9. NAWIERZCHNIA DROGOWA: KONSTRUKCJA, CECHY EKSPLOATACYJNE I KLASYFIKACJA WG RÓŻNYCH KRYTERIÓW

Konstrukcja nawierzchni (nawierzchnia drogowa) to zespół odpowiednio dobranych warstw, którego celem jest rozłożenie naprężeń od kół pojazdów na podłoże gruntowe nawierzchni oraz zapewnienie bezpieczeństwa i komfortu jazdy pojazdów. Konstrukcja nawierzchni spoczywa na podłożu gruntowym lub na warstwie ulepszonego podłoża. Określenie „konstrukcja nawierzchni” i „nawierzchnia” są równoznaczne i mogą być stosowane wymiennie.

Liczba i rodzaj warstw występujących w danej konstrukcji nawierzchni zależy od warunków gruntowo – wodnych, kategorii ruchu i materiałów użytych do warstw nawierzchni.

Konstrukcja nawierzchni dzieli się na warstwy górne i na warstwy dolne.

Warstwy górne konstrukcji nawierzchni:

• Warstwa ścieralna,

• Warstwa wiążąca,

• Podbudowa zasadnicza, opcjonalnie jednowarstwowa albo dwuwarstwowa,

Mają podstawowe znaczenie w przenoszeniu obciążeń od ruchu drogowego.

Warstwy dolne konstrukcji nawierzchni:

• Podbudowa pomocnicza,

• Warstwa mrozoochronna.

Konstrukcja nawierzchni spoczywa na podłożu gruntowym nawierzchni. W razie potrzeby podłoże gruntowe nawierzchni może być wzmocnione przez wykonanie na jego górnej powierzchni warstwy ulepszonego podłoża. Warstwa ta pełni istotna rolę w pracy nawierzchni, ale formalnie zaliczana jest do robót ziemnych i nie jest wliczana w skład warstw konstrukcji nawierzchni.

Do dodatkowych warstw zalicza się także warstwy odsączającą i odcinającą. W szczególnych przypadkach można zaprojektować:

1. Warstwę odsączająca, której rolę może pełnić warstwa mrozoochronna lub warstwa ulepszonego podłoża, wykonana z odpowiedniego materiału,

2. Warstwę odcinająca, o ile zajdzie potrzeba oddzielenia spoistego podłoża gruntowego od najniżej leżącej warstwy wykonanej z materiału ziarnistego.

Warstwa ścieralna – wierzchnia warstwa konstrukcji nawierzchni poddana bezpośredniemu oddziaływaniu ruchu i czynników atmosferycznych. Materiałami używanymi do wykonania warstwy ścieralnej są głównie mieszanki mineralno – asfaltowe (półsztywne i podatne)

Warstwa wiążąca – warstwa znajdująca się pomiędzy warstwą ścieralną, a podbudową zasadniczą zapewniająca lepsze rozłożenie naprężeń od kół pojazdów i ich przekazywanie na podbudowę zasadniczą. Materiały: mieszanki mineralno – asfaltowe.

Podbudowa zasadnicza – jedna warstwa lub dwie warstwy konstrukcji nawierzchni spełniająca(e) podstawową funkcję w rozłożeniu naprężeń od kół pojazdów. Podbudowa zasadnicza może być jedno – lub dwuwarstwowa. Materiały:

• beton asfaltowy,

• mieszanki niezwiązane,

• mieszanki związane spoiwem hydraulicznym,

• grunty stabilizowane spoiwem hydraulicznym,

• mieszanki wykonane w technologii recyklingu na zimno (mieszanki mineralno-cementowo-emulsyjne, mieszanki mieneralne z asfaltem spienionym)

o właściwościach odpowiednich do podbudowy zasadniczej.

