrezowanej, posiadaj

cej kilkumilimetrowe

podłu

ne rowki nie jest rozwi

zaniem wła

ciwym. Lepiszcze

gromadzi si

w rowkach, geosiatka dotyka podło

a tylko na

kraw

dziach rowków, przyczepno

ść

jest niewystarczaj

ca.

Kolejny bł

d polega na zaprojektowaniu geosyntetyku o

nieodpowiednich parametrach,

le rozkładaj

cym si

na drodze,

sprawiaj

cym kłopoty przy przyklejaniu do dolnej warstwy, o

zbyt du

ym wydłu

eniu sprzyjaj

cym powstawaniu fałdów pod

kołami pojazdów budowlanych. Jedyne rekomendowanie

rozwi

zanie, to stosowanie ci

gnika z osprz

tem mechanicznie

rozkładaj

cego geosyntetyk na drodze, z belk

naci

gaj

urz

dzeniem naciskaj

cym i wygładzaj

cym rozlo

ony

geosyntetyk.

Niewystarczaj

ce zag

szczenie warstw bitumicznych

daj

ce nadmiern

zawarto

ść

wolnych przestrzeni, co skraca

trwało

ść

czeniow

Z punktu widzenia in

ynierii materiałowej wysok

odporno

ść

na propagacj

kania w warstwie bitumicznej

osi

ga si

dzi

ki optymalnemu poł

czeniu takich cech jak

dobra jako

ść

powi

zania warstw oraz odpowiednie własno

geosyntetyku i nowej warstwy bitumicznej.

Bł

dy na etapie wykonawstwa:

Brak kompetentnego nadzoru autorskiego

Nierównomierne spryskanie powierzchni dolnej warstwy

bitumicznej lub spryskanie zbyt mał

ilo

lepiszcza,

Nadmierny po

piech prowadz

cy do układania geosyntetyku

bezpo

rednio po skropieniu emulsj

powierzchni, bez odczekania

na jej rozpad; czasami, ze wzgl

du na du

y ruch drogowy w ci

dnia roboty wykonuje si

tak

e w nocy, kiedy okre

lenie momentu

rozpadu emulsji jest utrudnione,

Prowadzenie robót bez wzgl

du na pogod

, czasem tak

e przy

pogodzie wilgotnej, kiedy powierzchnia warstwy bitumicznej jest

mokra,

Pozostawianie rozło

onej warstwy geosyntetycznej przez

dłu

szy okres czasu bez przykrycia warstw

bitumiczn

i nara

enie

jej na zamokni

cie.

Na obydwu etapach działa

, tj. projektowania i wykonawstwa,

e wyst

ten sam bł

d, zwi

zany z brakiem powi

zania

geosyntetyku z warstw

bitumiczn

. Brak powi

zania pomi

dzy

warstwami daje w konsekwencji szybkie zniszczenie górnych

warstw na geosyntetyku, działaj

cym jako warstwa po

lizgowa.

Pod wpływem poziomych sił tarcia zwi

kszanych podczas

przyspieszania i hamowania pojazdów, górna warstwa

bitumiczna ulega przemieszczeniom, rozrywaniu, pozwalaj

c na

swobodn

penetracj

wody opadowej i w konsekwencji

powoduj

c destrukcj

warstwy.

PODSUMOWANIE – 10 PRZYKAZA

DLA STOSUJ

CYCH

GEOSYNTETYKI W NAPRAWACH NAWIERZCHNI

ASFALTOWYCH

1. Wła

ciwie zaprojektowana i wykonana warstwa po

rednia z

geosyntetyku przedłu

a trwało

ść

nawierzchni o kilka lat.

Warstwa

le zaprojektowana i/lub niewła

ciwie wykonana

przynosi wi

cej szkody ni

ytku i skraca trwało

ść

naprawy.

2. Ka

de zastosowanie geosyntetyków jako warstw po

rednich

do napraw nawierzchni asfaltowych przeprowadzane w

ramach remontu lub przebudowy nawierzchni wymaga na

etapie projektowania:

•

przeanalizowania wyników bada

przeprowadzonych w

ramach oceny stanu istniej

cej nawierzchni wraz ze stanem

podło

• przeanalizowania warunków prognozowanych obci

ąŜ

• nawi

zania si

do wyników powy

szych bada

i analiz w

projekcie technologii,

• skonsultowania projektu technologii ze specjalist

3. Na etapie wykonawstwa, przynajmniej w jego pocz

tkowym

okresie nale

y zapewni

nadzór wykwalifikowanego

personelu technicznego.

Nale

y pami

e geowłóknina igłowana nie zmniejsza

ugi

cia i nie poprawia no

ci. Je

eli no

ść

dzie

niewystarczaj

ca – sp

kania odbite pojawi

znowu.

Korzy

w tym przypadku b

dzie tylko fakt,

e wła

ciwie

zaprojektowany i wykonany system absorbuj

napr

ęŜ

enia, który pozostaje nadal w dobrym stanie,

uniemo

liwi penetracj

wody w gł

b konstrukcji

nawierzchni.

5. W naszym klimacie do przyklejenia geosyntetyku najbardziej

efektywne jest lepiszcze modyfikowane elastomerem. W

przypadku stosowania emulsji asfaltowej, geosyntetyk nale

układa

po jej rozpadzie i po odparowaniu wody. Je

eli tego

warunku nie mo

na dochowa

, geosyntetyk nale

y przyklei

asfaltem, o penetracji np.70

P, modyfikowanym elastomerem

6. Nale

y chroni

geosyntetyk od zamoczenia przed

wbudowaniem, nie wolno układa

geosyntetyku na mokrym

podło

7. Nie wolno zostawia

rozło

onego geosyntetyku na noc bez

przykrycia, je

li jest obawa wyst

pienia opadów.

8. Nale

y ogranicza

ruch budowlany na geosyntetyku.

9. Przed uło

eniem warstwy bitumicznej nale

y zlikwidowa

fałdy na geosyntetyku, i naprawi

miejsca odklejone od

podło

10. Zastosowanie geosyntetyku nie naprawi bł

dów przy

wykonaniu przykrywaj

cej j

warstwy bitumicznej. Je

eli

górna warstwa bitumiczna b

dzie zbyt cienka i sztywna

(niewysoka zawarto

ść

asfaltu o du

ej lepko

ci),–

kania odbite wkrótce pojawi

znowu . Brak

wła

ciwego zwi

zania geosyntetyku z warstwa doln

spowoduje przedwczesne zniszczenie górnych warstw

asfaltowych.