Silniční stavební materiály. Názvosloví. Dopravní stavby

Silniční stavební materiály ftp://147.229.19.137/kudrna

Doc. Ing. Jan Kudrna. CSc. Vysoké učení technické v Brně, fakulta stavební, Veveří 95, 602 00 Brno, ČR; [email protected]

Silniční stavební materiály 2008

Názvosloví • Asfalt (CZ, SK, USA)=černé, lepící, viskózní pojivo, EU = bitumen • Asfaltová směs, směs kameniva a asfaltu • Asfaltový beton, asfaltový mastix, asfaltový koberec mastixový, drenážní a tenký, litý asfalt, penetrační makadam asfaltový, asfaltový nátěr =vrstvy konstrukce silnice, lidově asfalt • Živice = souhrnné označení pro asfalt a dehet, dehet se nesmí do silnic používat, není důvod používat název živičné směsi Silniční stavební materiály 2008

Dopravní stavby • Silniční a železniční stavitelství (včetně mostů, tunelů) tvoří až 1/3 produkce stavebnictví. • Podporováním zaostalé infrastruktury ČR ze zdrojů EU a zvyšováním výkonů je nedostatek inženýrů v oboru. • Perspektiva pro stavební inženýry do: - projekce, - výstavby, - správy, - zkušebnictví. Silniční stavební materiály 2008

1

Mapa postavených a plánovaných dálnic a rychlostních komunikací


Veškerá výstavba, údržba, oprava, recyklace a rekonstrukce užívá: To co se na daném území nachází, tj.: • horniny (zeminy, skalní horniny), • kameniva. Dováží se jen tyto ušlechtilé materiály: • vápno, • cement, • ocel a • asfalt Silniční stavební materiály 2008

Vápno • Nepoužívá se hašené vápno, ale práškovité a nehašené (CaO). • Ve stavebních materiálech nevzniká vápenec (CaCO3), ale vápnem se upravují vlastnosti jemnozrnných zemin s obsahem jílů. • Vápno reaguje s jílovými minerály, dochází ke shlukování jílových částeček (flokulace) a jíly se stávají odolné proti vodě, proti účinkům mrazu a jsou pevné. Silniční stavební materiály 2008

2

Cement se používá • pro betony na stavbu mostů a konstrukcí (tunely, propustky, obrubníky, odvodňovací zařízení, svodidla), • pro stavbu cementobetonových krytů, • pro výrobu dlažby, • pro zpevňování písčitých a štěrkovitých zemin do vrstev vozovek


Ocel se používá • pro konstrukce ocelových a lanových mostů, dopravních zařízení (značek, portálů, svodidel apod.) • jako výztuž do betonových konstrukcí (betonové mosty, tunely, propustky, kanalizací, poklopů, svodidel apod.), • pro kotvy a trny do cementobetonových krytů.


Asfalt se používá • na izolace proti vlhkosti, podzemní a povrchové vodě (podzemních a nadzemních částí a střech všech objektů občanské a průmyslové výstavby, tunelů, mostů apod.), • k těsnění vodohospodářských děl • k výstavbě vozovek • k údržbě vozovek, • k opravě vozovek, • k recyklaci vozovek. Silniční stavební materiály 2008

3

Recyklace vozovky pojivem asfaltová emulze a cement


Základní vlastnost asfaltu je viskozita závislá na teplotě


Základní vlastnost asfaltu umožňuje (positiva) • Jednoduché zpracování (stříkání, míchání, obalování kameniva, nanášení na povrch apod.) za vysoké teploty. • Další zpracování výrobku za snižování teploty. • Použití výrobku okamžitě po vychladnutí. • Snadnou údržbu poškozeného materiálu nanesením nejtenčí vrstvy asfaltu nebo asfaltového výrobku. • Po zahřátí výrobku znovupoužití (recyklaci). Silniční stavební materiály 2008

4

Negativní vlastnosti

• Za nízkých teplot - trhliny

• Za vysokých teplot - trvalé deformace


Složení asfaltu • Směs vysokomolekulárních uhlovodíků. • Složení závisí na místě výskytu (původu ropy). • Uhlovodíky se dělí na oleje, pryskyřice (celkově maltény) a asfaltény. • Asfaltény jsou tuhé částice, které asfalt zahušťují. • Maltény fyzikálními a chemickými procesy stárnou (účinkem kyslíku, teploty, ultrafialového záření), stávají se hustší. Silniční stavební materiály 2008

Měření viskozity asfaltu • Penetrací (působící síla na daný tvar jehly za dané teploty a času pronikne do hmoty), • Bodem měknutí (působící síla na danou plochu za jaké teploty donutí ke skápnutí), • Bodem lámavosti (za jaké teploty se film asfaltu zlomí. Silniční stavební materiály 2008

