Nawierzchnią drogową nazywamy warstwę lub zespół warstw służących do przejmowania i rozkładania obciążeń od ruchu pojazdów na podłoże i zapewniających dogodne warunki dla ruchu.

Schemat warstwowej konstrukcji nawierzchni drogowej

Zasadniczo konstrukcje nawierzchni drogowych składają się z trzech warstw:

• warstwa ścieralna,

• warstwa wiążąca,

• podbudowa.

Warstwa ścieralna - poddana bezpośrednio oddziaływaniu ruchu pojazdów i czynników klimatycznych.

Warstwa wiążąca - zapewnia odpowiednie rozłożenie naprężeń w nawierzchni.

Warstwę ścieralną i wiążącą nazywa się często częścią jezdną nawierzchni.

Podbudowa - służy do przenoszenia obciążeń na podłoże gruntowe, może składać z dwóch warstw:

podbudowa zasadnicza - może zawierać dodatkowo warstwę wzmacniającą i wyrównawczą,

podbudowa pomocnicza - może zawierać warstwę mrozoodporną, odsączającą i odcinającą,

Podłoże gruntowe ulepszone - wierzchnia warstwa podłoża leżąca bezpośrednio pod nawierzchnią - odpowiednio zagęszczony grunt rodzimy (podłoże naturalne) lub nasypowy (podłoże sztuczne) przejmujący obciążenia od nawierzchni. Przyjmuje się, że podłoże sięga na głębokość przemarzania, lecz nie mniej niż do głębokości, na której naprężenia pionowe od największych obciążeń użytkowych wynoszą 0,2 MPa.

Poszczególne warstwy nawierzchni drogowych powinny być układane tak aby miały stałą grubość w granicach przyjętej tolerancji. Warstwa ścieralna i wiążąca powinna być układana jednokrotnie, to znaczy bez podziału na kilka odrębnych warstw. Należy również zmierzać do tego, aby warstwy podbudowy tak samo jak górne warstwy nawierzchni były układane jednokrotnie.

Klasyfikacja nawierzchni drogowych

Nawierzchnie drogowe możemy podzielić ze względu na:

• konstrukcję,

• odkształcalność,

• użyte materiały,

• technologię wykonania,

• zdolność przenoszenia obciążeń,

• cechy powierzchniowe (gładkie, szorstkie).

Podział ze względu na konstrukcję

• twarde nieulepszone,

• twarde ulepszone,

• gruntowe ulepszone.

Nawierzchnie twarde ulepszone są to nawierzchnie bezpylne, przystosowane do szybkiego i intensywnego ruchu samochodowego. Są to nawierzchnie bitumiczne, z betonu cementowego i, w przypadku utrzymania parametrów równości również kostkowe i klinkierowe. Nawierzchnie twarde nieulepszone są to nawierzchnie nieprzystosowane do szybkiego ruchu samochodowego, gdyż powstaje na nich kurz i szybko ulegają zniszczeniu (nawierzchnie tłuczniowe) lub są nierówne (nawierzchnie brukowcowe). Nawierzchnie gruntowe ulepszone mają zwykle grubość co najmniej 10 cm i wykonuje się je z gruntu o właściwościach poprawionych materiałami doziarniającymi lub środkami chemicznymi. Nawierzchnie te nie nadają się do szybkiego ruchu pojazdów mechanicznych.

Podział ze względu na odkształcalność

• sztywne,

• półsztywne,

• podatne.

Nawierzchnie podatne są to nawierzchnie, które mogą zachowywać się plastycznie i wykazywać pod działaniem obciążeń odkształcenia trwałe (koleinowanie). Do nawierzchni podatnych zalicza się nawierzchnie bitumiczne, tłuczniowe i brukowcowe.

Nawierzchnie sztywne są to nawierzchnie, które zachowują się sprężyście pod działaniem obciążeń, mają wysoki moduł sprężystości. Nawierzchnie sztywne rozkładają naciski od kół pojazdów na dużą powierzchnię podłoża, natomiast naciski jednostkowe, przeliczone na jednostkę powierzchni podłoża, są znacznie mniejsze niż pod nawierzchniami podatnymi. Do nawierzchni tych zalicza się nawierzchnie z betonu cementowego.

