Beton w drogownictwie - Nawierzchnie...
Transcript of Beton w drogownictwie - Nawierzchnie...
Beton w drogownictwie
dr hab. inż. Marek J. Ciak, prof. UWM
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
II WARMIŃSKO-MAZURSKA KONFERENCJA DROGOWA
Betonowe drogi w Polsce, Olsztyn, 11-04-2018
2
podatne – asfaltowe;
W budownictwie drogowym stosowane są trzy rozwiązania konstrukcyjne nawierzchni:
półsztywne – warstwy podbudowy wykonane są z chudego betonu lub
stabilizowane cementem;
sztywne, czyli betonowe;
3
Nawierzchnia rzymska
Pierwowzór nawierzchni betonowej
Sp
oiw
o: w
ap
no
pa
lon
e z
po
pio
łem
lotn
ym
4
Tradycyjne nawierzchnie betonowe
deskowanie stałe (w szalunkach lub w prowadnicach)
w szalunku ślizgowym
M. FALEŃSKA, W. GAJGER, Technologia tanich dróg gminnych o nawierzchni z betonu
cementowego, IBDiM, Konferencja "Dni Betonu - Tradycja i Nowoczesność"
5
betonowe zbrojone stalowym włóknem
rozproszonym,
betonowe zbrojone włóknami sztucznymi,
z betonów o podwyższonych parametrach
wytrzymałościowych (betony wysokowartościowe),
nawierzchnie betonowe
6
Beton towarowy,
Prefabrykowane nawierzchnie betonowe,
betonowe nawierzchnie fotokatalityczne:
dzięki zawartości Ti02 w cemencie płyta
betonowa działa jak katalizator wytrącający
z smogu tlenki azotu NOx
7
Kolorowe nawierzchnie betonowe
Beton przesiąkliwy
Pianobeton
8
z betonu wałowanego, 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
nawierzchnie betonowe
A. SZYDŁO, P. MACKIEWICZ, Nawierzchnie betonowe na drogach gminnych. Poradnik, Polski Cement Kraków, 2005
9
10
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)
BETON O ŻĄDANYCH
WŁAŚCIWOŚCIACH FIZYKO-
MECHANICZNYCH Z
JEDNOCZESNYM
UWZGLĘDNIENIEM
KOSZTÓW I CZASU
WYKONYWANIA
Wytwarzanie
mieszanki betonowej
Projektowanie
składu mieszanki betonowej
Układanie i zagęszczanie
mieszanki betonowej
Analiza
ekonomiczna
Pielęgnacja
„świeżego” betonu
Kontrola jakości
11
PRZESIĄKLIWOŚĆ
BRAK BRAK
DUŻA SŁABE
MAŁA MOCNE
PODCIĄGANIE
KAPILARNE
Pory zamknięte
Duże pory otwarte
Drobne pory otwarte
2018-04-24 14
15
16
17
Cement
18
Rodzaj nawierzchni Klasa
betonu
Rodzaj
cementu
Klasa
cementu Wymagania
Typowa betonowa
C25/3
0 –
C45/5
0
CEM I
32,5N;
32,5R;
42,5N;
42,5R;
Wodożądność ≤ 28%;
Wytrzymałość po 2 dniach ≤
29MPa;
Powierzchnia właściwa ≤
3500cm2/g;
Początek wiązania ≥ 120 min
CEM II/A-S
CEM II/B-S 32,5N;
32,5R;
42,5N;
42,5R;
CEM II/A-V
CEM II/B-V
CEM III/A
Nawierzchnia z
betonu
szybkotwardniejącego
do napraw i szybkiego
oddawania do ruchu
CEM I
42,5N;
42,5R;
52,5N;
52,5R;
Wodożądność ≤ 28%;
Wytrzymałość po 2 dniach ≤ 29
MPa;
Powierzchnia właściwa ≤
3500cm2/g;
Początek wiązania ≥ 120 min Nawierzchnie
betonowe w
warunkach agresji
siarczanowej
CEM I HSR
32,5N;
32,5R;
42,5N;
42,5R;
CEM III/B 32,5N;
32,5R;
42,5N;
42,5R; CEM IV/B
19
CEMENT
• Stopień zmielenia niezbyt wysoki:
• Szybkość wiązania → ciepło;
• Wczesna wytrzymałość → ewentualny skurcz;
• Wpływ na utrzymanie wody (zwiększenie wodożądności
lub utrudnienie utrzymania wody);
• Powierzchnia właściwa Max 350 m2/kg
20
KRUSZYWO
→ GRANIT;
→ BAZALT;
→ CZYSTE WAPIENIE;
→ DOLOMITY;
→ SKAŁY METAMORFICZNE (GNEJSY, ŁUPKI
KRYSTALICZNE);
→ MIEJSCOWE?
21
KRUSZYWO
→ Kruszywa łamane;
→ Kruszywa żwirowe płukane
→ Maksymalny wymiar ziarna 31,5 mm
→ Reaktywność alkaliczna 0
22
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
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 SO3,
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
23
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 SO3, 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
Zawartość zanieczyszczeń organicznych Barwa nie ciemniejsza
od wzorcowej
24
KRUSZYWO
Warstwy górne
Min 50% kruszywa łamanego (przy uziarnieniu do 8 mm)
Min 35% kruszywa łamanego (przy uziarnieniu powyżej 8 mm)
Zawartość ziaren do 0,25 mm łącznie z cementem
do 450 kg/m3;
W przypadku mieszanki o uziarnieniu do 8 mm
można zwiększyć do 500 kg/m3;
25
KRUSZYWO
Maksymalna średnica
ziarna [mm]
Zawartość ziaren
mniejszych od 0,25 mm
[kg]
8 520 – 600
16 450 – 520
32 400 – 460
50 350 – 400
26
KRUSZYWO
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,25 0,5 1 2 4 8 16 31,5
0/8mm
0/8mm
0/16mm
0/16mm
0/31,5mm
0/31,5mm
Zalecane uziarnienie mieszanki kruszyw
27
DOMIESZKI
Napowietrzające
Plastyfikujące
Upłynniające
Opóźniające
28
DOMIESZKI
Napowietrzające do obu warstw nawierzchni – (zawartość
powietrza 5 - 6% przy kruszywie do 16 mm i 3,5 - 4% przy
kruszywie do 32 mm);
Upłynniające dla zwiększenia urabialności mieszanki
betonowej;
Opóźniające wiązanie.
29
DOMIESZKI
Dodatki:
Np. Włókna stalowe 0,8 – 1,5% objętości
mieszanki betonowej.
30
Mieszanka betonowa
Konsystencja
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
31
Nawierzchnia betonowa PN-EN-13877 Mieszanka betonowa
Technologia wytarzania i formowania
→ Betoniarki przeciwbieżne
→ 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;
32
Nawierzchnia betonowa PN-EN-13877 Mieszanka betonowa
Technologia wytarzania i formowania
→ Zaleca się zagęszczanie metodą odpowietrzania
→ 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)
33
Nawierzchnia betonowa PN-EN-13877
Wymagane właściwości betonu
• 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%.
34
35
36
37
38
39
40
Dziękuję za uwagę!