NAWIERZCHNIE BETONOWE DOŚWIADCZENIA W POLSCE

Transkrypt

1 NAWIERZCHNIE BETONOWE DOŚWIADCZENIA W POLSCE Prof. dr hab. inż. Antoni Szydło Politechnika Wrocławska Toruń, październik 2014

2 Plan wystąpienia 1.Historia budowy nawierzchni betonowych w Polsce 2. Rozwój konstrukcji nawierzchni betonowych na drogach i lotniskach 3. Rozwój technologii nawierzchni betonowych 4. Badania nawierzchni

3 Nawierzchnie asfaltowe czy betonowe ASFALT CZY BETON?

4 NAWIERZCHNIE RZYMSKIE

5 NAWIERZCHNIE RZYMSKIE

6 PIERWSZE SPOIWA WAPNO + POPIÓŁ WULKANICZNY - nazwano cementem pucolanowym Popiół pobierano z miejscowości POZZUOLI pod Wezuwiuszem Spoiwa używano do łączenia kamiennych płyt nawierzchniowych

7 Historia budowy nawierzchni betonowych Pierwsza nawierzchnia betonowa w Europie 1888 r. plac Bluechera (Breslau - Wrocław) dzisiejszy Plac Solny

8 Historia budowy nawierzchni betonowych

9 Historia budowy nawierzchni betonowych 1896 r.

10 Historia budowy nawierzchni betonowych r.

11 Historia budowy nawierzchni betonowych 1910 r

12 Historia budowy nawierzchni betonowych 1940 r

13 Historia budowy nawierzchni betonowych 1944 r

14 Historia budowy nawierzchni betonowych Lata 30 ubiegłego wieku budowa autostrady A4 łączącej zagłębie Ruhry z zagłębiem górnośląskim

15 Historia budowy nawierzchni betonowych A4 Przebieg sieci autostrad niemieckich 1936 r.

16 Historia budowy nawierzchni betonowych autostrada A r.

17 Lata 90 -te Przed rokiem 90-tym: Obciążenie osi 80 kn Ciśnienie w oponie 0,6 MPa Po roku 90-tym: Obciążenie osi 115 (130) kn Ciśnienie w oponie 1,1 MPa

18 Lato stulecia 1994 r.

19 Lato stulecia 1994 r. deformacje nawierzchni asfaltowych

20 Recykling starej nawierzchni betonowej A r.

21 Nawierzchnie betonowe przebudowa 1995 r. Kruszenie starej nawierzchni betonowej A4 materiał użyty do warstwy dolnej betonowej i mrozoochronnej

22 Nawierzchnie betonowe- przebudowa 1995 r. Krzyżowa - Krzywa Beton B40, Płyty dyblowane i kotwione, 26cm Górna 7 cm warstwa nowy materiał Dolna warstwa 19 cm, materiał z płyt kruszonych E MPa Grunt stabilizowany cementem, fc = 3,5 5,0 MPa, 20cm Warstwa mrozoochronna Materiał z kruszonych płyt 30 cm

23 Nawierzchnie betonowe 1995 Krzyżowa - Krzywa

24 Nawierzchnie betonowe Krzyżowa - Krzywa Kotwy Ø 20 mm, 80 cm długość, rozstaw co 1 m -> w podłużnej szczelinie Dyble Ø 25, 60 cm długość, rozstaw 25 cm - > co 5 m

25 Nawierzchnie betonowe

26 Nawierzchnie betonowe Wrocław- Krzyżowa- 2002; Krzyżowa Zgorzelec ; Krzyżowa- Olszyna Płyty betonowa, B40, płyty dyblowane i kotwione, 27cm Geo-włóknina g/m 2 E MPa Chudy beton, fc = 6 9 MPa, 20cm Warstwa mrozoochronna, CBR>30%, 30cm Grunt stabilizowany cementem, R = MPa, cm Podłoże

27 NAWIERZCHNIA BETONOWA (Z BETONU CEMENTOWEGO) - charakterystyka kotwy co 100cm szczeliny poprzeczne szczelina podłużna dyble co 25cm ( 25mm, l=60cm) ( 20mm, l=80cm) 1,0-2,0% Beton cementowy klasy B40, 0,27 m Geowłóknina Chudy beton Rm=6-9 MPa, 0,20 m Warstwa mrozoochronna, 0,30 m Grunt stab. cementem Rm = 2,5 MPa, grubości 0,15 lub 0,25 m Podłoże gruntowe

