Az útpálya szerkezetek felépítése, anyagai, tervezése, méretezése, gépesítési, technológiai vonatkozásai, hajlékony és merev szerkezetek

Az útpálya szerkezetek felépítése, anyagai, tervezése, méretezése, gépesítési, technológiai vonatkozásai, hajlékony és merev szerkezetek

Az Út-vasútépítési tanszék, a MAUT és az ÚT szabványok anyagai felhasználásával

Pályaszerkezetek • Hajlékony - aszfalt • Félmerev - cement stabilizációs alapon fekvő 10 cm-nél vastagabb aszfaltrétegek • Merev - beton -

Útpályaszerkezetek

A hajlékony pályaszerkezet általános felépítése


A betonburkolatú pályaszerkezet felépítése


Beton – kontra aszfalt burkolatok Előnyök: • a terhelést jobban szétosztják a szilárdságuk miatt, az alsóbb rétegekben kisebb igénybevétel keletkezik, • magas élettartam (≥30 év), • olcsóbb élettartamköltség (élettartam alatti összköltség, elemei az építési költség, a fenntartási, az üzemeltetési, a baleseti és a környezetvédelmi költségek), • védőrétegre (közvetlenül talajra) építhető (teherelosztó hatása miatt), • minimális maradó alakváltozás, • nem igényel sűrű javítást, • oldószereknek ellenáll (kenőanyag, üzemanyag), • tartós érdesség, • világos szín (esőben, sötétben előnyt jelent), • fényvisszaverő hatás (15-20%-os arányban verődik vissza ezzel a globális felmelegedés mértéke csökkenthető). Útpályaszerkezetek

Beton – kontra aszfalt burkolatok Hátrányok: • hézagok kedvezőtlen utazáskényelmi hatása, • rendszeres fenntartást igénylő hézagok, • téli sózás kártételei, • költséges javítás, felújítás, • külön üzemeltetési/fenntartási technológia, • használt beton újrafeldolgozása körülményesebb, mint az aszfalt esetében. Útpályaszerkezetek

Követelmények - burkolat • Csúszás mentesség • Felületi egyenletesség • Mozaikos kopóréteg felszín, a víz felszín kialakulás megelőzése, a felületen lévő szemcsék éles, hegyes, kopásnak ellenállóak,


Pálya szerkezeti anyagok hajlékony • Összetétel: bitumen, zúzalék, homok, mészkőliszt, • Bitumen: – Adalék anyag bevonása, – Ne legyen hőérzékeny, – Hőállóság, – Lassú öregedés.


Bitumenek • Útépítési bitumen, magas hőmérsékletű hevítés a gyártáskor, • Higított bitumen (olajjal) HB, fél-meleg eljárások • Bitumen emulzió – kolloid malom, víz, emulgátor, hideg eljárás • Bitumen: nyersolaj vákuum desztillációja, keménység növelés hevítéssel, és fúvatással Útpályaszerkezetek

Bitumen • Penetráció: 25 Co , 5 sec, 100 g tömegű tű behatolása század mm-ben • Jellemző útépítési bitumen penetrációk: – Lágy: 100/150, 160/220 – Közepes: 50/70, 70/100 – Kemény: 20/30, 35/50

• Lágyulás pont – gyűrűs, golyós készülékkel – hőmérséklet – – Lágy 39/47, 35/43 – Közepes 46/54, 43/51 – Kemény 55/63, 50-58 Útpályaszerkezetek

Bitumen • Töréspont: 0,4 mm film hajlítása, hőmérséklet – Lágy -12 Co – Közepes - 8 Co – Kemény 0-5 Co

• Hőtávolság: lágyulás és töréspont • Duktilitás: 1 cm2 keresztmetszet húzása, 50 mm/p, 25 Co, szakadási hossz, – Kemény: 15-25-30, lágy: 100 mm

• Öregedés: 50 g szétfolyatása edényben, és 160 Co -on 8 órás hevítése, majd penetráció és duktilitás mérések, Útpályaszerkezetek

