} Á] Ì v]ÁÌ } }Áv]µ technologii SMA-...

$: } Á] Ì v]ÁÌ } }Áv]µ technologii SMA- MAnawierzchniemostowe.konferencjespecjalistyczne.pl/images/... · 2016. 11. 29. · M asys czepne M asyz aelwowe XLV]F]HQOFDLHM 7DS PURHOILL\$
NAWIERZCHNIE MOSTOWE 2016

Bartosz Budziński Paweł Mie zkowski Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Doświad ze ia w zastosowa iu technologii SMA-MA

Mi hał Sar owski Politechnika Warszawska


Izolacja na obiektach mostowych stanowi w-wę pośred ią iędzy ko struk ją płyty po ostu a warstwa i awierz h i. Na etapie udowy i eksploata ji usi yć odpor a a: oddziaływa ia dy a i z e od ru hu pojazdów w zakresie

temperatur od -30°C do +60°C,

stałe zawilgo e ie przy iewielki h spadka h poprze z y h i podłuż y h izolowa y h powierz h i,

działa ia sił pozio y h i pio owy h w podwyższo ej te peraturze 80-200°C podczas wbudowywania MMA,

działa ie sił rozwarstwiają y h, ędą y h wy ikie róż i w rozszerzal oś i ateriałów podłoża, izola ji i awierz h i;

oddziaływa ia pozio e od ha owa ia, przyspiesza ia i sił odśrodkowy h pojazdów a łuku;

rak ożliwoś i ieżą ej ko serwa ji i lokal y h apraw uszkodzeń izolacji.


Do podstawowy h fu k ji warstwy izola yj ej ależą:

do ra przy zep ość do podłoża eto owego lu stalowego ,

ieprzepusz zal ość dla wody i związków he i z y h, ają y h wpływ a korozję płyty;

ożliwość relaksa ji aprężeń roz iągają y h i ś i ają y h od o iąże ia ru he pojazdów,

ko pe sa ja zróż i owa y h odkształ eń ter i z y h warstw awierz h i i płyty,

łatwość i ała pra o hło ość przy jej w udowywa iu,

ożliwość e ha i z ego w udowywa ia warstw asfaltowy h (ochronnej),

ożliwość prowadze ia pra etapa i, ieskutkują a utratą sz zel oś i warstwy;

zapew ie ie ezpie zeństwa ludzio i środowisku, pod zas wykonywania izolacji oraz w czasie eksploatacji obiektu.


Hydroizolacje

Asfalty

m odyfikowane

Polim ery z

wypełniaczem asfaltowym

Żywice poliuretanowe

Żywice epoksydowe

Folie z PVC

m odyfikowanegoInne

Roztwory do

gruntowania

M asy izolacyjne i

klejące

Lepiki

Papy klejone

Papy

termozgrzewlane

Papy

samoprzylepne

M asy sczepne

M asy zalewowe

iuszczelniające

Taśmy i profile uszczelniające

M astyksy

Asfaltowo –poliuretanowe

Asfaltowo –akrylowe

Asfaltowo –epoksydowe

Smołowo –epoksydowe

Dwuskładnikowe, chemoutwardzalne

natryskowe

Dwu i trzyskładni-kowe, chemoutwar-

dzalne, układane ręcznie

Jednoskładnikowe, utwardzane

wilgocią z powietrza

Rozpuszczalnikowe,

jednoskładnikowe, epoksydowo-estrowe

Bezrozpuszczalniko-

we, dwuskładnikowe, chemoutwardzalne

Odporne na bitumy

Nie odporne na

bitumy

Pyty

polipropylenowe

Folia

poliestrowa

Folia

hypalonowa

Folia

polietylenowa

Siatka

polipropylenowa

Tektura

M ieszanka mineralno-

bitumiczna prasowana

z włókniną celulozową

Tkanina szklana

W łóknina poliestrowa

W łóknina geotechniczna

Rys. . Rodzaje ateriałów używa y h w

wykonawstwie hydroizolacji na obiektach

mostowych


Rys. . Typowa ko struk ja awierz h i asfaltowej z warstwą izola yj ą płyty po ostu o iektu ostowego

w-wa ścieralna

w-wa wiążąca / ochronna

w-wa gruntująca

płyta pomostu

w-wa izolacyjna (papa

termozgrzewalna)


