Uszkodzenia nawierzchni drogowej
1.Uszkodzenia nawierzchni podatnej – trwałe i zanikające, usuwanie
USZKODZENIA NAWIERZCHNI PODATNEJ
Pod wpływem działania obciążeń zewnętrznych drogowe nawierzchnie bitumiczne ulegają uszkodzeniom. Rozróżniamy następujące rodzaje uszkodzeń nawierzchni [3]: deformacja trwała strukturalna, deformacja trwała lepkoplastyczna, spękania niskotemperaturowe, spękania niskotemperaturowe zmęczeniowe, spękania odbite, spękania zmęczeniowe, zniszczenia powierzchniowe. Poszczególne warstwy konstrukcji podlegają różnym rodzajom uszkodzeń [4]. Na rysunku 1 przedstawiono lokalizację uszkodzeń w konstrukcji nawierzchni drogowej. Podbudowa asfaltowa podlega głównie uszkodzeniom zmęczeniowym, a w niewielkim stopniu koleinowaniu. Warstwa wiążąca jest szczególnie narażona na deformacje trwałe, może również podlegać zniszczeniom niskotemperaturowym, natomiast inicjacja spękań zmęczeniowych w tej warstwie jest najmniej prawdopodobna. Z uwagi na swoje położenie, najbardziej narażoną na zniszczenia jest warstwa ścieralna. Wśród możliwych rodzajów uszkodzeń należy wymienić: pękanie niskotemperaturowe, koleinowanie, zmęczenie termiczne, zniszczenia od penetrującej wody oraz zniszczenia powierzchniowe. Zniszczenia powierzchniowe
Zniszczenia powierzchniowe mogą polegać na wypadaniu pojedynczych ziaren nawierzchni lub też ubytkach samej mieszanki mineralno-asfaltowej. Przyczyną tego rodzaju może być segregacja kruszywa, niewłaściwe zagęszczenie i niewystarczająca adhezja asfaltu do kruszywa.
Uszkodzenia nawierzchni, a nawet jej zniszczenia powstają na skutek:
nadmiernych obciążeń – koła ciężkich pojazdów żłobią koleiny, przełamują nawierzchnię, wywołują spękania, salowania
osłabienia nośności podłoża lub podbudowy nawierzchni – grunty wrażliwe na zawilgocenie tracą nośność przy większej wilgotności, osiadają lub usuwają się pod obciążeniami
wysadzin – powodują pęknięcia nawierzchni i wykruszenia
niszczącego działania ruchu – koła pojazdów ścierają nawierzchnię, wyrywają z niej cząstki, przesuwają je
starzenie się nawierzchni – na skutek działania niszczącego czynników atmosferycznych (głównie mrozu i wody)
działanie soli – używanej do zwalczania gołoledzi
2. Spękania podłużne i poprzeczne – rozwój, usuwanie
Pęknięcia podłużne są to przebiegające prosto lub krzywoliniowo pojedyncze pęknięcia warstwy bitumicznej o kierunku równoległym lub ukośnym do osi jezdni, w tym również nieszczelne spojenia technologiczne.
Przyczyna powstania:
- pionowe lub poziome ruchy nawierzchni pod warstwą ścieralną
- źle wykonane spoiny podłużne
Rozwój: pęknięcia poszerzają się, a ich krawędzie stopniowo się wykruszają
Naprawa:
- uszczelnienie
- powierzchniowe utrwalenie
- cienka warstwa na zimno
- cienka warstwa na gorąco
- naprawa z użyciem geosyntetyków
Pęknięcia poprzeczne są to przebiegające prosto lub krzywoliniowo pojedyncze pęknięcia warstwy bitumicznej o kierunku prostopadłym do osi jezdni.