5

Druhy asfaltu • Ropné Penetrace - silniční 70/100, 50/70, 30/50 - tvrdé 10/20, • Přírodní, tvrdé s příměsemi - v ČR se nepoužívají • Modifikované - elastomery (kaučukem), AMe130, AMe65, AMe45, - plastomery (PE, EVA) AMp65, AMp45, AMp25 - gumou z ojetých pneumatik • Emulze 30 % a 70 % vody • Ředěné asfalty nedoporučují se užívat Silniční stavební materiály 2008

Další zkoušky • Stárnutí tenkého filmu asfaltu účinkem vysoké teploty a kyslíku: - váhový úbytek, - pokles penetrace, - zvýšení bodu měknutí, - zvýšení bodu lámavosti. • Duktilita modifikovaných asfaltů : - vratná, - silová. • Přilnavost ke kamenivu


Výroba a úprava asfaltu • Silniční asfalty- destilací ropy, obvykle vakuová destilace a umělé stárnutí polofoukáním, přidávání zbytků z rafinerie

• Modifikované asfalty – vmíchání modifikační přísady, která v asfaltu nabobtná a vytvoří strukturu

• Emulze – vmíchání horkého asfaltu do vody


6

Zkoušení asfaltových směsí pokrývá návrh, výrobu, provedení a funkční vlastnosti • Návrh (čára zrnitosti, druh a množství asfaltu) a modelování výroby (míchání) • Zhutňování • Kontrolu provedení (tloušťky a mezerovitosti) • Stanovení funkčních vlastností - modul tuhosti - odolnost proti únavě, - odolnost proti tvorbě trvalých deformací, - odolnost proti mrazovým trhlinám. Silniční stavební materiály 2008

Návrh kameniva asfaltové směsi Zrnitost kameniva a druhy směsí ČÁRA ZRNITOSTI

100

100 100100 96 94 95

90

propad na sítě (%)

80 70,7

70 60 50

50 45

40 35 31

LA

30 20 10

13 10,6

0

3 2,5 2 1,6

0,01

18 13 8

5 3

0,1 Litý asfalt Asfaltový beton obrusný ACO Asfaltový koberec tenký BBTM

30

25 21

20 14

9 4

14 8

6 1

10

velikost ok sít (mm)

100 ABL

AKT

Asfaltový beton ložní ACL Asfaltový koberec drenážní PA


Modelování výroby Zhutňování

»

Marshallův rázový zhutňovač

»

Bezdotykový snímač Počet zhutňovacích úderů

Počet úderů Marshallova pěchu Sn iž ov á n í vý š ky zk u še b n íh o tě le s a

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100 110 120

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

ABVH

30,00 35,00 40,00 45,00


7

Funkční zkoušky: Modul tuhosti a odolnost proti únavě


Odolnost proti trvalým deformacím Pojíždění kolem při 50 °C

Triaxiální zkouška Silniční stavební materiály 2008

Zkoušky při teplotách 40 °C a 5O°C

Posouzení odolnosti proti mrazovým trhlinám

Směs1 Směs2

Síla (kN)

15,0 14,0 13,0 12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 -35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

Teplota ( °C)


8

Modul pružnosti a odolnost vůči nárůstu trvalé deformace nestmelených podkladů a podloží Opakované dynamické zatěžování v triaxiálním namáhání

Cyklické namáhání v triaxiálním tlaku

Namáhání silovými pulzy nebo harmonicky se měnícím tlakem Boční tlak konstantní nebo se mění jako svislý tlak Stanovení modulu pružnosti v závislosti na druhu materiál a vlhkosti


Měření namrzavosti jemnozrnných materiálů Spodní líc zkušebního tělesa je v dotyku s vodou o teplotě 4 °C Horní líc je chlazen na teplotu –4 °C Teplotní spád zvyšuje pohyb vody, která v místě teploty mrznutí vytváří vrstvu ledu O vrstvy ledu se zvyšuje měřená výška tělesa Rychlost nárůstu mrazového zdvihu během 5 dní je charakteristikou namrzavosti Silniční stavební materiály 2008

Měření hlučnosti a odolnosti proti smyku povrchu vozovky

Mikrofon

Měřicí kolo (otáčí se rychlostí o 15% nižší než se pohybuje zařízení)

Stanovení hlučnosti a odolnosti proti smyku v závislosti na rychlosti a druhu povrchu (makrotextuře a mikrotextuře povrchu) Odvození parametrů pro návrh směsi kameniva obrusné vrstvy a metodika laboratorního stanovení makrotextury Silniční stavební materiály 2008

9

Silniční stavební materiály. Názvosloví. Dopravní stavby

Recommend Documents