Jak co roku, po zakończeniu okresu zimowych mrozów, obserwujemy na polskich drogach liczne uszkodzenia w postaci spękań, ubytków, wykruszeń itp. Mimo tego, że problem pojawia się co sezon, nadal nie jest traktowany z należytą uwagą przez zarządców dróg oraz samych projektantów i wykonawców nawierzchni asfaltowych. W artykule omówiono podstawowe mechanizmy powstawania spękań warstw bitumicznych związanych z oddziaływaniem niskich temperatur, co ma nierozerwalny związek z wpływem wody opadowej i roztopowej.
Wszelkiego rodzaju uszkodzenia nawierzchni drogowej są powodowane przez wiele czynników. Duży wpływ na pracę konstrukcji mają oddziaływania środowiskowe, w tym przede wszystkim warunki wodne podłoża gruntowego oraz temperatury, w jakich nawierzchnia jest obciążana ruchem pojazdów. W polskich warunkach klimatycznych istotne znaczenie ma częstość przejść temperatur ujemnych w dodatnie i odwrotnie. Nie mniej ważne są również stany dłuższego trwania temperatur skrajnych (wysokie letnie i niskie w okresie zimowym).
Na początku należy przede wszystkim wyjaśnić, że spękania warstw bitumicznych związane z oddziaływaniem wody i zmiennych temperatur dotyczą dwóch głównych zjawisk, które często są błędnie ze sobą utożsamiane. Pierwsze to tzw. spękania termiczne warstw bitumicznych (związane z właściwościami mieszanek mineralno-bitumicznych), drugie to spękania i uszkodzenia powierzchniowe związane z tzw. zjawiskiem wysadzinowości podłoża gruntowego.
Spękania termiczne warstw asfaltowych związane są z faktem, że wszystkie mieszanki mineralno-bitumiczne mają zmienne właściwości w różnych temperaturach eksploatacyjnych. Jest to spowodowane bezpośrednio właściwościami lepiszcza, czyli w większości przypadków mieszanek – asfaltu zwykłego lub modyfikowanego. Asfalt w wysokich temperaturach letnich staje się miękki (wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się jego lepkość), natomiast w okresie zimowych mrozów ulega twardnieniu (zwiększenie lepkości), w związku z czym staje się kruchy i podatny na spękania od nadmiernie dużych sił rozciągających.
Tradycyjne mieszanki betonu asfaltowego produkowane wg polskich wytycznych z lepiszczami w postaci asfaltów drogowych zwykłych są stosunkowo odporne na odkształcenia trwałe w okresie letnim, jednakże często nie przywiązuje się należytej uwagi do ich wytrzymałości na spękania termiczne od temperatur ujemnych.
W polskich warunkach atmosferycznych okresy ujemnych temperatur zimowych nie trwają stosunkowo długo, zazwyczaj maksymalnie kilka tygodni. Dla nawierzchni bitumicznej istotny jest jednak nie tylko okres trwania mrozów, lecz również wartości temperatur ekstremalnych (letnich i zimowych). Właśnie ze względu na te ekstrema powinno się projektować zarówno same mieszanki dla warstw asfaltowych, jak i całą konstrukcję nawierzchni jezdni.
Mechanizm powstawania uszkodzeń nawierzchni
Spękania niskotemperaturowe są jednym z dwóch rodzajów tzw. spękań termicznych warstw asfaltowych. Uszkodzenia termiczne mogą być spowodowane pojedynczym przekroczeniem temperatury pęknięcia charakterystycznej dla danej mieszanki. Inny rodzaj zniszczeń termicznych dotyczy spękań zmęczeniowych indukowanych termicznie. Są one spowodowane wielokrotnie powtarzającymi się wahaniami temperatury, lecz w zakresie temperatur wyższych od punktu pęknięcia mieszanki. Przedmiotem niniejszego artykułu jest pierwszy rodzaj spękań – indukowanych temperaturą poniżej
[ . . . ]
Aby przeczytać artykuł w wersji elektronicznej, musisz posiadać opłaconą PRENUMERATĘ.
