Beton w drogownictwie

Transkrypt

1 II WARMIŃSKO-MAZURSKA KONFERENCJA DROGOWA Betonowe drogi w Polsce, Olsztyn, Beton w drogownictwie dr hab. inż. Marek J. Ciak, prof. UWM Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

2 W budownictwie drogowym stosowane są trzy rozwiązania konstrukcyjne nawierzchni: podatne asfaltowe; 2 półsztywne warstwy podbudowy wykonane są z chudego betonu lub stabilizowane cementem; sztywne, czyli betonowe;

3 Spoiwo: wapno palone z popiołem lotnym Pierwowzór nawierzchni betonowej 3 Nawierzchnia rzymska

4 Tradycyjne nawierzchnie betonowe deskowanie stałe (w szalunkach lub w prowadnicach) M. FALEŃSKA, W. GAJGER, Technologia tanich dróg gminnych o nawierzchni z betonu cementowego, IBDiM, Konferencja "Dni Betonu - Tradycja i Nowoczesność" w szalunku ślizgowym 4

5 nawierzchnie betonowe betonowe zbrojone stalowym włóknem rozproszonym, betonowe zbrojone włóknami sztucznymi, z betonów o podwyższonych parametrach wytrzymałościowych (betony wysokowartościowe), 5

6 Beton towarowy, Prefabrykowane nawierzchnie betonowe, betonowe nawierzchnie fotokatalityczne: dzięki zawartości Ti0 2 w cemencie płyta betonowa działa jak katalizator wytrącający z smogu tlenki azotu NOx 6

7 Kolorowe nawierzchnie betonowe Beton przesiąkliwy Pianobeton 7

8 z betonu wałowanego, nawierzchnie betonowe Zdolność przenoszenia większego ładunku od razu po ułożeniu nawierzchni, wielokrotnie szybciej niż w przypadku klasycznego betonu lanego (PCC), istnieje możliwość niemal natychmiastowego udostępnienia nawierzchni do ruchu droga jest przejezdna w 48 godzin po położeniu nawierzchni betonowej; Cały proces konstrukcyjny (wraz z usunięciem starej nawierzchni asfaltowej) trwa do 7 dni; Bardzo łatwe wbudowywanie materiału, np. przy użyciu rozściełacza asfaltowego; Technologia wykorzystywana głównie na nawierzchniach dróg lokalnych. z betonu napowietrzonego, Podwyższona mrozoodporność z betonu z odsłoniętym kruszywem washbeton. Obniżenie hałasu 8

9 A. SZYDŁO, P. MACKIEWICZ, Nawierzchnie betonowe na drogach gminnych. Poradnik, Polski Cement Kraków,

10 Obciążenie nawierzchni Od kół pojazdów; (znaczne obciążenia dynamiczne, korozja i abrazja erozja polegająca na ścieraniu podłoża przez luźny materiał skalny, ścieranie tarcie kół); Czynniki środowiskowe (warunki gruntowo-wodne, wpływy atmosferyczne temperatura, opady, UV, skurcz i odkształcenia termiczne różnych warstw); Środki chemiczne (odladzające) 10

11 Wytwarzanie mieszanki betonowej Projektowanie składu mieszanki betonowej Układanie i zagęszczanie mieszanki betonowej BETON O ŻĄDANYCH WŁAŚCIWOŚCIACH FIZYKO- MECHANICZNYCH Z JEDNOCZESNYM UWZGLĘDNIENIEM KOSZTÓW I CZASU WYKONYWANIA Analiza ekonomiczna Pielęgnacja świeżego betonu Kontrola jakości 11

12 PRZESIĄKLIWOŚĆ PODCIĄGANIE KAPILARNE BRAK BRAK Pory zamknięte DUŻA SŁABE Duże pory otwarte MAŁA Drobne pory otwarte MOCNE

13 Trwałość

14

15 15

16 16

17 Cement 17

18 Rodzaj nawierzchni Typowa betonowa Nawierzchnia z betonu szybkotwardniejącego do napraw i szybkiego oddawania do ruchu Nawierzchnie betonowe w warunkach agresji siarczanowej Klasa betonu C25/30 C45/50 Rodzaj cementu CEM I CEM II/A-S CEM II/B-S CEM II/A-V CEM II/B-V CEM III/A CEM I CEM I HSR CEM III/B CEM IV/B Klasa cementu 18 32,5N; 32,5R; 42,5N; 42,5R; 32,5N; 32,5R; 42,5N; 42,5R; 42,5N; 42,5R; 52,5N; 52,5R; 32,5N; 32,5R; 42,5N; 42,5R; 32,5N; 32,5R; 42,5N; 42,5R; Wymagania Wodożądność 28%; Wytrzymałość po 2 dniach 29MPa; Powierzchnia właściwa 3500cm 2 /g; Początek wiązania 120 min Wodożądność 28%; Wytrzymałość po 2 dniach 29 MPa; Powierzchnia właściwa 3500cm 2 /g; Początek wiązania 120 min

