Compaction, paving and milling handbook (PL). Theory and practice

1atlas copco | ZagęsZcZanie, roZkładanie i freZowanie

ZagęsZcZanie, roZkładanie i freZowanieTeoria i praktyka

2 3atlas copco | ZagęsZcZanie, roZkładanie i freZowanie


ZagęsZcZanie, roZkładanie i freZowanieTeoria i praktyka

Copyright atlas copco road construction equipment, szwecja 2014Opracowanie Happiend reklambyra, szwecja Fotografie atlas copco, istockphoto, dreamstime, fotoliaTłumaczenie andrzej grzybowski , andrzej Mroziński

Zastrzegamy sobie prawo wprowadzania zmian w specyfikacji bez uprzedzenia. fotografie i ilustracje nie zawsze przedstawiają standardowe wersje maszyn. informacje mają charakter ogólny i są dostar-czane bez odpowiedzialności.


Poradnik ten zawiera ogólny przegląd gruntów i mieszanek mineralno-asfaltowych, a także odpowiednie

metody i sprzęt do ich zagęszczania. Opisane są również techniki i sprzęt do rozkładania mieszanek mineralno-

asfaltowych. Głównym celem książki jest udzielenie wsparcia ważnej grupie pracowników inwestora,

wykonawcom i nadzorowi, którzy mają do czynienia z operacjami zagęszczania i rozkładania nawierzchni.

Książka powinna być także pomocna studentom i każdemu, kto jest zainteresowany wstępnym zapoznaniem

się z tymi tematami.

Firma Atlas Copco od wielu lat przo-duje w stosowaniu technologii wibra-cyjnego zagęszczania i rozkładania nawierzchni. Wzrost firmy jako mię-dzynarodowej organizacji opiera się na solidnym fundamencie badań i do-świadczeń technicznych. Doświadcze-nie firmy, obecnie zebrane w Centrum Technologii i Zastosowań (Technology and Application Center - TAC), wy-posażyło przedsiębiorstwo w wiedzę i narzędzia do projektowania oraz produkcji sprzętu zagęszczającego i rozkładającego nawierzchnię, który zapewnia prawidłowe wykonanie ro-bót; a także powoduje, że sprzęt spraw-dza się w praktyce.

W Centrum TAC firma Atlas Cop-co opracowała CompBase, unikalne narzędzie umożliwiające optymalny dobór sprzętu w zależności od rodzaju robót i wymagań specyfikacji. Comp- Base, to system informacji wiążących zagęszczenie z rodzajem sprzętu, które zebrano w czasie badań w naturalnej skali, w kontrolowanych warunkach, prowadzonych z zastosowaniem za-gęszczającego sprzętu Dynapac pra-cującego na różnego rodzaju gruntach. Jedno badanie materiałowe składa się z setek tysięcy pomiarów. Dla danych warunków CompBase zaleca optymal-ny rodzaj sprzętu oraz odpowiednią ilość wymaganych maszyn. W prakty-

ce CompBase udowodnił wysoki sto-pień dokładności.

Centrum TAC opracowało podob-ny program do rozkładania mieszanek mineralno-asfaltowych - PaveComp. Pomaga on wykonawcom i innym or-ganizacjom zaangażowanym w procesy wykonywania warstw asfaltowych, w doborze właściwych maszyn dla zało-żonych wydajności rozkładania i do danych rodzajów mieszanek mine-ralno-asfaltowych. PaveComp podaje również użytkownikom najbardziej ekonomiczny dobór rozkładarek i walców, który zapewnia spełnienie wymagań specyfikacji przy zachowaniu najlepszych metod rozkładania.

ZagęsZcZanie, roZkładanie i freZowanieTeoria i prakTyka


Rynkowa oferta Dynapac zawie-ra kompletny zakres walców do wi-bracyjnego zagęszczania gruntów i mieszanek mineralno-asfaltowych: od największych walców do małych, prowadzonych. Wśród oferowanych maszyn znajdują się również walce statyczne z gładkim bębnem i walce ogumione.

Oprócz sprzętu zagęszczającego, w ofercie Atlas Copco znajduje się sze-roki zakres rozkładarek gąsienicowych i kołowych, a także podajniki samo-bieżna.

Zakłady Dynapac produkujące sprzęt zagęszczający i rozkładający znajdują się w Szwecji, Niemczech,

Brazylii, Chinach i Indiach. Produk-ty Atlas Copco sprzedawane są przez centra handlowe i dystrybutorów we wszystkich większych rejonach świata.

Światowa sieć Atlas Copco dyspo-nuje pełnym zakresem części i wspar-cia serwisowego, co gwarantuje utrzy-manie sprawności technicznej maszyn przez cały długi okres ich produkcyjnej żywotności.


Zastosowanie technik zagęszczania i rozkładania nawierzchni asfaltowych 8

Zagęszczaniu gruntów

Rodzaje gruntów 12

Metody zagęszczania 18

Sprzęt zagęszczający 20

Zagęszczalność różnych rodzajów gruntów 22

Zastosowania specjalne 25

Specyfikacje i polowe metody badania zagęszczenia gruntów 27

Polowe metody badania zagęszczenia 28

Rozkładanie, zagęszczanie i frezowanie mieszanek mineralno-asfaltowych

Rozkładanie i zagęszczanie mieszanek mineralno-asfaltowych 32

Jakość i wymagania funkcjonalne stawiane nawierzchniom asfaltowym 34

Rodzaje warstw i mieszanek mineralno-asfaltowych 35

Składniki mieszanek mineralno-asfaltowych 37

Projektowanie składu mieszanki 40

Własności mieszanek mineralno-asfaltowych 41

Wytwarzanie i transport 42

Rozkładarki 44

Operacje rozkładania 47

Zagęszczanie mieszanek mineralno-asfaltowych 50

Zasady wałowania 52

Dobór maszyn do zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych 56

Specyfikacje i polowe metody badań mieszanek mineralno-asfaltowych 57

Frezowanie na zimno 58

Istotne cechy ...

... walca wibracyjnego 63

... walca statycznego z gładkim bębnem 70

... walca ogumionego 74

... sprzętu do frezowania na zimno 78

... sprzętu do rozkładania mieszanek mineralno-asfaltowych 82

sPis TreŚci


Zagęszczanie jest zdefiniowane jako proces zwiększania gęstości objętościowej oraz nośności materiału

dzięki zastosowaniu statycznych lub dynamicznych sił zewnętrznych. Zagęszczenie wymagane jest w wielu

dziedzinach budownictwa. Na kolejnych stronach opisano najbardziej powszechne zastosowania przy wy-

konywaniu: dróg, ulic, autostrad, lotnisk, zapór ziemnych i z rumoszu skalnego, nasypów kolejowych i funda-

mentów pod budynki. Ponadto, zagęszczanie stosowane jest przy budowie: parkingów, placów składowych,

terenów sportowych, terenów przemysłowych i mieszkaniowych, portów, zbiorników i kanałów.

Nośność i stabilność nasypów z gruntów, rumoszu i warstw asfalto-wych oraz szczelność tych konstrukcji i ich zdolność do przenoszenia obcią-żeń, są ściśle związane z właściwym zagęszczeniem materiału. Znaczenie zagęszczenia obrazuje fakt, że jeden procent wzrostu gęstości przeciętnie powoduje wzrost nośności, co najmniej o 10-15%.

Chociaż operacje zagęszczania mogą stanowić tylko od 1% do 4% całkowitych kosztów budowy, to wpływ właściwego zagęszczenia na jakość i żywotność go-towej konstrukcji jest ogromny. Jeżeli nie osiągnięto właściwego zagęszczenia lub zagęszczanie wykonano nieprawid-łowo, to należy się liczyć z wysokim prawdopodobieństwem nadmiernych osiadań i innych usterek, co w konse-

kwencji spowoduje wysoki koszt napraw lub robót utrzymaniowych.

W wielu z wyżej wymienionych za-stosowań, głównie w budowie dróg, lot-nisk, parkingów i placów składowych, żywotność konstrukcji zależy również od jakości warstwy nawierzchniowej. W przypadku warstw asfaltowych, ich stopień zagęszczenia decyduje o wy-trzymałości, odporności na ścieranie, szczelności oraz trwałości. Dodatko-wymi czynnikami niezbędnymi dla za-pewnienia długiego okresu eksploatacji i niskich kosztów utrzymania są: właś-ciwa równość powierzchni, jednorodna grubość warstwy, właściwe uziarnienie mieszanki oraz właściwe spadki po-dłużne i poprzeczne. Wynika z tego, że pod wieloma względami cechy eksplo-atacyjne sprzętu rozkładającego mają

decydujący wpływ na jakość wykona-nej nawierzchni.

Konstrukcje gruntowe i asfaltoweProjekt konstrukcji gruntowej i asfalto-wej musi uwzględniać wiele czynników takich jak: warunki posadowienia, obcią-żenia oddziałujące na konstrukcję, do-stępne materiały a także klimat. Rozkład obciążeń może się zmieniać w zależno-ści od typu konstrukcji, ale głównym ce-lem jest ich równomierne przeniesienie na podłoże gruntowe. Najczęściej spo-tykane rodzaje obciążeń to ruch samo-chodowy, obciążenia od budynków oraz ciśnienie wody.

Na przykład w przypadku drogi, obciążenie jest przenoszone w dół na podłoże gruntowe poprzez kolejne

ZasTosowanie Technik ZagęsZcZania i roZkła-dania nawierZchni asfalTowych

Zastosowanie Zastosowanie


warstwy konstrukcyjne. Najbardziej sku-pione obciążenia oddziałują na warstwy górne i stają się coraz bardziej rozpro-szone w głębszych warstwach konstruk-cyjnych. Każda warstwa musi przenosić obciążenia pochodzące nie tylko od ru-chu pojazdów, ale także ciężar warstw znajdujących się wyżej.

Należy wziąć pod uwagę, że każda konstrukcja wywiera wpływ na środo-wisko i jest narażona na jego oddziały-wanie, co musi być brane pod uwagę już na etapie projektu. Dzisiaj coraz szerzej wykorzystuje się recykling zamiast sto-sowania materiałów nowych. Jeśli tylko jest to możliwe, wykorzystuje się lokalne materiały na nasypy, a także do produk-cji mieszanek mineralno-asfaltowych. Dowożenie materiałów na budowę ma nie tylko negatywny wpływ na koszty, lecz także na środowisko. Dzisiaj mate-riały z zewnątrz stosuje się tylko wtedy, gdy jest to konieczne ze względu na ich specjalne właściwości.

Warunki klimatyczne są ważnym czynnikiem w planowaniu i prowadze-niu robót oraz trwałości konstrukcji. Zmiany zawartości wody mogą skut-kować na przykład niepożądanym osia-daniem. W zimnym klimacie należy również uwzględnić ryzyko wystąpienia niskotemperaturowych spękań warstw asfaltowych. Z drugiej strony, w gorą-cym klimacie należy zwrócić uwagę na

stabilność warstw asfaltowych, tak by zminimalizować ryzyko wystąpienia trwałych deformacji.

We wszystkich warunkach zagęsz-czania ma podstawowy wpływ na funk-cjonowanie, trwałość i koszty utrzyma-nia konstrukcji.

DrogiWystępuje wiele rodzajów dróg, od małych drugorzędnych dróg wiejskich po wielkie wielopasowe autostrady. Głównym zadaniem dróg jest bezpiecz-ny, szybki, ekonomiczny i komfortowy transport ludzi i towarów. W tym celu na drogi nakłada się różne wymagania związane i ich położeniem, równością i przyczepnością nawierzchni.

Droga budowana jest na nasypie lub w wykopie i składa się z wielu warstw: nasypu, podbudowy pomocniczej, pod-budowy zasadniczej, warstwy wiążącej i warstwy ścieralnej (patrz rysunek). W niektórych przypadkach istnieje ko-nieczność podniesienia nośności podbu-dowy za pomocą stabilizacji cementem.

applicatons

Drogi

Opis materiałów na str. 11Przekrój

Zastosowanie


kolejeW wielu krajach koleje są nadal głów-nym środkiem transportu towarowego i pasażerskiego. W przypadku masowe-go transportu ciężkich materiałów ta-kich jak ruda, węgiel i inne minerały, na nasypy wywierane są wielkie obciążenia.

Koleje buduje się według tych sa-mych reguł jak drogi, z wyjątkiem kon-strukcji wyższych warstw. Dobrze za-gęszczona warstwa podsypki z tłucznia stanowi podłoże dla podkła-dów. Są obecnie prowadzone badania nad zastosowaniem mieszanki mineral-no-asfaltowych na warstwy górne. Z na-staniem ery szybkich pociągów, w wielu krajach stawiane są znacznie bardziej rygorystyczne wymagania względem nasypów kolejowych i warstw podsypki z tłucznia.

LotniskaW obszarze kompleksu lotniska pasy startowe, drogi kołowania i place posto-jowe narażone są na działanie dużych obciążeń. Budowane są w ten sam spo-sób jak drogi, ale wymagania są z reguły wyższe niż w przypadku innych kon-strukcji. Poza tym, konstrukcje te w żadnym wypadku nie mogą ulegać pęknięciom uwalniającym luźne kruszy-wo, mogące zagrażać silnikom samolo-tów.

Zastosowanie Zastosowanie

Fundamenty budynków lub mostów i wiaduktówFundamenty generalnie budowane są tak jak drogi poniżej warstw asfaltowych. Grubości warstw mogą być różne i zależą od rodzaju obciążenia, jakiemu zostaną poddane.

koleje

Lotniska

Fundamenty budynków lub mostów i wiaduktów

Przekrój


Zastosowanie

kanałyKanały muszą wytrzymywać wysokie ciśnienie wody i wymagają nieprze-puszczalnych wykładzin pokrywają-cych dno i skarpy, odpornych na ero-zyjne działanie wody. Dno kanału jest wyrównane i zagęszczone. Następnie umieszczona jest warstwa filtracyjna wykonana z piasku lub żwiru. Na gó-rze znajduje się wykładzina zbudowa-na z zagęszczonego drobnoziarnistego gruntu lub warstw betonowych czy asfaltowych. Warstwa wykładziny za-wsze wykazuje pewną nieszczelność zabezpieczającą ją przed wymywa-niem. Jeżeli wykonano ją z drobno-ziarnistego gruntu, musi zostać przy-kryta warstwą zabezpieczająca przed erozją. Właściwe zagęszczenie jest niezwykle istotne dla zabezpieczenia kolejnych warstw przed pękaniem.

Zapory ziemneWłaściwości funkcjonalne są podob-ne do kanałów lecz ich konstrukcja jest odmienna.

Zapory mają rdzeń z nieprzepusz-czalnego gruntu, na przykład z drob-noziarnistego gruntu lub mieszanki mineralno-asfaltowej. Z jednej strony rdzenia znajduje się warstwa filtra-cyjna, a całość okryta jest okładziną. Nieprzepuszczalny rdzeń i warstwa filtracyjna spełniają te same funkcje

co wykładzina i warstwa filtracyj-na w konstrukcji kanału. Okładzina utrzymuje wszystkie warstwy. Ściana zapory musi wytrzymać ogromne ciś-nienie wody – wysokość niektórych zapór przekracza 100 metrów. Okła-dzina zabezpiecza konstrukcję przed erozją. Coraz bardziej powszechne stają się zapory z gruntu z nieprze-puszczalną wykładziną od strony na-wodnej, wykonaną z warstw asfalto-wych lub betonowych.

Rdzeń zbudowany jest z nieprzepuszczalnego gruntu (pyły i glina) lub mieszanki mineralno-asfaltowej. Ważne jest użycie gruntu

o podobnych właściwościach dla uniknięcia rozwarstwiania podczas zagęszczania.

Warstwa filtracyjna zbudowana jest z piasku i żwiru i służy do za-bezpieczenia materiału rdzenia przed przenikającą wodą. Efekt przenikania jest nieunikniony; ważne aby utrzy-mać jak najniższy jego wskaźnik.

Okładzina może być zbudowana z praktycznie dowolnego materiału, najczęstsze jest jednak wykorzystanie kruszywa. Ważne jest aby powierzch-nie po obu stronach zapory były chro-nione przed erozją.

kanały

Zapory ziemne

Asfaltowa warstwa ścieralna

Podbudowa asfaltowa

Podbudowa pomocnicza

Pobocze/okładzina

Podsypka

Asfaltowa warstwa wiążąca

Podbudowa zasadnicza

Nasyp

Rdzeń

Warstwa filtracyjna

Grunt rodzimy


rozkład wielkości ziarenUziarnienie jest bardzo ważną cechą wpły-wającą na cechy mechaniczne gruntu oraz na dobór sprzętu zagęszczającego.

