Ocena odporności na poślizg materiałów kamiennych do nawierzchni ciągów pieszo-jezdnych w aspekcie użytkowania

Transkrypt

1 DUSZYŃSKI Andrzej 1 JASIŃSKI Wiktor Ocena odporności na poślizg materiałów kamiennych do nawierzchni ciągów pieszo-jezdnych w aspekcie użytkowania WSTĘP Nawierzchnie brukowe ulic, placów lub chodników z kamieni, kostek kamiennych, betonowych, wibroprasowanych lub ceramicznych w zakresie technicznym obecnie są budowane zgodnie z wymaganiami dotyczącymi wykonania i odbioru robót budowlanych określonych w Ogólnych Specyfikacjach Technicznych GDDKiA. Na obszarach historycznych przestrzeni miejskich podstawową grupę tworzą chodniki w mniejszym lub większym stopniu wykonane ze skał naturalnych, takie jak chodniki z płyt granitowych niekiedy otoczonych kostką granitową, ale również chodniki betonowe z wyraźnym udziałem naturalnego materiału skalnego. Drugą grupę stanowią te, które w całości wykonano z płyt, kostek betonowych na zaprawie cementowej. Podstawowym warunkiem użyteczności nawierzchni chodników, ciągów pieszo-jezdnych, parkingów, placów miejskich i jezdni wykonanych z kostki brukowej i płyt kamiennych, jest trwałość rozumiana, jako odporność na działanie soli odladzających, ścieranie, utrzymywanie wilgoci i poślizg. Bezpieczeństwo ruchu pojazdów i pieszych zależy od doboru właściwych materiałów kamiennych i utrzymania ich właściwości użytkowych w jak najdłuższym czasie eksploatacji nawierzchni. Wiąże się to również z kontrolą ciągów pieszo-jezdnych przed upływem okresu gwarancyjnego jak i w przypadku zdatności do użycia nowych materiałów, w tym innowacyjnych. W tym artykule przedstawiono, szczegółowo ocenę na przykładzie odporności na poślizg, jako istotnej charakterystyki wyrobów z materiałów kamiennych dla zastosowania do nawierzchni ciągów pieszo-jezdnych. 1. POMIARY ODPORNOŚCI NA POŚLIZG NAWIERZCHNI Do pomiarów odporności na poślizg są stosowane dwa sposoby: statyczne i dynamiczne. Podstawowym urządzeniem stosowanym do pomiaru statycznego jest przenośny brytyjski przyrząd do badania tarcia. Urządzenia dynamiczne wykonują pomiary przy wykorzystaniu opony podczas ruchu ze stałą prędkością na dużej powierzchni nawierzchni w czasie przejazdu. Przenośny brytyjski przyrząd do badania tarcia pozwala na pomiar oporu podczas ruchu na niewielkiej części nawierzchni lub w warunkach laboratoryjnych na wykonanych lub wyciętych próbkach z nawierzchni i nie wymaga stosowania opony. Metodę badania (oporów poślizgu/poślizgnięcia na nawierzchni) określa norma PN-EN , a jej wynikiem jest wahadłowy wskaźnik szorstkości PTV. Zasadniczym elementem przyrządu jest gumowy ślizgacz na końcu sprężynowego wahadła. Badanie przeprowadza się na zwilżonej powierzchni, a opór tarcia w skali odczytu na przyrządzie daje wskaźnik PTV określany również jako British Pendulum Number (BPN). Należy podkreślić, że [5]: na pomiar wpływa tylko mikrotekstura powierzchni (w związku z małą powierzchnią styku ślizgacza z badaną nawierzchnią ok. 19 cm ), wartości PTV lub BPN są skorelowane z charakterystyką hamowania pojazdu przy zablokowanych kołach na mokrej nawierzchni, badanie PTV na ogół daje wyższe wartości odporności na poślizg w porównaniu do wyników uzyskanych podczas badań na urządzeniach dynamicznych. 1 Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Filia Wrocław, Żmigród, Tel do 8, Fax , a_duszyn@wp.pl Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Filia Wrocław, Żmigród, Tel do 8, Fax , wjasinski@ibdim.edu.pl 38