28 WYKONYWANIE SZCZELIN DYLATACYJNYCH przykład

29 WYKONYWANIE SZCZELIN DYLATACYJNYCH przykład

30 KONSTRUKCJA SZCZELIN DYLATACYJNYCH faza < 3mm faza < 3mm profil masa zalewowa kord wkładka ochronna wkładka ochronna

31 TECHNOLOGIE WYKAŃCZANIA NAWIERZCHNI

32 Nawierzchnie betonowe podbudowa z kruszywa E MPa Beton cementowy, B40, płyty dyblowane i kotwione, 30cm Kruszywo lamane stabilizowane mechanicznie 0/31.5, 30cm Warstwa mrozoochronna CBR>30% grubosci, 25cm Grunt stabilizowany cementem fc = MPa, 15cm Podłoże gruntowe

33 BERLIN Autostrada A2 projekt PPP nawiększy w Europie 106 km WARSZAWA

34 Autostrada A2 projekt PPP nawiększy w Europie ryzyko koncesjonariusza CZĘŚĆ PRYWATNA CZĘŚĆ PUBLICZNA

35 Nawierzchnie betonowe A2 Dwuwarstwowa płyta dybl. 27 / 28 / 29 cm C30/37, fc 40 MPa ; fc,f 5,5 MPa ;górna w. 5 cm Geowłóknina g/m 2 E MPa Chudy beton fc = 6 12 (15) MPa, 20cm Warstwa mrozoochronna, 33 / 32 / 31 cm E 2 60 MPa Podłoże

36 Nawierzchnie betonowe Powierzchnia po odkryciu Powierzchnia przed odkryciem

37 Nawierzchnie betonowe z odkrytym kruszywem -A2

38 Nawierzchnie betonowe Kruszywo: - Max.ziarno:8 mm - PSV 53 Mieszanka beton.: cement 420 kg/m³ grubość: min. 5 cm

39 macrotexture deph [ mm ] Autostrada A2 projekt PPP nawiększy w Europie - makrotekstura 2,00 1,80 MOTORWAY A2 ŚWIECKO- NOWY TOMYŚL - SECTION 5.1 Macrotexture depth mesured by laser profilograph RSP and by sand patch accordance with PN-EN Right carriageway / Slow lane TPA-sand patch GDDKiA-profilograf 1,0 0,6 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,

40 Autostrada A2 projekt PPP nawiększy w Europie - szorstkość

41 ц-skm Autostrada A2 projekt PPP nawiększy w Europie szorstkość kryteria niemieckie Section 5.6 Left carriageway / Slow lane ц-skm 100m V=80 km/h 2011r 2010r SKM=0,46 SKM=0,43 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0, Handing Over Requirements (friction 80km/h: μskm 0,46 (- 0,03) At the end of guaratie 80km/h μskm 0,43 (- 0,03) Example of results:

42 Nawierzchnie betonowe DW780 Kraków SMA5 DW780 Kraków SMA11 DW780 Kraków BBTM8 DW780 Kraków PA8 Ciche nawierzchnie asfaltowe Typowe nawierzchnie asfaltowe DW780 Kraków BA12,8 A2 EAC (not trafficked) A2 BC 97,7 Odkryte kruszywo - nawierzchnia betonowa

43 Nawierzchnie betonowe

44 NAWIERZCHNIE O CIĄGŁYM ZBROJENIU A4 odcinek doświadczalny zbrojenie podłużne: 16 co 12.5cm poprzeczne: 12 co 100cm pęknięcie skurczowe szczelina podłużna 2,0 2,5% Beton cementowy klasy B40, 0,23 m Chudy beton Rm=6-9 MPa, 0,20 m Warstwa mrozoochronna, 0,35 m Grunt stab. cementem Rm = 2,5 MPa Podłoże gruntowe

45 Nawierzchnie o ciągłym zbrojeniu A m Beton o ciągłym zbrojeniu, B40, 23cm Chudy beton, fc = 6 9 MPa, 20cm Warstwa mrozoochronna, 35cm Grunt stabilizowany cementem, fc = MPa, 17 cm Podłoże