Warstwy ścieralne są aj zęś iej wyko ywa e jako:

beton asfaltowy o zawartoś i wol ej przestrze i po w udowa iu od 1 do 5 (6) % i uziarnieniu od 8 do 11 mm (AC 8 S, AC 11 S);

mastyks wysokogrysowy o uziarnieniu do 8 lub 11 mm (SMA 8, SMA

i zawartoś i wol ej przestrze i po w udowa iu od , do %;

asfalt lany o uziar ie iu do lu MA , MA o zawartoś i wol ej przestrze i ieprzekra zają ej , –2,0 %.

Warstwy ochronne a hwilę o e ą są aj zęś iej wyko ywa e z mieszanki typu asfalt lany o uziarnieniu do 8 lub 11 mm (MA 8, MA 11 ) –

wymóg z zapisów WT-2:2014.


Rys. 3. Typowy układ warstwowy w papa h termozgrzewalnych. Oznaczenia: 1, 3 – powłoka hydroizoalcyjna z lepiszcza asfaltowego; 2 – wkładka z włók i y, p. szkla ej lu poliestrowej; – przekładka antyadhezyjna

1 2 3 4

Warstwy izolacyjne wyko uje się aj zęś iej a azie: pap termozgrzewalnych,

żywi sy tety z y h p. poliureta owy h, epoksydowy h, metylo-

metakrylowych itp.),

lepiszcz asfaltowych wysokomodyfikowanych,

astyksów iesza i asfaltów i wypeł ia zy .

Papy termozgrzewalne kompozyty arkuszowe, w których element

z roją y jest o ustro ie powle zo y warstwą iesza i y aj zęś iej polimeroasfaltu i wypeł ia za i eral ego.


Warstwa gruntująca (primer) – jest to ateriał aj zęś iej na bazie

lepiszcz asfaltowych, którego zadaniem jest zapewnienie dobrego

połą ze ia warstwy izolacyjnej z podłoże .


Do zalet ko struk ji z udziałe izola ji papowy h zali za się:

niski iężar 1 m2 izolacji, który nie powoduje nadmiernego do iąża ia płyty pomostowej;

wysoką kohezję masy powłokowej, wy ikają ą z zastosowania asfaltu modyfikowanego polimerem, zapew iają ą do rą zaporę dla wilgoci i roztworów soli (np. mieszanki odladzają e , zagrażają y h pły ie pomostu;

o e ość osnowy (szklanej, poliestrowej czy węglowej , posiadają ej obok wysokiej wytrzy ałoś i na roz iąga ie rów ież zdol ość do znacznych odkształ eń.


Pro le y i zagroże ia, związa e ze stosowa ie pap termozgrzewalnych w warstwach izolacyjnych:

brak miejscowego połą ze ia papy z podłoże , niska kohezja lepiszcza warstwy gru tują ej, ożliwość przepalenia warstewki lepiszcza na spodniej

(ogrzewanej) zęś i papy,

ograniczenie zdol oś i do relaksacji aprężeń oraz kompensacji

odkształ eń w wyniku zbyt intensywnego oddziaływa ia wysokiej

temperatury pło ie ia palnika.


Przy zy y powstawa ia wy rzuszeń w trak ie w udowywa ia w-wy

ochronnej:

występowa ie ie iągłoś i po iędzy warstwą papy i podłoża

betonowego ądź niska kohezja lepiszcza w primerze,

wzrost iś ie ia parcjalnego powietrza w pustkach, warunkowany

zachowaniem stanu równowagi termodynamicznej jak dla gazu

dosko ałego (przy stałej o jętoś i ;

przemiany fizyczne, towarzyszą e zamianie wody w parę wod ą, powodują e zwiększe ie się o jętoś i drugiego z czynników przy

stałej masie obu substancji.


