InfrastrukturaMiesięcznik

wtorek, 13 luty 2018 10:11

Beton wałowany, kiedyś i dziś Wyróżniony

Napisane przez 
wykonanie nawierzchni z betonu wałowanego wykonanie nawierzchni z betonu wałowanego

Początki betonu wałowanego sięgają lat 30. minionego wieku, kiedy podczas wykonywania nawierzchni betonowych w Szwecji zastosowano wałowanie. Technologia RCC szybko zdobyła popularność w Ameryce Północnej. Kanada i Stany Zjednoczone korzystają z dróg wykonanych z betonu wałowanego już od lat 70. W Europie Zachodniej stał się on popularny w latach 80. W Polsce pierwsze tego typu drogi powstały 9 lat temu w Miastku, w woj. pomorskim.

Technologia produkcji oraz układania betonu wałowanego jest dość prosta, pod warunkiem że wszystko odbywa się pod okiem fachowców.

Tajemnica technologii

Nawierzchnia betonu wałowanego wykonywana jest z mieszanki betonowej o wilgotności zbliżonej do wilgotności naturalnej gruntu. Beton wałowany składa się z tych samych składników co zwykły beton cementowy, jedynie proporcje są nieco inne.

– Preferujemy cementy czyste albo z dodatkiem żużla, które bardzo dobrze sprawdzają się w betonowych nawierzchniach – mówi Łukasz Marcinkiewicz, dyrektor zarządzający LH Engineering. – Jako kruszywa można używać zarówno grysów łamanych, jak i żwirów naturalnych. Bardzo ważne są proporcje frakcji 2–8 i 8–16. W betonach zarabianych do wałowania więcej jest frakcji 8–16, która tworzy odpowiednio wytrzymały szkielet kruszywowy.

Proporcje frakcji są zależne od rodzajów użytego kruszywa – inaczej będzie przy użyciu żwirów, a inaczej przy użyciu grysów. Właśnie dlatego projektowanie mieszanki betonu wałowanego jest bardziej skomplikowane niż mieszanki betonu tradycyjnego. Tutaj beton musi się bardziej zagęścić, bo im gęściej, tym lepsza szczelność i mrozoodporność, a co za tym idzie, trwałość.

Projektowanie mieszanki

Ważne jest, aby użyte kruszywo nie było reaktywne alkalicznie, ponieważ w betonie nawierzchniowym zawsze jest narażone na działanie wilgoci z powietrza.

Projektowanie mieszanki jest procesem bardzo skomplikowanym, bo trzeba wziąć pod uwagę dużo, często na pozór nieistotnych, czynników – mówi Sylwester Gruszczyński, kierownik Segmentu Drogi Lokalne w LafargeHolcim.

Ekspert LafargeHolcim dodaje, że duży udział grubszych frakcji stabilizuje mieszankę.

– W każdym betonie powstają szczeliny skurczowe. Taka jest specyfika konstrukcji betonowej i nie ma w tym nic dziwnego ani sprzecznego z normami czy też przepisami. Spękania w betonie wałowanym przebiegają obok ziaren kruszywa, które tworzy tzw. zamek kruszywowy, dzięki temu betonu wałowanego nie trzeba wzmacniać dyblami czy kotwami. Nie ma też czegoś takiego jak klawiszowanie płyt, bo mimo że na powierzchni widać dylatacje, to nadal jest to jedna, spójna płyta nawierzchniowa.

Układanie nawierzchni

Do transportu mieszanki betonu wałowanego wykorzystuje się samochody samowyładowcze. Wbudowanie betonu wałowanego, z uwagi na jego relatywnie suchą konsystencję, jest wykonywane przy wykorzystaniu ciężkiego rozściełacza do mas bitumicznych o wysokiej skuteczności zagęszczania. Finalne zagęszczanie prowadzone jest z użyciem walców drogowych wibracyjnych o stalowych lub gumowych kołach oraz o masie co najmniej 8 ton.

Przy budowaniu drogi betonowej niezwykle ważne jest zachowanie reżimu technologicznego.

