Nawierzchnie z SMA na mostach - za i przeciw

Transkrypt

1 Nawierzchnie z SMA na mostach - za i przeciw dr inŝ.. Krzysztof BłaŜejowskiB Podstawowe problemy nawierzchni mostowych: duŝe odkształcenia podłoŝa (płyty pomostu) drgania podłoŝa (płyty pomostu) szybkie zmiany temperatury i stąd zmiany sztywności warstw asfaltowych róŝnice w sztywności między nawierzchnią a izolacją delaminacja izolacji i warstw nawierzchni problemy ze sczepnością warstw asfaltowych Doświadczenia pokazują, Ŝe problemy te występują ze szczególnym natęŝeniem na obiektach ze stalowymi płytami ortotropowymi. Skutek: bardzo szybkie zniszczenie nawierzchni 1

2 Nawierzchnie drogowe a nawierzchnie mostowe porównanie Zmienna Grubość warstw Połączenie między warstwami Waga mieszanki Oddziaływanie dynamiczne Błędy wbudowywania Siły hamowania Trwałość Poziom odkształceń Nawierzchnia klasyczna na podłoŝu gruntowym ok. 300 mm istotne istotne istotne wraŝliwa istotne dłuŝsza µm/m Nawierzchnia mostowa na płycie stalowej ok. 50 mm bardzo istotne bardzo istotne bardzo istotne bardzo wraŝliwa bardzo istotne krótsza > 1000 µm/m Źródło: Medani T.O., Scarpas A., Kolstein M.H. and Molenaar A. A. A. Design aspects for wearing courses on orthotropic steel bridge decks Od dłuŝszego czasu w Europie Zachodniej prowadzi się wiele prac nad prawidłowym rozwiązaniem konstrukcji nawierzchni oraz zalecanymi rodzajami mieszanek mineralno-asfaltowych. Źródło: Huurman, Medani, Molenaar et al., APT Testing and 3D Finite Element Analysis of Asphalt Surfacings on Orthotropic Steel Deck Bridges 2

3 Propozycje rozwiązań problemu: stosowanie izolacji o dobrej sczepności z płytą pomostu i warstwami nawierzchni warstwy nawierzchni z mieszanek mineralno-asfaltowych o duŝej zawartości asfaltu - a więc o duŝej odporności zmęczeniowej (elastycznych) stosowanie asfaltów modyfikowanych Mieszanką mineralno-asfaltową o długiej tradycji stosowania na obiektach mostowych są róŝnego rodzaju mastyksy i asfalt lany. Oprócz tych mieszanek, próbowane jest takŝe zastosowanie mieszanek o nieciągłym uziarnieniu, takich jak np. SMA lub zbliŝonych do SMA. Mieszanki SMA - argumenty ZA: silny szkielet grysowy duŝa odporność na deformacje duŝa zawartość mastyksu asfaltowego i lepiszcza duŝa wytrzymałość zmęczeniowa Zastosowanie asfaltu modyfikowanego w SMA zwiększa wytrzymałość zmęczeniową warstwy co najmniej 2-krotnie w stosunku do betonu asfaltowego. 3

4 Mieszanki SMA - argumenty PRZECIW: problemy z zagęszczeniem - zbyt duŝa zawartość wolnych przestrzeni w warstwie w zaleŝności od uziarnienia mieszanki mogą występować problemy z nadmierną przesiąkliwością wody podatność na segregację Jak stosować SMA na obiektach na etapie projektu nawierzchni: stosować drobnoziarniste mieszanki SMA, np. SMA 8 zamiast SMA 11 nie stosować SMA 16 unikać bardzo cienkich warstw na etapie projektu mieszanki: projektować mieszankę mineralną SMA bliŝej środka obszaru między krzywymi granicznymi uziarnienia dbać o właściwy poziom wypełnienia lepiszczem wolnych przestrzeni w mieszance mineralnej (VFB) nie zaniŝać zawartości lepiszcza podczas projektowania recepty, sterować zawartością wolnych przestrzeni w SMA przez zmiany uziarnienia m.mineralnej 4

5 Przepuszczalność warstwy SMA a projekt mieszanki mineralnej Źródło: Cooley L.A. Jr., Brown E.R. Potential Of Using Stone Matrix Asphalt (SMA) For Thin Overlays. NCAT Report April 2001 Przykłady nawierzchni z SMA na mostach stalowych Most w Płocku im. Legionów J.Piłsudskiego Most Mieszczański we Wrocławiu Obydwa mosty remontowane w 1997 r. 5

6 Most im. Legionów Piłsudskiego w Płocku Most im. Legionów Piłsudskiego w Płocku Konstrukcja nawierzchni składa się z: warstwy izolacji natryskowej jednej warstwy SMA 16 mm (o zmiennej grubości warstwy aŝ do 14 cm) SMA została wbudowana mechanicznie. W warstwie SMA zastosowano asfalt modyfikowany polimerami DE 80 C. Remont wykonano w 1997 r. JuŜ po ok. 5 latach stan zły, problemy w strefie przydylatacyjnej, liczne spękania podłuŝne i siatkowe 6

7 Most im. Legionów Piłsudskiego w Płocku Most im. Legionów Piłsudskiego w Płocku

8 Most im. Legionów Piłsudskiego w Płocku Most im. Legionów Piłsudskiego w Płocku

9 Most Mieszczański we Wrocławiu Most Mieszczański we Wrocławiu Konstrukcja nawierzchni składa się z: izolacyjnej warstwy mastyksu asfaltowego (1-2 cm) dwóch warstw SMA 0/8 mm jako warstwy wiąŝącej i ścieralnej (4+2 cm). Warstwa mastyksu została rozłoŝona ręcznie, a SMA wbudowane mechanicznie. We wszystkich warstwach zastosowano asfalty modyfikowane polimerami DE 80 B (oryginalnie 50B RT). Remont wykonano w 1997 r. Stan w 2010 r. dobry, niewielkie problemy w strefie przydylatacyjnej 9

10 Most Mieszczański we Wrocławiu Most Mieszczański we Wrocławiu

11 Most Mieszczański we Wrocławiu Most Mieszczański we Wrocławiu

12 Most Mieszczański we Wrocławiu Podsumowanie: warstwy SMA mogą być stosowane do nawierzchni obiektów mostowych, stosować SMA 8 zamiast SMA 11 i SMA 16 (inny rozkład porów wewnętrznych i mniejsza wodoprzepuszczalność), projektując mieszankę SMA na obiekt mostowy naleŝy inaczej prowadzić krzywą uziarnienia niŝ dla mieszanki do warstwy w klasycznej nawierzchni drogowej zastosowanie asfaltu modyfikowanego zdecydowanie zwiększa trwałość warstw nawierzchni kluczową rolę dla trwałości nawierzchni mają związania międzywarstwowe: między izolacją a płytą pomostu oraz między izolacją a warstwami SMA, naleŝy ten problem rozpatrywać na etapie wyboru rodzaju izolacji oraz metod zapewnienia sczepności w dalszym ciągu rozwiązania wymaga nawierzchnia w strefie przydylatacyjnej naleŝy wdroŝyć w Polsce metodę projektowania SMA (którą? - do wyboru) 12

13 Dziękuję za uwagę! 13