19 CEMENT Stopień zmielenia niezbyt wysoki: 19 Szybkość wiązania ciepło; Wczesna wytrzymałość ewentualny skurcz; Wpływ na utrzymanie wody (zwiększenie wodożądności lub utrudnienie utrzymania wody); Powierzchnia właściwa Max 350 m 2 /kg

20 KRUSZYWO GRANIT; BAZALT; CZYSTE WAPIENIE; DOLOMITY; SKAŁY METAMORFICZNE (GNEJSY, ŁUPKI KRYSTALICZNE); MIEJSCOWE? 20

21 KRUSZYWO Kruszywa łamane; Kruszywa żwirowe płukane 21 Maksymalny wymiar ziarna 31,5 mm Reaktywność alkaliczna 0

22 KRUSZYWO Właściwości kruszyw łamanych C 40 i C 50 C 30 i C 37 Ścieralność w bębnie Los Angeles, max [%] Nasiąkliwość, max [%] dla kruszyw ze skał magmowych i przeobrażonych Frakcja 4 8 mm 1,5 2,0 22 Frakcja > 8 mm 1,2 2,0 Nasiąkliwość, max [%] dla kruszyw ze skał osadowych 2,0 3,0 Mrozoodporność, max [%] dla kruszyw ze skał magmowych i przeobrażonych 2,0 4,0 Mrozoodporność, max [%] dla kruszyw ze skał osadowych 2,0 5,0 Zawartość związków siarki w przeliczeniu na SO 3, max[%] 0,1 1,0 Zawartość ziaren nieforemnych, max[%] Zawartość zanieczyszczeń obcych, max[%] 0,1 0,2 Zawartość zanieczyszczeń organicznych Barwa nie ciemniejsza od wzorcowej

23 KRUSZYWO Właściwości kruszyw żwirowych C 37 C 30 Ścieralność w bębnie Los Angeles, max [%] Nasiąkliwość, max [%] 1,0 2,5 Mrozoodporność, max [%] 2,5 5,0 Zawartość związków siarki w przeliczeniu na SO 3, max[%] 0,2 1,0 Zawartość ziaren nieforemnych, max[%] Zawartość ziaren słabych, zanieczyszczeń zwietrzałych, max[%] 7 10 Zawartość zanieczyszczeń obcych, max[%] 0,1 0,2 23 Zawartość zanieczyszczeń organicznych Barwa nie ciemniejsza od wzorcowej

24 KRUSZYWO Warstwy górne Min 50% kruszywa łamanego (przy uziarnieniu do 8 mm) 24 Min 35% kruszywa łamanego (przy uziarnieniu powyżej 8 mm) Zawartość ziaren do 0,25 mm łącznie z cementem do 450 kg/m 3 ; W przypadku mieszanki o uziarnieniu do 8 mm można zwiększyć do 500 kg/m 3 ;

25 KRUSZYWO Maksymalna średnica ziarna [mm] 25 Zawartość ziaren mniejszych od 0,25 mm [kg]

26 KRUSZYWO Zalecane uziarnienie mieszanki kruszyw /8mm 0/8mm 0/16mm 0/16mm 0/31,5mm 0/31,5mm ,25 0, ,5

27 DOMIESZKI Napowietrzające 27 Plastyfikujące Upłynniające Opóźniające

28 DOMIESZKI Napowietrzające do obu warstw nawierzchni (zawartość powietrza 5-6% przy kruszywie do 16 mm i 3,5-4% przy kruszywie do 32 mm); 28 Upłynniające dla zwiększenia urabialności mieszanki betonowej; Opóźniające wiązanie.

29 DOMIESZKI Dodatki: 29 Np. Włókna stalowe 0,8 1,5% objętości mieszanki betonowej.

30 Mieszanka betonowa Konsystencja 30 Zawartość powietrza (ø 0,01 0,02 mm) 3,5 % do 6,0% (bez i z domieszką) Gęstość mieszanki W/C mniejszy od 0,45

31 Nawierzchnia betonowa PN-EN Mieszanka betonowa Technologia wytarzania i formowania Betoniarki przeciwbieżne 31 Zagęszczanie wibratory o częstotliwości drgań 8-12 tys./min; Zagęszczanie kolejnych warstw nie później niż po upływie 20 min od poprzedniej; Warstwy o grubości max 20 cm;

32 Nawierzchnia betonowa PN-EN Mieszanka betonowa Technologia wytarzania i formowania Zaleca się zagęszczanie metodą odpowietrzania 32 Po zagęszczeniu powierzchni nadaje się odpowiednią teksturę w celu zwiększenia przyczepności; Bardzo ważna pielęgnacja (powłoki) przez okres co najmniej dni (początek 6 8 godzin od zaformowania); Można stośować impregnację (np. emulsja oleju lnianego w benzynie lub żywicy epoksydowej 1:1)

33 Nawierzchnia betonowa PN-EN Wymagane właściwości betonu 33 wytrzymałość na ściskanie 40 MPa; wytrzymałość na rozciąganiu przy zginaniu 5,5 MPa; nasiąkliwość warstw zewnętrznych 5%; mrozoodporność 150 cykli zamrażania i odmrażania - spadek wytrzymałości 5%.

34 34

35 35

36 36

37 37

38 38

39 39

40 Dziękuję za uwagę! 40