Uziarnienie gruntu oznacza się w badaniu analizy sitowej i gdy jest to niezbędne - analizy areometrycznej. Dla sklasyfikowania grubiej uziarnio-nych gruntów można dokonać również ich analizy optycznej.

analiza sitowaPróbka wysuszonego gruntu jest przesie-wana przez zestaw standardowych sit o różnym rozmiarze oczek. Ilość materiału zatrzymanego na każdym sicie jest prze-liczana jako procent całkowitego ciężaru próbki. Procent ziaren przechodzących przez dane sito przedstawia się na wy-kresie pokazującym krzywą uziarnienia tego materiału.

analiza areometrycznaAnalizę areometryczną należy wykonać, gdy zawartość frakcji ilasto–pylastej przekracza pewien poziom, na przykład 15%. W analizie areometrycznej próbka gruntu (ok. 40-60 gramów) mieszana jest z wodą i odpowiednimi związkami che-micznymi. Po dokładnym wymieszaniu, przy pomocy areometru, mierzona jest gęstość zawiesiny po 1, 2, 4, itd. minu-tach. Następnie można obliczyć i wykre-ślić krzywą uziarnienia.

Grunty klasyfikuje się według wiel-kości ziaren w następujących frakcjach (od najmniejszej do największej): iły, pyły, piaski, żwiry, kamienie i głazy. W naturze rzadko występują grunty skła-dające się z jednej frakcji. Zwykle mamy do czynienia z kombinacją dwóch i wię-cej różnych frakcji, np.: żwir piaszczy-sty, piasek pylasty, glina pylasta, piasek pylasto – gliniasty, itp.

rodZaJe grUnTÓw

ZagęsZcZanie grUntÓw ZagęsZcZanie grUntÓw

Analiza sitowa

Grunty mogą być sklasyfikowane w wielu różnych

grupach w zależności od ich składu, historii

geologicznej i własności fizycznych.

12 atlas copco | ZagęsZcZanie, roZkładanie i freZowanie


UziarnienieUziarnienie jest ważnym czynnikiem wpływającym na nośność i zagęszczal-ność gruntu. Wskaźnik równoziarni-stości oznacza się z krzywej przesiewu według wzoru:

Powyżej, d60 oraz d10 oznaczają śred-nice sit odpowiadające skumulowanym wartościom 60% i 10% przechodzącym przez sito.

Jeżeli wskaźnik równoziarnistości Cu jest mniejszy od 5, to grunt uważa się za uziarniony jednorodnie, a jeśli Cu jest większy od 15 to grunt uważany jest za dobrze uziarniony. Między tymi dwoma wartościami mamy do czynienia z grun-tami średnio uziarnionymi. Omówione granice mogą się nieznacznie różnić w innych systemach klasyfikacji.

W materiałach dobrze uziarnionych, czego obrazem jest krzywa uziarnienia zawierająca wszystkie frakcje, wolne przestrzenie między dużymi ziarnami

wypełnione są mniejszymi ziarnami. W efekcie powstaje gęsta struktura o do-brej nośności.

Krzywa uziarnienia pokazująca ziarna o zbliżonej wielkości informuje, że mamy do czynienia z gruntem rów-noziarnistym. W tym przypadku brak jest mniejszych ziaren do wypełnienia wolnych przestrzeni. W konsekwencji, trudniej jest uzyskać wysoką gęstość i nośność dla gruntu równoziarnistego w porównaniu z gruntem dobrze uziar-nionym.

Glina

% Przesiew200 100 50 40 30 16 10 8 4 3

8 1 3" 6" 12"34

12

" " "Standardowe sita USA

10

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Wymiar ziaren, mm

Pył

Dobrze uziarniony

piasek

Materiał podbudowy

drogowejPiasek równoziarnisty

ZagęsZcZanie grUntÓw

d60

d10Cu =

12 atlas copco | ZagęsZcZanie, roZkładanie i freZowanie 13atlas copco | ZagęsZcZanie, roZkładanie i freZowanie

Materiał dobrze uziarniony

Materiał równoziarnisty


konsystencjaKonsystencja jest ważną cechą gruntów spoistych. Kon-systencja każdego drobnoziarnistego (spoistego) gruntu może być: płynna, plastyczna lub zwarta w zależności od zawartości wody. W miarę jak zmienia się konsystencja gruntu, zmieniają się również jego właściwości mecha-niczne.

Grunty spoiste są często klasyfikowane według stan-dardowych badań laboratoryjnych, w których oznaczane są: zagęszczalność, granica płynności (wL), granica pla-styczności (wp) oraz granica skurczalności (ws). Wskaź-nik plastyczności (Ip) to różnica między granicą płynności a granicą plastyczności.

Wartość granicy płynności jest określana jako zawar-tość wody przy której grunt spoisty zaczyna płynąć, kiedy w standardowym pojemniku zostaje lekko wstrząśnięty 25 razy.

Wartość wskaźnika plastyczności to zawartość wody wyrażona w procentach, jaką ma grunt, gdy przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek pęka po osiągnięciu średnicy 3 mm.

Granica skurczalności to zawartość wody wyrażona w procentach, przy której grunt pomimo dalszego suszenia nie zmniejsza swej objętości i jednocześnie zmienia barwę na powierzchni na odcień jaśniejszy.

Grunt o niskim wskaźniku plastyczności, czyli grunt mało plastyczny, jest bardzo wrażliwy na zmiany zawar-tości wody. Wraz ze wzrostem zawartości wody nośność takiego gruntu maleje.

Pochodzenie gruntówPrzydatność materiału budowlanego, jakim jest grunt, zależy od jego składu i sposobu, w jaki powstał. Grunty można podzielić na dwie główne kategorie: mineralne i organiczne. W budownictwie stoso-wane są tylko grunty mineralne. Grunty organiczne jak ziemia, torf, namuł/ szlam są całkowicie nieprzydatne, gdyż ulegają ciągłemu roz-kładowi, a ich nośność jest niska.

Grunty mineralne powstały w wyniku wietrzenia fizyko-chemicz-nego i mechanicznego. Mogą być one również wytworzone sztucz-nie w procesach strzelania i kruszenia. Ich trwałość zależy od składu mineralnego, a także od sposobu, w jaki powstał grunt oraz skała. Istnieją trzy typy pochodzenia: skały magmowe, skały osadowe i ska-ły metamorficzne.

Skały magmoweSkały magmowe powstały w wyniku stygnięcia magmy – ciekłe-go stopu skalnego o wysokiej temperaturze, tworzącego skały przy wysokim ciśnieniu. Magma zawiera wysoką zawartość pary wodnej i innych gazów i znajduje się zawsze pod ziemią. Ciekła skała, która dociera do powierzchni i traci zawartość wody i gazów staje się lawą. Generalnie magma, która powstaje około 16 km pod powierzchnią zawiera duże ilości krzemionki, jest bogata w sód, potas i glin i ma tendencję do tworzenia skał granitowych. Magma pochodząca z głę-bokości od 16 do 64 km poniżej powierzchni ma tendencje do tworze-nia skał typu gabro. Głębiej z magmy powstają perydotyty.


Głazy

Żwir

PyłKamienie

Piasek

Glina

14


Skały osadoweSkała wystawiona na działanie warun-ków atmosferycznych w miarę upły-wu czasu na skutek wietrzenia i erozji ulega rozdrobnieniu i rozpuszczeniu. W wyniku powtórnego osadzania się materiału przenoszonego przez wodę i wiatr powstają skały osadowe. Roz-drobniony materiał jest przenoszony w postaci luźnych ziaren. Najpierw osiadają ziarna cięższe, lżejsze prze-noszone są na większe odległości. Naj-bardziej charakterystyczną cechą skał osadowych jest ich budowa warstwo-wa. Powszechnie występujące skały osadowe to: łupki, piaskowce i wapienie. Materiał może być albo bardzo miękki albo nieomal tak twardy, jak niektóre skały magmowe.

Skały metamorficzneSkały metamorficzne powstały na skutek zmian tekstury i/ lub składu mineralogicznego skał magmowych

lub osadowych pod wpływem działania wysokiej temperatury, ciśnienia i pły-nów. Ponieważ przejście z jednego stanu w drugi jest stopniowe, występują więc i stany pośrednie; chociaż metamorfizm może być tak głęboki, że zniszczone są wszelkie ślady stanu początkowego. Skały metamorficzne z reguły są bardziej twarde niż skały, z których powstały. Typowym przykładem jest gnejs.

kształt ziarenKształt ziaren wywiera pewien wpływ na zagęszczalność i nośność danego gruntu. Kształt ziaren związany jest ze sposobem formowania skały oraz rodzaju czynników, które oddziaływały na nią przez lata. Wyróżnia się trzy kate-gorie kształtu ziaren: okrągłe, kubiczne i niekształtne.

Ziarna okrągłe powstały w wyniku ścierania pod wpływem działania wody i wiatru. Ten rodzaj gruntu występuje

najczęściej w złożach rzecznych, osa-dach jeziornych, wydmach, lessach i osadach lodowcowo- rzecznych. Moż-liwy jest szeroki zakres uziarnienia takie-go gruntu.

Ziarna kubiczne powstały w wyniku mechanicznego oddziaływania lodowca na skałę. Typowym przykładem takiego gruntu jest morena – również o szerokim zakresie uziarnienia.

Ziarna niekształtne są sztucznie produ-kowane w procesach strzelania i mecha-nicznego kruszenia.


klasyfikacja gruntówGrunty klasyfikowane są według uziarnienia.

Określenie zakresu uziarnienia ma-teriału jest podstawą klasyfikacji gruntu. Systemy klasyfikacji różnią się nieznacz-nie między poszczególnymi krajami. Klasyfikacja gruntów spoistych zawiera dodatkowo oznaczanie ich konsystencji.

Najbardziej popularny system kla-syfikacji gruntów został opracowany w USA i nazywany jest Zunifikowanym Systemem Klasyfikacji Gruntów (Uni-fied Soil Classification System – USCS).

System klasyfikuje grunty w 15-tu gru-pach, identyfikowanych nazwą i sym-bolami literowymi. System klasyfikacji AASHTO (American Association of Highway and Transportation Officials) został utworzony z myślą o zastosowaniu w budowie dróg. Rów-nież system AASHTO został opracowa-ny w USA. Systemy klasyfikacji uży-wane przez rożne kraje europejskie są identyczne, za wyjątkiem klasyfikacji największych ziaren.

Grunty mogą być również klasyfiko-wane w większych grupach, na przykład:

grunty gruboziarniste i drobnoziarniste, zawierające ziarna łamane i niekruszone oraz grunty sypkie i spoiste.

Nie istnieje generalna zasada dopusz-czająca maksymalną zawartość frakcji drobnych w gruntach gruboziarnistych. Wartości zawierają się w zakresie 15-50% w zależności od systemu klasyfika-cji. Grunty gruboziarniste są generalnie uważane za wodoprzepuszczalne, jeżeli zawierają, co najwyżej 5-10% frakcji drobnych (pylasto-ilastych).

0,002 0,063 2,0 63 200 630

ISO–EN Glina Pył Piasek Żwir Kamienie Głazy

USA Glina i pył Piasek Żwir Kamienie Głazy

0,75 4,75 75 300

Rozmiar ziarna, mm



opór gruntu podczas zagęszczania Trzy główne czynniki powodujące opór gruntu podczas zagęszczania, to: tarcie, kohezja i kohezja pozorna.

Tarcie spowodowane jest interakcją mię-dzy ziarnami gruntu i stanowi główny czynnik oporu podczas zagęszczania gruntów gruboziarnistych.

kohezja spowodowana jest oddziały-waniem sił molekularnych między naj-mniejszymi cząstkami i stanowi główny czynnik oporu podczas zagęszczania gruntów drobnoziarnistych.

kohezja pozorna jest spowodowana działaniem sił kapilarnych związanych z obecnością wody w gruncie i wystę-puje w różnym stopniu we wszystkich gruntach. Zwiększenie zawartości wody spowoduje, że woda zaczyna działać jak smar pomiędzy ziarnami.

Większość gruntów osiąga najwyższą gęstość przy pewnej zawartości wody, optymalnej¹ dla danej wielkości energii zagęszczającej. Po prostu, suchy grunt jest twardszy i bardziej „oporny” pod-czas zagęszczania, podczas gdy grunt wilgotny zagęszcza się łatwiej. Tym niemniej, im wyższa zawartość wody, tym niższa gęstość materiału. Najwyższa gęstość jest uzyskiwana przy pewnej op-tymalnej zawartości wody zawierającej się między stanem suchym a wilgotnym. Najbardziej popularną metodą wyzna-czenia optymalnej zawartości wody jest badanie Proctora.

Czysty piasek i żwir, a także inne gruboziarniste grunty wodoprzepusz-czalne (samo drenujące), są mniej wrażliwe na zmiany zawartości wody i mogą osiągnąć maksymalną gęstość za-równo wtedy, gdy są kompletnie suche, jak i w stanie nasycenia wodą tak długo, jak wewnętrzny opór podczas zagęszcza-nia zostanie przezwyciężony.

1 W niektórych publikacjach zawartość wody jest określana jako wilgotność. W tej książce mówimy o zawartości wody.

Wewnętrzne tarcie w gruncie jest wynikiem działania sił w punktach kontaktu pomiędzy ziarnami.

Kohezja występuje w glinach dzięki działaniu sił molekularnych między bardzo drobnymi ziarnami gruntu. Im większa jest wartość kohezji, tym większa wymagana energia zagęszczania.

Kohezja pozorna występuje w wyniku działania sił kapilarnych, utrzymujących razem ziarna gruntu sprężystymi wiązaniami, które powstają w wyniku obecności wody w częściowo wypełnionych małych porach. Im mniejsze ziarna gruntu, tym większe są siły pozornej kohezji.


Laboratoryjne metody badania zagęszczeniaOptymalna zawartość wody może być wyznaczona w laboratoryjnym badaniu zagęszczenia. Istnieją dwa podstawowe rodzaje badań. W jednym wykorzystuje się energię swobodnego spadku standar-dowego obciążnika na próbkę znajdującą się w pojemniku, w drugi jest standary-zowanym badaniem z zastosowaniem zagęszczania wibracyjnego.

Najbardziej popularną metodą jest badanie Proctora, które polega na za-gęszczaniu gruntu spadającym ubija-kiem. W badaniu tym określana jest optymalna zawartość wody oraz mak-symalna gęstość objętościowa szkieletu gruntowego, która stanowi punkt od-niesienia przy określaniu wskaźnika za-gęszczenia na budowie. Gęstość objętoś-ciowa szkieletu gruntowego wyrażona jest jako stosunek ciężaru wysuszonego gruntu do objętości próbki.

Badanie proctoraPróbka badanego gruntu umieszczana jest w cylindrycznej formie i zagęsz-czana ubijakiem. Maksymalny wymiar ziarna jest ograniczony do 1/10 średnicy formy. Jeżeli zawartość dużych ziaren jest mała, to wymiar maksymalnego ziarna jest ograniczony do 1/5 średnicy formy. Średnica formy wynosi 102 mm przy mniejszych ziarnach oraz 153 mm dla większych ziaren.

W zależności od wielkości energii zagęszczającej wyróżnia się dwie me-tody badania: normalną próbę Proctora oraz zmodyfikowaną próbę Proctora. Energia zagęszczająca w zmodyfikowa-nej próbie Proctora jest 4,5 razy większa od energii w normalnej próbie Proctora.


0 5 10 15 20 25 301,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,1

2,2

2,3

2,4

Żwir

Piasek

Pył

Glina

Krzywa pełnego nasycenia wodą

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego, g/cm3

Zawartość wody, %

5 10 15 20 25

1,4

1,5

1,6

1,7

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego, g/cm3

Zawartość wody, %

Maksymalna gęstość

Optymalna zawartość wody

W zmodyfikowanej próbie Proctora stosuje się ubijak o wadze 10 funtów (około 4,5 kg) opadający z wysokości 18” (457 mm). Próbka gruntu zagęszczana jest w pięciu warstwach.

W normalnej próbie Proctora stosuje się ubijak o wadze 5, 5 funta (około 2,5 kg) opadający z wysokości 12” (305 mm). Próbka gruntu zagęszczana jest w trzech warstwach.


Działanie sprzętu do zagęszczania gruntu i rumoszu skalnego opiera się na trzech zasadach:

nacisku statycznym, wibracji i udarze. Czynnikami decydującymi o doborze metody zagęszczania

i o osiągniętych efektach zagęszczenia są:

• rodzajgruntu

• zawartośćwody

• grubośćwarstwy

• sztywnośćwarstwyniżejleżącej

• czas działania energii zagęszczającej

Zagęszczanie statyczneStatyczny sprzęt zagęszczający wy-korzystuje własny ciężar maszyny do wywarcia ciśnienia na powierzch-nię, tak by ścisnąć luźny materiał. Jedynym sposobem zmiany wielkości statycznego ciśnienia wywieranego na powierzchnię zagęszczaną, jest zmiana ciężaru sprzętu zagęszczają-cego lub jego powierzchni nacisku. Efekt zagęszczania jest również za-leżny od prędkości walca oraz liczby wykonanych przejść. Wśród konwen-cjonalnych typów walców statycznych stosowanych od lat należy wymienić statyczne walce trójkołowe, statyczne walce tandemowe oraz walce ogumio-ne.