Przyczyna powstania:
- pionowe lub poziome ruchy nawierzchni pod warstwą ścieralną
- źle wykonane poprzeczne spoiny robocze
- skurcz podbudowy lub warstw bitumicznych
Rozwój: wzdłuż pęknięć powstają poszerzające i rozprzestrzeniające się spękania siatkowe o małych okach i zapadnięcia
Naprawa
- uszczelnienie
- powierzchniowe utrwalenie
- cienka warstwa na zimno
- cienka warstwa na gorąco
- naprawa z użyciem geosyntetyków
3. Spękania siatkowe – rozwój, usuwanie
Pęknięcia siatkowe są to wzajemnie przecinające się, nieregularnie rozmieszczone, poprzeczne, podłużne i ukośne pęknięcia warstwy bitumicznej, dzielące jej powierzchnię na wieloboki.
Pęknięcia siatkowe o małych okach
Przyczyna powstania:
- niedostateczna nośność konstrukcji (zbyt mała grubość warstw konstrukcyjnych)
Rozwój: pęknięcia poszerzają się, powstają niewielkie ubytki, zwiększa się obszar spękań, woda przedostająca się w głąb konstrukcji powodując jej dalsze osłabienie, powstają nierówności, znaczne wykruszenia i wyboje
Naprawa:
- uszczelnienie
- powierzchniowe utrwalenie
- cienka warstwa na zimno
- cienka warstwa na gorąco
- naprawa z użyciem geosyntetyków
Pęknięcia siatkowe o dużych okach
Przyczyna powstania:
- skurcz mas mineralno asfaltowych
- zawilgocenie konstrukcji
- skurcz podbudowy stabilizowanej nadmierna ilością cementu
Rozwój: pęknięcia poszerzają się, powstają niewielkie ubytki, zwiększa się obszar spękań, woda przedostająca się w głąb konstrukcji powodując jej dalsze osłabienie, powstają nierówności, znaczne wykruszenia i wyboje
Naprawa:
- uszczelnienie
- powierzchniowe utrwalenie
- cienka warstwa na zimno
- cienka warstwa na gorąco
- naprawa z użyciem geosyntetyków
4. Spękania krawędziowe – rozwój, usuwanie
Spękania krawędziowe – pojedyncze lub siatkowe spękania nawierzchni występujące w pasie około 30cm od jej krawędzi
Przyczyna powstania:
- brak oporu ze strony pobocza
- brak odwodnienia
- skurcz i osiadanie warstw niżej leżących lub osiadanie podłoża
Rozwój: początkowo pojedyncze pęknięcia równoległe do krawędzi jezdni, następnie powstają pęknięcia poprzeczne. Łącząc się prowadza do rozluźnienia warstwy bitumicznej i powstawania ubytków
5. Garby – rozwój, usuwanie
Fałdy (garby?) - podłużne, występujące najczęściej wzdłuż krawędzi jezdni zgrubienia spowodowane przepchnięciem siłami poziomymi mieszanki
Przyczyna powstania:
- mała stabilność mieszanki
- niedostateczne związanie warstw górnych ze sobą
Rozwój: Początkowo małe, z biegiem czasu i obciążenia powstają coraz większe fałdy
Naprawa:
- Frezowanie
- recykling na zimno na miejscu
- naprawa z użyciem geosyntetyku
6. Zapadnięcia – rozwój, usuwanie
Zapadnięcie – zagłębienie nawierzchni kształtu kolistego lub półkolistego
Przyczyny powstania:
- nierównomierne osiadanie gruntu podłoża
- nieodpowiedni sposób budowy
- wykopy pod wszelkiego rodzaju instalacje
Rozwój: Pod wpływem ruchu ciężkich pojazdów powiększa się głębokość jak i obszar zapadnięcia. Nadmierne ugięcie prowadzi do spękań warstwy bitumicznej.
