Trwałość zmęczeniowa konstrukcji nawierzchni

Trwałość zmęczeniowa konstrukcji nawierzchni jest to liczba równoważnych osi standardowych, jaką może przenieść konstrukcja nawierzchni do wystąpienia stanu krytycznego, określonego liczbą spękań zmęczeniowych lub głębokością kolein strukturalnych.

Źródło: Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych – GDDKiA

Konstrukcja nawierzchni półsztywnej

Konstrukcja nawierzchni półsztywnej jest to konstrukcja nawierzchni, w której warstwy ścieralna i wiążąca wykonane są z mieszanek mineralno-asfaltowych, a przynajmniej jedna z warstw podbudowy zasadniczej wykonana jest z materiałów związanych spoiwami hydraulicznymi.

Źródło: Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych – GDDKiA

Konstrukcja nawierzchni podatnej

Konstrukcja nawierzchni podatnej jest to konstrukcja nawierzchni, w której warstwy ścieralna i wiążąca wykonane są z mieszanek mineralno-asfaltowych, a żadna z warstw podbudowy zasadniczej nie jest wykonana z materiałów związanych spoiwami hydraulicznymi.

Źródło: Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych – GDDKiA

Grubość konstrukcji nawierzchni

Grubość konstrukcji nawierzchni jest to suma grubości warstw ścieralnej, wiążącej, podbudowy zasadniczej, podbudowy pomocniczej i warstwy mrozoochronnej. W skład grubości konstrukcji nawierzchni nie wchodzi warstwa ulepszonego podłoża.

Źródło: Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych – GDDKiA

Konstrukcja nawierzchni lub nawierzchnia

Konstrukcja nawierzchni lub nawierzchnia jest to zespół odpowiednio dobranych warstw, którego celem jest rozłożenie naprężeń od kół pojazdów na podłoże gruntowe nawierzchni oraz zapewnienie bezpieczeństwa i komfortu jazdy pojazdów.

Konstrukcja nawierzchni spoczywa na podłożu gruntowym lub na warstwie ulepszonego podłoża. Określenia „konstrukcja nawierzchni” i „nawierzchnia” są równoznaczne i mogą być stosowane wymiennie.

Źródło: Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych – GDDKiA

Grupa nośności podłoża gruntowego nawierzchni

Grupa nośności podłoża gruntowego nawierzchni – klasyfikuje nośność podłoża gruntowego nawierzchni w zależności od rodzaju i stanu gruntu podłoża, warunków wodnych w podłożu, wysadzinowości gruntu oraz od charakterystyki korpusu drogowego. Występują cztery grupy nośności podłoża gruntowego oznaczone symbolami: G1, G2, G3 i G4.

Źródło: Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych – GDDKiA

Podłoże gruntowe nawierzchni

Podłoże gruntowe nawierzchni jest to strefa gruntu rodzimego lub nasypowego poniżej spodu konstrukcji nawierzchni, której właściwości mają wpływ na projektowanie, wykonanie i eksploatację nawierzchni. Zakres i częstotliwość badań podłoża nawierzchni są uzależnione od złożoności warunków gruntowych.

Źródło: Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych – GDDKiA

Popioły lotne w drogownictwie

Popioły lotne w drogownictwie, mogą być użyte do wytwarzania podbudów drogowych oraz stabilizacji podłoża, gdzie spełniają rolę składników aktywnych hydraulicznie oraz mikrokruszywa.

Popioły lotne mogą być składnikami spoiw drogowych o relatywnie dużej wytrzymałości, wykorzystywane do wytwarzania np. chudych betonów lub mieszanek gruntowo-spoiwowych lub stabilizacji o określonej wytrzymałości.

Wykorzystanie popiołów lotnych w budownictwie przynosi wiele korzyści:

  • korzyści ekonomiczne – tradycyjne spoiwa i kruszywa mineralne otrzymywane z surowców naturalnych są zastępowane znacznie tańszymi odpadami,
  • korzyści techniczne – drobne uziarnienie popiołów lotnych, ich alkaliczny odczyn oraz aktywność hydrauliczna wielu składników prowadzi do utworzenia uwodnionych krzemianów wapnia C-S-H, które poprawiają mikrostrukturę podbudowy drogowej oraz ulepszonych gruntów,
  • korzyści środowiskowe – zagospodarowanie popiołów lotnych eliminuje ich składowanie, ogranicza emisję CO2 do atmosfery oraz zmniejsza zużycie nieodnawialnych surowców naturalnych.