2 . POMIARY ODPORNOŚCI NA POŚLIZG PŁYT KAMIENNYCH Odporność na poślizg drogowych elementów kamiennych obejmuje załącznik D w PN-EN 1341: Płyty z kamienia naturalnego do zewnętrznych nawierzchni drogowych - Wymagania i metody badań do nawierzchni drogowych. Norma ta jest normą zharmonizowaną. Miarą odporności na poślizg określa wskaźnik USRV, który jest średnią z odczytów uzyskaną na 5 próbkach, pomnożoną przez 1,. Z uwagi na ciosane lub obrobione eksponowane powierzchnie krawężnika z kamienia naturalnego nie przewiduje się badania odporności na poślizg wg PN-EN 1343: Krawężniki z kamienia naturalnego do zewnętrznych nawierzchni drogowych - Wymagania i metody badań. W normie PN-EN 1431:004 Metody badań kamienia naturalnego - Oznaczanie odporności na poślizg z użyciem przyrządu wahadłowego określono metodę oznaczania wartości odporności na poślizg eksponowanej powierzchni elementów z kamienia naturalnego do stosowania do pomiarów laboratoryjnych lub do posadzek. Odporność na poślizg określa wartość odporności na poślizg (SRV) zmierzona w warunkach suchych jak i wilgotnych. Norma ta wprowadza niepotrzebnie odporność na poślizg w warunkach suchych. 3. POMIARY ODPORNOŚCI NA POŚLIZG NAWIERZCHNI 3.1. Odporność na poślizg przenośnym brytyjskim przyrządem do badania tarcia płyt kamiennych Wg PN-EN 1341: wartości USRV 35 i powyżej, pomierzone z użyciem szerokiego ślizgacza na wahadle TRL, wskazują na bezpieczną powierzchnię płyty kamiennej pod względem możliwości poślizgu. Jednak zdaniem wielu autorów wartość ta jest zbyt niska. Wartości PTV badane wg PN-EN na przenośnym brytyjskim przyrządzie do badania tarcia: pomiędzy 45 i 55 wskazują na zadowalającą powierzchnię tylko w korzystnych warunkach pogodowych i pojazdu, 55 lub powyżej wskazują na ogólnie dopuszczalną odporność na poślizg w najcięższych warunkach pogodowych, i powyżej wskazują na dobrą do doskonałej odporność na poślizg, w każdych warunkach. 3.. Odporność na poślizg kostki betonowej do nawierzchni Zgodnie ze Szczegółowymi Specyfikacjami Technicznymi odporność na poślizg wartość USRV powinna wynosić 55 i powyżej Odbiór nawierzchni asfaltowych (na przykładzie asfaltu lanego) Zgodnie ze Szczegółowymi Specyfikacjami Technicznymi prędkość projektowa ścieżek rowerowych wynosi 30 km/h [6]. W wypadku odbioru krótkich odcinków nawierzchni, takich jak np. ronda lub dojazdy do skrzyżowania, na których nie można wykonać pomiarów z prędkością 60 lub 90 km/h, poszczególne wyniki pomiarów współczynnika tarcia nie powinny być niższe niż 0,5, przy prędkości pomiarowej 30 km/h, a przed upływem okresu gwarancyjnego nie powinny być niższe niż 0,48. W przypadku asfaltu lanego wartości współczynnika tarcia nie powinny być niższe niż 0,44 przy prędkości pomiarowej 30 km/h również przed upływem okresu gwarancyjnego [4, 8] Ocena nawierzchni asfaltowych Zasady pomiaru i oceny właściwości przeciwpoślizgowych nawierzchni asfaltowych w Systemie Oceny Stanu Nawierzchni (SOSN) dla dróg krajowych klasy A, S, GP i G określa załącznik D do SOSN [7] aparatem SRT-3 przy prędkości v = 60 km/h. Ocenę stanu nawierzchni pod względem właściwości przeciwpoślizgowych klasyfikuje się w załączniku D do SOSN dla miarodajnego współczynnika tarcia (tabela 1). Prowadzone badania dla nawierzchni wykonach w technologii SMA potwierdzają ich dobrą odporność na poślizg [1,, 3, 4]. 39

3 Tab. 1. Klasyfikacja stanu nawierzchni dróg krajowych pod względem właściwości przeciwpoślizgowych (dla opony handlowej Barum Bravura przy 100% poślizgu) wg SOSN [7] Klasa nawierzchni A B C D Ocena stanu nawierzchni dobry zadawalający niezadawalający zły Miarodajny współczynnik tarcia [μm] 0,5 0,37 0,51 0,30 0,36 0,9 Wartości graniczne miarodajnego współczynnika tarcia [μm] 0,48 0,35 0,48 0,9 0,34 0,8 4. WYNIKI BADANIA ODPORNOŚCI NA POŚLIZG NA PŁYTACH KAMIENNYCH Próbki do badania stanowiły płaskie płyty granitowe i piaskowcowe. Badania przeprowadzono wg PN-EN 1431:004 na mokro. Zastosowano ślizgacz o szerokość gumowej wkładki 76, mm. Droga poślizgu wynosiła 16±1 mm. Wyniki badań zamieszczono w tablicy. Miarodajna wartość SRV jest praktycznie równa minimalnej wartości SRV. Tab.. Wyniki badania wartości SRV (na mokro) Nr próbki Struktura Średnia Odchyl. Standardowe Miarodajna Minimalna Granit 1 średnio- do gruboziarnistej, porfirowa Wartości SRV Granit drobno- do średnioziarnistej Piaskowiec 1 drobnoziarnisty Piaskowiec średnioziarnisty Na rysunku 1 przedstawiono przykładowo próbkę Granitu 1 nr 6 z polem ślizgu i polem badawczym z zaznaczonymi trzema profilami pomiarowymi Na rysunku przedstawiono wyniki kontrolnego badania głębokości tekstury MPD w badanym profilu 1 dla próbki nr 6 na długości ślizgu 16 mm przy wykorzystaniu profilometru igłowego. Otrzymano głębokość tekstury MPD=0,19 mm. Zgodnie z przedstawioną klasyfikacją odporności na poślizg zbadane płyty granitowe i piaskowcowe o SRV= spełniają wymagania dla SRV powyżej 55. Rys. 1. Próbka nr 6 Granitu 1 pole ślizgu w polu badawczym z zaznaczonymi trzema profilami pomiarowymi 40