Naprawa
- wymiana warstw
- cienka warstwa ścieralna na zimno
- cienka warstwa ścieralna na gorąco
7. Nierówności podłużne (koleiny) – rozwój, usuwanie kolein
Koleina – podłużne odkształcenia powstałe wzdłuż śladów kół
Przyczyna powstania:
- niedostateczna stabilność masy bitumicznej
- niedostateczna nośność podbudowy lub podłoża
Rozwój: Głębokość koleiny powiększa się, nadmierne ugięcia powodują powstanie w koleinie spękań siatkowych o małych okach
Naprawa:
- powierzchniowe utrwalenie
- frezowanie częściowe
- frezowanie i przykrycie cienką warstwą na zimno/gorąco
- Remixing warstwy ścieralnej
9. Ślady i odciski – rozwój i usuwanie
Ślady i odciski – mniej lub bardziej widoczne na nawierzchni rzeźby bieżnika opony
Przyczyna powstania:
- brak stabilności masy
- brak odporności masy na działanie podwyższonej temperatury
Rozwój: Nie są to trwałe odkształcenia, które znikają pod wpływem ruchu
Naprawa:
- Powierzchniowe utrwalenie
- Cienka warstwa na gorąco
- remixing warstwy ścieralnej
10. Bąble – usuwanie bąbli
Bąbel (pęcherz) – jest to wypchnięcie ku górze wraz z oderwaniem się od warstwy niżej leżącej warstwy nawierzchni
Przyczyna powstania:
- intensywne wyparowanie wody z konstrukcji nawierzchni o szczelnej warstwie ścieralnej
Rozwój: nadmierne odkształcenie może prowadzić do przebicia w najwyższym punkcie powstałego pęcherza oraz powstania koncentrycznych pęknięć i wyboju
11. Ubytki kruszywa i lepiszcza – rozwój i usuwanie
Ubytek lepiszcza – ubytek materiału warstwy ścieralnej bez naruszenia warstw niżej leżących. Powierzchnia ziaren kruszywa częściowo pozbawiona jest otoczki lepiszcza
Przyczyna powstania:
- niedostateczna przyczepność lepiszcza do materiału kamiennego
Rozwój: Początkowo występują niewielkie ogniska, które powiększają się, co prowadzi do wypadania ziaren z nawierzchni.
Naprawa:
- Powierzchniowe utrwalenie
- cienka warstwa na zimno
- cienka warstwa na gorąco
Ubytki kruszywa – wypadanie ziaren kruszywa warstwy ścieralnej
Przyczyna powstania:
- niedostateczna przyczepność lepiszcza do materiału kamiennego
- nieusunięty w procesie suszenia pył z powierzchni ziaren
- nieodpowiednie zagęszczenie
- za szybki ruch pojazdów w pierwszych godzinach po wykonaniu warstwy
Rozwój: Początkowo występuje ubytek pojedynczych ziaren, zwykle największych. Wyłuskane ziarna leżące na powierzchni przyśpieszają ten proces
Naprawa:
- Powierzchniowe utrwalenie
- cienka warstwa na zimno
- cienka warstwa na gorąco
12. Złuszczenia warstwy ścieralnej i wyboje – rozwój, usuwanie
Ubytki warstwy ścieralnej – ubytek masy bez naruszania warstwy niżej lezącej
Przyczyna powstania
- zbyt mała grubość warstwy ścieralnej lub nieodpowiednie jej zagęszczenie
- nieodpowiedni skład mieszanki
- brak związania z warstwą niżej leżącą
Rozwój: Początkowo tworzą się małe ogniska, które z czasem łączą się prowadząc do odsłonięcia warstwy niżej leżącej
Naprawa:
- Powierzchniowe utrwalenie
- cienka warstwa na zimno
- cienka warstwa na gorąco
Wyboje – miejsca nawierzchni gdzie występuje ubytek masy warstwy jezdnej o wymiarach nie mniejszych niż 15x15cm i na głębokość nie większą niż grubość warstwy ścieralnej
Przyczyna powstania:
- niedomiar lepiszcza
- zbyt mała grubość warstwy ścieralnej