Bitumen emulzió • A bitumen vízben oldhatatlan • Emulgátor jelenlétében a kolloid malom mechanikai energiájának segítségével a bitumen 1-5 mikron nagyságú szemcsékben a vízben diszpergálható (50-60 % bitumen, 40-50 % víz). • Kationaktív emulziók – az emulgátor felületaktív anyag – az emulzió szemcséinek pozitív elektromos töltést ad – a kőzettel érintkezve az emulzió megtörik (szétválik vízzé és bitumenné) – a kationaktív emulzióban lévő bitumen a kőzetet elektrokémiai kötéssel, jó tapadással bevonja. – a kötés még a víz elpárolgása előtt megtörténik Útpályaszerkezetek

Ásványi adalék anyagok • Aszfaltrétegek váza – zúzottkövek (a szemnagyság 20 mm-nél nagyobb) – zúzalékok (a szemnagyság 20-4 mm között van), – zúzott homokok (4-0,1 mm közötti szemnagysággal), – kőliszt (filler, 0,1 mm kisebb szemnagysággal)

• zúzott anyagok bazaltból és andezitből • kőliszt mészkőből Útpályaszerkezetek

Adalékanyagok • Durva kőanyag halmaz 2-32 mm, eruptív kőzetek, kavics • Finom kőanyag halmaz 0,1-2 mm eruptív adalékok, • Finomszem tartalom, kőliszt, filler, 0,1 mm alatt, zömmel mészkő, • Zúzottkő termékek: – Szűk határok: 2/4, 0/4, 4/8, 8/11, 11/16, 16/22, 22/32 – Tág: 0/4, 4/11, 11/22, 22/32 Útpályaszerkezetek

Adalékanyagok • Los Angeles-i vizsgálat: acélgolyókkal forgódobban kezelés, aprózódási veszteség, • Kristályosítás: fagyasztási, mállási veszteség, telített oldatba helyezés, 16/20 óra, majd szárítás 105 Co 5 óra, mállási veszteség, • Deval: forgó dobban keverés és kopási veszteség, • Szemalak: a lemezes szemcsék aránya, vastagság, szélesség ≤ 0,5 • Homok egyenérték, agyag iszap tartalom a homok tartalomhoz képest tömeg %, Útpályaszerkezetek

Útalapok Sovány cementbeton: • homokos kavics, 350-es cement, 150 kg/m3, 0,15-0,25 cm, finisherrel, könnyű hengerrel, utókezelés, locsolás, filmbevonat, 7 napos szilárdulás, felső rétegek,


Stabilizációs alapok • Bitumenes: HB 5-6 tömeg %, 14-16 kg/m2 15 cmenként, helyi anyagok, homok, homokos kavics, iszapos homok, • Cementes: 15-18 cm, 100-200 kg/m3 cement adagolás, iszapos homok, iszapos kavics, homokos kavics, homok, • Meszes: 4% adagolás, agyag, agyagos kavics, iszapos kavics, 15-18 cm, laposodó Proctor görbe, • Mechanikai: szemcsés anyagokból, folytonos szemeloszlással, Útpályaszerkezetek

Stabilizációs alapok, technológia • • • •

Talaj lazítás, porítás, opt. víztartalom beállítás, Kötőanyag bekeverés, tömörítés, utókezelés, Keverőtelepen, Helyszínen, a földműben, pl. 20 cm letolása, az altalaj tömörítése, majd a letolt talaj stabilizálása,


Stabilizációs eljárások alkalmazhatósága, egyes talajokon


Helyszíni stabilizáció • • • • • • • •

Keresztprofil, gréder, Cement terítés, 15-25 kg/m2/0,15 cm Száraz keverés, talajmaró, Nedves keverés, víz permetezés, Tömörítés, gumihenger, 90-95 % Trρ Profil kiigazítás, Utókezelés, locsolás, filmbevonat, Víztartalom, és a tömörség jelentősége, +2% párolgási veszteség Útpályaszerkezetek

Hajlékony útburkolatok • Tömör aszfalt beton: Adalékok a frakciókból, szalagmérleg, gyűjtő szalag, szárító dob, 170200 Co, porelszívás, • Meleg elevátor, rosták, meleg bunkerek, mérlegelés, keverőteknő, + filler, és bitumen, • 40-60 sec. keverés, tároló bunker, • Szállítás, ponyvázott teherautó 30-40 km • Beépítés finisher 100 Co felett, acélhenger, 810 menet/cm, 1/3-os átfedéssel, Útpályaszerkezetek