Podbudowa pomocnicza – warstwa tworząca platformę umożliwiającą prawidłowe wbudowanie podbudowy zasadniczej, a w czasie eksploatacji nawierzchni wspomagająca warstwy górne konstrukcji nawierzchni w rozłożeniu naprężeń od kół pojazdów oraz ochronę nawierzchni przed wysadzinami powodowanymi przez szkodliwe działanie mrozu. Materiały:

• mieszanki niezwiązane,

• mieszanki związane spoiwem hydraulicznym,

• grunty stabilizowane spoiwem hydraulicznym

o właściwościach odpowiednich do podbudowy pomocniczej.

Warstwa ulepszonego podłoża – wierzchnia warstwa podłoża gruntowego nawierzchni ulepszona w celu:

• zwiększenia nośności gruntu rodzimego w wykopie lub gruntu w nasypie w czasie budowy i w czasie eksploatacji nawierzchni,

• ochrony gruntu rodzimego w wykopie lub gruntu w nasypie przed deformacjami (koleinami) powodowanymi przez ciężkie pojazdy i maszyny robocze w czasie budowy nawierzchni,

• właściwego wbudowania i zagęszczenia wyżej leżących warstw konstrukcji nawierzchni,

• zwiększenia odporności nawierzchni na powstawanie wysadzin.

Materiały:

• mieszanki niezwiązane,

• grunty rodzime w wykopie lub grunty w nasypie stabilizowane spoiwami hydraulicznymi lub wapnem,

• grunty niewysadzinowe

o właściwościach odpowiednich dla warstw ulepszonych podłoża.

Nawierzchnia drogowa, tak jak wszystkie inne obiekty, jest postrzegana poprzez pewne cechy. Cechy eksploatacyjne to te cechy, które zmieniają się w procesie eksploatacji. Zaliczamy do nich:

• równość – określająca, w jakim stopniu powierzchnia nawierzchni drogowej jest zbieżna z powierzchnią wymaganą (idelaną). Wyróżniamy równość podłużną i poprzeczną. Równość podłużna jest opisywana poprzez tzw. profil nierówności, czyli zbiór punktów wysokościowych, pomierzonych w prawym śladzie koła, w stałych odstępach np. co 10cm. Równość poprzeczna opisuje odkształcenia nawierzchni, rejestrowane wzdłuż linii prostopadłych do osi drogi. Równość ta jest reprezentowana przez przekroje poprzeczne nierówności. Przekroje poprzeczne nierówności są opisane przez linię łamaną, składająca się z punktów w stałych odstępach np. co 10cm lub co 15cm. Przekroje poprzeczne nierówności są identyfikowane wzdłuż drogi w stałych odstępach np. co 1m.

• właściwości przeciwpoślizgowe i tekstura – charakteryzujące przyczepność pomiędzy nawierzchnią a oponą pojazdu. W szczególności opisują one zdolność do wytwarzania siły tarcia podczas poślizgu. Właściwości przeciwpoślizgowe nawierzchni są opisywane przez współczynnik tarcia. Pomiary współczynnika tarcia nawierzchni wykonuje się w lewym śladzie koła. Dodatkowym parametrem w ocenie właściwości przeciwpoślizgowych jest średnia głębokość tekstury.

• nośność – opisująca zdolność nawierzchni do przenoszenia obciążeń od ruchu drogowego. Nośność jest oceniana na podstawie pomiaru ugięć nawierzchni.

• odwodnienie powierzchniowe

• inne deformacje trwałe (fałdy, wgnioty)

• trwałość (złuszczenia, nieciągłości, spękania, ubytki i wyboje)

• odbicie światła

• emisja hałasu (interakcja opona – nawierzchnia, dźwięki pojazdu (silnik, system napędowy i wydechowy), rodzaj nawierzchni)

• warstwa ścieralna nieprzepuszczalna lub porowata.

