Introduction Nowa i Innowacyjna Stalowa Membrana Antyspękaniowa NV Bekaert SA, Bekaertstraat 2, 8550 Zwevegem, Belgium - Dr. Frederik Vervaecke Tomasz Krawczyk Gruppo Bitumi Poland Sp. z o.o. 1 14 November 2017 15-17.11.2017
Spękania odbite - Propagacja przez nawierzchnię istniejących dylatacji & spękań - Redukcja trwałości nawierzchni & komfortu jazdy - Nośność istniejącej konstrukcji jest wystarczająca
Spękania odbite Spękania dół - góra 1. Ruchy horyzontalne- wywołane termiką Skurcze termiczne Starzenie się bitumu 2. Ruchy pionowe wywołane ruchem kołowym: i. Lokalna utrata nośności -> max naprężenie zginające B C ii. Klawiszowanie płyt -> max naprężenie ścinające A 4
Membrany antyspękaniowe Wymagane właściwości: wodoszczelność: zapobiega dalszej degradacji niższych warstw konstrukcji; uwalnianie naprężeń: niezależny ruch obu warstw; zbrojenie : wzmocnienie nakładki asfaltowej (zwiększenie sztywności warstwy asfaltowej); W zależności od specyfiki sytuacji jedna z funkcji jest ważniejsza niż pozostałe Różne materiały: SAMI Włókniny Siatki Kompozyty Siatka stalowa 5
Membrany antyspękaniowe Odpowiednia instalacja: Marszczenie siatki Uszkodzenia mechaniczne Pustki pod siatką Niewłaściwie zainstalowany materiał jest gorszy niż jego brak! Uszkodzenia materiału w trakcie instalacji: Włókna szklane & węglowe są kruche; Tworzywa sztuczne stają się niestabilne z powodu wysokiej temperatury; Nominalna, deklarowana wytrzymałość na rozciąganie nie przekłada się bezpośrednio na działanie membrany J. Norambuena-Contreras et al, Mechanical damage evaluation of geosynthetics fibres used as anti-reflective cracking systems in asphalt pavements, Construction and Building Materials 109 (2016) 47 54. 6
Wprowadzenie Istniejąca sześciokątna siatka stalowa: Mesh Track / Bitufor 30 lat doświadczeń Niedoskonałości: Koszt instalacji; Nakładka asfaltowa grubości > 5cm; Koszt usunięcia (nie frezowalna); Idealna membrana antyspękaniowa razem z slurry seal: Relatywnie niska wytrzymałość na rozciąganie (50kN/m); Wysoka sztywność (wysoka sztywność materiału& węzłów); Slurry seal zapewnia: Doskonałą sczepność; Warstwę wodoszczelną; Stabilna podczas instalacji; 7
Prace badawczo-rozwojowe nad nowym materiałem Cel: Łatwa instalacja tradycyjnymi urządzeniami Projekt: Nakładka asfaltowa 3-4cm; Konkurencyjna cenowo instalacja; Dobre właściwości antyspękaniowe; Zdatny do frezowania; Łatwy recykling; Rozpoczęcie w 2012 Symulacje komputerowe Testy laboratoryjne Badania terenowe Rozwój linii produkcyjnej 8
Nowa Stalowa Membrana Antyspękaniowa Fortifix Nowość Materiał wzmacniający ocynkowany kord stalowy: Materiał elastyczny; Materiał o wysokiej wytrzymałości- 1,7kN/włókno; Wysoka sztywność (190GPa); Odporny na korozję; Siatka: Fortifix 1: Fortifix 2: (40x30)mm; (50x50)mm; (38x50)kN/m*; (31x32)kN/m*; (3100x4400)kN/m; (2700x2700)kN/m; Nośnik: Geowłóknina; * ASTM D6637 Method 1 (single rib test) 9
Instalacja Łatwa instalacja: Frezowanie warstwy ścieralnej; Czyszczenie nawierzchni; Przygotowanie podłoża: Naprawa dylatacji & spękań; (warstwa wyrównawcza); Skropienie podłoża Typ-C: 500g/m² - wartość rezydualna; Rozwinięcie siatki & dociśnięcie w świeżą emulsję; 10
Instalacja Stabilna podczas instalacji: Płaskie przyleganie na gładkim & frezowanym podłożu; Stabilna pod ruchem pojazdów budowlanych ciężarówki, rozściełacz, etc. 11
