1. Materiały drogowe charakterystyka, zastosowanie

Podłoże gruntowe

Materiały drogowe:

Kruszywo:

Kruszywo jest to materiał przeważnie kamienny, składający się z ziarn różnej wielkości. Jest materiałem do wykonywania podbudowy drogi. Oprócz kruszywa kamiennego używa się również żużla wielkopiecowego. Kruszywo powinno odpowiadać zerowemu stopniowi reaktywności alkalicznej. Kruszywa kamienne dzielą się na:

• naturalne(kruszywo pochodzenia mineralnego, które poza obróbką mechaniczną nie zostało poddane żadnej innej obróbce (dotychczasowe kruszywa łamane, naturalne kruszone i niekruszone, piaski, itd.))

• sztuczne(kruszywo pochodzenia mineralnego, uzyskane w wyniku procesu przemysłowego, obejmującego termiczną lub inną modyfikację (np. żużle, keramzyt))

• z recyklingu(kruszywo powstające w wyniku przeróbki nieorganicznego materiału zastosowanego uprzednio w budownictwie (np. destrukt betonowy, asfaltowy))

Wypełniacz:

Produkt nieorganiczny pochodzenia mineralnego, najczęściej mączka wapienna. Mączka wapienna jest podstawowym wypełniaczem dla mas bitumicznych, materiałem o bardzo drobnych cząstkach niewidocznych gołym okiem. Przypomina cement lub mąkę. Powstaje ze skały wapiennej przez przemielenie w specjalnych młynach.

Zadaniem mączki jest wypełnić wolne przestrzenie między najdrobniejszymi ziarnami kruszywa, dzięki czemu masa bitumiczna staje się szczelna i urabialna.

Lepiszcza bitumiczne:

Lepiszcza są to materiały, które dzięki właściwością wiążącym, sklejają poszczególne ziarna kruszywa lub cząstki gruntu w jedną całość.

Do lepiszczy bitumicznych należą asfalt, smoła, upłynniony asfalt, upłynniona smoła i emulsja asfaltowa.

Zastosowania drogowe lepiszczy: asfalty drogowe, polimeroasfalty, asfalty upłynnione, emulsje kationowe.

Kostka drogowa kamienna i betonowa(bruk):

Nawierzchnia ulicy, placu lub chodnika utwardzona za pomocą układania na niej warstwy przylegających do siebie ściśle kamieni, kostek kamiennych, kostek cementowych. Nawierzchnię układa się na odpowiednio przygotowanej podbudowie z tłucznia i piasku, które służą wyrównaniu podłoża i drenażowi wody opadowej. Bruk jest trwały, łatwy do demontażu i naprawy.

Kostkę kamienną otrzymywaną przez obrobienie naturalnego kamienia (np. kostka granitowa, bazaltowa).

Kostkę betonową otrzymywaną jako wyrób z mieszanki betonowej.

Obecnie kostki betonowe produkowane są metodą wibroprasowania, czyli zagęszczenia betonu przez jednoczesne wibrowanie i prasowanie (nacisk). Do produkcji używa się mieszanek betonowych o małej zawartości wody, czasem z dodatkiem kruszyw w postaci kolorowych grysów lub pigmentów barwiących kostkę w całym przekroju lub (jako dwuwarstwowe) w wierzchniej warstwie. Materiał cechuje duża wytrzymałość i trwałość (materiał po zagęszczeniu cechuje mała nasiąkliwość, z którą wiąże się znaczna mrozoodporność).

Kostka drogowa kamienna jest stosowana do budowy nawierzchni(ścieralnej) z kostki kamiennej. W zależności od kształtu rozróżnia się 3 typy:

• regularną(normalną i łącznikową)

• rzędową

• nieregularną

Kostka drogowa betonowa jest stosowana do budowy nawierzchni(ścieralnej) z kostki betonowej.

Kostkę betonową otrzymuję się jako wyrób mieszanki betonowej.

Geowłóknina i geosyntetyk:

Geowłókniny to płaskie geosyntetyki, wykonane z włókien polipropylenowych lub poliestrowych połączone mechanicznie - w wyniku igłowania (lub przeszywania) lub/i termicznie w wyniku zgrzewania. Mają zastosowanie jako separacja słabego podłoża nasypów w celu poprawy jego stateczności oraz przyspieszenia konsolidacji. Wykonuje się z nich warstwy rozdzielające między gruntami lub kruszywami o różnym uziarnieniu oraz warstwy podkładowe utrzymujące grunt pod geosiatkami, georusztami, geokratami, gabionami, przy budowie wzmocnionych skarp i nasypów. Stosowane są do zabezpieczenia brzegów rzek, ochrony wybrzeży, odzyskiwania lądu oraz przy budowie wałów i zbiorników wodnych. Służą do osłony systemów drenarskich w celu zabezpieczenia ich przed zamuleniem gruntem drobnoziarnistym. Zapewniają długotrwałą ochronę geomembran przy budowie składowisk odpadów, tuneli i zbiorników wodnych.