Hajlékony útburkolatok • Szabvány: ÚT 2.3.301, Kőszabvány: 2.3.601, aszfalt elnevezések 2.3. 302, • Alaprétegek: AC 16, 22, 32, • Kötőrétegek: AC 11, 22 • Kopórétegek: AC 11, 16, SMA 8, 11, MA 8, 11


Öntött aszfalt • Kemény bitumen, 3-4 cm, 8-9% bitumen, 2025% filler, hézagtartalom mentes, terítés, zúzalékkal érdesítés, • Masztikátoros előállítás, 8-10 óra, 210-240 Co, keverőtelepi keverés 10 perc körül, – MA 8-12 kg/m2 KZ 4/8, KZ 8/11, impregnált, – MA 4 járda, dmax 4 mm, B 8,5-10 %, – MA 8, 11 burkolat, dmax 8-10 mm, B 8-9,5 % Útpályaszerkezetek

Aszfaltbeton, vékony aszfalt • BBTM, 12-16% hézagtartalom, 2-3 cm érdesítő, zajcsökkentő, zúzott anyag, modifikált bitumen min. 5% • Modifikált bitumenek, • BBTM 5, 8 , 11,


Zúzalékvázas masztixaszfalt - SMA • Magas zúzalék tartalom, csak zúzott anyag, aszfalt habarcs kitöltés, stabil váz, nehéz, igen nehéz forgalom, • Higított bitumenes vékony záró rétegek, 1,5-2 cm, aszfalt makadámra, kevert záróréteg, közepes forgalom,


Aszfaltburkolatok • Kevert, bitumenes útalapok, • 70/100, 50/70, 45/80-60 bitumenek, • AC 16, 22, 32, alap, 40%-ban 2 mm-en felüli résszel, zúzott anyag tartalom, • AC 32 alap javított útalap, 100%-ban zúzott anyaggal, nagyobb igénybevételre, • Kötőrétegek: AC 11 60%-ban zúzott, AC 16 (NM)100%-ban zúzott, AC 22 60%-ban zúzott a homok tartományban, AC 22 (F) 100%-ban zúzott, AC22 (NM) 100%-ban zúzott Útpályaszerkezetek

Alkalmazási területek Útpálya szerkezeti réteg

Utak, útszakaszok igénybevételi kategóriái szerinti az egyes aszfalt pálya szerkezeti rétegekként tervezhető, építhető aszfalt típusok Normál

Fokozott

Kopóréteg

AC 4, 8, 11 BBTM 5, 8, 11 SMA 8, 11, 4, MA 8, 11, 4 AC 16 alap

AC 11, 16, (F) BBTM 5, 8, 11, SMA 8, 11, (F) MA 11 (F)

Kötőréteg

AC 11, 22 AC 16, 22, 32

AC 22 (F) AC 16, 22 (NM)

Aszfalt alap

AC 16, 22, 32

AC 32 alap, (F) AC 22 (NM)

AC 8, 11 kopó, kötő,

-

Kiegyenlítő réteg


Aszfalt rétegek tervezése • ÚT 2.3.302 Út-pálya szerkezeti aszfalt rétegek ÚME előírás • Igénybevételi kategóriák: • Forgalmi terhelési osztályok, A, B, C, D, E, K és R • Forgalom lefolyás: Normál és Fokozott igénybevételi kategóriák,


Igénybevételi kategóriák A forgalom lefolyás jellege

Forgalomterhelési osztály (ÚT 2.1.202) A

Szabad forgalmi áramlású út, útszakasz • csatornázottan közlekedőforgalommal járt utak, • kapaszkodósávok, • szintbeli csomópontok jármű-osztályozói, • körforgalmú csomópontok, • belterületi főutak, • autóbusz-és trolibuszsávok.