Nawierzchniami półsztywnymi są nawierzchnie z częścią jezdną bitumiczną, na podbudowie z betonu cementowego. Pod względem odkształcalności nawierzchnie półsztywne zachowują się w sposób pośredni pomiędzy podatnymi i sztywnymi.

Warstwy jezdne nawierzchni twardych zależnie od rodzaju materiałów dzielą się na nawierzchnie:

- bitumiczne (asfaltobetonowe),

- z betonu cementowego,

- kostkowe (kamienne lub betonowe),

- klinkierowe,

- tłuczniowe,

- brukowcowe,

- żwirowe,

- z płyt betonowych.

Rys. Przekrój poprzeczny nawierzchni z kostki regularnej

1 - podłoże gruntowe,

2 - podkład kamienny,

3 - podsypka - warstwa wyrównawcza,

4 - kostka regularna.

Rys. Przekrój poprzeczny nawierzchni z klinkieru drogowego

1 - podłoże gruntowe,

2 - warstwa nośna - piasek

3 - klinkier drogowy.

Rys. Przekrój poprzeczny nawierzchni tłuczniowej na podkładzie kamiennym

1 - podłoże gruntowe,

2 - podkład kamienny,

3 - tłuczeń

Są to stare nawierzchnie przykryte często nowymi nakładkami.

Rys. Przekrój poprzeczny nawierzchni brukowcowej

1 - podłoże gruntowe,

2 - podsypka,

3 - brukowiec.

Nawierzchnie tłuczniowe, brukowcowe i częściowo żwirowe w latach 70-tych posłużyły jako podbudowa pod nowe nawierzchnie bitumiczne. Z tego powodu często konstrukcje tych nawierzchni nie odpowiadają obecnym unormowaniom.

Rys. Przekrój poprzeczny jednowarstwowej nawierzchni żwirowej

1 - podłoże gruntowe,

2 - podkład z miękkich gatunków kamienia, gruzu lub żwiru

3 - żwir.

Nawierzchnie drogowe dzieli się zależnie od technologii ich wykonania na: monolityczne z betonu cementowego, monolityczne z asfaltobetonu, prefabrykowane, makadamowe, brukowe.

Nawierzchnia monolityczna z betonu cementowego - jest wykonana na drodze i podzielona ewentualnie szczelinami ze względu na ruchy termiczne płyt (nawierzchnie z betonu cementowego).

Nawierzchnia monolityczna z asfaltobetonu - jest to nawierzchnia monolityczna, którą wykonuje się z mieszanki mineralno-asfaltowej (MMA).

Nawierzchnia prefabrykowana - to nawierzchnia, której warstwa jezdna jest wykonana z gotowych płyt (np. betonowych).

Nawierzchnia makadamowa - jest nawierzchnią monolityczną, której wykonanie polega na układaniu i zagęszczaniu kruszywa poszczególnych frakcji tłucznia w odrębnych warstwach wzajemnie się klinujących. Uziarnienie kruszywa w warstwach zmniejsza się od dołu ku górze. Obecnie tym sposobem budowana jest w zasadzie tylko warstwa podbudowy z tłucznia.

Nawierzchnia betonowa - jest to nawierzchnia monolityczna, którą wykonuje (jebanie w dupe) się z mieszanki kruszywa ze spoiwem lub lepiszczami bitumicznymi o określonym składzie.

Nawierzchnia brukowa - jest układana sposobem brukarskim tj. ręcznie z elementów układanych szczelnie obok siebie (kostka kamienna i betonowa).

Kategorie ruchu

Obecnie projektowanie konstrukcji nawierzchni dróg publicznych, chodników i ścieżek rowerowych odbywa się w oparciu o wytyczne przedstawione w Rozporządzeniu.

Do projektowania konstrukcji nawierzchni, przyjmuje się tzw. prognozowany Średni Dobowy Ruch w roku pojazdów ciężkich w przekroju drogi, w dziesiątym roku po oddaniu drogi do eksploatacji. Do pojazdów ciężkich zalicza się:

• samochody ciężarowe bez przyczep,

• samochody ciężarowe z przyczepami,

• autobusy.