Rozróżniamy:

• geowłókniny filtracyjne

• geowłókniny filtracyjno-separacyjne

• geowłókninyfiltracyjno separacyjne dla trudnych warunków

• geowłókniny ochronno-drenażowe

Podłoże gruntowe – klasyfikacja i przydatność do robót drogowych

Klasyfikacja gruntów ze względu na zachowanie się pod działaniem wody i mrozu:

• grunty niewysadzinowe(sypkie, przepuszczalne) – zawierają niewielką ilość cząstek poniżej 0,05mm; wytrzymują ze wszystkich gruntów największe naciski, które przy różnej wilgotności ulegają tylko bardzo małym wahaniom i praktycznie biorąc są od wilgotności niezależne; podłoże z takich gruntów jest najlepsze i najbezpieczniejsze; do gruntów niewysadzinowych zaliczane są grunty żwirowe, pospółki i paski czyste lub tylko z bardzo małą zawartością pyłów i iłów

• grunty wątpliwe(pośrednie) – zawierają bardzo drobne cząstki w ilościach pośrednich pomiędzy gruntami niewysadzinowymi, a wysadzinowymi; to czy grunty te są bezpiczne i mogą zalegać w górnej warstwie podłoża zależy od ich kapilarności; jeżeli kapilarność jest niewielka i zbliżona do kapilarności gruntów niewysadzinowych grunt uważa się za niewysadzinowy i bezpieczny; do grupy gruntów wątpliwych należą piaski bardzo drobnoziarniste, piaski pylaste, piaski próchniczne lub piaski bardzo mało gliniaste

• grunty wysadzinowe(spoiste) – zawierają duże ilości drobnych cząstek na skutek czego odznaczają się dużą zdolnością podciągania wody od spodu, czyli tak zwaną kapilarnością lub włoskowatością; w miarę nawilgacania grunty wysadzinowe pęcznieją i tracą swoją nośność; szczególne duże niebezpieczeństwo powstaje w okresie mrozów czego efektem może być powstawanie wysadzin i przełomów nawierzchni; do gruntów wysadzinowych należą gliny, iły, pyły(szczególnie pochodzenia lessowego) oraz namuły organiczne

Wysadziny i przełomy nawierzchni drogowej

Wysadziny:

Na wielu odcinkach dróg można obserwować podczas mrozów tworzenie się wysadzin, przejawiających się podnoszeniem nawierzchni drogowych o kilka do kilkudziesięciu centymetrów w górę. Miejsca, w których obserwuje się duże wysadziny w zimie, przeważnie stają się na wiosnę miejscami przełomów nawierzchni.

Wysadziny powstają wskutek tworzenia się w zamarzającym gruncie soczewek lodu, które rosną wskutek podciągania wody ze stref bardziej zawilgoconych do wodonośnego gruntu. Wysadziny powstają tylko w gruntach wysadzinowych, zawierających pewną ilość drobnych cząstek pyłowych i iłowych.

Wysadziny występują tylko wtedy, gdy:

• grunt podłoża jest wysadzinowy

• zwierciadło wody zalega płytko lub podłoże jest zbyt wilgotne na skutek dużych opadów deszczowych, brak odpływu wody w rowach pobocznych,

• mróz działa dostatecznie długo i intensywnie

Przełomy:

Na wiosnę po nastaniu ciepłych dni grunt zaczyna odmarzać; nawierzchnia drogowa składająca się z materiałów kamiennych jest dobrym przewodnikiem ciepła, którego przewodzi większe ilości niż obok leżące ziemne pobocze. Toteż pod nawierzchnią grunt odmarza szybciej niż pod poboczami, co powoduje powstanie pod jezdnią pewnego rodzaju niecki, z której woda nie może ujść przez jeszcze zamarznięty grunt pobocza ku rowom.

Jeżeli uwzględnimy, że grunty wysadzinowe potrafią w ciągu zimy zmagazynować do 200% i więcej wody(w stosunku do ciężaru cząstek gruntu), zamiast 10-30% na jesieni, wskutek czego granica płynności zostaje znacznie przekroczona, to staje się jasne, że rozrzedzony grunt nie może stawiać oporu i nawierzchnia łamie się pod działaniem obciążeń dynamicznych od kół pojazdów.

Przy budowie nowych dróg można zapobiec tworzeniu się wysadzin i przełomów przez:

• odpowiednie podwyższenie nasypu ponad zwierciadło wody gruntowej

• obniżenie poziomu wody gruntowej lub odcięcie ich bocznego dopływu za pomocą drenażu podłużnego

• zastosowanie pod nawierzchnią podsypki piaskowej o odpowiedniej grubości(zamiana gruntu wysadzinowego na niewysadzinowy)

• zastosowanie podbudowy z gruntu stabilizowanego cementem lub bitumem

• dobre zagęszczenie podłoża w dnie koryta przez uwałowanie ciężkim walcem drogowym

• dobre odwodnienie powierzchniowe(przeciwdziałanie wsiąkaniu wód opadowych w pobocza, dobry odpływ rowami i rynnami)

W celu zabezpieczenia słabych nawierzchni drogowych przed wysadzinami i przełomami można stosować różne rozwiązania, np.:

• wzmocnienie konstrukcji istniejących nawierzchni przez pogrubienie

• odwodnienie podłoża przez obniżenie zwierciadła wody gruntowej za pomocą drenaży podłużnych i sączków poprzecznych oraz zapewnienie właściwego odwodnienia powierzchniowego drogi

• czasowe zamknięcie ruchu