Zagęszczanie wibracyjneWalce wibracyjne wywołują powtarzają-ce się szybkie uderzenia przekazywane na zagęszczaną powierzchnię. Uderzenia wytwarzają falę ciśnienia przekazywane-go w dół zagęszczanej warstwy i wpra-wiają w ruch ziarna gruntu. Redukuje to, lub prawie eliminuje tarcie wewnętrzne

MeTody ZagęsZcZania



i ułatwia bardziej „gęste” ułożenie ziaren. Wzrost liczby punków kontaktu między ziarnami prowadzi do wzrostu nośności warstwy.

Walce wibracyjne są najbardziej skuteczne w przypadku zagęszczania gruntów gruboziarnistych. Chociaż walce wibracyjne są mniej skuteczne w przypadku zagęszczania gruntów drobnoziarnistych, to nadal są jednym z najbardziej skutecznych rodzajów sprzętu zagęszczającego.

Stosując zagęszczanie wibracyjne osiąga się wyższe gęstości i większą głębokość zagęszczania dla wszyst-kich rodzajów zagęszczanego gruntu, niż w przypadku zagęszczania statycz-nego. Ponadto, docelowa gęstość obję-tościowa jest osiągnięta przy mniejszej ilości przejść walca. Wyjaśnia to, dla-czego użycie sprzętu wibracyjnego jest bardziej skuteczne i bardziej uzasadnio-ne ekonomiczne nieomal we wszystkich sytuacjach. Zagęszczanie wibracyjne powodu-je rozluźnienie górnej powierzchni warstwy na głębokość zależną od

rodzaju gruntu, uziarnienia i zawartości wody. W przypadku jednorodnie uziar-nionego gruntu gruboziarnistego za-gęszczanego z wysoką amplitudą efekt ten będzie wyraźniejszy. Rozluźniony grunt na powierzchni zagęszczonej war-stwy zostanie dogęszczony wraz z ko-lejną zagęszczaną warstwą.

Zagęszczanie udarowe Zagęszczanie udarowe polega na wy-korzystaniu dużej siły uderzenia. Siła udaru wytwarza falę ciśnienia przeka-zywaną w głąb gruntu. Statyczne wal-ce udarowe używane do zagęszczania gruntów spoistych pracują z dużymi prędkościami, przy których ich stopa uderza w grunt z pewnym efektem dy-namicznym.

W niektórych przypadkach mogą być użyte walce o trójkątnym, kwa-dratowym czy pięciokątnym przekroju bębna, charakteryzujące się stosunkowo dobrym efektem zagęszczania wgłęb-nego. Ponieważ maszyna tego typu za-gęszczarka niezagęszczony obszar po-między każdym uderzeniem, wymagana

jest duża ilość przejść, aby zapewnić jednorodne zagęszczenie.

Walce udarowe, by były skuteczne, muszą poruszać się ze znacznie więk-szymi prędkościami w porównaniu do walców wibracyjnych czy statycz-nych. Są one najbardziej ekonomiczne na dużych powierzchniach.

Wpływ sztywności podłożaSztywność podłoża ma wpływ na efekt zagęszczający. Podatne podłoże może spowodować, że efekt zagęszczania nie zostanie w pełni osiągnięty. Często wysoki stopień zagęszczenia nie może być osiągnięty gdy zagęszczana war-stwa leży na podłożu o niskiej nośności, np. na gruncie drobnoziarnistym o du-żej zawartości wody.


Zagęszczanie statyczne Zagęszczanie wibracyjne Zagęszczanie udarowe


sPrZęT ZagęsZcZaJący


Wibracyjne walce tandemowe p

Zazwyczaj z wibracją i napędem na obydwa bębny. Używane do zagęszczania warstw asfalto-wych a także podbudów, piasku i żwiru. Ciężar od 1 do 18 ton.

Najważniejszymi parametrami zagęszczania są: statyczny nacisk liniowy, amplituda, często-tliwość oraz prędkość. Wyższy nacisk liniowy zapewnia lepsze efekty zagęszczania, a wielkość amplitudy znacznie wpływa na głębokość zagęszczania. Częstotliwość powinna być dobrana do amplitudy dla zagęszczania danej grubości warstwy. Prędkość nie powinna przekraczać 6 km/godz., w przeciwnym razie znacznie spada skuteczność zagęszczania.

Najbardziej przydatne do zagęszczania cienkich i średniej grubości warstw gruntów gru-boziarnistych.

Dobierając sprzęt zagęszczający należy uwzględnić rodzaj gruntu, grubość warstwy, wymagania

specyfikacji co do zagęszczenia oraz wielkość robót.

Najważniejszym warunkiem jest zdolność maszyny do spełnienia wymagań specyfikacji w spo-

sób ekonomiczny. Nie stosuje się najcięższego walca do niewielkich robót, takich jak

na przykład budowa podjazdów. Z drugiej strony, wybór małego walca jako głównej

maszyny do budowy zapory również jest nieuzasadnione.

Obecnie istnieje wiele rodzajów maszyn do zagęszczania gruntu. Poniżej przedsta-

wione są najbardziej popularne maszyny z podaniem powszechnie akceptowanego

sposobu użycia.



Statyczne walce trójkołowe p

Dwa napędzane bębny stalowe i bęben sterujący ze sztywną ramą, lub napęd na trzy bębny i przegubowa rama. Skuteczność zagęszczania może być regulowana przez zmianę ciężaru (balastowanie). Ciężar od 8 do 15 ton.

Najważniejszymi parametrami zagęszczania są: statyczny nacisk liniowy i prędkość. Wyższy nacisk liniowy zapewnia lepsze zagęszczanie. Prędkość nie powinna przekraczać 6 km/godz., w przeciwnym razie znacznie spada skuteczność zagęszczania.

Najbardziej przydatne do zagęszczania cienkich warstw gruntów grubo-ziarnistych.

Statyczne walce udarowe

Cztery okołkowane bębny. Sterowanie przegubowe. Poruszają się z większymi prędkościami niż walce wibracyjne. Stosowane do zagęszczania udarowego. Skuteczne na gruntach spoistych. Ciężar od 15 do 35 ton.

Najważniejszymi parametrami zagęszczania są: nacisk koła, szerokość koła, kształt kołków oraz prędkość. Wyższy nacisk koła zapewnia lepsze zagęszczenie. Prędkość powinna przekraczać 10 km/godz., w prze-ciwnym razie znacznie spada skuteczność zagęszczania.

Najbardziej przydatne na cienkich warstwach i dużych powierzchniach.

Walce ogumione p

Normalnie posiadają 7-11 ogumionych kół. Przednie i tylnie koła są względem siebie przesunięte (z zakładem). Sku-teczność zagęszczania może być regulowana przez zmianę ciężaru (balastowanie) wodą, piaskiem lub specjalnymi obciążnikami żeliwnymi. Ciężar od 10 do 35 ton.

Najważniejszymi parametrami zagęszczania są: obciąże-nie na koło i prędkość. Wyższy nacisk koła zapewnia lepsze zagęszczenie. Prędkość nie powinna przekraczać 6 km/godz., w przeciwnym razie znacznie spada skuteczność zagęszcza-nia. Najbardziej przydatne na cienkich warstwach.

Samojezdne, jednobębnowe walce wibracyjne p

Posiadają jeden bęben wibracyjny i pneumatyczne koła napędowe. Stosowane do zagęszczania rumoszu skalnego i gruntów. Specjalne wersje okołkowane są bardzo skuteczne na glinach. Ciężar od 4 do 27 ton.

Najważniejszymi parametrami zagęszczania są: statyczny nacisk liniowy, amplituda, częstotliwość oraz prędkość. Wyższy nacisk liniowy gwarantuje lepsze efekty zagęszczania. Wielkość amplitudy wpływa na głębokość zagęszczania. Częstotliwość powinna być dobrana do amplitudy i rodzaju zagęszczanego materiału. Prędkość nie powinna przekraczać 6 km/godz., w przeciwnym razie znacznie spada skuteczność zagęszczania.

Odpowiednie do zagęszczania stosunkowo grubych warstw wszystkich rodzajów gruntów. Do zagęszczania rumoszu skalnego przydatne są jedynie najcięższe walce gładkie.


Dokonując wyboru sprzętu zagęszczającego trzeba

uwzględnić wiele czynników, takich jak:

• rodzajrobótiwielkośćbudowy

• rodzajgruntuizawartośćwody

• grubośćwarstw

• sztywnośćwarstwleżącychniżej

• wymaganiaspecyfikacji

• wymaganąwydajność

• warunkiklimatyczne

W niniejszym rozdziale omówiono różne

rodzaje gruntów i ich zagęszczalność.

Rumosz skalny (kamienie i głazy)Rumosz skalny zawiera kamienie i głazy o różnej wielkości – od rozmiaru kurzego jaja w górę do ok 1,5 m. Rumosz może zawierać odstrzeloną skałę, kruszywo łamane lub kru-szywo naturalne. Głazy i kamienie są frakcją dominującą, chociaż występują również drobniejsze frakcje.

Maksymalny wymiar ziarna i uziarnienie rumoszu zależą od rodzaju i jakości skały, a także metody strzelania skały. Główne skały takie jak bazalt, gnejs i granit cechuje duża wytrzymałość, a odstrzelony rumosz ma wymiar rzędu 1,0-1,5 m przy niewielkiej zawartości drobniejszych ziaren. Gdy rumosz skalny składa się z wapienia, piaskowca itp., maksymalny wymiar ziaren jest mniejszy, a ziaren drobniej-szych jest tyle, że jeśli nasyp nie był prawidłowo zagęszczo-ny, to możliwe jest jego znaczne osiadanie.

Maksymalny dopuszczalny wymiar głazów z reguły nie przekracza dwóch trzecich grubości warstwy, chociaż bio-rąc pod uwagę zagęszczanie, korzystne jest by maksymalny wymiar nie przekraczał jednej trzeciej grubości warstwy, gdyż mniejsze jest wtedy ryzyko miażdżenia skały.Doświadczenie wskazuje, że najbardziej odpowiednim i ekonomicznie skutecznym jest sprzęt wibracyjny. Sprzęt

ZagęsZcZalnoŚć rÓżnych rodZaJÓw grUnTÓw


22


statyczny i udarowy zdecydowanie nie nadaje się do zagęszczania nasypów z rumoszu. Zagęszczanie udarowe może być przydatne, gdy stosowany jest cięż-ki ubijak. Wzrasta wtedy jednak ryzyko miażdżenia skały.

Ciężki i średnio-ciężki sprzęt wibra-cyjny jest wymagany przy zagęszczaniu rumoszu skalnego, gdy trzeba przemieś-cić duże głazy oraz aby osiągnąć wyma-ganą gęstość i stabilność nasypu.

Należy kontrolować ryzyko miaż-dżenia materiału skalnego i odpowied-nio dobierać wielkość walca oraz liczbę przejść.

Podczas zagęszczania rumoszu skal-nego na sprzęt działają bardzo duże ob-ciążenia, dlatego ważne jest stosowanie maszyn, które zostały specjalnie zapro-jektowane do tego celu.

Żwiry i piaskiŻwiry i piaski to frakcje o wymiarach od wielkości kurzego jajka do 0,06 mm lub czasem 0,075 mm. Mogą one za-wierać frakcje, charakterystyczne dla innych rodzajów gruntów, co wpływa na ich zagęszczalność.

Również zawartość wody wpływa na zagęszczalność żwiru i piasku; za-gęszczanie jest najbardziej skuteczne przy optymalnej zawartości wody.

Jeżeli zawartość frakcji ilasto-pyla-stej jest mniejsza od 5-10%, to grunt jest klasyfikowany jako wodoprzepuszczal-ny (samo drenujący). W przepuszczal-nych żwirach i piaskach nadmiar wody jest wyciskany na zewnątrz podczas zagęszczania. Oznacza to, że można prowadzić zagęszczanie podczas opadu deszczu, lub gdy powierzchnia jest za-lana wodą.

Jeżeli grunt jest nieprzepuszczalny, to mogą wystąpić problemy przy próbie zagęszczania gruntu o zawartości wody większej od optymalnej. Grunt staje się elastyczny i sprężysty i osiągnięcie wy-maganego specyfikacjami zagęszczenia może być niemożliwe, gdyż grunt jest nasycony wodą przy ciężarze objętoś-ciowym niższym od wymaganego.

Gdy piasek lub żwir są jednorod-nie uziarnione, to często trudno jest osiągnąć wymagany ciężar objętościo-wy blisko powierzchni warstwy (górne 10-15 cm) z uwagi na ich niską wytrzy-małość na ścinanie. Materiały te mają tendencję do wyciskania się za bębnem walca i dlatego warstwa przypowierzch-niowa osiąga słabsze zagęszczenie. Tym niemniej nie ma to większego zna-czenia w praktyce. Jeżeli zagęszczanie prowadzone jest warstwami, to warstwa przypowierzchniowa będzie zagęszczo-na przy wałowaniu następnej warstwy.

Przy wykonywaniu badań zagęsz-czenia należy uwzględnić opisane trud-ności z zagęszczaniem warstwy przypo-wierzchniowej.

Zasadniczo do zagęszczania żwi-rów i piasków przydatne są maszy-ny wszystkich typów i wielkości, ale oczywiście ich dobór będzie zależał od wymaganego zagęszczenia i wydaj-ności. Średnie i ciężkie walce wibra-cyjne zapewnią zagęszczenie grubych warstw. Lekkie walce wibracyjne osiąg-ną dobre wyniki zagęszczania na war-stwach o ograniczonej grubości.

PyłyUziarnienie frakcji pylastej zawiera się w przedziale 0,06-0,002 mm, chociaż podane granice mogą się nieznacznie

różnić dla poszczególnych systemów klasyfikacji gruntów. Pyły mogą za-wierać frakcje, charakterystyczne dla innych rodzajów gruntów co wpływa na ich podatność na zagęszczanie.

Kohezja jest niewielka, jeżeli pył jest czysty lub z nieznaczną domieszką frakcji gruboziarnistych. Kohezja roś-nie w miarę wzrostu zawartości frakcji ilastej.

Tak jak w przypadku wszystkich gruntów drobnoziarnistych, skutecz-ność zagęszczania pyłu zależy od za-wartości wody. Dla osiągnięcia dobrego efektu zagęszczania zawartość wody nie powinna nadmiernie odbiegać od zawartości optymalnej.

Pył daje się stosunkowo łatwo za-gęścić przy optymalnej zawartości wody. Przy wysokiej zawartości wody i pod wpływem działania wibracji lub ruchu, pył przechodzi w stan mniej lub bardziej płynny.

Przy zagęszczaniu pyłów najbar-dziej skuteczny jest sprzęt wibracyjny. Jeżeli tylko zawartość części ilastych jest niewielka, to grubość zagęszcza-nej warstwy może być taka sama jak przy żwirach i piaskach. Przy zawar-tości części ilastych powyżej 5% (lecz nie więcej niż 15%) dla przezwycię-żenia kohezji wymagane są większe maszyny i cieńsze warstwy. W takich przypadkach walec okołkowany może być bardziej skuteczny od walca gład-kiego. Dodatkowo przy nieco większej zawartości wody walce gładkie mogą mieć problemy z poruszaniem się.

Głazy Żwir Pył

Kamienie Piasek Glina


22


GlinyGliny składają się z najdrobniejszych ziaren, od 0,002 mm w dół. Ziarna są tak małe, że nie mogą być rozróżnione ludzkim okiem. Zawartość 15% frakcji ilastej wystarcza, aby grunt wykazywał własności gliny z kohezją i kohezją po-zorną jako głównymi czynnikami oporu przy zagęszczaniu. Wielkość kohezji za-leży od zawartości frakcji ilastej, uziar-nienia, kształtu ziaren, a także składu mi-neralogicznego części ilastych. Kohezja może znacznie się różnić dla dwóch glin o tym samym uziarnieniu, lecz różnym kształcie ziaren i różnym składzie mine-ralogicznym.

Zawartość wody ma znaczący wpływ na opór stawiany przez grunt podczas zagęszczania. Zagęszczanie jest najbardziej skuteczne przy zawar-tości wody równej optymalnej, lub nie-znacznie od niej większej. Konsystencja gliny także wpływa na zagęszczalność. Powyżej granicy płynności glina traci nośność, podczas gdy poniżej granicy plastyczności wymaga zwiększonej energii zagęszczania.