4 Rys.. Głębokość tekstury Granitu 1w badanym profilu 1 dla próbki nr 6 WNIOSKI Wg SOSN miarodajny współczynnik tarcia dla n pomiarów na odcinku jest różnicą średniego współczynnika tarcia i odchylenia standardowego. Jest to istotne w porównaniach z wartościami odporności na poślizg PTV (BPN), SRV i USRV. Badania tych wskaźników pozwalają na określenie ich miarodajnych wartości. Pomiary właściwości przeciwpoślizgowych w przypadku krótkich odcinków oraz w obrębie skrzyżowań przy wszystkich prędkościach (30, 60, 90 i 10 km/h) są trudne do wykonania ze względu na odbywający się ruch pojazdów. A przecież w tych miejscach właściwości przeciwpoślizgowe stanowią istotny parametr bezpieczeństwa ruchu. Bezpieczeństwo użytkowania nawierzchni w przypadku krótkich odcinków oraz w obrębie skrzyżowań wymaga szczególnej uwagi i ciągłej kontroli pod względem odporności na poślizg. Stosowanie przenośnego brytyjskiego przyrządu do badania tarcia z uwagi na brak odpowiednich przepisów jest utrudnione w odniesieniu do bezpieczeństwa i zaburzenia ruch podczas możliwe pomiarów, al. Kontrola nawierzchni pod względem odporności na poślizg jest niezbędnym i koniecznym warunkiem bezpieczeństwo użytkowania w krótkim i długim czasie ich eksploatacji. Streszczenie Odporność na poślizg bruku i płyt z materiałów kamiennych jest jedną z istotniejszych charakterystyk bezpieczeństwa użytkowania nawierzchni ciągów pieszo-jezdnych. W artykule przedstawiono, zasadnicze niedomagania i potrzeby systemu normalizacyjnego związanego z oceną odporności na poślizg dla tych nawierzchni oraz wyniki badań takich materiałów. Evaluation of skid resistance of the road surfaces made in the technology of SMA - safety of vehicles and pedestrians Abstract Skid resistance cobblestones and slabs of stone materials is one of the most important characteristics of the safety surface pedestrian and driving. The article presents, the essential inefficiencies and need for standardization system associated with the assessment of slip resistance for these pavement and the results of such materials. 41

5 BIBLIOGRAFIA 1. Duszyński A., Optymalizacja odporności na ścieranie kruszyw do warstwy ścieralnej nawierzchni - Etap II. symbol pracy IBDiM-TW/6105/TW-6, Żmigród Węglewo, listopad Duszyński A., Ocena odporności na poślizg nawierzchni drogowych wykonanych w technologii SMA - bezpieczeństwo pojazdów i pieszych. Logistyka 014, nr. 3. Mechowski T., Jasiński W., Analiza i weryfikacja wymagań i procedur pomiarowych oceny właściwości przeciwpoślizgowych nawierzchni dróg publicznych i autostrad płatnych. IBDiM, Sprawozdanie z realizacji pracy TD-71 na zlec. GDDKiA, Warszawa, czerwiec Mechowski T., Borucki R., Grączewski A., Sprawozdanie z realizacji pracy TD-88 pt.: Analiza zmienności właściwości przeciwpoślizgowych warstwy ścieralnej nawierzchni w początkowym okresie jej eksploatacji. ETAP I, Zleceniodawca: GDDKiA, umowa nr 193/00, Warszawa, listopad Slip and Skid Resistance of Interlocking Concrete Pavements, 1998 ICPI Tech Spec No. 13 Interlocking Concrete Pavement Institute Revised June Szczegółowa Specyfikacja Techniczna D a Nawierzchnia z asfaltu lanego wg WT-1 i WT- z 010 r. 7. System Oceny Stanu Nawierzchni (SOSN). Wytyczne stosowania - Załącznik D: Zasady pomiaru i oceny stanu właściwości przeciwpoślizgowych nawierzchni bitumicznych w systemie oceny stanu nawierzchni SOSN. GDDKiA, Wymagania Techniczne. Nawierzchnie Asfaltowe Drogowe i Lotniskowe. WT Nawierzchnie Asfaltowe DiL 007. Warszawa, czerwiec 007 r. 4