Beton w drogownictwie

II WARMIŃSKO-MAZURSKA KONFERENCJA DROGOWA Betonowe drogi w Polsce, Olsztyn, 11-04-2018 Beton w drogownictwie dr hab. inż. Marek J. Ciak, prof. UWM Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

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;

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

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

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

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

Kolorowe nawierzchnie betonowe Beton przesiąkliwy Pianobeton 7

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

A. SZYDŁO, P. MACKIEWICZ, Nawierzchnie betonowe na drogach gminnych. Poradnik, Polski Cement Kraków, 2005 9

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

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

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

Trwałość 2018-04-24 13

2018-04-24 14

Cement 17

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

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

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

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

KRUSZYWO Właściwości kruszyw łamanych C 40 i C 50 C 30 i C 37 Ścieralność w bębnie Los Angeles, max [%] 25 35 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[%] 20 25 Zawartość zanieczyszczeń obcych, max[%] 0,1 0,2 Zawartość zanieczyszczeń organicznych Barwa nie ciemniejsza od wzorcowej

KRUSZYWO Właściwości kruszyw żwirowych C 37 C 30 Ścieralność w bębnie Los Angeles, max [%] 25 35 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[%] 15 25 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

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 ;

KRUSZYWO Maksymalna średnica ziarna [mm] 25 Zawartość ziaren mniejszych od 0,25 mm [kg] 8 520 600 16 450 520 32 400 460 50 350 400

KRUSZYWO Zalecane uziarnienie mieszanki kruszyw 100 90 80 70 60 50 0/8mm 0/8mm 0/16mm 0/16mm 0/31,5mm 0/31,5mm 26 40 30 20 10 0 0,25 0,5 1 2 4 8 16 31,5

DOMIESZKI Napowietrzające 27 Plastyfikujące Upłynniające Opóźniające

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.

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

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

Nawierzchnia betonowa PN-EN-13877 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;

Nawierzchnia betonowa PN-EN-13877 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 10-14 dni (początek 6 8 godzin od zaformowania); Można stośować impregnację (np. emulsja oleju lnianego w benzynie lub żywicy epoksydowej 1:1)

Nawierzchnia betonowa PN-EN-13877 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%.

Dziękuję za uwagę! 40