Rys. 4. Niewłaś iwe połą ze ie papy ter ozgrzewal ej z podłoże eto owy : a widok z góry „papa-podłoże”, widok w przekroju warstwy


Rys. 5. Wpływ iś ień ząstkowy h pary wod ej i su hego powietrza a su ary z ą wartość iś ie ia iesza i y gazów w zależ oś i od te peratury

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0

Ciś

nien

ie m

iesz

anin

y ga

zów

, MP

a

Temperatura mieszaniny gazów, oC

Ciśnienie nasycenia pary wodnej

Ciśnienie cząstkowe powietrza suchego


Rys. . Rozkład temperatury (teoretycznej) w czasie w warstewce ogrzewanego

lepisz za asfaltowego papa asfaltowa pło ie ie pal ika o te peraturze °C

i prędkoś i przepływu gazów : a 7 m/s, b) 14 m/s, c) 20 m/s

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,0 100,0 200,0 300,0 400,0

Odl

egło

śćo

d p

ow

ierz

chn

i, m

m

Temperatura, °C

po czasie 2 s

po czasie 4 s

po czasie 6 s

po czasie 8 s

a) b) c)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,0 100,0 200,0 300,0 400,0

Temperatura, °C

po czasie 2 s

po czasie 4 s

po czasie 6 s

po czasie 8 s

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,0 100,0 200,0 300,0 400,0

Temperatura, °C

po czasie 2 s

po czasie 4 s

po czasie 6 s

po czasie 8 s


Rys. . Rozkład temperatury (teoretycznej) w czasie w warstewce ogrzewanego

lepisz za asfaltowego papa asfaltowa pło ie ie pal ika o te peraturze 1000°C i prędkoś i przepływu gazów : a 7 m/s, b) 14 m/s.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,0 100,0 200,0 300,0 400,0

Odl

egło

ść o

d po

wie

rzch

ni,

mm

Temperatura, °C

po czasie 2 s

po czasie 4 s

po czasie 6 s

po czasie 8 s

a) b)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,0 200,0 400,0 600,0

Temperatura, °C

po czasie 2 s

po czasie 4 s

po czasie 6 s

po czasie 8 s


Alter atywą dla typowych warstw ochronnych (jak rów ież izolacyjnych)

oże yć mieszanka mastyksowo-grysowa o zwiększo ej zawartoś i lepiszcza asfaltowego i wypeł ia za (SMA-MA).

Do podstawowych zalet iesza ki ależą:

• ożliwość układa ia tradycyjnym rozś ieła ze , • stosunkowo ieduża praca zagęsz za ia (dwa przejazdy walca),

• wysoka zawartość lepiszcza gwara tują a peł ą sz zel ość warstwy,

• odpor ość na deformacje trwałe dzięki dużej zawartoś i frakcji

grysowych,

• odpor ość na z ę ze ie dzięki zastosowaniu asfaltu modyfikowanego

o śred iej penetracji około 50-80 x 0,1 mm).


Możliwość wykorzystania ogólnie dostęp ego sprzętu do wbudowywania

mieszanek mineralno-asfaltowych oraz specyfika mieszanki SMA-MA jest

ukierunkowana na maksymalne ograniczenie ożliwoś i popeł ie ia

łędów na etapie realizacji (wykonanie szczelnej, odpornej na

oddziaływa ia zew ętrz e warstwy).

Mieszanka SMA-MA oże sta owić sa odziel ą warstwę ochronno-

izola yj ą.

Bardzo waż y czynnikiem jest zatem etap projektowania mieszanki

SMA-MA, który oprócz wiedzy teoretycznej i empirycznej z zakresu adań

laboratoryjnych, wymaga rów ież doświad ze ia wykonawczego.


Rys. 8. Powierzchnia mieszanki SMA-MA po zagęsz ze iu

Mieszanka SMA-MA musi yć tak zaprojektowana, aby na etapie

zagęsz za ia rozkładarka, walce) doszło do wy iś ię ia mastyksu na

powierzchni warstwy.