KLASYFIKACJA NAWIERZCHNI WG RÓŻNYCH KRYTERIÓW

1. Kryterium odkształcalności:

1. nawierzchnie podatne - nawierzchnie, w których wszystkie warstwy w zależności od temperatury i wielkości obciążeń pracują (przenoszą obciążenia)
   w zakresie odkształceń sprężystych natychmiastowych, sprężystych opóźnionych (lepko-sprężystych), plastycznych i lepkich np. nawierzchnie asfaltowe na podbudowie z kruszywa, nawierzchnie nie ulepszone tj. tłuczniowe, żwirowe, nawierzchnie brukowane na podbudowie z kruszywa. Konstrukcja nawierzchni, w której warstwy ścieralna i wiążąca wykonane są z mieszanek mineralno – asfaltowych, a żadna z warstw podbudowy zasadniczej nie jest wykonana z materiałów związanych spoiwami hydraulicznymi.

2. nawierzchnie półsztywne - konstrukcja nawierzchni, w której warstwy ścieralna i wiążąca wykonane są z mieszanek mineralno – asfaltowych, a przynajmniej jedna z warstw podbudowy zasadniczej wykonana jest z materiałów związanych spoiwami hydraulicznymi np. nawierzchnia asfaltowa na podbudowie pomocniczej z chudego betonu lub kruszywa stabilizowanego cementem,

3. nawierzchnie sztywne - nawierzchnie które pracują w zakresie odkształceń sprężystych oraz niewielkich plastycznych np. nawierzchnie w których górna warstwa wykonana jest z betonu cementowego, na podbudowie z mieszanek związanych spoiwem ew. lepiszczem, (chude betony, stabilizacje cementem, betony asfaltowe) lub podbudowie z kruszywa, nawierzchnie brukowane na podbudowie sztywnej, z wypełnieniem spoin zaprawą cementowo-piaskową.

1. Kryterium rodzaju konstrukcji i przydatności do ruchu:

1. nawierzchnia twarda nieulepszona – nawierzchnia nieprzystosowana do szybkiego ruchu samochodowego ze względu na pylenie, duże nierówności, ograniczony komfort jazdy – wibracje i hałas. Wyróżniamy nawierzchnię tłuczniową (warstwa ścieralna wykonana jest z tłucznia bez użycia lepiszcza czy spoiwa) i brukowca (warstwa ścieralna wykonana jest z brukowca).

2. nawierzchnia twarda ulepszona - nawierzchnia bezpylna, przystosowana do szybkiego i intensywnego ruchu samochodowego. Są to nawierzchnie bitumiczne, z betonu cementowego i, w przypadku utrzymania parametrów równości również kostkowe i klinkierowe.

3. Nawierzchnia gruntowa ulepszona - wydzielony pas terenu, przeznaczony do ruchu lub postoju pojazdów oraz ruchu pieszych, w którym występujący grunt podłoża jest ulepszony mechanicznie lub chemicznie, wyrównany i odpowiednio ukształtowany w profilu podłużnym i przekroju poprzecznym oraz zagęszczony.

1. Kryterium wg kategorii ruchu (nowy katalog !!!)

4. Kryterium sposoby (technologii) wykonania

1. Konstrukcje jezdni monolityczne, wykonane bezpośrednio na drodze i ewentualnie podzielone szczelinami ze względu na konieczność redukcji wpływów termicznych i skurczu

2. Konstrukcję prefabrykowane, wykonane z elementów gotowych (płyt prefabrykowanych)

3. Makadamowe, wykonane z kruszywa o wąskich frakcjach uziarnienia, zagęszczonych w odrębnych warstwach wzajemnie się klinujących

4. Brukowe, układane sposobem brukarskim, tzn. ręcznie z elementów szczelnie układanych obok siebie

4. Kryterium przepuszczalności

1. NAWIERZCHNIE NIEPRZEPUSZCZALNE np. asfaltowe (poza porowatymi), z betonu cementowego, z elementów drobnowymiarowych układanych na podsypce związanej i z wypełnieniem szczelin szczelnym, z żywic (chodniki na mostach, ścieżki rowerowe)

2. NAWIERZCHNIE PRZEPUSZCZALNE np. z elementów drobnowymiarowych układanych na podsypce piaskowej lub żwirkowej bez spoiwa i wypełnieniem szczelin piaskiem, z asfaltu porowatego