B Normál N

C

D

E

Fokozott F

Normál N

Fokozott F


K

R

Méretezés - a tervezési forgalom számítása összevont járműkategóriák alapján Az összevont járműkategóriák a következők: autóbuszok (szóló és csuklós), egyes nehéz tehergépkocsik (össztömegük nagyobb, mint 70 tonna), pótkocsis tehergépkocsi szerelvények és nyerges tehergépkocsi szerelvények. Ezek alapján a tervezési forgalom: TF=1,25.365.t.r.s.(fa .ANFa.ea + fn. ANFn.en + fp.ANFp .ep + fny .ANFny .eny) vagy TF =1,25.365.t.ÁNET ÁNET= r.s.(fa..ÁNFa .ea + fn,.ANFn .en + fp.ANFp .ep + fny .ANFny .eny) ahol: TF a tervezési forgalom, Fl00 egységtengely [darab], ÁNET az egységtengelyek átlagos napi áthaladási száma egy sávban(a mértékadó sávban), egy irányban [egységtengely/nap], ÁNFa a (szóló és csuklós) autóbuszok [J/nap], ÁNFn a nehéz tehergépkocsik [J/nap], ÁNFp a pótkocsis tehergépkocsi szerelvények [J/nap], ÁNFny a nyerges, tehergépkocsi szerelvények átlagos napi forgalma, két irányban [J/nap ], 1,25 biztonsági tényező [-], t tervezési élettartam [év],


Méretezés - a tervezési forgalom számítása összevont járműkategóriák alapján r

irányszorzó, amelynek segítségével, a két irányban adott keresztmetszeti forgalomból az egyik irányú forgalmat számítjuk ki [-], Értéke: r = 1,0 az 5,0 méter, vagy annál kisebb burkolatszélességű, egy forgalmi sávos utakon, r = 0,5 két vagy több forgalmi sávos utakon, vagy egy forgalmi sávos úton, ha a burkolatszélesség nagyobb 5,0 méternél, ha a nehéz járművek irány szerinti megoszlása 50-50%, illetve r = 0,5-1,0 akkor, ha a nehéz járművek irány szerinti megoszlása 50-50 %-tól eltér. Értéke az irány szerinti megoszlással arányosan 0,5 és 1,0 között veendő fel. Az irány szerinti eltérő forgalommegoszlást a megbízó köteles a tervező számára megadni, s

sávszorzó, amely az egyik irányba vezető forgalmi sávok számától függ [-]. Értéke: s = 1,0 egy forgalmi sávos úton, valamint két irányú forgalmi úton, ha irányonként csak egy forgalmi sáv vezet, s = 1,0 egy irányban két sáv esetén, s = 0,9 egy irányban legalább három sáv esetén, fa a (szóló és csuklós) autóbuszok forgalomfejlődési szorzója [-], fn a nehéz tehergépkocsik forgalomfejlődési szorzója [-], fp a pótkocsis tehergépkocsi szerelvények forgalomfejlődési szorzója fny a nyerges tehergépkocsi szerelvények forgalomfejlődési szorzója A használatos jármű-átszámítási szorzók: ea= 1,1 en= 0,6 ep= 1,5 eny= 1,4 Útpályaszerkezetek

A forgalmi terhelési osztályok megállapítása a tervezési forgalom alapján A tervezési forgalom, (TF) nagysága alapján a forgalmi terhelési osztályokat e táblázatbók kell venni. Ezeket a forgalmi terhelési osztályokat kell alapul venni az útpálya szerkezetek méretezésénél a típus pályaszerkezetek megválasztásához, valamint a meglévő pályaszerkezetek megerősítésénél és szélesítésénél is.


Kopórétegként tervezhető aszfalt réteg típusok Igénybevételi kategória Normál N

Fokozott F Aszfaltbeton (ÚT 2-3.301-1.)

AC 8 kopó, AC 11 kopó, AC 11 kötő: az A és B forgalmi terhelési osztályokba tartozó utak, kis forgalmú helyi közutak kopórétege-ként is tervezhető. AC 16 alap A és B forgalmi terhelési osztályokba tartozó utak, kis forgalmú helyi közutak kopórétegként is tervezhető AC 4 kopó: csak kerékpár-és gyalogútra tervezhető Megrendelői külön hozzájárulással tervezhető/ építhető AC 11 kopó(F) , AC 16 kopó(F )

AC 11 kopó(F), AC 11 kopó(mF) AC 16 kopó(F), AC 16 kopó(mF)

ASZFALTBETON NAGYON VÉKONY RÉTEGEKHEZ (ÚT 2-3.301-2) Zajcsökkentő hatású kopóréteg. Útfelújításoknál kizárólag megfelelő teherbírású és profilhelyes rétegekre építhető. Megfelelő téli üzemeltetéséről gondoskodni kell Kivételes estekben, például kifejezetten zajcsökkentő hatású céllal BBTM 8 B (mF), BBTM 11 B (mF)