Glina wymaga stosunkowo wyso-kiej energii zagęszczania (w porów-naniu z gruntami gruboziarnistymi). Do zagęszczania gliny bardzo przydat-ne są wibracyjne walce okołkowane, gdyż przekazują duże naciski i siły ścinające, co jest potrzebne, aby zagęś-cić glinę przy zawartości wody równej lub niższej od optymalnej, kiedy wytrzymałość gliny na ściskanie jest najwyższa. Grubości zagęszczanych warstw z reguły ograniczone są do

15-40 cm w zależności od wielkości maszyny.Pracujące z dużą szybkością statyczne walce udarowe są również przydatne do zagęszczania glin. Są one bardzo eko-nomiczne na dużych nasypach z gliny. W takich przypadkach glina jest rozkła-dana warstwami grubości 15-20 cm.

Glina o zawartości wody większej od optymalnej ma niższą wytrzymałość na ściskanie i może być zagęszczana wal-cami gładkimi i walcami ogumionymi.

Stabilizacja wapnemNie jest możliwe osiągnięcie wysokiej gęstości przy zagęszczaniu mokrych gruntów spoistych (gruntów o dużej zawartości wody). Stabilizacja grun-tu za pomocą wapna zwiększa jego zagęszczalność i stabilność. Wapno jest rozsypywane na powierzchni i mieszane za pomocą stabilizatorów. Wapno wiąże część wody i z czasem następuje wiąza-nie chemiczne, które znacznie zwiększa wytrzymałość materiału. Często dobrym wyborem jest użycie wibracyjnych wal-ców okołkowanych.

Podbudowy pomocnicze i zasadniczeWarstwy podbudowy pomocniczej i za-sadniczej wykonywane są z wyselekcjo-nowanego materiału o uziarnieniu miesz-czącym się wewnątrz wyspecyfikowanych krzywych granicznych uziarnienia. Żwir stanowi główną frakcję. W niektórych krajach dopuszcza się stosunkowo dużą zawartość frakcji drobnych w podbudowie pomocniczej, ale traci ona wtedy zdolność

do „samo-drenowania”. Z reguły dla podbudów pomocni-

czych i zasadniczych wymagane jest lepsze zagęszczanie i dlatego należy stosować większą energię zagęszczającą niż w przypadku zagęszczania gruntów w nasypie o tej samej grubości warstwy. Podbudowy pomocnicze i zasadnicze są najbardziej skutecznie zagęszczane przez walce wibracyjne. Zagęszczanie udarowe nie jest odpowiednie.

W niektórych przypadkach, gdy war-stwa podbudowy zasadniczej jest cienka (10-15 cm), mogą być stosowane wal-ce statyczne – zwłaszcza, gdy chcemy uniknąć rozluźnienia materiału. Zanim na podbudowie zasadniczej zacznie-my układać warstwy asfaltowe, jej po-wierzchnia powinna być „wykończona” kilkoma przejściami statycznymi.

StabilizacjaWarstwy podbudowy pomocniczej i za-sadniczej mogą również składać się z materiału stabilizowanego cementem, wapnem lub asfaltem, w celu podnie-sienia ich wytrzymałości. Stabilizowany materiał podbudowy często rozkładany jest za pomocą rozkładarki dla osiągnię-cia najlepszej równości warstwy.


Objętość gruntu

Grunty mają różne ciężary objętościowe w zależności od tego czy są w stanie naturalnym, luźnym czy zagęszczonym. Na rysunkach konstrukcyjnych zawsze podawana jest grubość warstwy w stanie zagęszczonym.Objętość gruntu może być zdefiniowana w różnych warunkach:• wstanienaturalnym(insitu)• wstanieluźnym(niezagęszczonym)• wstaniezagęszczonym

Tabela poniżej podaje relatywne objętości dla różnych typów gruntów:

Zagęszczalność gruntów

Podsumowanie cech gruntów drobnoziarnistych i gruboziarnistych wpływających na ich zagęszczalność.

Materiały gruboziarnisteStosunkowo łatwo zagęszczalne, zwłaszcza pod wpływem wibracji. Wysoka nośność. Wodoprzepuszczalne (samodrenujące) grunty nie są wrażliwe na nasycanie wodą i działanie mrozu.

Maksymalna dopuszczalna zawartość frakcji ilasto-pylastej w gruntach przepuszczalnych (samodrenujących): 5-10%

Materiały drobnoziarnisteWyniki zagęszczania w poważny sposób zależą od wilgotności gruntu, a tym samym warunków pogodowych. Wskazane jest zagęszczanie w stosun-kowo cienkich warstwach.

Podbudowa pomocnicza i zasadnicza

1,0 m3 1,0 m3 1,0 m3 1,0 m3 1,0 m3

Rumosz skalny

(strzelany)

Kamienie i głazy

(nie strzelane)Piaseki żwir Pył Glina

1,75 m3 1,2 m3 1,2 m3 1,3 m3 1,5 m3

1,4 m3 0,9 m3 0,9 m3 0,85 m3 0,85 m3

Żwir Piasek Pył Glina



Znanych jest wiele zastosowań wymagających specjalnego

podejścia i metod. W przypadku takich robót nie mogą być

stosowane ogólne wytyczne.

Zagęszczanie skarpZagęszczanie skarp może

być wymagane przy budowie tam i kanałów. Tamy z nieprze-

puszczalną powierzchnią asfalto-wą lub betonową od strony nawodnej są przykładem, kiedy dobre zagęszcze-nie skarpy jest szczególnie wymagane.

Samobieżny, jednobębnowy walec wibracyjny jest najbardziej przydatnym typem maszyny do zagęszczania skarp. W zależności od spadku skarpy może zachodzić konieczność użycia wcią-garki. W czasie zagęszczania, wibracja powinna być włączona przy jeździe pod górę i wyłączona przy jeździe w dół. Jeżeli stosowana jest wciągarka, to na walcu powinna być zamontowana krata

osłonowa dla ochro-ny operatora; walec

powinien być połączony z wciągarką drugą, dodatkową

liną bezpieczeństwa na wypadek pęknięcia pierwszej liny. Walec powi-nien być wyposażony w kabłąk anty-kapotażowy (ROPS). Przed wprowa-dzeniem maszyn do pracy na skarpach należy sprawdzić u producenta czy silniki mogą w sposób ciągły pracować przy danym pochyleniu skarpy.

Zagęszczanie na suchoNormalnie grunty wszystkich rodzajów dają się zagęszczać najbardziej skutecz-nie przy wilgotności optymalnej. Tym niemniej w rejonach suchych i półsuchych może się okazać nieprak-tyczne lub zbyt kosztowne nawilżanie gruntów. W takich przypadkach żwiry i piaski mogą być zagęszczone w stanie suchym (zawartość wody < 1,5%).

Ważne jest, aby uwzględnić zasole-nie gruntu, gdyż wysoka zawartość soli może być szkodliwa dla nośności ma-teriału. Suche zagęszczanie stosunkowo grubych warstw było z powodzeniem stosowane przy budowie dróg i lotnisk w rejonach pustynnych.

Stabilizacja gruntuStabilizacja zwiększa wytrzymałość struktury. Może być stosowana zarów-no na bardzo luźnych gruntach, jak i na podbudowach zasadniczych dla zwięk-szenia odporności na duże obciążenia.

Na gruntach luźnych, jak glina, stabilizacja może być chemiczna lub mechaniczna. W przypadku stabilizacji chemicznej grunt jest mieszany z ce-mentem, wapnem, asfaltem, lotnymi popiołami lub innymi środkami che-micznymi. W przypadku stabilizacji mechanicznej stosowany jest doda-tek gruntu gruboziarnistego. Czynnik stabilizujący jest mieszany z gruntem, a zagęszczanie następuje jak najwcześ-niej, kiedy tylko nie występuje nie-bezpieczeństwo zapadania się maszyn w gruncie.

Do stabilizacji podbudów często stosuje się cement. W tym przypadku zagęszczanie powinno być prowadzone w ciągu godziny od przeprowadzenia stabilizacji ze względu na natychmia-stową reakcję cementu z wodą.

ZasTosowania sPecJalne


Beton wałowanyW odróżnieniu od podbudowy stabili-zowanej cementem, beton wałowany (RCC) to mieszanka betonowa o niskiej (5-6%) zawartości wody. Beton wało-wany (RCC) jest wytwarzany, trans-portowany i rozkładany z użyciem standardowych maszyn. Następnie jest zagęszczany przy pomocy walców wi-bracyjnych.

Beton wałowany jest stosowany przy budowie zapór betonowych jako wypełniacz, oraz przy budowie placów przemysłowe i portowych gdzie ciężkie pojazdy wykonują manewry przy niskich prędkościach. Mieszanki mineralno--asfaltowe nie nadają się do tego typu zastosowań.

Przy budowie zapór beton wałowa-ny ma niską zawartość cementu (4-7%) i normalnie jest rozkładany warstwami grubości 20-30 cm.

Inne zastosowania to: oraz na-wierzchnie w tunelach i kopalniach.

odcinki próbneBardzo często na początku robót wy-konuje się odcinki próbne dla ustalenia technologii zagęszczania gwarantującej spełnienie wymagań specyfikacji.

Na dużych budowach, jak np. budowa tamy, dla określenia najlepszej technologii zagęszczania, może być wykonany odci-nek próbny w pełnej skali z zastosowa-niem kilku walców różnych rodzajów.

Jednym ze sposobów wykonania odcinka próbnego może być rozłożenie pasa materiału o zmiennej grubości – od prawie zera do maksymalnej grubości pożądanej. Wymagane pomiary zagęsz-czenia wykonywane są dla różnych grubości warstwy w miarę postępu pro-cesu zagęszczania. W ten sposób można ustalić maksymalną grubość warstwy dla określonych robót.

Wibracje gruntuPodczas pracy walec wibracyjny generu-je fale ciśnienia, fale ścinające oraz fale powierzchniowe. Fale powierzchniowe są głównym problemem dla konstrukcji znajdujących się w pobliżu.

Generalnie przyjęto zasadę, że wibracje gruntu, które nie przekra-czają 10 mm/s nie powodują żadnych uszkodzeń budynków z fundamentami umieszczonymi w gruncie. Dla operacji strzelania przyjęto znacznie wyższy limit bezpieczeństwa, wynoszący 50 mm/s. Warto również zauważyć, że równoczes-ny pomiar drgań konstrukcji budynku i otaczającego gruntu pokazuje istotną różnicę prędkości fali. 10 mm/s w grun-cie odpowiada 2-5 mm/s w konstrukcji budynku.

Praktyczne badania wykazały, że pręd-kość fali w fundamentach nie przekracza 5 mm/s, jeśli zagęszczanie z zastosowa-niem wibracji jest prowadzone odległoś-ciach od budynku podanych poniżej.


Zastrzegamy, że powyższa informacja ma charakter ogólnej rekomendacji i Atlas Copco nie ponosi żadnej odpo-wiedzialności za ewentualne zniszcze-nia, nawet w przypadku stosowania po-wyższych zaleceń.

Ze względu na różne zachowanie po-szczególnych materiałów zalecamy instalo-wanie urządzeń do monitorowania wibracji na obiektach wymagających ochrony.

Bezpieczne odległości dla walców wibracyjnych (współczynnik bezpieczeństwa 2)

Samojezdne, jednobębnowe walce wibracyjne (wysoka amplituda)

Bezpieczna odległość w metrach = 1,5 x masa modułu przedniego (w tonach)

Wibracyjne walce tandemowe (wysoka amplituda)

Bezpieczna odległość w metrach = 1,0 x masa modułu bębna (w tonach)

Odcinek doświadczalnyo różnej grubości warstwy.

Można w ten sposób określić maksymalnągrubość warstwy i właściwą

liczbę przejazdów walca.


Znane są trzy główne rodzaje specyfikacji, które niekiedy mogą być łączone:

według metody, według rezultatu końcowego i według funkcji.

Niezależnie od rodzaju specyfikacji, inwestorzy państwowi, prywatni oraz wykonawcy żądają skutecznych syste-mów zapewnienia jakości.

Specyfikacje według metodySpecyfikacje według metody szcze-gółowo określają wymagania wobec rodzaju sprzętu, który ma być użyty, ilo-ści przejść, prędkości, grubości warstwy, rodzaju gruntu i jego wilgotności. Wyko-nawca jest zobowiązany do ich przestrze-gania podczas realizacji kontraktu.

Specyfikacje według rezultatu końcowegoSpecyfikacje według rezultatu końcowe-go są najczęściej stosowane dla operacji zagęszczania przy budowie dróg, kolei, zapór i fundamentów. Specyfikacje mogą określać minimalną gęstość objętościową lub minimalną nośność. Powszechny jest trend w stosowaniu specyfikacji według rezultatu końcowego. Oferują one wię-cej swobody w doborze sprzętu i nadają się do wyboru najbardziej ekonomicznej metody prowadzenia robót w celu speł-nienia wymagań specyfikacji. Często

zastosowanie sprzętu wibracyjnego umożliwia wykonawcy osiągnięcie naj-lepszego efektu finansowego.

Specyfikacje według funkcjiTrzeci rodzaj specyfikacji znany jako specyfikacje według funkcji, w któ-rych pewne wyspecyfikowane cechy funkcjonalne (np. osiadanie, równość i szorstkość) muszą być spełnione pod-czas określonego w kontrakcie terminu. Tak długo jak osiągana jest wyspecyfi-kowana jakość, wykonawca ma swobodę w doborze materiałów, grubości zagęsz-czanych warstw i rodzaju stosowane-go sprzętu. Specyfikacje tego rodzaju są często włączone w kontrakty typu: Zbuduj, Utrzymuj, Przekaż (Build, Ope-rate, Transfer – BOT), w których wyko-nawca przejmuje eksploatację autostrady lub innej budowli na określony czas (łącznie z utrzymaniem i innymi robo-tami) przed przekazaniem jej lokalnej administracji drogowej.

sPecyfikacJe i Polowe MeTody badania ZagęsZcZenia grUnTÓw


SPeCyFIKaCja WedłuG MeTOdy

jaK NaLeŻy PRZePROWadZIĆ ZaGĘSZCZaNIe• Materiałigrubośćwarstwy• Typiwielkośćmaszyny• Ustawieniamaszynyiilośćprzejść

Wykonawca musi potwierdzić zastosowanie się to tak szczegółowo określonych wymagań.

SPeCyFIKaCja WedłuG ReZuLTaTu KOńCOWeGO jaKI Ma ByĆ OSIĄGNIĘTy eFeKT ZaGĘSZCZaNIa• Wynikizagęszczania• Metodakontroli

Wybór metody zagęszczania należy do wykonawcy. Wyniki końcowe mają być sprawdzone i przekazane inwestorowi do zatwierdzenia.

SPeCyFIKaCja WedłuG FuNKCjI CeCHy FuNKCjONaLNe KONSTRuKCjI SPełNIONe PRZeZ OKReŚLONy CZaS• Natężenieruchu• Przewidywanyczaseksploatacji• Minimalnaakceptowalnajakość(np.

równość, szorstkość, koleinowanie)

Wykonawca projektuje i buduje drogę spełniającą wymagania funkcjonalne; odpowiedzialność za utrzymanie jest elementem kontraktu.


Znanych jest wiele metod polowych określania zgodności zagęszczenia z wyma-

ganiami specyfikacji. Punktowe metody badań, to między innymi: badania gęsto-

ści objętościowej, badania nośności, niwelacja powierzchni i inne. Inną metodą

jest zastosowanie zamontowanego na walcu odpowiednio oprogramowanego mier-

nika zagęszczenia podłączonego do systemu gromadzenia danych, który w sposób

ciągły mierzy przebieg procesu zagęszczania i osiągane wyniki zagęszczenia.

Polowe MeTody badania ZagęsZcZenia



Metoda objętościowaDo metod objętościowych należy meto-da stożka piaskowego i balonu wodnego. W gruncie wykopuje się mały otwór. Wybrany grunt jest ważony, a objętość otworu zostaje wyznaczona przez wy-pełnienie go kalibrowanym suchym pia-skiem lub za pomocą balonu wodnego.

Metoda cylindraW grunty drobnoziarniste, zwłaszcza glinę, wciskany jest cylinder i pobierana próbka cylindryczna do badania gęstości objętościowej.

Metoda miernika izotopowegoIzotopowym miernikiem gęstości na-tychmiast można zmierzyć gęstość obję-tościową oraz zawartość wody w zagęszczanym gruncie. Miernik izoto-powy pracuje w oparciu zasadę, że rozproszenie promieniowania radio-aktywnego w materiale jest proporcjo-nalne do jego gęstości. Najlepiej metoda ta sprawdza się w przypadku gruntów jednorodnych.

Statyczne badanie nośnościStatyczne badanie nośności wykonywa-ne jest na powierzchni zagęszczonego materiału. Przez pomiar odkształcenia pod płytą (przy znanym obciążeniu i po-wierzchni płyty), można obliczyć moduł odkształcenia zagęszczonego gruntu.

Nośność warstw niżej leżących wpływa na pomiar w stopniu zależnym od grubości zagęszczonej warstwy.