– Obowiązuje tutaj ścisłe przestrzeganie zasad prawidłowego wykonania, bo jest to nawierzchnia dużo grubsza od asfaltowej i w razie popełnienia błędów stwardniały beton można jedynie rozkuć i zastąpić nowym, a to pociąga za sobą znaczne koszty – zauważa Ł. Marcinkiewicz.

Trudność polega na właściwej ocenie jakości mieszanki, żeby nie wbudować czegoś, czego nie da się zagęścić. Mieszanka nie może być ani za sucha, ani za mokra. Drogi w technologii RCC najlepiej budować, gdy temperatura powietrza wynosi od 5 do 25ºC.

Każdy przedsiębiorca drogowy, który do tej pory układał drogi z mas bitumicznych, powinien poradzić sobie z budową drogi betonowej, ponieważ zmienia się jedynie grubość układania, a nie jego sposób.

– Różnica pomiędzy nawierzchniami z mieszanek mineralno-asfaltowych a nawierzchniami z betonu wałowanego sprowadza się do wytrzymałości, barwy mieszanki oraz grubości układanej warstwy. Asfalty układa się na grubość 4 do 8 cm, a beton na 12–17, maksymalnie 20 cm – wyjaśnia dyrektor zarządzający LH Engineering.

Ze względu na niską wilgotność mieszanki ważne jest jej szybkie wbudowanie. Przyjmuje się, że od zarobienia mieszanki na węźle do rozłożenia i zawalcowania nie mogą minąć więcej niż 2 godziny. Bezwzględnie. Nie może być to czas dłuższy niż czas wiązania cementu.

Kolejne warstwy technologiczne lub sąsiadujące ze sobą odcinki należy wybudować w czasie nie dłuższym niż jedna godzina.

Zarówno na etapie projektowania, jak i budowania drogi z betonu wałowanego trzeba pamiętać, że jej krawędzie są trudniejsze do zagęszczenia, warto zatem przewidzieć opaskę, która będzie pełnić funkcję pobocza, gdzie wymagania dotyczące nośności mogą być niższe.

Przeciętna wydajność w przypadku budowy drogi wynosi od 60 do 120 mb/h. Dzięki temu, że beton szybko wiąże, nowa droga może być szybko oddana do użytku.

Tekstura nawierzchni z betonu wałowanego jest bardziej otwarta niż nawierzchni z betonu lanego. Może być także dodatkowo teksturowana, np. poprzez rowkowanie tarczami diamentowymi, w efekcie czego staje się równiejsza i cichsza. Jest to jednak kosztowna operacja, która znacząco podraża całą inwestycję. Teksturowanie stosowane jest np. w USA, ale jedynie w przypadku autostrad i dróg szybkiego ruchu.

Dla kogo beton?

– Technologia ta jest wskazana dla placów przeładunkowych czy kontenerowych, gdzie są duże punktowe obciążenia. W upalne dni nawet najtrwalsze nawierzchnie z betonu asfaltowego ulegają reologii, z betonem cementowym nie ma takiego problemu – podkreśla Ł. Marcinkiewicz.

W technologii RCC można też wykonywać drogi lokalne, leśne, osiedlowe, dojazdowe czy serwisowe, biegnące wzdłuż autostrad i dróg ekspresowych. W przypadku budowy nawierzchni o większych projektowych prędkościach ruchu beton wałowany można zastosować do warstwy jezdnej po teksturowaniu tarczami diamentowymi lub jako podbudowę pod warstwy wiążące i ścieralne z betonu asfaltowego.

Nawierzchnie z betonu wałowanego wpływają na wzrost bezpieczeństwa. Dzięki swojej trwałości nie koleinują się, nie występuje więc na nich zjawisko aquaplaningu. Są jasne, w efekcie czego piesi są bardziej widoczni. Niemieckie badania pokazują, że na drogach betonowych zdarza się o 32 proc. wypadków mniej niż na drogach asfaltowych. Warto też zauważyć, iż dzięki jasności nawierzchni potrzeba mniej energii elektrycznej do ich oświetlenia.

Mimo licznych zalet beton wałowany – ze względów technologicznych – nie może być jednak zastosowany na każdej drodze.