46 Nawierzchnie o ciągłym zbrojeniu Pręty podłużne Ø 20 mm, odstęp 18 cm Pręty poprzeczne Ø 12 mm, odstęp 70 cm

47 Nawierzchnia betonowa o ciągłym zbrojeniu A4

48 Nawierzchnie betonowe o ciągłym zbrojeniu

49 Nawierzchnie betonowe o ciągłym zbrojeniu

50 Nawierzchnia o ciągłym zbrojeniu lotnisko Łódź

51 Nawierzchnie betonowe A2 ciągłe zbrojenie

52 Nawierzchnie betonowe A2 ciągle zbrojenie kozły oporowe

53 Nawierzchnie betonowe A2 E2=120MPa E2=60MPa

54 Nawierzchnia o ciągłym zbrojeniu A2

55 Nawierzchnia o ciągłym zbrojeniu A2

56 Nawierzchnie betonowe Prace w Polsce z nawierzchniami z betonu o ciągłym zbrojeniu zostały zauważone. Ukazała się publikacja w Strasse und Autobahn na temat polskich doświadczeń. Niemcy są na tym samym etapie eksperymentu z tymi nawierzchniami.

57 Historia budowy nawierzchni betonowych w Polsce 1995 r. Recykling starej nawierzchni betonowej Krzywa Krzyżowa 17 km 2002 r przebudowa A4 Wrocław Krzyżowa 92 km 2010 Budowa A4 Krzyżowa Zgorzelec 50 km

58 Historia budowy nawierzchni betonowych w Polsce 2009 Budowa A18 Krzywa Olszyna 60 km 2012 Budowa A2 Nowy Tomyśl Świecko 105 km 2012 przebudowa i budowa S8 160 km

59 Historia budowy nawierzchni betonowych w Polsce Aktualnie ok. 600 km autostrad i dróg ekspresowych z nawierzchniami betonowymi Aktualnie ok km autostrad i dróg ekspresowych z nawierzchniami asfaltowymi Planuje się ok km autostrad i dróg ekspresowych z nawierzchniami betonowymi

60 Rodzaje nawierzchni na sieci autostrad i dróg ekspresowych w Polsce stan na 2014 rok. A6 S3 S6 S10 S5 A1 S7 S22 S7 S51 S61 S19 S3 S10 S10 S7 S8 A2 S5 A2 A1 A2 S8 A2 A18 A4 S3 A8 S5 S11 A4 S8 S14 S8 A1 S8 S7 S7 S12 S74 S17 S19 S17 istniejące naw. asfaltowe projektowane naw. asfaltowe istniejące naw. betonowe A1 S1 S1 S7 A4 S19 projektowane naw. betonowe S69 inne planowane drogi ekspresowe

61 Rozbudowa płyty PPS we Wrocławiu

62 Nawierzchnie betonowe w tunelach, S69 Zwardoń

63 Nawierzchnia w tunelu na podbudowie podatnej Szerokość jezdni SD Oznak. poziome SPd SD grunt rodzimy Beton cementowy Geowłóknina sączek Chudy beton lub kruszywo łamane Warstwa mrozoochronna SPd - szczelina podłużna SD - szczelina dylatacyjna

64 Nawierzchnia w tunelu na konstrukcji tunelu Szerokość jezdni SD Oznak. poziome SPd SD Konstrukcja tunelu Beton cementowy Geowłóknina Warstwa ochronna i izolacja SPd - szczelina podłużna SD - szczelina dylatacyjna

65 Połączenia nawierzchni betonowej z asfaltową na mostach > Dylatacja Nawierzchnia asfaltowa Szczelina połączeniowa na ściskanie Beton cementowy Szczelina pozorna Łożysko Chudy beton Wkładka piankowa Warstwa mrozoochronna Geowłóknina Szczelina połączeniowa na ściskanie /0.2m 16/0.5m Nawierzchnia asfaltowa 0.80 Geowłóknina Warstwa mrozoochronna 16/0.2m 12 Odwodnienie Izolacja

66 Nawierzchnia betonowa na mostach L = 20 m Kapa mostowa Pasy ruchu Kapa mostowa Szczelina podłużna Beton cementowy Geowłóknina Warstwa ochronna i izolacja