Popioły lotne

Popioły lotne są odpadem przemysłowym powstającym przy produkcji energii elektrycznej opartej na spalaniu na węgla. W zależności od rodzaju spalanego węgla oraz odmiany kotłów w których następuje spalanie powstające popioły mają zróżnicowane właściwości. Badania prowadzone nad właściwościami popiołów lotnych ze spalania węgli umożliwiły ich szerokie wykorzystanie w gospodarce do:

  • wytwarzania zestalonych zaczynów popiołów w technologii stabilizacji gruntów,
  • produkcji spoiw bezcementowych,
  • produkcji klinkieru portlandzkiego,
  • jako dodatku aktywnego do cementu,
  • produkcji betonu,
  • produkcji kruszyw lekkich,
  • budowy dróg, nasypów, zwałowisk,
  • wykorzystania w rolnictwie i ogrodnictwie,
  • wykorzystania w górnictwie.

Zastosowanie popiołów w drogownictwie

W budownictwie drogowym najlepiej najlepsze efekty przynosi stosowanie popiołów krzemianowych. które charakteryzują się małą zawartością CaO (0,5-4,7%) i SO3 (0,3-2,9%). Popioły krzemianowo – glinowe z kotłów fluidalnych, dzięki znacznej zawartości wapna, znakomicie nadają się do produkcji spoiw drogowych, pozwalających na stabilizację gruntów.

Wykorzystanie popiołu pozwala na znaczne obniżenie kosztu spoiwa przy uzyskiwaniu takich samych parametrów stabilizacji, jakie są uzyskiwane przy zastosowaniu czystego wapna lub cementu. Popioły lotne i mieszaniny popiołowo-żużlowe mogą być wykorzystane we wszystkich warstwach konstrukcji nawierzchni od mikronielacji i nasypów przez podbudowy aż do mieszanek mineralno-asfaltowych.

Cement – spoiwo hydrauliczne

Cement jest spoiwem hydraulicznym – drobno zmielonym materiałem nieorganicznym, który po zmieszaniu z wodą daje zaczyn wiążący i twardniejący w wyniku reakcji i procesów hydratacji. Po stwardnieniu pozostaje wytrzymały i trwały także pod wodą. Cement produkowany jest poprzez przemiał klinkieru portlandzkiego oraz siarczanu wapnia (regulatora czasu wiązania) W zależności od rodzaju cementu, w składzie mogą się znaleźć dodatkowe składniki nieklinkierowe – granulowany żużel wielkopiecowy (S), popioły lotne (V lub W), kamień wapienny (LL). Klinkier portlandzki to półprodukt wytwarzany poprzez wypalanie surowców takich jak wapień, margiel, glina w piecu obrotowym, w temperaturze 1450°C.

Cement, jest on produkowany w oparciu o normy o statusie europejskim (PN-EN) i/lub krajowym (PN):

  • PN-EN 197-1:2012 „Cement – Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku”
  • PN-B-19707:2013 „Cement – Cement specjalny – skład, wymagania i kryteria zgodności”
  • PN-EN 14216:2005 „Cement – Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów specjalnych o bardzo niskim cieple hydratacji”

Norma PN-EN 197-1 wyróżnia pięć głównych rodzajów cementów powszechnego użytku:

  • CEM I – cement portlandzki,
  • CEM II – cement portlandzki wieloskładnikowy,
  • CEM III – cement hutniczy,
  • CEM IV – cement pucolanowy,
  • CEM V – cement wieloskładnikowy.

Ze względu na wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach wyróżnia się 3 klasy wytrzymałości cementu:

  • klasa 32,5,
  • klasa 42,5,
  • klasa 52,5.

Ze względu na wytrzymałość wczesną (po 2 lub 7 dniach), klasy cementu dodatkowo oznaczona jest symbolem literowym:

  • L – cement o niskiej wytrzymałości wczesnej (dotyczy tylko cementu hutniczego CEM III),
  • N – cement o normalnej wytrzymałości wczesnej,
  • R – cement o wysokiej wytrzymałości wczesnej.

Norma PN-EN 14216 wyróżnia cementy specjalne o bardzo niskim cieple hydratacji VLH. Cementy o bardzo niskim cieple hydratacji:

  • cement hutniczy VLH III (tylko VLH III/B i VLH III/C),
  • cement pucolanowy VLH IV,
  • cement wieloskładnikowy VLH V.
  • Cementy specjalne VLH produkowane mogą być tylko w klasie wytrzymałości 22,5

Cementy o niskim cieple hydratacji LH oraz cementy o bardzo niskim cieple hydratacji VLH zalecane są do wykonywania konstrukcji masywnych, narażonych na zarysowanie w wyniku powstających naprężeń termicznych.

Do stabilizacji gruntu cementem najczęściej używa się cementu klasy 32,5 i 32,5R. Cement musi być sypki, bez grudek i nie może być też przechowywany dłużej niż trzy miesiące. Podobnie jak przy kruszywach sprawdza się tzw. zaroby próbne na ściskanie i mrozoodporność.