51794 Strona6 (2)

Nawierzchnie drogowe z betonu cementowego

stwa ulepszonego podłoża może pełnie? również inne funkcje, np. zabezpieczanie gruntu przed przemarzaniem (warstwa mrozoochronna), wyrównywanie braków w niestarannie wykonanych robotach ziemnych (warstwa wyrównawcza), odprowadzanie wody gruntowej (warstwa odsączająca), zabezpieczanie przed przenikaniem cząstek nawodnionego gruntu podłoża do warstw podbudowy, szczególnie rozdrobnionej (warstwa odcinająca).

Podłoże gruntowe naturalne jest to tzw. strefa czynna korpusu ziemnego, której odksztalcalność i związana z nią nośność decydują o potrzebnej grubości warstw konstrukcji nawierzchni. Faktycznie interesuje nas taka grubość podłoża, przy której naprężenia pochodzące od pojazdów są mniejsze niż 0,02 MPa.

Projektowanie konstrukcji nawierzchni obejmuje dwie zasadnicze czynności:

- konstruowanie,

- wymiarowanie.

Konstruowanie polega między innymi na ustaleniu wzajemnego układu warstw i wyborze materiałów do ich wykonania z uwzględnieniem warunków lokalnych, technologii i organizacji robót oraz względów ekonomicznych. Po ustaleniu wzajemnego układu warstw następną czynnością jest wymiarowanie (obliczanie grubości warstw).

Zgodnie ze współczesnymi poglądami, grubość warstw konstrukcji nawierzchni (w tym płyty betonowej) powinna być taka, ażeby przy prognozowanym obciążeniu ruchem nie występowały przedwcześnie zjawiska zmęczeniowe w warstwach i podłożu. Grubości warstw zależą również od innych czynników, a szczególnie od:

- zabezpieczenia przed skutkami działania na podłoże wpływów klimatycznych (zwłaszcza ujemnych temperatur),

- zapewnienia dobrych warunków odwodnienia,

- możliwości wykonania (dostosowania grubości warstw do wymagań technologicznych).

Konstruowanie i wymiarowanie powinny przenikać się wzajemnie. Konstruktor musi przewidywać mechanizm deformacji nawierzchni w różnych warunkach występujących w czasie eksploatacji. Na przykład niedostateczna nośność podłoża gruntowego nie powinna być w zasadzie rekompensowana przez zwiększenie grubości warstw, gdyż na zbyt słabym podłożu trudno jest wykonać poprawnie warstwy podbudowy, które spełniałyby wymagane warunki technologiczne. Należy w tym przypadku zwiększyć nośność podłoża.

Na każdą konstrukcję nawierzchni oddziałują następujące czynniki zewnętrzne:

a) obciążenie wywierane na powierzchnię jezdni przez kola pojazdów, poruszających się z różną prędkością; istotna jest nie tylko wartość obciążenia, lecz także liczba i układ osi w pojeździć, liczba kół zlokalizowanych na osi oraz jego powtarzalność, zależna od natężenia ruchu,

b) temperatura, działająca na poszczególne warstwy, w szczególności na betonową warstwę nawierzchniową oraz podłoże gruntowe,

c) woda powierzchniowa i gruntowa,

d) inne czynniki, jak np. środki chemiczne używane do zimowego utrzymania, starzenie się materiałów itp.

—.... - ....... . . i t'

Czynniki (a), (b), (c) należy uznać za zasadnicze i będą one bardziej szczegółowo omówione w rozdziałach od 3 do 6. Zagadnienia związane z konstruowaniem warstw oraz wymaganiami technologicznymi będą omówione w rozdziałach od 7 do 12.

1.3.2. Rodzaje konstrukcji nawierzchni

Po prawie stu latach eksploatacji drogowych nawierzchni betonowych współcześnie można wyróżnić, ze względu na konstrukcję, następujące rodzaje nawierzchni:

- nawierzchnie niezbrojone i niedyblowane,

- nawierzchnie niezbrojone, ale dyblowane i z kotwami,

- nawierzchnie zbrojone ze szczelinami dyblowanymi,

- nawierzchnie ze zbrojeniem ciągłym,

- nawierzchnie z włóknami rozproszonymi,

- nawierzchnie z betonu wałowanego,

- nawierzchnie z betonu porowatego,

- nawierzchnie z betonu sprężonego,

- nawierzchnie prefabrykowane,

- nawierzchnie złożone (mieszane), tj. podbudowa betonowa, na której ułożona jest cienka warstwa z mieszanki mineralno-asfaltowej łub warstwa betonowa ułożona na istniejącej nawierzchni asfaltowej (whitetopping).

Na rys. 13a pokazano płytę niedyblowaną i niezbrojoną ułożoną na podbudowie sztywnej, którą tworzy chudy beton. Na rys. 13b przedstawiono taką samą konstrukcję, z tym że pomiędzy płytą betonową a podbudową znajduje się warstwa drenująca z geosyntetyku. Na rys. 13c pokazano przykład grubej płyty betonowej niezbrojonej i niedyblowancj ułożonej na warstwie drenującej z kruszywa lub z geosyntetyku. Podbudowy we wszystkich przypadkach podanych na rys. 13 ułożone są na warstwie ulepszonego (wzmocnionego) podłoża.

Na rys. 1.4. podano przykładowe konstrukcje z płytami dyblowanymi i kotwami z warstwą drenującą z geosyntetyku (1.4b) i bez niego (1.4a).

Na rys. 15. przedstawiono konstrukcje nawierzchni z płytami ze zbrojeniem przerywanym 1.5a i ciągłym 15b, 15c.

Na rys. 1.6. pokazano nawierzchnie z betonu sprężonego (1.6a - strunobetonowe, 1.6b - kablobetonowe).

Na rys. 1.7 pokazano nawierzchnie z płyt prefabrykowanych.

Natomiast na rys. 1.8 przedstawiono nawierzchnie złożone (mieszane). Rys. l-8a to nawierzchnie z podbudową betonową i ułożoną na niej cienką warstwą z mieszanki mineralno-asfaltowej, a rys. 1 -Sb przedstawia nawierzchnię betonową, ułożoną na istniejącej nawierzchni asfaltowej (whitetopping).

Praktyczne zastosowanie na świccie na podstawowej sieci dróg znalazły konstrukcje przedstawione na rys. 13, 1.4. 15, a więc nawierzchnie niezbrojone i niedyblowane, nawierzchnie dyblowane o zbrojeniu ciągłym oraz nawierzchnie złożone. Te typy nawierzchni będą omówione iv dalszych rozdziałach monografii.