Pomija się pozostałe kategorie pojazdów, tj. motocykle, samochody osobowe, samochody dostawcze i ciągniki rolnicze.

Podział na kategorie ruchu wg liczby osi obliczeniowych na pas ruchu na dobę w dziesiątym roku po oddaniu drogi do eksploatacji podano w tabeli.

Klasyfikacja dróg według kategorii ruchu

Kategoria ruchu	Liczba osi obliczeniowych (100 kN) na dobę, na pas obliczeniowy L w 10 roku eksploatacji drogi	Trwałość zmęczeniowa: liczba osi obliczeniowych (100 kN) w założonym okresie obliczeniowym (20 lat)
KR1	Ⴃ 12	Ⴃ 90 000
KR2	13 Ⴘ70	90 000 Ⴘ 510 000
KR3	71 Ⴘ335	510 000 Ⴘ 2 500 000
KR4	336Ⴘ 1000	2 500 000 Ⴘ 7 300 000
KR5	1001 Ⴘ2000	7 300 000 Ⴘ 14 600 000
KR6	2001 i więcej	14 600 000 i więcej

Kategorię ruchu wyznacza się na podstawie liczby osi obliczeniowych 100 kN (10 ton) na dobę, na obliczeniowy pas ruchu. Na podstawie prognozowanego ruchu, w podziale na grupy pojazdów ciężkich, oblicza się liczbę osi obliczeniowych wg wzoru

L = (N₁ ^. r₁ + N₂ ^. r₂ + N₃ ^. r₃) ^. f₁ osi/pas/doba

gdzie:

L - liczba osi obliczeniowych na dobę na pas obliczeniowy w dziesiątym roku

po oddaniu drogi do eksploatacji,

f₁ - współczynnik obliczeniowego pasa ruchu

N₁ - średni dobowy ruch samochodów ciężarowych bez przyczep,

w dziesiątym roku po oddaniu drogi do eksploatacji,

N₂ - jw. lecz samochodów ciężarowych z przyczepami,

N₃ - jw. lecz autobusów,

r₁,r₂,r₃ - współczynniki przeliczeniowe

Wartość współczynnika f₁

Liczba pasów ruchu w obu kierunkach		f1
Droga jednojezdniowa	Droga dwujezdniowa
2	-	0,50
3	-	0,50
4	4	0,45
-	6	0,35

Współczynniki przeliczeniowe grup pojazdów na osie obliczeniowe

Rodzaj pojazdu	Współczynnik przeliczeniowy na osie 100kN
Samochody ciężarowe bez przyczep	r1 = 0,109
Samochody ciężarowe z przyczepami	r2 = 1,245 ^1) r2 = 1,950 ^2)
Autobusy	r3 = 0,594

¹⁾ gdy udział pojazdów o obciążeniu osi 11 kN w grupie pojazdów ciężkich z przyczepami wynosi do 8%;

²⁾ gdy udział pojazdów o obciążeniu osi 11 kN w grupie pojazdów ciężkich z przyczepami wynosi od 8% do 20%.

Rodzaje mieszanek mineralno-asfaltowych (MMA)

wg PN-S-96025:1999

beton asfaltowy (BA) - mieszanka typu betonowego: lepiszcze (asfalt), kruszywo grube, piasek, mączka wapienna (stabilizator), ew. dodatki i modyfikatory,

mastyks grysowy (SMA) - mieszanka jednofrakcyjna o dużej zawartości grysów z asfaltem i stabilizatorem mastyksu,

asfalt lany (AL) - mieszanka o dużej zawartości spoiwa, nie wymagająca zagęszczania w czasie wbudowywania

asfalt piaskowy (AP)

piasek otoczony asfaltem (PoA)

Typowe materiały stosowane do konstrukcji warstw nawierzchni bitumicznyc

Warstwa	Materiał
ścieralna	BA, SMA, AL, AP
wiążąca	BA
podbudowa	grunt lub kruszywo stabilizowane wapnem, kruszywo naturalne lub łamane stabilizowane mechanicznie, tłuczeń, chudy beton, BA, PoA

---