Ta li a . Propozy ja wy agań w stosu ku do iesza ki SMA-MA

Właściwość

Warunki

zagęszczenia wg PN-EN 13108-20

Metoda i warunki badania Wymiar mieszanki

SMA 8

Zawartość wolnych przestrzeni

C.1.2, ubijanie, 2 x

35 uderzeń PN-EN 12697-8, p.4 Vmax1,5

Zawartość wolnych przestrzeni

C.1.2, ubijanie, 2 x

50 uderzeń PN-EN 12697-8, p.4 Vmax 1,0

Odporność na deformacje trwałe warstwy wiążącej

(ochronnej)a)

C.1.20, wałowanie, P98 –P100

PN-EN 12697-22, metoda B w

powietrzu, PN-EN 13108-20, D.1.6,

45 ºC, 10 000 cykli

WTSAIR 0,50

PRDAIR

Deklarowane

Odporność na deformacje trwałe

pakietu warstw

(ścieralnej i wiążącej)b)

C.1.20, wałowanie, P98 –P100

PN-EN 12697-22, metoda B w

powietrzu, PN-EN 13108-20, D.1.6,

50 ºC, 10 000 cykli

WTSAIR 0,15

PRDAIR 5,0

Odporność na działanie wody

C.1.1, ubijanie,

2 x 35 uderzeń

PN-EN 12697-12, przechowywanie

w 40ºC z jednym cyklem

zamrażania c), badanie w 25 ºC ITSR90

Spływność lepiszcza - PN-EN 12697-18, p.5 D0,6


Rys. 9. Próbki mieszanek mineralno-asfaltowych (warstwa ś ieral a z SMA i warstwa ochronna z SMA 8) po badaniu koleinowania


Nawierzchnie asfaltowe na obiektach mostowych z zastosowaniem warstwy

izolacyjno-ochronnej z mieszanki mastyksowo-grysowej o zwiększo ej zawartoś i lepiszcza (SMA-MA):

a) sprzed 15 lat:

most stalowy, zwodzony w Dziwnowie – realizacja 1995 r.,

ost Cłowy w Sz ze i ie realizacja 1998 r.,

wiadukt drogowy w iągu ul. Mi kiewi za w Sz ze i ie – realizacja 2000 r.,

ost Długi w Sz ze i ie – realizacja 2000 r.,

b) z obecnego okresu:

wiadukt drogowy w Policach – 2013 r.,

wiadukt drogowy ad autostradą A węzeł T zewska – realizacja 2014 r.,

ost a rzeką Dzierżę i ka w Koszalinie – realizacja 2014 r.


Rys. . Przekrój podłuż y izola jo- awierz h i ułożo ej a pły ie ostu stalowego w Dziwnowie

W-wa ś ieral a z mieszanki mastyksowo-

grysowej (nienormowej) o uziarnieniu do

12.8 mm, modyfikowanej LBSK

W-wa powłoki antykorozyjnej

Pręt stalowy, że rowa y (=16 mm)

Płyta stalowa po ostu

Most zwodzony w Dziwnowie


Rys. . Skład iesza ki i eral ej astyksu-grysowego (nienormowej,

sa ozagęsz zal ej) z asfaltem o penetracji 650.1 mm (ok. 8,0%),

modyfikowanym dodatkiem 5% LBSK

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12,8 9,6 8

6,4 4 2

0,85

0,42 0,

3

0,18

0,15

0,07

5

Prz

esi

ew

, %

Sito, mm

Most zwodzony w Dziwnowie


Rys. . Przekrój poprze z y ko struk ji awierz h i ułożo ej a wiaduk ie o pły ie eto owej wiaduktu w iągu uli y Mi kiewi za w Sz ze i ie

Wiadukt drogowy w iągu ul. Mi kiewi za w Sz ze i ie

W-wa ś ieral a z SMA 12 50/70,

modyfikowanego 2% LBSK

Wa-wa ochronna z SMA 6 50/70,

modyfikowana LBSK (ok. 3%)

W-wa powłoki a tykorozyj ej

Płyta eto owa po ostu


Rys. . Skład iesza ki i eral ej SMA z asfalte o pe etra ji ok. 0.1 mm

(ok. 10,0%), modyfikowanym dodatkiem 3% LBSK

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

8

6,4 4 2

0,8

5

0,4

2

0,3

0,1

8

0,1

5

0,0

75

Prz

esi

ew

, %

Sito, mm



Rys. . Wygląd awierz h i a wiaduk ie w iągu ul. Mi kiewi za w Sz ze i ie po ok. 15 latach eksploatacji



Rys. . Przekrój poprze z y ko struk ji awierz h i ułożo ej a oś ie Cłowy w Sz ze i ie płyta eto owa