Dynamiczne badanie nośnościMetoda dynamicznego badania nośności pozwala na skuteczne i szybkie określe-nie na budowie nośności przypowierzch-niowych warstw konstrukcyjnych. Badanie normalnie może być wykonane przez jednego operatora. Przyrząd mie-rzy powierzchniowe ugięcie wywołane opadającym ciężarem i na podstawie tej wartości oblicza dynamiczny moduł sprężystości. Znane są przyrządy typu zarówno lekkiego jak i ciężkiego.

Niwelacja osiadania powierzchni Metoda najczęściej stosowana przy nasypach z rumoszu skalnego. Instru-mentem niwelacyjnym sprawdzana jest rzędna szeregu punktów przed i po zagęszczaniu.

próba wałowaniaTest, w którym bardzo ciężki walec ogumiony przejeżdża po zagęszczonej powierzchni i wielkość głębokości za-głębiania się opon nie może przekraczać pewnej wartości.

Test penetracjiZnanych jest wiele rodzajów testów pe-netracji, których celem jest ilościowy opis zachowania się gruntu. Jednym z najbardziej znanych jest badanie CBR (Kalifornijskiego Wskaźnika Nośności).

Test CBR jest badaniem arbitral-nym. Nie usiłuje w bezpośredni sposób zmierzyć żadnej z fundamentalnych cech gruntu. W skrócie, test ten polega na wciskaniu standardowego trzpienia w grunt, przy zachowaniu standardowej prędkości penetracji i pomiarze oporu gruntu. Opór ten jest następnie porów-nywany z pewną wartością standardo-wą. Stosunek zmierzonego oporu gruntu do wartości standardowej jest podawany jako wartość CBR.

Badanie CBR jest najczęściej stoso-wane dla gruntów drobnoziarnistych.



Ciągły pomiar zagęszczenia

Wiele drogowych i innych instytucji opracowujących specyfikacje żąda udo-kumentowanego dowodu, że kontrakt został wykonany zgodnie ze specyfika-cjami na całej powierzchni – a nie tylko w pewnej liczbie losowo wybranych miejsc poboru próbek. To żądanie zapewnienia jakości doprowadziło do roz-woju skomplikowanych systemów dokumentacji (kontroli i monitorowania), które wykreślają i zapisują wyniki z miernika zagęszczenia zainstalowanego

na walcu.Natychmiastowa i ciągła rejestracja wyników z całej zagęszczanej po-

wierzchni stanowi źródło cennej informacji o osiągniętej jakości i jednorodno-ści zagęszczenia. Metoda ta ma wiele poważnych zalet w porównaniu z kon-wencjonalnymi metodami badań, które mogą przerywać i opóźniać roboty. Prawdę mówiąc w niektórych przypadkach, koszt konwencjonalnych badań zagęszczenia gruntu może przekroczyć wartości samego procesu zagęszcza-

nia.Zastosowanie mierników zagęszczenia okazało się bardzo ekonomiczną

metodą kontroli. Zastosowanie mierników zagęszczenia wraz z systemem doku-mentacji, w połączeniu z ograniczoną liczbą badań gęstości i nośności, zawar-te jest w specyfikacjach wielu krajów, szczególnie przy zagęszczaniu gruntów

gruboziarnistych.Dokumentacja wyników zagęszczania dostarcza wszystkim zainteresowa-

nym cennych informacji dotyczących otrzymanej jakości i jednorodności za-gęszczenia.

Użycie miernika zagęszczenia pozwala operatorowi walca na wyłapanie wszystkich słabych punktów zagęszczanego obszaru pozwalając na wykonanie dodatkowych przejść walca w tych miejscach w celu uzyskania jednorodne-go zagęszczenia. Miernik zagęszczenia pozwala również na zoptymalizowanie

procesu zagęszczania i ograniczenie liczby przejazdów walca.

Systemy mierników zagęszczenia i dokumentacji

Zasada i funkcjaZamontowany na walcu miernik zagęsz-czenia składa się z miernika przyspie-szenia zamontowanego na bębnie wibra-cyjnym. Sygnały z miernika przyspieszenia przesyłane są do procesora i prezentowane na pa-nelu operatora. Sygnały te zamieniane są na wartość miary zagęszczenia, która jest względną miarą nośności gruntu. System zbiera informacje do pewnej głębokości, w zależności od wielkości walca i wybranej amplitudy.

Komputer zbiera i pokazuje zmierzo-ne wartości na ekranie, który może być umieszczony w zasięgu wzroku opera-tora walca. System dokumentacji da-nych prezentuje na ekranie zagęszczany obszar. Wprowadzenie kolorowej grafiki umożliwia natychmiastową informację,

które obszary wymagają dodatkowego zagęszczenia.

Dokładna pozycja walca i jego pręd-kość pobierane są z odbiornika GNSS i zapisywane wraz wartościami zagęsz-czenia.

Wyniki mogą być przeniesione do komputera biurowego dla ostatecznej analizy i zachowania danych.

ZastosowaniaMetoda miernika zagęszczenia (z sy-stemem dokumentacji, lub bez) jest najbardziej odpowiednia dla gruntów gruboziarnistych i rumoszu skalnego. Odpowiedź miękkiego, nie zagęszczo-nego gruntu jest słabsza niż odpowiedź gruntu twardego, dobrze zagęszczone-go. Sztywność wzrasta proporcjonalnie do nośności. System ciągłej kontroli zagęszczenia (Continuous Compaction Control – CCC) może być użyty w każ-dym z niżej opisanych zadań.

analiza słabych punktówWartości CCC są używane do wskaza-nia obszarów o najniższej nośności. Dla takich obszarów wykonuje się statyczne badanie nośności. Jeśli otrzymane warto-ści mieszczą się w zakresie wymaganym, można stwierdzić, że pozostały obszar również został prawidłowo zagęszczony.

Wartości kalibrowane

31



Dla konkretnego rodzaju zagęszczanego gruntu wartości CCC mogą zostać skali-browane w celu określenia ich korelacji do danej metody określania zagęszcze-nia, najczęściej do statycznego badania nośności. Używając tej korelacji wska-zuje się konkretne wskazanie CCC jako wartości docelowej dla całego zagęsz-czanego obszaru.

Zliczanie przebiegówUżycie systemu CCC do liczenia i doku-mentowania liczby przebiegów pomaga operatorowi osiągnąć równomierne za-gęszczenie i wykazuje, że zadanie zo-stało wykonane zgodnie ze specyfikacją.

postęp procesuWartość CCC wzrasta podczas każdego przejazdu walca – najszybciej na począt-ku, a najwolniej przy osiąganiu zada-nego zagęszczenia. Jeśli ten wzrost jest niewielki, przyrost stopnia zagęszczenia jest również mały. Jest to jeden z możli-wych do użycia wskaźników zakończe-nia procesu zagęszczania.

Operator wykonuje walcem sześć prze-biegów na wibracjach. Po zakończeniu przełącza wskazania na wartość miary zagęszczenia i odnajduje dwa obszary o obniżonej nośności. Sprawdza, czy wzrost wskazań miernika zagęszczenia w stosunku do poprzedniego przebie-gu jest mniejsza niż 5%. Jeśli wzrost jest większy niż 5%, ciągle możliwy jest wzrost zagęszczenia w tym obsza-rze – proces zagęszczenia nie jest w tym miejscu zakończony. Wykonuje dodatko-wy przejazd po zagęszczonym obszarze w celu wykrycia innych słabych punk-tów. Sprawdza przyrost wartości miary zagęszczenia – jeśli jest mniejszy niż 5%, oznacza to, że za pomocą użytego walca nie można osiągnąć wyższego stop-nia zagęszczenia.

W ten sposób można dokonać te-stów przed odbiorem danego obszaru. Jeśli taki test da zbyt niski wynik, jest to najczęściej problem zagęszczanego materiału, ponieważ użyta maszyna nie jest w stanie osiągnąć wyższego stopnia zagęszczenia.

Przy budowie dróg i lotnisk z po-wodzeniem zastosowano następującą metodę kalibracji: po zarejestrowaniu wartości miary zagęszczenia (CMV) z miernika zagęszczenia dla całej za-gęszczanej powierzchni, w miejscach o najniższych wielkościach, dodatkowo wykonuje się statyczne badanie nośno-ści. Taka procedura powinna stanowić gwarancję, ze założona nośność jest osiągnięta na całej powierzchni, na przy-kład warstwy podbudowy zasadniczej.

Nośność gruntów drobnoziarnistych w znacznym stopniu zależna jest od

zawartości wody. Ponieważ miernik za-gęszczenia wskazuje wielkość nośności gruntu, nie istnieje bezpośredni związek pomiędzy wartością miary zagęszczenia, a gęstością objętościową gruntu. Dlatego też metoda miernika zagęszczenia nie może być stosowana do bezpośrednie-go sterowania procesem zagęszczenia gruntów drobnoziarnistych tak jak jest to możliwe w przypadku gruntów grubo-ziarnistych. Tym niemniej, dużą wartość może mieć informacja z miernika za-gęszczenia co do jednorodności i pozio-mu wartości nośności.

Pożytecznym zastosowaniem mier-nika zagęszczenia jest wykorzystanie go do wykrywania miękkich i słabych miejsc mokrych gruntów drobnoziarnistych w gruntach drobnoziarnistych o dużej za-wartości wody. Miejsca takie występują zarówno w materiałach stosowanych do budowy nasypów jak i w gruncie rodzi-mym. Z tego względu walce wyposażo-ne w mierniki zagęszczenia stosowane były z dobrymi efektami do badania po-wierzchni terenu, na którym miały być budowane nasypy drogowe i kolejowe. Nawet, jeżeli stosowanie mierników zagęszczenia nie jest wymagane przez specyfikacje, to ich stosowanie pomaga operatorom wyznaczyć miejsca wymaga-jące większej liczby przejść walca i gene-ralnie, zoptymalizować liczbę przejść dla uniknięcia nadmiernego wałowania.

31


Można użyć powyżej wskazanych zadań w kombinacji, jak w poniższym przykładzie:

Założona liczba przebiegów: 6analiza słabych punktów: 2 obszaryPostęp procesu: max 5%


System ruchu drogowego ma wiele aspektów. Obejmuje

on drogi, ludzi używających tych dróg oraz pojazdy. To, jak

dobrze pracuje system jako całość zależy od cech wszystkich

indywidualnych składników, od tego jak wzajemnie na siebie

oddziałują oraz od wpływu zewnętrznych czynników takich

jak klimat, warunki oświetlenia itp.

Nawierzchnia drogowa ma decydujący wpływ na ruch pojazdów. Rodzaj warstwy ścieralnej i jej stan wpływają na zachowanie się pojazdów korzystających z drogi, a tym samym na bezpieczeństwo ruchu drogowego. Czynniki te wpływają również na koszt podróży oraz na środowisko.

Większość dróg posiada nawierzchnię asfaltową1. Rzadziej stosowane są nawierzchnie z betonu cementowego, chociaż w niektórych krajach beton jest preferowanym materiałem. Mieszanka mineralno-asfaltowa stosowana jest w warstwach: ścieralnej, wiążącej oraz podbudowie.

roZkładanie, ZagęsZcZanie i freZowanie Mie-sZanek Mineral-no-asfalTowych

roZkładanie, ZagęsZcZanie i freZowanie MiesZanek Mineralno-asfaltowycH

1 Nawierzchnia asfaltowa ma warstwę lub kilka warstw wykonanych z mieszanki asfaltu drogowego z kruszywem i wypełniaczem.

1

2

3


Warstwa ścieralna (1) zapewnia równą, odporną na działanie warunków atmosferycznych i szorstką powierzchnię jezdną, która dodatkowo wytrzymuje działanie sił ścierających. Ta warstwa powoduje, że droga jest bezpieczna, a jazda komfortowa. W połączeniu z innymi warstwami nawierzchni, warstwa ścieralna pomaga w ta-kim rozłożeniu obciążeń od ruchu, aby uniknąć nadmiernego przeciążenia całej nawierzchni.

Warstwa wiążąca (2) spełnia tą samą funkcję przeniesienia obciążeń od ruchu oraz tworzy równą, o odpowiednich spadkach, powierzchnię pod warstwę ścieralną.

Podbudowa (3) jest głównym składnikiem za-pewniającym nawierzchni wytrzymałość i zdol-ność do przenoszenia obciążeń. Na drogach o ru-chu lekkim, z reguły wykonywana jest z dobrze uziarnionego skalnego kruszywa łamanego. Na drogach o ruchu ciężkim, dla osiągnięcia wyma-ganej wytrzymałości i trwałości, z reguły stoso-wana jest podbudowa asfaltowa lub z kruszywa stabilizowanego cementem.

W procesie projektowania konstrukcji na-wierzchni (część drogi nad nasypem), dobór materiału i grubości poszczególnych warstw nawierzchni, są czynnikami krytycznymi, decy-

dującymi o przedłużonej bezawaryjnej eksplo-atacji drogi.

Dla prawidłowego zaprojektowania konstrukcji nawierzchni wymagana jest znajomość różnych cech materiałów, oczekiwanego obciążenia od kół pojazdów oraz natężenia ruchu. Dodatkowo należy uwzględnić lokalne warunki klimatyczne oraz uwarunkowania ekonomiczne.


1

2

3

Zdjęcie przedstawia trzy warstwy konstrukcyjne nawierzchni.


Nawierzchnie asfaltowe są budowane przy założeniu pew-

nego okresu eksploatacji (np. 20 lat). Trwałość i żywotność

nawierzchni będą zależały od jakości składników, projektu

mieszanki oraz procesu wytwarzania i otaczania, po osta-

teczne zagęszczanie.

Jakość nawierzchni asfaltowej może być ocenio-na pod względem spełniania szeregu kryteriów. Do najważniejszych należą:• Odporność na deformacje plastyczne,

co może być wyrażone jako stabilność,• Odporność na zmęczenie pod wpływem ru-

chu i temperatury,• Zdolność do przenoszenia obciążeń

(sztywność),• Odporność na działanie wody,• Starzenie,• Odporność na pękanie w niskich

temperaturach.

JakoŚć i wyMagania fUnkcJonalne sTawiane nawierZchnioM asfalTowyM

1. Równość

Jeżeli droga ma funkcjonować w sposób satysfak-cjonujący przez założony czas eksploatacji, to musi być równa. Nierówności zmniejszają prędkość ruchu i wydłużają czas podróży. Zmniejszają jakość jazdy oraz zwiększają zużycie pojazdu oraz opon. Nierów-ności zwiększają również efekt oddziaływania pojaz-dów na drogę, co z kolei przyspiesza zużycie drogi, a tym samym skraca jej czas eksploatacji. Nierówno-ści poprzeczne odnoszą się do kolein powstałych na skutek zużycia warstwy ścieralnej lub odkształceń w jednej lub kilku warstwach niżej leżących. Miarą tego zjawiska jest głębokość koleiny. Nierówności podłużne dotyczą nierówności wzdłuż drogi lub jej odcinka. Stosowane są różne metody do pomiaru tego zjawiska, np. IRI (Międzynarodowy Wskaźnik Nierówności).

1.

2.

3.

4.

isTnieJe sZereg wyMagań fUnk-cJonalnych, kTÓ-re MUsi sPełniać nadaJąca się do eksPloaTacJi nawierZchnia asfalTowa




Wybór górnej warstwy nawierzchni

i jej jakość, zależą od spodziewa-

nych obciążeń i natężenia ruchu

a także od warunków klimatycz-

nych, których działaniu poddana

będzie droga w określonym czasie

eksploatacji.

Aby warstwa asfaltowa funkcjonowała zgodnie z założeniami, różne składni-ki (lepiszcze, kruszywo, wypełniacz) powinny być starannie dobrane, tak by otrzymać ostatecznie mieszankę o op-tymalnym składzie. Dobra jakość mate-riałów i dobrze zaprojektowana mieszan-ka nie wystarczają, aby zagwarantować długi okres eksploatacji. Równie ważny jest sposób wytworzenia mieszanki oraz to jak jest ona rozkładana i zagęszcza-na. Korzyści ze stosowania materiałów najwyższej jakości mogą szybko znik-nąć, jeżeli jeden z etapów produkcji jest niezgodny z przyjętymi normami.Lepiszcze, kruszywo i wypełniacz są

trzema podstawowymi składnikami mie-szanki mineralno-asfaltowej. W wielu przypadkach lepiszcze zawiera również dodatki. W praktyce występują dwa główne rodzaje materiałów: mieszanki mineralno-asfaltowe i różne powierzch-niowe utrwalenia.

