Warstwy SAM i SAMI na bazie asfaltu modyfikowanego gumą. prof. Antoni Szydło Katedra Dróg i Lotnisk

Transkrypt

1 Warstwy SAM i SAMI na bazie asfaltu modyfikowanego gumą prof. Antoni Szydło Katedra Dróg i Lotnisk Wrocław - Pokrzywna 2011

2 Plan prezentacji 1. Cechy asfaltu i mma modyfikowanych gumą 2. Uszkodzenia nawierzchni 3. Cel i istota działania warstw SAM i SAMI 4. Doświadczenia polskie w zastosowaniach SAMI 5. Korzyści z zastosowania asfaltów modyfikowanych gumą do warstw SAMI 6. Podsumowanie i wnioski

3 Temperatura PiK [ o C] 1.Właściwości asfaltu gumowego Temperatura mięknienia 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 35/50 50/70 40,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 Zawartość gumy [%]

4 Penetracja [0,1*mm] 1.Właściwości asfaltu gumowego Penetracja 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 35/50 50/70 10,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 Zawartość gumy [%]

5 Lepkość [dpa*s] 1.Właściwości asfaltu gumowego Lepkość 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 35/50 50/70 10,0 0,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 Zawartość gumy [%]

6 0,063 0,125 0,25 0,50 1,00 2,0 5,6 8,0 11,2 16,0 22,4 31,5 Przechodzi przez sito [%] 1.Projekt składu mieszanki SMA LBOIT_SMA+G KG KG Bok oczka sita # [mm]

7 1.Badania laboratoryjne Badania koleinowania (mały koleinomierz)

8 1.Badania laboratoryjne Badania zawartości wolnych przestrzeni

9 1.Badania laboratoryjne Spływność lepiszcza

10 1.Badania laboratoryjne Badania metodą belki 4 punktowej 4PB

11 [%] [%] [%] [%] [%] 1.Właściwości mieszanek SMA z dodatkiem gumy ,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 3,02 90,14 Zawartość wolnej przestrzeni V m 4,27 Wskaźnik ITSR (wrażliwość na wodę) 91,96 3,56 45/ /70 + G 35/50 + G Typ asfaltu 103,51 45/ /70 + G 35/50 + G Typ asfaltu 0,04 Spływność lepiszcza D 0,03 0,01 45/ /70 + G 35/50 + G Typ asfaltu ,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 7,88 Proporcjonalna głebokość koleiny PRD AIR 4,28 2,78 45/ /70 + G 35/50 + G Typ asfaltu Prędkość przyrostu koleiny WTS AIR 0,084 0,052 0,026 45/ /70 + G 35/50 + G Typ asfaltu

12 1.Właściwości mieszanek SMA z dodatkiem gumy Asfalt drogowy 35/50 + G

13 1.Właściwości mieszanek SMA z dodatkiem gumy Asfalt drogowy 50/70 + G

14 mikroodkształcenie e [m/m*10-6 ] 1.Właściwości mieszanek SMA z dodatkiem gumy Zespolony moduł sztywności i trwałość zmęczeniowa 1000 e 6 =167*10-6 m/m y = 2047,3x -0,1813 R 2 = 0, Trwałość zmęczeniowa N [cykle]

15 1.Podsumowanie Granulat gumowy poprawił właściwości lepiszczy asfaltowych w zakresie penetracji, temperatury mięknienia. Spowodował wzrost lepkości badanych asfaltów. Dodatek gumy w ilości ok. 10% (w stosunku do masy lepiszcza), pozwala na optymalną modyfikację badanych asfaltów (uwzględniając wzrost lepkości). Stosowanie asfaltu, modyfikowanego gumą, pozwala na uzyskanie mieszanki SMA, charakteryzującej się dużą odpornością na działanie obciążeń (ruch samochodowy, czynniki atmosferyczne).

16 1.Podsumowanie Proponowane mieszanki typu SMA z dodatkiem miału gumowego, spełniają kryteria projektowania warstw SMA. Dodatek gumy może zastępować działanie środków stabilizujących (ograniczenie spływności lepiszcza). Zastosowanie modyfikacji mieszanki SMA gumą, pozwoliło na osiągnięcie wartości zespolonego modułu sztywności i trwałości zmęczeniowej, na poziomie zbliżonym do mieszanek typu WMS.

17 2. Cel i istota wprowadzenia warstw SAMI Definicje: - Warstwy SAM (Stress Absorbing Membrane) - Warstwa SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer) Są to warstwy tłumiące naprężenia lub odkształcenia w starych nawierzchniach

18 1. Cel i istota wprowadzenia warstw SAMI Definicje: - Warstwy SAM (Stress Absorbing Membrane) - Warstwa SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer) Są to warstwy tłumiące naprężenia lub odkształcenia w starych nawierzchniach

19 3. Uszkodzenia nawierzchni

20 3. Uszkodzenia nawierzchni

21 4. Cel i istota wprowadzenia warstw SAMI Główne zastosowania: - Zniszczone, spękane nawierzchnie betonowe, asfaltowe - Zużyte nawierzchnie z kostki kamiennej i płyt betonowych, - Podbudowy z warstw związanych cementem podatne na spękania skurczowe ( chude betony, stabilizacje)

22 5. Stosowane technologie Stan nawierzchni betonowej Dobry Spękana, ale dostateczna nośność, brak klawiszowania płyt Wypełnienie istniejących spękań Zniszczona, brak możliwości wzmocnienia Rozbiórka i odbudowa Wbudowanie zabezpieczeń przeciwspękaniowych Przykrycie nową warstwą asfaltową