Most Cłowy w Sz ze i ie

W-wa ś ieral a z AC 12 50/70 (o

zwiększo ej zawartoś i grysów), modyfikowanego 2% LBSK

W-wa wiążą a z SMA 10 50/70 (o

zwiększo ej zawartoś i grysów), modyfikowanej 3% LBSK

W-wa sczepna z asfaltu o penetracji

ok. 750,1 mm

Płyta eto owa po ostu


Rys. . Skład iesza ki i eral ej SMA z asfalte o pe etra ji ok. 0.1

mm (ok. 8.0%), modyfikowanym dodatkiem 3% LBSK

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

16

12

9,6 8

6,4 4 2

0,8

5

0,4

2

0,3

0,1

8

0,1

5

0,0

75

Prz

esi

ew

, %

Sito, mm



Rys. . Wygląd awierz h i a oś ie Cłowy w Sz ze i ie po ok. lata h eksploatacji



Rys. . Warstwa o hro a a wiaduk ie ad autostradą A węzeł T zewska

Wiadukt drogowy ad autostradą A 6 węzeł „T zewska”


Rys. . Nawierz h ia a wiaduk ie ad autostradą A węzeł T zewska po roku eksploatacji

Wiadukt drogowy ad autostradą A 6 węzeł „T zewska”


Rys. 20. Warstwa ochronna na wiadukcie drogowym w Policach - realizacja

Wiadukt drogowy w Policach


Rys. 21. Nawierzchnia na wiadukcie drogowym w Policach po 2 latach eksploatacji

Wiadukt drogowy Policach


Rys. . Most ad rzeką Dzierżę i ka w Koszalinie po 1 roku eksploatacji

Most ad rzeką Dzierżę i ka w Koszalinie


WNIOSKI:

wykonawstwo warstw izolacyjnych z udziałe pap

termozgrzewalnych wymaga przestrzegania ś isły h zasad

technologicznych, dają y h gwara ję prawidłowego

funkcjonowania zabezpieczenia płyty pomostu przez długi okres

użytkowa ia;

podwójna warstwa lepiszcza w papie termozgrzewalnej powinna

zapew ić dobre połą ze ie z podłoże i warstwami asfaltowymi, a

w połą ze iu z wkładką poliestrową, szkla ą czy węglową

przej ować i rozpraszać apręże ia wywoła e zróż i owa ą

rozszerzal oś ią płyty pomostu i warstw nawierzchni;

wszelkiego rodzaju wybrzuszenia, pojawiają e się w trakcie

wbudowywania warstwy ochronnej, ależy natychmiast prze ijać, co

u ożliwi sklejenie papy z podłoże ;


powszechnie wykonywane warstwy ochronne na obiektach mostowych z asfaltu lanego oż a zastąpić mastyksami grysowymi SMA-MA, projektowanymi na ałkowite wypeł ie ie wolnej przestrzeni;

mastyksy grysowe SMA-MA o ałkowi ie wypeł io ej wolnej przestrzeni ogą sta owić w połą ze iu z warstewką lepiszcza asfaltowego dobre zabezpieczenie płyty pomostu przed oddziaływa ia i korozyjnymi;

iższe temperatury wbudowywania mastyksów oraz prostszy proces technologiczny w stosunku do asfaltów lanych daje ożliwość przyspieszenie prac, uzyskania większej jed orod oś i MMA oraz zmniejszenia gru oś i bez utraty właś iwoś i stawianych warstwie;

twarde lepiszcza w asfaltach lanych zęsto dodatkowo utwardzane asfaltem naturalnym) nie zawsze gwara tują uzyskanie peł ej odpor oś i na spęka ia niskotemperaturowe, potęgowa e zróż i owa y i odkształ e ia i płyty pomostu i samej mieszanki.


Dziękuję za uwagę

Bartosz Budziński Paweł Mie zkowski Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Doświad ze ia w zastosowa iu te h ologii SMA-MA

Mi hał Sar owski Politechnika Warszawska

[email protected]

[email protected]

[email protected]

} Á] Ì v]ÁÌ } }Áv]µ technologii SMA-...

Documents

Transcript of } Á] Ì v]ÁÌ } }Áv]µ technologii SMA-...