Mieszanki mineralno-asfaltoweChociaż znanych jest wiele rodzajów mieszanek mineralno-asfaltowych, nie ma jakiegoś powszechnie obowiązują-cego systemu klasyfikacji. Najbardziej powszechny sposób polega na podziale według temperatury mieszania: gorące mieszanki asfaltowe („Hot Mix Asphalt –

HMA”), mieszanki asfaltowe na ciepło (Warm Mix Asphalt – WMA”) oraz mieszanki asfaltowe na zimno („Cold Mix Asphalt – CMA”). HMA i WMA są mieszanką gorącego kruszywa, asfal-tu i wypełniacza. Wytwarzana są w cy-klicznych lub ciągłych wytwórniach w wysokiej temperaturze, tj. 130-180 °C (HMA). Penetracja stosowanego asfaltu zależy od zewnętrznych warunków takich jak klimat i obciążenie ruchem pojazdów. Na przykład w gorącym klimacie i przy ciężkim ruchu, wymagany będzie asfalt o niskiej wartości penetracji. Lepiszcze może być modyfikowane różnymi dodat-kami, takimi jak polimery.

rodZaJe warsTw i MiesZanek Mineralno-asfalTowych

>

2a. Tekstura

Tekstura odnosi się do szorstkości powierzch-ni. Tekstura dzieli się na dwie kategorie: makro (0,5-50 mm) oraz mikrotekstura (< 0,5 mm). Mikrotekstura wynika z szorstkości kruszywa grube-go w warstwie. Zarówno makro - jak i mikrotekstura mają wpływ na zużycie opon; im gładsza tekstura tym mniejsze zużycie. Makrotekstura ma znaczny wpływ na hałaśliwość opon oraz na wielkość tarcia między oponą a powierzchnią drogi.

2b. Tarcie

Tarcie mierzone jest jako stosunek (z wykorzy-staniem znormalizowanych wzorów) pionowej i poziomej siły działającej na koło. Wysoka war-tość tarcia zwiększa bezpieczeństwo ruchu dzięki lepszej przyczepności opony do nawierzchni.

3. Odblaskowość

Odblaskowość jest miarą „jasności” nawierzchni. Wysoka odblaskowość zwiększa widzialność w ciemnościach, co pozwala na rozwijanie większych prędkości i krótszy czas podróży. Lepsza widoczność powinna prowadzić do lepszego bezpieczeństwa w nocy, chociaż często ta zaleta niwelowana jest możliwością podróżowania z większymi prędkościami.

4. Porowatość

Porowatość jest zdolnością powierzchni do drenowania. Porowata powierzchnia zmniejsza hałas od opon. Mniejsza ilość wody na drodze znacznie obniża rozpryski brudu i wody, a także ryzyko powstania aquaplaningu.

Nośność

Nośność drogi wywiera znaczny wpływ na dłu-gość okresu jej eksploatacji. Obniżona nośność drogi może zmusić ruch ciężki do wyboru innych, często dłuższych, tras.

Odporność na ścieranie

Odporność drogi na ścieranie jest ważna nie tylko ze względu na czas jej eksploatacji. Jeżeli ścieranie jest duże, to powstały pył może spowodować za-nieczyszczenie środowiska w pobliżu drogi.

34 atlas copco | ZagęsZcZanie, roZkładanie i freZowanie 35atlas copco | ZagęsZcZanie, roZkładanie i freZowanie




Gorąca mieszanka asfaltowa Powierzchniowe utrwalenie

Mieszanki asfaltowe na zimno (CMa)W CMA zimne kruszywo jest mieszane z wstępnie ogrzanym asfaltem, emulsją asfaltową lub asfaltem upłynnionym. Temperatura lepiszcza przed mieszaniem z reguły wynosi 75-85 °C.

Mieszanki asfaltowe na ciepło (WMa)Temperatura produkcji WMA jest niż-sza niż gorących mieszanek asfaltowych (HMA) i wynosi 100-140 °C. Niższa temperatura produkcji oznacza mniej-sze zużycie energii, co z kolei oznacza mniejszą emisję podczas produkcji mie-szanki. Zastosowania WMA są w zasa-dzie takie same jak WMA.

Gorące mieszanki mineralno-asfaltowe (HMa)Znane są cztery główne rodzaje miesza-nek HMA: beton asfaltowy o strukturze zamkniętej, mastyks grysowy (SMA), asfalt porowaty i podbudowa asfaltowa. Kruszywo w betonie asfaltowym o strukturze zamkniętej oraz w podbudo-wie ma uziarnienie ciągłe (zamknięte), podczas gdy SMA i asfalt porowaty mają uziarnienie nieciągłe (otwarte) Mieszan-ki o strukturze zamkniętej, dzięki małej zawartości wolnych przestrzeni, wyka-zują dobrą odporność na starzenie.

Mieszanki o strukturze zamknię-tej nadają się do wszystkich zastoso-wań w nawierzchniach asfaltowych. Są mniej odporne na ścieranie i mniej stabilne niż SMA.

Główną cechą charakterystyczną SMA jest nieciągłość we frakcjach drob-nych, wysoka zawartość grubego kru-

szywa i wysoka zawartość wypełniacza. Gruboziarnisty materiał tworzy szkielet kruszywa w mieszance.

Zawartość lepiszcza w SMA jest nie-co wyższa niż w mieszankach o strukturze zamkniętej, które z kolei zawierają więcej lepiszcza niż asfalty porowate. Niekiedy w SMA i asfalcie porowatym, dla umożliwienia stosowa-nia wysokich zawartości lepiszcza, sto-sowane są włókna do jego absorpcji.

Zawartość wolnych przestrzeni w betonie asfaltowym o strukturzezam-kniętej i w SMA zwykle wynosi 3-5% (podbudowy asfaltowe: 5-7%), podczas gdy w asfalcie porowatym jest znacznie wyższa, gdyż wynosi około 15-20%.

SMA dobrze zachowuje się w warstwach ścieralnych na drogach o ruchu ciężkim, dzięki dużej zawartości grysów, co zapewnia dobrą odporność na ścieranie, a także dobrą stabilność.

Jak sugeruje nazwa, asfalt porowa-ty ma dobre zdolności do drenowania. Zmniejsza to ryzyko rozprysku wody i poślizgu wodnego (aquaplaning). Ma dobre własności odblaskowe w nocy i podczas deszczu. Hałas od opon jest również niższy niż na innych rodzajach warstw ścieralnych. Korzyści te male-ją stosunkowo szybko, gdy pory w na-wierzchni ulegają zatkaniu drobnymi cząstkami i brudem. Z uwagi na swoją budowę, asfalt porowaty jest bardziej wrażliwy na czynniki klimatyczne. Może to mieć negatywny wpływ na „odporność na działanie wody” oraz własności sta-rzeniowe lepiszcza i może skrócić czas eksploatacji.

Zabiegi powierzchnioweW zabiegach powierzchniowych lepisz-cze i kruszywa rozkładane są oddzielnie. Przykładami zabiegów powierzchnio-wych są: powierzchniowe utrwalenie, makadam penetracyjny oraz slurry seal.

powierzchniowe utrwalenie Powierzchniowe utrwalenie zapobiega penetracji wody w głąb drogi. W utrwa-leniach powierzchniowych istotna dla długotrwałej eksploatacji jest ilość użytego lepiszcza. Kruszywo powinno mieć jednorodne uziarnienie oraz po-winno być płukane (pozbawione drob-nych ziaren) dla zapewnienia dobrej adhezji.

Makadam penetracyjnyMakadam penetracyjny stosowany jest niekiedy jako warstwa podbudowy i warstwa ścieralna. Składa się z warstwy kruszywa, którą skrapia się le-piszczem. Jeżeli lepiszczem jest emulsja asfaltowa, to lepkość i własności dys-pergujące (czas rozpadu) powinny być takie, aby lepiszcze nie penetrowało głę-biej niż na 50% grubości warstwy.

Slurry seal Slurry seal polega na skropieniu po-wierzchni lepiszczem, a następnie roz-łożeniu na wierzchu piasku. Możliwe jest również wstępnie przygotowane slurry seal w postaci emulsji. Slurry seal stosowane jest do uszczelnienia spękań i wypełniania innych ubytków, tak by zapobiec penetracji wody w warstwie ścieralnej.

Beton asfaltowy

Mastyks grysowy SMA

Asfalt porowaty


Lepiszcza

asfaltLepiszcze w mieszankach mineralno- asfaltowych określa się jako bitumicz-ne, to jest zawierające pewną formę asfaltu. Asfalt jest materiałem termo-plastycznym co oznacza, że staje się bardziej miękki i płynny przy podgrza-niu i twardnieje przy oziębianiu. Proces jest odwracalny.

Może być również opisany jako materiał lepkosprężysty co oznacza, że jego sztywność jest funkcją temperatu-ry oraz czasu obciążenia. Na wykresie poniżej można zauważyć, że sztywność przy danym czasie obciążenia zmniej-sza się wraz ze wzrostem temperatury. Wykres pokazuje również, że przy da-nej temperaturze, sztywność zmniejsza się ze wzrostem czasu obciążenia.

Podczas mieszania z kruszywem, asfalt powinien być wystarczająco lep-

ki, aby pokrył powierzchnię kruszywa. Tym niemniej nie może być zbyt płynny, gdyż spłynąłby z powierzchni kruszywa podczas składowania lub transportu. Lepkość powinna również umożliwić procesy rozkładania i zagęszczania. Le-piszcze powinno zapewnić stabilność, aby uniknąć nadmiernych odkształceń, ale musi być wystarczająco elastyczne, aby uniknąć ryzyka spękań. Adhezyjne cechy lepiszcza decydują o tym jak wie-le ziaren kruszywa oderwie się z war-stwy (łuszczenia).

asfalty upłynnione i emulsjeAsfalty upłynnione i emulsje mogą być również zastosowane jako lepisz-cza. Asfalt upłynniony jest mieszaniną asfaltu i rozpuszczalnika (na przykład nafty), podczas gdy emulsja jest mie-szaniną asfaltu, emulgatora i wody. Oba lepiszcza polepszają płynne własno-ści mieszanki w niskiej temperaturze.

Po odparowaniu rozpuszczal-nika lub wody, asfalt zachowu-je swoje pierwotne własności. Cechy lepiszcza w nawierzchni są głównie zdeterminowane przez cechy składnika bitumicznego. Zasto-sowanie asfaltów upłynnionych maleje (z uwagi na problemy środowiskowe), podczas gdy wzrasta zużycie emulsji. Najczęstsze zastosowania obejmują zabiegi powierzchniowe, mieszanki mineralno-asfaltowe na zimno, warstwy szczepne, slurry seal oraz makadamy penetracyjne.

Specyfikacje i metody badań asfaltówW większości krajów asfalty drogowe klasyfikowane są według lepkości lub penetracji. Właściwości starzeniowe asfaltu są określone przez pomiar jednej lub kilku cech (np. penetracji) przed i po starzeniu w laboratorium, według określonych metod.


Sztywność jako funkcja temperatury oraz czasu obciążenia dla asfaltu 100 Pen.

Specyfikacje i metody badań asfaltów – określenie penetracji

Mod

uł s

ztyw

nośc

i (M

Pa)

Czas obciążenia (S)

mm x 10

25°C

Mieszanki mineralno-asfaltowe składają się zwykle z trzech składników: lepiszcza, kruszywa

i wypełniacza. Niektóre mieszanki zawierają dodatki takie jak środki adhezyjne, polimery,

włókna i produkty odpadowe

składniki MiesZa-nek Mineralno- asfalTowych


karta BTDC (Bitumen Test Data Chart)Karta BTDC stosowana jest do określania zależności między temperaturą a lepkością asfaltu w szerokim zakresie tempera-tur. Jest bardzo przydatna, do zapewnienia odpowiedniej lep-kości asfaltu dowolnego rodzaju. Karta BTDC składa się z po-ziomej osi temperatury i dwóch pionowych osi dla penetracji i lepkości. Oś temperatury jest liniowa, podczas gdy oś pene-tracji jest logarytmiczna. Oś penetracji zaprojektowano tak, aby dla asfaltów klasyfikowanych według penetracji i o normalnej wrażliwości temperaturowej lub indeksie penetracji, otrzymać zależność prostoliniową.

Istnieją optymalne lepkości asfaltu dla procesów techno-logicznych, takich jak produkcja i zagęszczanie mieszanek mineralno-asfaltowych. Nadmierna lepkość asfaltu podczas produkcji w wytwórni powoduje, że kruszywo jest niedosta-tecznie otoczone i przeciwnie, jeżeli lepkość jest zbyt niska, asfalt łatwo otoczy kruszywo, lecz następnie spłynie z niego. Jeżeli lepkość jest zbyt niska podczas zagęszczania, to mie-szanka będzie nadmiernie miękka i urabialna. Może to do-prowadzić do przepychania lub poprzecznego przesuwania się mieszanki podczas zagęszczania. Wysoka lepkość powoduje znaczne ograniczenie urabialności mieszanki, co w konse-kwencji czyni ją trudniejszą do zagęszczenia.

rodzaj funkcjonalny (performance Grade; pG)W USA stosowana jest procedura Superpave do klasyfikacji materiałów asfaltowych. Lepiszcza asfaltowe klasyfikowane są w oparciu o specyfikacje cech funkcjonalnych. Tempera-tury eksploatacji nawierzchni, do której budowy asfalt będzie zastosowany, wyznaczają rodzaj asfaltu, którego należy użyć. Asfalty sklasyfikowane są według najwyższej i najniższej tem-peratury nawierzchni, w których asfalt musi zapewniać możli-wość uniknięcia koleinowania jak i spękań niskotemperaturo-wych.; np. PG 64-22 (sześćdziesiąt cztery minus dwadzieścia dwa) zapobiega tworzeniu się kolein latem w gorący dzień, gdy temperatura wynosi +64 °C 20 mm poniżej powierzchni i prze-ciwdziała spękaniom niskotemperaturowym w zimie przy –22 °C na powierzchni.

KruszywoKruszywo jest ogólnym terminem określającym wszystkie składniki mineralne mieszanki mineralno-asfaltowej. Zawiera grysy, żwiry, piasek, żużel i pyły. W mieszankach mineralno--asfaltowych, kruszywo stanowi około 85% ciężaru całej mie-szanki. Jakość kruszywa zależy zarówno od jego pochodzenia jak i metody produkcji (materiał naturalny lub łamany). Cechy kruszywa, które w sposób bezpośredni lub pośredni wpływają na właściwości funkcjonalne warstwy ścieralnej to: uziarnie-nie, porowatość, kształt ziaren, trwałość, odporność na ście-ranie, odporność na polerowanie oraz odporność na działanie warunków atmosferycznych. Wiele z tych cech jest wzajemnie od siebie zależnych.

Cechy kruszywaNajważniejszymi cechami fizycznymi kruszyw są wytrzyma-łość i kształt. Jakość skały może być częściowo polepszona na etapie produkcji kruszywa. Ogólnie, każdy etap kruszenia może polepszyć mechaniczne własności kruszywa; np. kształt ziaren zwiększa odporność kruszywa na ścieranie, a także podnosi sta-bilność mieszanki w warstwie ścieralnej i tym samym zwiększa trwałość drogi.

UziarnienieUziarnienie jest podstawową cechą kruszywa. Uziarnienie prób-ki oznaczane jest w badaniu analizy sitowej, w którym wysuszo-na próbka jest przesiewana przez szereg sit o różnych wymia-rach oczek. Uziarnienie przedstawiane jest graficznie w formie wykresu krzywej uziarnienia. Uziarnienie decyduje

12

102050

100200500

1000

100

10000

1000

502010

5

2

1

0.5

0.2

0.12502252001751501251007550250-25-50

5

100000

Penetracja, dmm

Lepkość, Pa*s

Temperatura,°C

Ta zmodyfikowana karta BTDC po-kazuje maksymalne i minimalne temperatury otaczania i zagęszczania dla asfaltu o penetracji 100 oraz temperatu-rze mięknienia 50 °C.



o rodzaju mieszanki. Zmiana uziarnienia dla danej mieszanki, spowoduje zmianę jej cech funkcjonalnych.

WypełniaczWypełniacz stosowany jest do wypełnie-nia wolnych przestrzeni między grubymi ziarnami i do usztywnienia lepiszcza. Zatem przyczynia się do wzrostu stabil-ności mieszanki mineralno-asfaltowej. Wypełniacz (ziarna < 0,074 mm) może być pozyskany z układu odpylania wytwórni mieszanek mineralno-asfalto-wych, lub specjalnie wyprodukowany przez kruszenie. Wypełniacze specjal-ne jak wapno hydratyzowane i cement, są niekiedy stosowane w celu zmniejsze-nia ryzyka odmywania lepiszcza.