BBTM 5 A (mF), BBTM 8 A (mF), BBTM 11 A (mF) BBTM 8 B (mF), BBTM 11 B (mF)

ZÚZALÉKVÁZAS MASZTIXASZFALT (ÚT 2-3.301-5) SMA 8 (mF), SMA 1(mF)1 ÖNTÖTTASZFALT (ÚT 2-3.301-6) MA 4: csak kerékpár-és gyalogútra tervezhető MA 11 (F) , MA 11 (mF) MA 8, MA 11 K és R forgalmi terhelési osztályok esetén nem tervezhető, D és Az öntöttaszfaltok felületére (szükség szerinti érdesítésként) 5– E forgalmi terhelési osztályokba tartozó utak kopórétegeként 12 kg/m2KZ 2/4 vagy KZ 4/8 zúzalékot kell kiszórni, építve érdesítésként 12–18 kg/m2, bitumennel impregnált KZ Útpályaszerkezetek 8/11 zúzalékot kell kiszórni, behengerelni behengerelni.

Kötőrétegként tervezhető aszfaltbeton típusok Igénybevételi kategória Normál (N)

Fokozott (F)

AC 11 kötő AC 22 kötő AC 16 alap AC 22 alap AC 32 alap Megrendelői külön hozzájárulással tervezhető/ építhető: AC 22 kötő(F) , AC 16 kopó(F)

AC 22 kötő(F), AC 22 kötő (mF) AC 16 kötő (mNM) AC 22 kötő(NM), AC 22 kötő (mNM) E K és R forgalmi terhelési osztályú utak esetén kötőrétegként és alaprétegként egyaránt tervezhető AC 16 kopó(F), AC 16 kopó (mF) Új pályaszerkezet építésekor nem, csak burkolat felújítás esetén tervezhető.


Alaprétegként tervezhető aszfaltbeton típusok Igénybevételi kategória Normál (N)

Fokozott (F) AC 32 alap(F), AC 32 alap(mF) AC 22 kötő(F), AC 22 kötő(mF)

AC 11 kötő AC 16 alap AC 22 alap AC 32 alap Megrendelői külön hozzájárulással tervezhető/ építhető: AC 32 alap( F) , AC 22 kötő (F)

AC 22 kötő(NM) AC 22 kötő(mNM) Ha az aszfaltkeveréket polimerrel modifikált bitumennel gyártják, úgy félig merev és hajlékony típusú útpályaszerkezet alaprétegeként egyaránt tervezhető. Ha 10/20 fokozatú kemény útépítési bitumennel gyártják, akkor csak hajlékony pályaszerkezetbe tervezhető.


Vastagsági határértékek Az aszfalt típusa

Tervezhető legkisebb vastagság mm

Egy rétegben építhető legnagyobb vastagság, mm

AC 16 alap

45

80

AC 22 alap

70

120

AC 32 alap és AC 32 a(F) lap (mF)

90

140

AC 11 kötő

35

50

AC 11 kötő (kiegyenlítő rétegként építve)

25

60

AC 16 kötő (mNM)

50

80

AC 22 kötő, AC 22 kötő (F). AC 22 kötő (mF) AC 22 kötő (NM), AC 22 kötő (mNM)

70

120

AC 4 kopó (csak kerékpár és gyalogútra)

15

30

AC 9 kopó

25

40 (45)

AC 8 kopó (kiegyenlítő rétegként építve)

15

40

AC 11 kopó

35

50 (55)

AC 11 kopó (kiegyenlítő rétegként építve)

20

60

AC 11 kopó (F) AC 11 kopó (mF)

35

50 (65)

AC 16 kopó (F) AC 16 kopó (mF)

50

60 (80)

BBTM 5A (mF)

20

25

BBTM 8 A (mF), BBTM 8 B (mF)

25

30

BBTM 11 A (mF), BBTM 11 B (mF)

30

SMA 8 (mF)

25

SMA 11 (mF)

35

50 (60)

MA 4 (csak kerékpár és gyalogútra)

20

30

25

35

35

45

MA 8 MA 11, MA 11 (F) és MA (mF)