23 5. Stosowane technologie Jako zabezpieczenia przeciwspękaniowe stosuje się: - Geowłókniny ( często nasycone asfaltem) - Geosiatki z tworzyw sztucznych, - Geosiatki z włókna szklanego, - Geosiatki stalowe, - Warstwy pośrednie ( SAMI Francuskie) - SAM i SAMI

24 5. Stosowane technologie Wady stosowanych rozwiązań: - Geowłókniny nie zwiększają nośności, - Geosiatki z tworzyw sztucznych zbyt sztywne i mało odporne na wysokie temperatury, - Geosiatki z włókna szklanego drogie, zbyt sztywne i trudne w zabudowie, - Geosiatki stalowe - zbyt sztywne i trudne w zabudowie, - Warstwy pośrednie ( Francuskie ),

25 6. Cel i istota działania SAM ( Stress Absorbing Membrane ) zamknięcie powierzchniowe szczelną, odporną na spękania warstwą (membraną) Zabezpiecza nawierzchnie ( zamyka ) przed szkodliwym działaniem czynników klimatycznych. Stosowana również na nawierzchniach podatnych.

26 6. Cel i istota działania SAM SAM Warstwa absorbująca naprężenia Nawierzchnia istniejąca

27 6. Cel i istota działania SAM Wykonanie polega na: - oczyszczenie powierzchni starej nawierzchni, - skropienie lepiszczem asfaltowym modyfikowanym gumą, - rozścielenie kruszywa, - Zawałowanie Podobne do naszego powierzchniowego utrwalenia

28 7. Cel i istota działania SAMI ( Stress Absorbing Membrane Interlayer) - zamknięcie powierzchniowe starej nawierzchni szczelną, odporną na spękania warstwą - stworzenie warstwy pośredniej redukującej naprężenia nad spękaniami starej nawierzchni, Zabezpiecza nową warstwę asfaltową przed ryzykiem spękań odbitych ( z dolnych warstw starej nawierzchni )

29 7. Cel i istota działania SAMI ( Stress Absorbing Membrane Interlayer) Warstwa absorbująca naprężenia typu SAMI Nawierzchnia istniejąca Pokrycie nową warstwą bitumiczną

30 7. Cel i istota działania SAMI Wykonanie polega na: - wypełnieniu spękań, - oczyszczeniu powierzchni starej nawierzchni, - skropieniu asfaltem modyfikowanym gumą ( na gorąco w ilości 2,4 3,2 l/m 2 ), - rozścieleniu kruszywa ( nie później niż 60sek po skropieniu bitumu (w ilości kg/m 2 ), - zawałowaniu walcami ogumionymi, - ułożeniu nowej warstwy asfaltowej,

31 7. SAMI doświadczenia USA

32 7. USA FM-385, Lubbock Texas (przed zastosowaniem SAM)

33 7. USA FM-385, Lubbock Texas (15 lat po zastosowaniu SAM)

34 7. USA Autostrada 395 przed zastosowaniem SAMI

35 7. USA Autostrada 395; 16 lat po zastosowaniu SAMI

36 8. Cel i istota działania SAMI - wykonanie

37 8. Cel i istota działania SAMI - wykonanie

38 8. Cel i istota działania SAMI - wykonanie

39 8. Cel i istota działania SAMI - wykonanie

40 9. Doświadczenia polskie w zastosowaniach SAMI W ciągu ostatnich kilkunastu lat próbowano ograniczać zjawisko spękań odbitych w nawierzchniach drogowych stosując głównie różnego rodzaju siatki i geotkniny, jako zbrojenie nowych warstw asfaltowych. Odcinki wzmocnień wykonane z zastosowaniem siatek zbrojących ( stalowe, z tworzyw sztucznych i z włókna szklanego ) wykazywały niższą trwałość niż oczekiwano. Spowodowane to było brakiem dostatecznej współpracy ( zespolenia ) pomiędzy nową warstwą asfaltową a nawierzchnią istniejącą.

41 9. Doświadczenia polskie w zastosowaniach SAMI W ciągu ostatnich czterech lat wykonano na terenie Wrocławia kilka odcinków przykryć zniszczonych nawierzchni z płyt betonowych warstwami asfaltowymi na bazie asfaltu modyfikowanego gumą ( plac manewrowy Ośrodka Szkolenia Maszynistów, droga manewrowa na parkingu przy Politechnice Wrocławskiej, Zakłady Chemiczne na Złotnikach). Wszystkie wykonane odcinki nie wykazują spękań odbitych

42 9. Korzyści z zastosowania SAMI na bazie asfaltu modyfikowanego gumą 1. Zabezpiecza przed spękaniami odbitymi ( absorbuje naprężenia powstające w wyniki ruchów spękanej podbudowy ), 2. Uszczelnia dolne warstwy nawierzchni odcinając je od dostępu wody opadowej, 3. Zapewnia trwałe zespolenie nowej warstwy bitumicznej z podbudową ( starą nawierzchnią ) przez co zwiększa nośność i trwałość całej konstrukcji.

43 10. Podsumowanie i wnioski 4. Nowa technologia wykonania SAMI na bazie asfaltu modyfikowanego gumą pozwala na przeprowadzenie remontów zniszczonych nawierzchni betonowych i z kostki kamiennej po bardzo konkurencyjnych kosztach. 5. Wymaga jednak specjalistycznego sprzętu do modyfikacji asfaltu, raz zabudowania warstwy z asfaltu modyfikowanego gumą i kruszywa. 6. W celu lepszego powiązania kruszywa z warstwą lepiszcza można zastosować kruszywo otoczone asfaltem.

44 10. Podsumowanie i wnioski DZIĘKUJĘ PAŃSTWU ZA UWAGĘ