DodatkiW wielu krajach wzrost ruchu wytworzył potrzebę posiadania dróg wyższej jako-ści. Opracowanie nowszych i lepszych materiałów jest jednym ze sposobów rozwiązania problemu, dlatego też opra-cowano wiele dodatków do mieszanek mineralno-asfaltowych. Ogólnie, dodatki można sklasyfikować w dwóch grupach. Pierwsza zawiera produkty handlowe zaprojektowane z myślą o polepszeniu cech funkcjonalnych mieszanki. Są to polimery, środki adhezyjne, inhibitory starzenia, zmiękczacze, środki podnoszą-ce stabilność (asfalt naturalny, kataliza-tory utleniania) oraz włókna do absorpcji asfaltu. Wiele polimerów, elastomerów i plastomerów, jest stosowanych do mo-dyfikacji asfaltu dla polepszenia cech eksploatacyjnych oraz funkcjonalności nawierzchni. Mogą być one stosowane dla zwiększenia stabilności w wyso-kich temperaturach oraz do polepszenia odporności na spękania niskotempera-turowe. Druga grupa zawiera różnego rodzaju materiały odpadowe lub pocho-dzące z recyklingu, jak np. granulowana guma, popioły lotne i siarka.

Mieszanki wrażliwe często zawierają naturalne (okrągłe) kruszywo, przy małej zawartości wypełniacza i niskiej lepkości asfaltu. Są miękkie i wymagają starannego zagęszczania, aby uniknąć przemieszczeń poziomych i spękań powierzchniowych. Mają tendencję do tworzenia niestabilnych warstw.

Mieszanki ostre są wynikiem zastosowania kruszywa łamanego zawierającego dużą ilość grubego materiału, oraz wystarczającej ilości wypełniacza zmieszanego z asfaltem o dużej lepkości. Opór podczas zagęszczania jest duży i dla osiągnięcia wymaganej gęstości wymagają one użycia dużej energii zagęszczania. Mają tendencję do tworzenia stabilnych warstw.

Mały wymiar maksymalny kruszywa grubego Duży wymiar maksymalny kruszywa grubego

Mała zawartość wypełniacza Duża zawartość wypełniacza

Niska zawartość kruszywa grubego Duża zawartość kruszywa grubego

Kruszywo naturalne Kruszywo łamane

MIeSZaNKI WRaŻLIWe

Tendencja mieszanki do wrażliwości prowadzi do niestabilnych warstw

MIeSZaNKI OSTRe (trudnozagęszczalne)

Tendencja mieszanki do „ostrości” prowadzi do stabilnych warstw



Projektowanie obejmuje dobór materiału (lepiszcze, kruszywo, wypełniacz oraz dodatki) o własnościach zapewniających osiągnięcie zamierzonych wyników oraz zmieszanie składników we właściwych proporcjach. Uwzględnione również muszą być czynniki zewnętrzne takie jak intensywność i wielkość ruchu oraz warunki klimatyczne. Zakres temperatur eksploatacji decyduje o doborze rodzaju asfaltu. Rodzaj kruszyw i lepiszcza musi być powiązany z obciążeniami od ruchu pojazdów – im większa intensywność ruchu, tym wyższe stawiane wymaga-

nia. Rodzaj i wielkość ruchu ma silny związek z wyborem kruszyw i lepiszcza, a także projektem mieszanki. Powinno być również uwzględnione: obciążenie, układ osi i ciśnienie w oponach.

Po dokonaniu wyboru składników, należy dobrać kruszywo w takich pro-porcjach, aby uzyskać wymagane uziar-nienie. Następnie, dobrana mieszanka kruszywa jest mieszana z różnymi iloś-ciami wybranego lepiszcza; ilość lepisz-cza musi się mieścić w granicach specy-fikacji. Jedna z próbek powinna zawierać ilość lepiszcza zalecaną przez specyfi-

kację techniczną administracji drogo-wej. Zawartość lepiszcza w pozostałych próbkach powinna być dobrana w od-powiednich odstępach powyżej i poni-żej tej nominalnej wartości. Następnie mieszanki są zagęszczane przy pomocy prasy gyratorowej lub ubijaka Marshalla. Na zagęszczonych próbkach oznacza się zawartość wolnych przestrzeni, ich sta-bilność itp. Na podstawie otrzymanych wyników wybiera się mieszankę o opty-malnym składzie.

Odpowiednie projektowanie mieszanki mineralno-asfaltowej ma zasadniczy wpływ na trwałość drogi.

ProJekTowanie składU MiesZanki

Zagęszczanie próbki mieszanki mineralno-asfaltowej w metodzie Marshalla

Gyratorowe zagęszczanie próbki mieszanki mineralno-asfaltowej



Mieszanki mineralno-asfaltowe i grunty mają wiele podobnych cech. Tym niemniej, podstawowa różnica między nimi polega na własnościach adhezyjnych lepiszcza stosowanego do związania ziaren w mieszance mineralno--asfaltowej.

Mieszanki mineralno-asfaltowe cechuje wielka różnorodność składu i własności. Ich własności i zagęszczalność w głów-nej mierze są funkcją następujących czynników:

• tarcie wewnętrzne• adhezja• opór lepkościowy zależny

od temperatury

Tarcie wewnętrzneTarcie wewnętrzne związane jest głów-nie z cechami kruszywa i jest częściej obecne w mieszankach o uziarnieniu

ciągłym, niż w mieszankach o uziarnie-niu nieciągłym. Mieszanka zawierająca naturalne, okrągłe kruszywa, którego ziarna mogą się stosunkowo łatwo wza-jemnie przemieszczać względem siebie podczas zagęszczania, posiada niższe tarcie wewnętrzne od mieszanki za-wierającej kubiczne kruszywo łamane. W konsekwencji mieszanka z kruszy-wem łamanym wymaga większej ener-gii zagęszczającej, ale tworzy warstwę asfaltową o wyższej wytrzymałości i stabilności. Innymi czynnikami, które powodują wzrost stabilności mieszanki są: wysoka zawartość kruszywa grubego

i duża wartość wymiaru maksymalnego kruszywa.

adhezja Adhezja to cecha powodująca, że lepisz-cze przylega do kruszywa.

opór lepkościowy Opór lepkościowy jest funkcją lepkości asfaltu i aktualnej temperatury mieszanki mineralno-asfaltowej. Opór lepkościowy przeciwstawia się zmianie położenia zia-ren pod wpływem zagęszczania – im niż-sza temperatura, tym opór większy.

własnoŚci MiesZa-nek Mineralno- asfalTowych

Beton asfaltowy Mastyks grysowy (SMA)

Proporcje składników dla dwóch różnych mieszanek mineralno-asfal-towych o maksymalnym wymiarze ziarna równym 16 mm. Po lewej beton asfaltowy o strukturze zamkniętej, ciągłym uziarnieniu, a po prawej mastyks grysowy (SMA). Zwraca uwagę wysoka zawartość grubego kruszywa w SMA.

Wewnętrzne tarcie Adhezja



MieszanieMieszanki mineralno-asfaltowe są wy-twarzane w wytwórniach mieszanek bi-tumicznych (WMB) o ruchu ciągłym lub o ruchu cyklicznym. Wytwórnia może być przewoźna lub stacjonarna. Wydaj-ności wytwórni cyklicznych wahają się przeważnie od 100 do 300 ton na godzi-nę, podczas gdy wytwórnie o ruchu cią-głym stosowane są do produkcji więk-szych ilości tych samych mieszanek; ich wydajność waha się od 50 do 600 ton na godzinę.

Składniki mieszanki mineralno--asfaltowej w sposób oczywisty wpły-wają na jej ostateczną jakość. Ponieważ kruszywo stanowi ponad 90% mieszan-ki, jej jakość w dużym stopniu zależy od jakości kruszywa, co z kolei jest

funkcją procesu kruszenia. Ważny jest również właściwy sposób przechowy-wania kruszywa tak, aby nie dopuścić do pogorszenia uziarnienia i zawilgocenia. Podstawą dobrej mieszanki jest suche, dobrze uziarnione kruszywo.

W nowoczesnych wytwórniach pra-ca automatycznych sterowników proce-su powoduje, w znacznym stopniu, że kruszywo jest dozowane w proporcjach zgodnych z zaprogramowaną receptą. Kruszywo jest wysuszone i podgrzane w bębnie suszarki. W procesie produk-cyjnym, do kruszywa dodawane są: asfalt i wypełniacz. W zależności od po-żądanych cech mieszanki mogą być sto-sowane różne wypełniacze. Aminy do-daje się aby polepszyć cechy adhezyjne, włókna by można było stosować większe

ilości asfaltu, a polimery aby polepszyć cechy asfaltu. Mogą być również doda-wane barwniki, jak np. czerwień do na-wierzchni kortów tenisowych.

Składniki są mieszane według zało-żonej kolejności tak, aby osiągnąć jedno-rodną mieszankę mineralno-asfaltową. Czas mieszania będzie się zmieniał w zależności od rodzaju mieszanki i typu mieszalnika. Dla ostatecznej jakości ważne jest, aby czas ten nie był ani zbyt krótki, ani zbyt długi. Wyprodukowana mieszanka jest transportowana do izolo-wanego i/lub podgrzewanego zasobnika aby zmniejszyć efekt stygnięcia. Powin-ny być również podjęte kroki zabezpie-czające mieszankę przed utlenianiem oraz segregacją.

wyTwarZanie i TransPorT



Transport Zanim mieszanka zostanie wbudowana w nawierzchnię, przechodzi trzy stadia transportu od wytwórni do miejsca wbudo-wania: załadunek przy wytwórni, transport na budowę, wyładunek do kosza rozkła-darki. Transport powinien być dobrze za-planowany i prawidłowo prowadzony aby uniknąć przerw w dostawach.

Podczas załadunku ważne jest zmniej-szenie ryzyka wystąpienia segregacji. Załadunek powinien być szybki, a mieszanka powinna być możliwie rów-no rozłożona na całej powierzchni skrzy-ni samochodu. Ostry stożek spowoduje, że mieszanka zacznie się segregować. Transport do miejsca wbudowania musi być dobrze zaplanowany. Jakość rozkła-danej warstwy pogorszy się, jeżeli roz-kładarka będzie musiała zatrzymywać się oczekując na samochód z mieszanką. Może to prowadzić do powstawania nie-równości oraz zmniejszenia zagęszczenia warstwy, co w sumie może skrócić jej ży-wotność. Z drugiej strony należy unikać sytuacji, w której konwój samochodów z mieszanką oczekuje na rozładunek na budowie. Podczas wyczekiwania, mieszanka może ostygnąć, co może pro-wadzić do niedostatecznego zagęszcze-nia lub nawet konieczności odrzucenia mieszanki. Rozładowywanie mieszanki

wymaga umiejętności, aby uniknąć segre-gacji i zatrzymań.

Proporcje składników dla dwóch róż-nych mieszanek mineralno-asfaltowych o maksymalnym wymiarze ziarna równym 16 mm. Po lewej beton asfaltowy o struk-turze zamkniętej, ciągłym uziarnieniu, a po prawej mastyks grysowy (SMA). Zwraca uwagę wysoka zawartość grubego kruszy-wa w SMA. Duża ilość mieszanki mineral-no-asfaltowej stygnie znacznie wolniej niż jej małe ilości. Po załadowaniu do cięża-rówki wyposażonej w izolowaną skrzynię ładunkową i przykryciu plandeką, szanse na dostarczenie jej we właściwej tempe-raturze znacznie wzrastają. Zaokrąglony kształt skrzyni załadunkowej zapobiega wychładzaniu mieszanki w narożnikach.

Znanych jest wiele wzorów matema-tycznych do obliczenia kosztu transportu mieszanki mineralno-asfaltowej. Nadrzęd-nym celem tych obliczeń musi być zapew-nienie ekonomicznie efektywnego trans-portu przy utrzymaniu jakości mieszanki mineralno-asfaltowej.

Warstwa szczepna Warstwa szczepna, to zastosowanie emul-sji asfaltowej lub asfaltu upłynnionego do „sklejenia” lub związania razem dwóch warstw asfaltowych; np., gdy dodawana jest nowa warstwa ścieralna na istnieją-

cą nawierzchnię asfaltową. Wykonanie warstwy szczepnej jest ważnym etapem w wykonywaniu warstw asfaltowych, często wymaganym w specyfikacjach dro-gowych.

Prawidłowo wykonana warstwa szczepna zapobiega łuszczeniu się i fałdowaniu warstwy wyżej leżącej pod wpływem ruchu. Również ważne jest dla nośności konstrukcji nawierzchni, aby warstwy asfaltowe były dobrze połą-czone. Zwiększona adhezja zapewniona przez warstwę szczepną oznacza również, że podczas wałowania warstwy mniej-sza będzie tendencja do przemieszczania się mieszanki, czy tworzenia się rys.


Użycie podajnika samobieżnego zwiększa wydajność. Rozkładarka nie kontaktuje się z ciężarówką podczas wyładunku. W wyniku można oczekiwać poprawy równości homogeniczności temperaturowej mieszanki. Stała prędkość i jakość rozkładanego materiału ma również wpływ na efekt rozkładania.



roZkładarki

Osiągi rozkładarki są najważniejszym czynnikiem, gdy chcemy dotrzymać po-wyższych wymagań. Wszystkie nowo-czesne rozkładarki składają się z dwóch głównych części: ciągnika i rozkładają-cej, pływającej deski.

CiągnikCiągnik porusza się na ogumionych kołach lub na gąsienicach. Rozkładarki na kołach są łatwe do transportu. Wysoka prędkość transportowa pozwala im na szybkie przemieszczanie się w obrębie budowy, a także na łatwe poruszanie się na drogach publicznych między różnymi budowami.

Dzięki dobrym cechom trakcyjnym, ciągniki gąsienicowe są przydatne do pracy na niezwiązanych powierzchniach i przy układaniu podbudów stabilizowanych mechanicznie, czy cementem. Wymagane jest również stosowanie ciągników gąsienicowych przy układaniu dużymi szerokościami oraz na stromych pochyleniach.

przepływ materiałuMieszanka mineralno-asfaltowa rozłado-wywana jest do kosza rozkładarki, która popycha tylne koła samochodu. Z kosza mieszanka transportowana jest podwój-nym lub pojedynczym przenośnikiem zgrzebłowym, a następnie na przenoś-nik ślimakowy, który rozprowadza mie-szankę poprzecznie, na całą szerokość roboczą deski. Wysokość zamontowa-nia przenośnika ślimakowego można regulować, dopasowując ją do grubości warstwy.

Przepływ materiału jest regulowany prędkością przenośnika zgrzebłowego i przenośnika ślimakowego.

Prędkość przenośnika jest automatycz-nie powiązana z prędkością poruszania się rozkładarki i wysokością „wałka” materiału tworzącego się przed deską. Wysokość tego „wałka” powinna być utrzymywana, jak to tylko możliwe, na stałym poziomie.

Zadaniem rozkładarki mieszanki mineralno-asfaltowej jest zapewnienie równej powierzchni warstwy

i jednorodnego zagęszczenia wstępnego dla nadania mieszance wystarczającej stabilności tak, aby

walce mogły rozpocząć proces zagęszczania. Również musi być zapewniona jednorodna tekstura.

Płynny przepływ materiału przez rozkładarkę – z kosza (1), przez przenośniki zgrzebłowe (2), na przenośnik ślimakowy i pod deskę (4) – ma decydujący wpływ na dobre efekty rozkładania.

12 3

4



Deska rozkładającaDeska wyrównuje i wstępnie zagęszcza mieszankę mineralno-asfaltową do wymaganej grubości, spadku podłużnego i poprzecznego oraz przekroju daszkowego. Samopoziomująca się, pływająca deska przymocowana jest do ciągnika za pomocą dwóch ramion w dwóch punktach holowania, znajdujących się po obu stronach ciągnika, blisko jego osi. Dzięki temu jakiekolwiek pionowe ruchy spowodowane nierównościami powierzchni ograniczone są do minimum. Pozwala to desce na ułożenie równej warstwy, nawet, jeśli podłoże jest nieco nieregularne. W miarę jak układana jest każda następna warstwa, nierówności stają się coraz mniej widoczne.

Punkty holowania deski na ciągniku ustawione są tak, aby otrzymać wymaganą grubość warstwy. Ich pozycja może być w sposób ciągły nieznacznie korygowana przez system elektroniczny. Czujnik spadku podłużnego automatycznie utrzymuje wysokość w nawiązaniu do powierzchniowego punktu odniesienia, jakim może być „łyżwa” lub linka, podczas gdy czujnik spadku poprzecznego utrzymuje poprzeczne nachylenie deski.

kąt natarciaKąt między spodnią płytą deski, a układaną powierzchnią, nazywany jest „kątem natarcia”. Jest on różny dla poszczególnych desek, w zależności od ich ciężaru, powierzchni styku dolnej płyty oraz kształtu przedniej części deski. Na kąt natarcia ma również wpływ grubość rozkładanej warstwy i rodzaj materiału.

Pożądana równość warstwy jest osiągnięta, gdy wszystkie siły działające na deskę znajdują się w stanie równowagi. Tylko wtedy deska ustawi się w jej prawidłowym kącie natarcia rozkładając równą warstwę o stałej grubości.

Kąt między dolną płytą deski i układaną warstwą nazywany jest katem natarcia. Każda zmia-na wysokości punktów holowania deski na ciągniku powoduje odpowiednie dopasowanie się kąta natarcia. Pożądana równość jest osiągnięta, gdy wszystkie siły działające na deskę znajdują się w stanie równowagi.