67 Nawierzchnia betonowa na mostach L = 20 m Długość mostu Beton cementowy SP SP SP SP SP SP Geowłóknina Chudy beton Szczelina rozszerzania Geowłóknina i w. ochronna Geowłóknina Chudy beton Szczelina rozszerzania Izolacja SP szczelina pozorna Odcinek Długość mostu Beton cementowy Beton cementowy Geowłóknina Chudy beton Szczelina rozszerzania Geowłóknina, w. ochronna i izolacja

68 Nawierzchnia betonowa na mostach L = 20 m Długość mostu Beton cementowy SP S P SP SP SP S P Podbudowa z kruszywa Szczelina rozszerzania Geowłóknina i w. ochronna Izolacja SP szczelina pozorna Podbudowa z kruszywa Szczelina rozszerzania Odcinek Długość mostu Beton cementowy Beton cementowy Podbudowa z kruszywa Szczelina rozszerzania <15% Geowłóknina, w. ochronna i izolacja

69 Rozmieszczenie szczelin na mostach L = 20 m Kapa mostowa Pas awaryjny SPd Pas ruchu SP SP SPd Pas ruchu Kapa mostowa SPd - szczelina podłużna SP - szczelina poprzeczna

70 Rozmieszczenie szczelin na polączeniu nawierzchni na moście i przed obiektem L = 20 m Pas awaryjny SPd Pas SP ruchu SP SP SP SP SP SPd Pas ruchu SPd - szczelina podłużna SP - szczelina poprzeczna

71 Przykład nawierzchni betonowej o ciągłym zbrojeniu na moście L > 20 m dylatacja dylatacja przegub płyta o ciąglym zbrojeniu beton asfaltowy 5cm płyta przejściowa podbudowa płyta o ciągłym zbrojeniu warstwa poślizgowa izolacja ustrój nośny

72 Przykład nawierzchni betonowej o ciągłym zbrojeniu na moście L > 20 m dylatacja łożysko płyta o ciągłym zbrojeniu warstwa poślizgowa izolacja ustrój nośny

73 Nawierzchnie betonowe - badania

74 E, MPa Nawierzchnie betonowe - badania Wartości modułów warstw dla pasa ruchu wolnego , , , , , , , , , , ,000 Punkt, km E1 E2 E3

75 Przykładowy wykres trwałości zmęczeniowej Sekcja 5, 2006r. Trwałość zmęczeniowa (osie 115 kn), pas wolny , , , , , , , , , , , , ,100 Punkt, km N [ESAL] 128, , , , , , , , , , , ,745

76 Nawierzchnie betonowe

77 89,500 91,000 93,000 95,000 97,000 99, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,000 Współczynnik przenoszenia obciążeń, - Wykres współczynników przenoszenia obciążeń Sekcja 1, rok 2006 oraz 2007 Sekcja 1, pas wolny Współcznnik przenoszenia obciążeń 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Lokalizacja, km k_min 2006 k_min 2007

78 Układanie nawierzchni w deskowaniu ślizgowym - drogi gminne

79 Układanie nawierzchni w deskowaniu stałym drogi gminne

80 Wykańczanie nawierzchni drogi gminne

81 Podsumowanie Początkowo korzystano z doświadczeń niemieckich Aktualnie funkcjonują normy europejskie które określają wymagania materiałowe i technologiczne

82 Podsumowanie Wymagania obejmują mieszanki betonowe jak i również betony oraz wykonane nawierzchnie (konsystencja, zawartość powietrza, mrozoodporność, odporność na działanie soli, wytrzymałości, wymagania odnośnie dybli kotew, cementu, kruszyw itp.)

83 Podsumowanie Aktualnie opracowywano ogólne specyfikacje techniczne, Zaktualizowany został Katalog nawierzchni betonowych Budowa nawierzchni betonowych wyzwala pozytywną konkurencję z nawierzchniami asfaltowymi

84 Podsumowanie - perspektywy Doskonalenie nawierzchni betonowych w zakresie redukcji hałasu, Rozwój technologii whitetoppingu Prace nad koncepcją nawierzchni długowiecznych mieszanych betonowo-asfaltowych

85 Dziękuję za uwagę