– Nie da się ułożyć betonu wałowanego, gdy geometria drogi wykazuje dużą krętość, gdy występują duże pochylenia podłużne (powyżej 5–7 proc.) w terenie górzystym lub gdy mamy do czynienia z małymi powierzchniami o nieregularnym kształcie – wylicza dyr. Marcinkiewicz.

Do każdej inwestycji należy jednak podchodzić indywidualnie i za każdym razem trzeba odpowiednio dobrać beton na daną drogę czy plac.

Beton wałowany można układać zarówno na drogach już utwardzonych, jak też w nowym śladzie. Wybór tej technologii jest najbardziej korzystny dla gmin. Cena wykonania drogi w technologii RCC może być niższa niż w przypadku technologii asfaltowej. Ponadto żywotność betonu szacuje się na min. 30 lat, co oznacza, że przez ten okres nie trzeba będzie ponosić wielkich wydatków na utrzymanie takiej drogi.

Wypowiedź dr. hab. inż. Piotra Woyciechowskiego, prof. Politechniki Warszawskiej

Zalety betonu wałowanego (RCC) to: niski koszt wynikający ze stosunkowo małej zawartości cementu i dużego udziału drobnego kruszywa (zwykle łatwo dostępnego lokalnie), możliwość transportu dużych porcji mieszanki (ładowność samochodu skrzyniowego), możliwość szybkiego wykonania nawierzchni (brak deskowań, dybli, zabiegów wykończenia powierzchni) i szybkiego oddania jej do użytkowania.

Warto zauważyć, że bezpośrednio po zakończeniu zagęszczania beton wałowany jest już zdolny przenosić pewne obciążenia, nawet ruch lekkich pojazdów.

Technologia wymaga szczególnej staranności wykonawczej. Warunkiem uzyskania pożądanych cech mechanicznych i trwałościowych jest kontrolowanie wilgotności mieszanki w chwili wbudowywania oraz stopnia zagęszczenia w nawierzchni. Zbyt długi transport może doprowadzić do segregacji mieszanki, a ponownie nie da się jej już ujednorodnić.

Zależna od sposobu pracy rozkładarki i walca równość nawierzchni bywa często nieco gorsza niż w przypadku tzw. betonu lanego.

Bardzo istotną kwestią jest pielęgnacja powierzchni bezpośrednio po zakończeniu wałowania. Przykrycie, naniesienie błonkotwórczego środka pielęgnacyjnego czy nawilżanie jest o tyle łatwe do wykonania, że na nawierzchnię można wejść bezpośrednio po zakończeniu zagęszczania.

Osobne zagadnienie stanowi trwałość nawierzchni betonowej, w tym szczególnie mrozoodporność. Niska zawartość cementu w betonie wałowanym (wg wymagań OST nie niższa jednak niż 270 kg/m3) oraz brak możliwości napowietrzenia go sprawiają, że trwałość mrozowa tego rodzaju nawierzchni budzi niekiedy wątpliwości. Ma to też związek z wymaganiami normy PN EN 206, wynikającymi z klas ekspozycji XF (mróz, wilgoć, środki odladzające).

Niski wskaźnik w/c i wysoki stopień zagęszczenia sprzyjają jednak uzyskaniu szczelnej struktury, a tym samym dobrej mrozoodporności betonu.

W wielu przypadkach technologia betonu wałowanego może stanowić atrakcyjną alternatywę zarówno dla technologii betonu lanego, jak i technologii asfaltowej.

Technologia RCC powinna znaleźć szersze zastosowanie w naszym drogownictwie, zarówno w skali lokalnej (publiczne drogi gminne klas D i L oraz drogi niepubliczne), jak i w szerszej skali (nawierzchnie dróg technologicznych czy tzw. miejsca obsługi podróżnych na drogach wysokich klas).

Niskie koszty eksploatacji oraz odporność na koleinowanie, porównywalny koszt budowy nawierzchni betonowej i asfaltowej oraz możliwość zapewnienia wymaganej mrozoodporności czynią z betonu wałowanego materiał perspektywiczny, którego stosowanie będzie w Polsce upowszechniane.

Ostatnio zmieniany wtorek, 13 luty 2018 10:32

Logowanie