35

Minőség ellenőrzés • 150 mm átmérőjű minta vétele az MSZEN12697-27:2002 szabvány szerint , • Minden megkezdett 3000 m2, ill. 6000 m2 után, vastagság ill. összetétel szerint, – Vastagság, – Hézagtartalom, – Keverék-összetétel; – Oldható kötőanyag-tartalom, tömeg %, – 0,63 mm-es szitán átesett mennyiség, tömeg %, – 2 mm-es szitán átesett mennyiség, tömeg %, – D szitán átesett mennyiség, tömeg % Útpályaszerkezetek

Kopóréteg minőség ellenőrzés

• Felületi egyenetlenség forgalmi sávonként, ÚT 02 es készülékkel • Makro érdesség • Kopóréteg tapadás – 150 mm-es minta, ill. nyíróvizsgálat

• Geometriai – Keresztirányú esés – Tengely és szélek helyzete, pálya szint,

• Csúszás ellenállás, 3 hónap és egy év, mérőkocsival Útpályaszerkezetek

Beton pályaburkolat szerkezeti kialakítása Betonburkolatok fajtái és alkalmazási területeik • Hézagolt betonburkolat • Folyamatosan vasalt betonburkolat • Vékony burkolatok • - betonburkolat újraburkolása vékony betonburkolattal • - aszfaltburkolat újraburkolása vékony betonburkolattal • Feszített betonburkolatok • Körforgalmú csomópontoknál alkalmazott betonburkolat • Hengereltbeton burkolatok Útpályaszerkezetek

Folyamatosan vasalt betonburkolatok • Ahol nagy a forgalmi terhelés, de a hézagokból eredő nehézségeket szeretnék kiküszöbölni, ott folytonosan elhelyezett acélbetétet (hálót) alkalmaznak, mely korlátozza a kereszthézag nélküli lemez repedéseinek túlzott megnyílását. • Az acélbetétek feladata nem a vasbetonszerkezeteknél megszokottan a húzóerők felvétele, hanem a beton megszilárdulása során kialakuló zsugorodási repedések megnyílásának korlátozása. • A burkolatban a hosszhézagokat a szokott módom alakítják ki. Mivel nincs kereszthézag, ezért a hegesztett sínekhez hasonlóan a burkolat végén alakul ki a „lélegző” szakasz. Ennek megakadályozására lehorgonyzó fogakkal kell a táblavégeket rögzíteni a hosszirányú mozgások megakadályozására. Útpályaszerkezetek

Vasalt betonburkolatok

Horgonyzás A folyamatosan vasalt betonburkolat építési költsége a hézagolt betonburkolatét mintegy 15%-kal meghaladja. Ez a tervezésének komoly szakértelméből, a kivitelezési gondosságból, a vasalat szükségességéből adódóan Útpályaszerkezetek következik.

Az RCC/PCC technológiák lehetőségei • Hengerrel tömörített beton, más néven RCC (Roller Compacted Concrete), nevét az építési módszerből eredendően kapta. Hengerelt betonnak nevezzük azt a földnedvesen előállított betont, amelyet finisherrel építenek be, majd nehéz hengerrel tömörítenek. • A PCC (Paver Compacted Concrete) beépítési technológia az RCC-től annyiban különbözik, hogy a beépítés speciális nagy tömörítőképességű terítőpaddal történi, amivel akár 95-97%-os tömörséget el tudnak érni. A terítést követően nincs hengerrel való további tömörítés, hiszen a megfelelő tömörség adott. • Ennek elterjedése természetesen csak a nagytömörségű terítőpadok megjelenése után jöhetett létre. Mindkét beépítési technológia a hézagolt betonburkolatok csoportjához tartozik Útpályaszerkezetek

A betonburkolatok terhelhetősége


Hidraulikus kötésű rétegek áttekintése


Aszfaltgyártás kitekintés

Szakaszos ill. folyton-keverő elrendezés


Telep elrendezés


Hagyományos szakaszos keverő elrendezése


Hagyományos szakaszos keverő


Szakaszos keverő készanyag tárolóval


Az útpálya szerkezetek felépítése, anyagai, tervezése, méretezése, gépesítési, technológiai vonatkozásai, hajlékony és merev szerkezetek

Recommend Documents