- spękania nawierzchni
- nadmierna nasiąkliwość
Rozwój: w miarę upływu czasu powiększa się głębokość jak i powierzchnia wyboju. W sąsiedztwie powstają następne wyboje
Naprawa:
- Naprawa cząstkowa
13. Nabój – rozwój i usuwanie
NABÓJ ŚNIEŻNY
Błoto pośniegowe – topniejący na drodze śnieg, często także wymieszany z piaskiem i środkami chemicznymi stosowanymi do obniżenia temperatury topnienia wody. Termin stosowany w opisie warunków panujących na drogach. Wymieniany jest jako jeden ze stanów opisu nawierzchni po opadach śniegu (nawierzchnia sucha, błoto pośniegowe, śnieg, woda) oraz jeden ze stanów utrzymania drogi po opadach śniegu (śnieg luźny, śnieg zajeżdżony, błoto pośniegowe, nabój śnieżny)
Powstaje w wyniku topnienia pokrywy śnieżnej, napływu do niej wody. Powstawaniu błota sprzyja rozjeżdżanie topniejącego śniegu przez koła pojazdów. W stanie naturalnym ma temperaturę 0°C, zaś z dodatkiem substancji chemicznego utrzymania dróg, niższą. Błoto pośniegowe stanowi poważny problem w ruchu drogowym, zwiększa opory ruchu pojazdów, zwiększa poślizg, a szczególnie akwaplanację (utrata przyczepności opony podczas jazdy po nawierzchni pokrytej wodą, spowodowana tworzeniem się warstwy wody między oponą a jezdnią).
14. Współczynnik tarcia w funkcji rodzaju i stanu nawierzchni
WSPÓŁCZYNNIK TARCIA
Polskie przepisy zawierające wymagania względem właściwości przeciwpoślizgowych nawierzchni drogowych.Opracowując nowe procedury oraz wartości progowe współczynnika tarcia należy pamiętać,
że jedynymi urządzeniami do badania przyczepności (współczynnika tarcia nawierzchni) w Polsce są wdrożone przez IBDiM zestawy pomiarowe SRT-3.Współczynnik tarcia nawierzchni jest to stosunek siły tarcia rozwijanej między kołem pomiarowym a nawierzchnią drogi do wartości reakcji normalnej, w warunkach pełnej lub częściowej blokady koła pomiarowego. Pomiar współczynnika tarcia wykonywany jest na świecie z zastosowaniem różnych aparatów. Z założenia służą one do oceny tego samego zjawiska, jednak zróżnicowanie konstrukcyjne układów pomiarowych sprawia, że pomiarowi podlegają różne charakterystyki fizyczne. Tekstura opisuje geometrię nierówności warstwy jezdnej nawierzchni. Makroteksturę tworzą nierówności na powierzchni warstwy ścieralnej spowodowane wystającymi ziarnami kruszywa. Zależy ona od składu materiału, z którego jest wykonana warstwa ścieralna oraz od technologii jej wbudowania. Mikroteksturę natomiast tworzą drobne nierówności o głębokości dziesiętnych części milimetra, spowodowane wystającymi ziarnami drobnego kruszywa lub chropowatością powierzchni wystających grubych ziaren.Z dotychczasowych badań wynika, że największy wpływ na właściwości przeciwpoślizgowe mają:
− rodzaj i stan techniczny nawierzchni,
− prędkość ruchu pojazdu,
− głębokość i stan rzeźby bieżnika opony,
− głębokość filmu wodnego na powierzchni jezdni.
Wartość współczynnika tarcia maleje wraz ze wzrostem prędkości ruchu pojazdu. Maleje również przy zwiększaniu ilości wody na nawierzchni. Na pogorszenie właściwości przeciwpoślizgowych mają równiez wpływ nierówności podłużne, wskutek chwilowej utraty kontaktu opony z nawierzchnią oraz nierówności poprzeczne (koleiny), które akumulują grube warstwy wody.