Instalacja Brak uszkodzeń w trakcie instalacji: Drut stalowy zainstalowany podczas układania warstwy z MMA: maszynowe układanie MMA na drutach stalowych; druty stalowe usunięte z gorącej MMA; badanie wytrzymałości elementów stalowych; Brak wpływu na wytrzymałość & moduł (Youngs & secant); Wykorzystanie pełnych właściwości materiałowych stali; 12
Działanie Brak standardowego testu dla sprawdzenia właściwości antyspękaniowych Cykliczny test na zginanie 1 Istotne parametry: - Testowanie materiału; - Cykliczne testy; - Wymiary testowej próbki w relacji do wymiarów testowanego materiału; - Szczegóły dotyczące mma, skropienia, podłoża; Cykliczny test ruchów poziomych 2 1 I. Gonzalez-Torre, M Calzada-Perez, A. Vega-Zamanillo, D. Castro-Fresno, 2015, Evaluation of reflective cracking in pavements using a new procedure that combine loads with different frequencies, Construction & Building Materials 75, 368-374. 2 Brown, An assessment of geogrid use in railways and asphalt applications, Jubilee 2009. 13
Działanie Horizontal plate test : 70mm 40mm beton Warstwa ścieralna beton Membrana międzywarstwowa: wzmocnienie+ nakładka asfaltowa 4mm 600mm Próbka na platformie ze stalowych kulek do swobodnego przemieszczania poziomego; Temperatura w trakcie badania -10 C; Powolne cykliczne otwieranie & zamykanie dylatacji (1mm) poprzez zwiększanie & zmniejszanie siły; Obserwacje: Inicjacja spękania & propagacja (na zdjęciach); Przyłożona siła; Otwarcie dylatacji (0-1mm); Względna deformacja w nakładce asfaltowej (2cm powyżej dylatacji). * Operating procedure for thermal cracking test, Belgian Road Research Centre, oct 2010. 14
Działanie Horizontal plate test przebadane przypadki: referencja bez membrany Fortifix 1-O Siatka szklana 35x35 + 300g/m² skropienia (38x50)kN/m (3100x4400)kN/m + 300g/m² skropienia (70x100)kN/m (2800x4000)kN/m + 300g/m² skropienia * Wszystkie testy zostały wykonane w tym samym okresie by zapewnić jednolite warunki i materiały. 15
F (kn) Działanie Horizontal plate test - wyniki : 12 9 6 3 0-3 -6-9 Liczba cykli F_COD=0 0 5 10 15 20 25 30 F max Inicjacja spękania Koniec testu Uwagi (kn) cykle czas(h) cykle czas(h) Referencja 8 1 2 5 10 spękanie Fortifix 9 Na Na Na 130 brak spękań 8,7 35 126 35 126 rozwarstwienie 9,5 15 42 24 90 spękanie Siatka rozwarstwienie 9,6 8 32 11 48 szklana + spękanie 9,3 28 108 28 108 rozwarstwienie EA stali = włókien szklanych & wytrzymałość stali = ½ włókien szklanych podobne/lepsze działanie(15-50%) 16
Shear (MPa) Działanie 1. Adhezja do nakładki asfaltowej: Siatka szklana Fortifix Sczepność struktury 3D zapewnia zakotwienie; mechaniczne & tarcie tarcie 2. Adhezja do podłoża & nakładki asfaltowej: 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Fortifix Glas grid Test na ścinanie: Ze względu na ograniczoną powierzchnię zajmowaną przez stal w porównaniu z włóknami szklanymi, adhezja siatki stalowej jest znacznie lepsza. 17
Możliwość frezowania & recykling Pozyskany destrukt może być ponownie wbudowany w 100% Materiał musi być jednorodny; Małe (do 2%) zanieczyszczenie jest dozwolone; Zanieczyszczenie materiału pofrezowego włóknem szklanym. 18
Możliwość frezowania & recykling Kord stalowy ze wyznaczonymi punktami zerwania: Doskonałe właściwości do obróbki i ponownego użycia: - ciągły kord stalowy; - mocny jak stal; - punktowo kruchy jak szkło. Łatwe frezowanie tradycyjnymi frezarkami mma stal Czysty strumień odpadów do recyklingu 19
Wnioski Fortifix Nowość Szybka i łatwa instalacja Brak uszkodzeń podczas wbudowywania Wysokie właściwości antyspękaniowe Materiał przyjazny dla środowiska zapewnia recykling mma & stali 20
Dziękuję za Państwa uwagę. tomasz.krawczyk@gruppobitumi.pl