Kąt natarcia może być zwięk-szony lub zmniejszony przez podniesienie lub obniżenie poziomu punktów holowania na ciągniku. Jakikolwiek ruch punktów holowania zakłóca równowagę i powoduje podnie-sienie się lub opadnięcie deski. Gdy deska znajdzie się w nowym położeniu, kąt natarcia odtwarza się i siły powracają do stanu równowagi.

1 Punkt holowania z regulacją wysokości.

2 Siła holująca, powodująca ruch postępowy deski.

3 Opór od wałka materiału i tarcie pomiędzy płytami spodnimi i rozkładanym materiałem.

4 Masa deski oddziaływująca na materiał.

5 Siła podnosząca generowana przez kąt natarcia i ruch postępowy deski.

6 Kąt natarcia powodujący powstawanie siły podnoszą-cej i zagęszczenie wstępne rozkładanego materiału.

1

2

3 64

5


ogrzewanie dolnych płyt deskiDeski są ogrzewane palnikami na paliwo płynne lub gazowymi albo też elektrycz-nie; co ma na celu zapobieganie pod-rywania gorącej mieszanki przez płyty i pozostawianiu śladów na powierzchni rozkładanej warstwy.

Stała lub zmienna szerokość rozkładaniaNajbardziej popularnym typem jest de-ska teleskopowa, która ma hydraulicznie zmienianą szerokość roboczą. Deska teleskopowa pozwala operatorowi na zmianę szerokości rozkładania w dowol-nym momencie. Funkcja ta jest szcze-gólnie wygodna w terenie zabudowanym lub w innych miejscach, gdzie wyma-gane są zmiany szerokości rozkładania. Deski o stałej szerokości są bardziej eko-nomiczne i odpowiednie w zastosowa-niach, w których rozkładanie przebiega na stałych szerokościach przez długi czas. Zmiana szerokości deski stałej wymaga paru godzin pracy mechaników.

Systemy zagęszczania w desceGłównym parametrem decydującym o zdolności deski do zagęszczenia wstępnego jest jej ciężar. Przy cięższej desce uzyskamy lepsze zagęszczenie niż przy desce lżejszej. Często wstępne zagęszczenie jest wspomagane zamoco-wanymi do deski systemami ubijaków i wibratorów. Polepszają one również przepływ materiału pod deską. O wybo-rze deski z ubijakami i/lub wibratorami decyduje rodzaj zastosowania, rodzaj mieszanki, maksymalny wymiar ziarna, grubość warstwy, a także lokalne prefe-rencje i specyfikacje.

UbijakiMechanizm ubijania wykorzystuje pio-nowy ruch o dużej amplitudzie i sto-sunkowo niskiej częstotliwości. Głów-nym zadaniem ubijaków jest ułatwienie przepływu materiału pod płytą deski. Za ubijakami znajduje się statyczna lub wibracyjna płyta. Szerokość ubijaków i częstotliwość ubijania ogranicza mak-symalną prędkość rozkładania. Zbyt mała częstotliwość ubijaków w stosunku do prędkości rozkładania może powodo-wać powstawanie śladów na powierzch-ni rozkładanej warstwy i zbyt niskie za-gęszczenia wstępne.

Wibracja Deska wyposażona jest w zespół wi-bracyjny. Oprócz efektu dodatkowego zagęszczenia, wibracja zmniejsza tarcie między płytą deski a mieszanką mineral-no-asfaltową, pozwalając desce łatwiej płynąć nad materiałem. Wibracja powo-duje również wypływanie części asfaltu na powierzchnię, co dostarcza dodatko-wego „smarowania” i polepsza teksturę powierzchni.

Deski wibracyjne z ubijakami Deska zarówno z ubijakami jak i z wi-bracją jest bardzo wszechstronna. Układy te mogą być stosowane razem lub oddzielnie. Ciężar dwóch układów zwiększa również całkowity ciężar de-ski, co z kolei powoduje lepsze zagęsz-czenie wstępne.

Deski o dużej energii zagęszczaniaDo specjalnych zastosowań, jak układa-nie warstw stabilizowanych cementem

i podbudów, opracowano specjalne de-ski o podwyższonym stopniu zagęszcze-nia. Deski te są bardzo ciężkie i są wy-posażone w dodatkowy ubijak w tylnej części deski.

dobór deski i ciągnikaDobór rozkładarki rozpoczyna się od de-ski. Musi ona zapewnić wymaganą sze-rokość rozkładania. Dobór deski zależy również od rodzaju mieszanki mineral-no-asfaltowej i grubości warstwy. Dobór ciągnika zależy od typu wybranej deski. Ciągnik musi być wystarczająco mocny, aby mógł ciągnąć i podtrzymywać deskę przy wybranej szerokości. Musi również zapewnić możliwość rozkładania z zało-żoną wydajnością wyrażoną w metrach kwadratowych, czy w tonach podawanej mieszanki na godzinę. W zależności od typu podłoża, szerokości rozkładania i przyszłych zadań dobiera się ciągnik na kołach lub na gąsienicach.

Nawet jeżeli niżej leżąca po-wierzchnia jest trochę nierówna, nowo-czesne elektroniczne systemy niwelacji zapewnią automatyczną korektę grubo-ści warstwy tak, aby osiągnąć prawidło-wy spadek poprzeczny i podłużny oraz aby zachować poziome rozkładanie. Użycie systemów niwelacji nie zwalnia wykonawcy od obowiązku właściwego przygotowania warstwy niższej: im jest równiejsza, tym łatwiej będzie osiągnąć równość nowo rozkładanej warstwy.

Stała lub zmienna szerokość rozkładania Ubijak Płyta deski Dodatkowy ubijak

1 2 3



oPeracJe roZkładania

Jakiekolwiek zatrzymania w rozkładaniu prowadzą do niższej jakości nawierzch-ni i krótszego okresu jej eksploatacji. Powinna być utrzymywana stała prędkość rozkładarki, skorelowana z dostępną ilością mieszan-ki, wynikającą z wydajności wytwórni mas bitumicznych i ilości samochodów do trans-portu.

Dla osiągnięcia zamierzo-nych celów, należy rozważyć szereg punktów. Po pierwsze, powinna być ustawiona wy-magana szerokość rozkłada-nia i deska musi być podgrza-na, aby zapobiec przyklejaniu się mieszanki do dolnej płyty.

Należy ustawić punkty holowania deski odpowied-nie dla grubości rozkładanej warstwy. W razie potrzeby, deska powinna być załamana dla uzyskania daszkowego profilu.

Wysokość ustawienia przenośnika ślimakowego jest również ważna dla uzy-skania dobrej jakości roz-kładania. Jeżeli przenośnik zamocowany jest zbyt nisko, to będzie kolidował z przepływem materiału pod deską, co może spowodować otwartą teksturę i poszarpaną powierzchnię warstwy. Jeżeli zamocowany jest zbyt wyso-ko, to mieszanka może nie docierać do skrajnych części deski. W idealnym ustawie-niu, odległość między po-wierzchnią rozkładanej war-stwy i dolną krawędzią piór ślimaka powinna być pięć razy większa od maksymal-nego wymiaru ziarna.

Jest wiele czynników, któ-re powinny być kontrolowane podczas operacji rozkładania.

Należą do nich:• Wałek mieszanki przed

czołem deski• Prędkość rozkładania• Aktualna grubość warstwy• Równość powierzchni• Szerokość rozkładania• Złącza• Temperatura rozkładania• Segregacja mieszanki

Wałek mieszankiPodczas całej operacji rozkła-dania powinien być utrzymy-wany stały wałek mieszanki (ilość materiału rozłożonego przed czołem deski). Ma to decydujący wpływ na pio-nowe położenie deski. Jak wyjaśniono wcześniej, niwe-lujące działanie deski wynika ze stanu równowagi wszyst-kich sił na nią działających. Jakakolwiek zmiana wśród tych sił spowoduje, odpo-wiednie podniesienie się lub obniżenie deski. Jeżeli wałek materiału jest zbyt wysoki,

Staranne zaplanowanie produkcji

i transportu mieszanki ma

decydujące znaczenie dla

utrzymania ciągłości rozkładania.

W jaki sposób wałek materiału wpływa na wysokość położenia deski

Wałek materiału zbyt wysoki.Deska podnosi się.

Wałek materiału zbyt niski.Deska opada.

Właściwa wysokość wałka materiału.Całkowita suma sił działających na deskę jest w równowa-dze i deska jest zdolna do utrzymania się na pożądanej wysokości.


wzrasta opór ruchu do przodu i, usiłując ten opór pokonać, deska zaczyna się podnosić. Pojawia się uskok w ułożonej warstwie, lub wzrasta jej grubość. Zwięk-szona ilość materiału powoduje również nadmierne zużycie piór ślimaka. Jeżeli z drugiej strony, wałek materiału jest zbyt niski, deska osiada, ponieważ brakuje materiału dla jej podparcia. Au-tomatyczny system nadzorujący i sterujący przepływem materiału przez rozkładarkę oraz wysokoś-cią ustawienia deski, może znacz-nie zmniejszyć te negatywne zja-wiska.



prędkość rozkładaniaPrędkość rozkładarki powinna być utrzymywana jak to tylko możliwe na stałym poziomie. Zmiany prędkości prowadzą do rozkładania nierównej warstwy. Zalecane jest wyposażenie rozkładarki w automatyczny system utrzymywania założonej prędkości w warunkach zmiennego obciążenia.

Również postoje są problemem. Mogą one powodować nie tylko pogor-szenie wyglądu powierzchni, ale również segregację temperaturową. Za każdym razem, gdy rozkładarka zatrzymuje się, deska ma tendencję do „topienia” się w warstwie. Schładzają się odcinki war-stwy przed deską i bezpośrednio za roz-kładarką, które nie są dostępne dla wal-ców. Tymczasem mieszanka pod deską pozostaje gorąca. Gdy rozkładarka znowu ruszy, deska nieznacznie podniesie się, aby przejść nad paskiem chłodniejszego materiału z przodu, pozostawiając za sobą uskok w warstwie.

Jeżeli rozkładarka jest zmuszona do zatrzymania się, to deskę można unieru-chomić za pomocą specjalnego systemu odciążenia deski, który wyłącza hydrau-liczne siłowniki podnoszenia. Zapobie-ga to „topieniu” się deski w warstwie i zmniejsza problemy związane z zatrzy-mywaniem rozkładarki.

Normalne prędkości rozkładania wa-hają się od 4 do 20 m/min., w zależno-ści od rodzaju mieszanki i parametrów rozkładarki. Po to by deska pływała na rozkładanej warstwie, należy utrzymy-wać pewną minimalną prędkość. Deska osiądzie, jeżeli prędkość spadnie poniżej wartości minimalnej. Grubość warstwy będzie wtedy zbyt cienka. Gdy stoso-wane są ciężkie deski zagęszczające dla osiągnięcia bardzo wysokich gęstości, prędkość powinna być utrzymywana w granicach 2-4 m/min.

Grubość i równość warstwyDla osiągnięcia wyspecyfikowanej rów-ności, zwykle wyrażanej jako maksy-malne dopuszczalne odchylenie w wy-sokości na odcinku o pewnej długości, grubość warstwy może się zmieniać, aby skompensować nierówności podłoża.

Tam gdzie niezbędne, należy sto-sować elektroniczne sterowanie wy-sokości i spadku, które automatycznie dopasowuje grubość warstwy tak, aby utrzymać wymagany poziom po-wierzchni. Jeżeli rozkładarka sterowana jest ręcznie, obsługa musi unikać zbyt częstych korekt wysokości położenia deski.

Powierzchnia asfaltowa wysokiej jakości



Złącza (spoiny)Metody rozkładania i zagęszczania na po-dłużnych i poprzecznych złączach są waż-ne dla ostatecznej jakości i wyglądu war-stwy asfaltowej.

Przy rozkładaniu mieszanki obok istniejącego pasa, wysokość deski ponad powierzchnię musi być dobrana starannie tak, aby zagęszczanie walcami odbyło się prawidłowo, to jest nie zagęszczona warstwa powinna być o 15-20% grubsza. Bardzo korzystne dla dopasowania złącza jest automatyczne sterowanie wysokością w oparciu istniejący sąsiedni pas.

Boczny zakład na złączu powinien wynosić 2-3 cm. Rozkładanie powinno być precyzyjne, aby ograniczyć ręcz-ne grabienie przy złączu. Aby uzyskać gładkie złącze poprzeczne, deska roz-

kładarki powinna być umieszczona na poprzednio ułożonej warstwie, bezpo-średnio przed złączem. Ponieważ siły działające na deskę muszą być w rów-nowadze, rozkładarka zaczynając pracę, może ruszyć do przodu tylko wtedy, gdy dostarczono jest tyle mieszanki, aby przenośnik ślimakowy był przykryty. Aby zapewnić dobre wiązanie wzdłuż spoiny, na istniejącą krawędź boczną, stosuje się warstwę szczepną.

rodzaj mieszanki a temperatura rozkładaniaSztywne mieszanki wymagają ciężkich desek, podczas gdy mieszanki niestabilne odpowiednio lżejszych. Mieszanki sztyw-ne mają tendencję do podnoszenia deski ponad wymaganą wysokość, podczas gdy wrażliwe mieszanki często nie mają wy-starczającej wytrzymałości do odpowied-niego podtrzymania ciężaru deski.

Ciężar deski na wrażliwych mieszan-kach może być zmniejszony za pomocą systemu jej odciążania, który przenosi część ciężaru deski na ciągnik. Pozwala to nie tylko na stosowanie ciężkich desek na wrażliwych mieszankach, ale również po-lepsza własności trakcyjne ciągnika i po-maga uzyskać równą powierzchnię oraz jednorodne zagęszczenie.

Innym czynnikiem, który wpływa na wynik operacji rozkładania, jest tempe-ratura rozkładanej mieszanki mineralno--asfaltowej. Zmiany temperatury mieszan-ki powodują zmiany w równości warstwy i wpływają na zagęszczenie za deską. Mieszanka stygnąc, stawia większy opór zagęszczaniu. Ciągnik musi zapewnić większą siłę pociągową, aby pokonać ten opór. Stąd rozkładanie mieszanek na zim-no wymaga rozkładarek posiadających dobrą siłę pociągową i wyposażonych w relatywnie ciężkie deski. Ponadto, po-wierzchnia warstwy może ulegać rozcią-ganiu ze względu na wzrastający, wraz ze spadkiem temperatury, opór lepkościowy.

Segregacja mieszankiSegregacja mieszanki mineralno-asfalto-wej w głównej mierze wynika z segregacji kruszywa w mieszance. Jest to najczęstsza przyczyna uszkodzeń nawierzchni asfal-towych.

Segregacja może pojawić się wcześ-nie, na etapie załadunku samochodu na wytwórni, zwłaszcza wtedy, gdy mie-szanka ładowana jest zbyt wolno. Zawsze trudno jest uniknąć pewnego gromadze-nia się grubego kruszywa wzdłuż boków skrzyni samochodu. Gdy mieszanka uległa już raz segregacji może pozostać rozsegregowania po przejściu przez roz-kładarkę lub, co najgorsze, doprowadzić do niejednorodnej powierzchni warstwy.

Segregacja wzdłuż krawędzi rozkła-danego pasa może być spowodowana segregacją grubego kruszywa wzdłuż boków skrzyni samochodu, a także nieprawidłowym rozłożeniem mieszanki przed deską. Na przykład, jeżeli poziom materiału jest zbyt wysoki, materiał bę-dzie opadał w kierunku zewnętrznych kra-wędzi, gdzie może segregować się grube kruszywo. Innym ważnym czynnikiem w tym zagadnieniu jest wysokość usta-wienia przenośnika ślimakowego.

Pojawienie się rozsegregowanego pasma pośrodku rozkładanego pasa jest spowodowane przez mechanizm napędu przenośnika ślimakowego, znajdujący się w środku przenośnika. Przeniesienie napędu na zewnętrzne krawędzie ślima-ków może wyeliminować to zjawisko.

Poprzeczne strefy segregacji z reguły wynikają z rozdzielania się materiału na przedzie i z tyłu skrzyni samochodu lub są przyczyną nieprawidłowego załadunku.Segregacja mieszanki może występować w poprzek warstwy, wzdłuż krawędzi i w osi.

Jest jedną z najczęstszych przyczyn uszkodzenia warstw asfaltowych.

Boczny zakład (2-3 cm) rozłożony rozkładarką.


ZagęsZcZanie MiesZanek Mineralno-asfalTowych

Skuteczność zagęszczania przez stalowy walec statyczny zależy przede wszyst-kim od jego ciężaru, lecz także od śred-nicy bębna.

Skuteczność zagęszczania przez wal-ce ogumione jest związana z ich cięża-rem i ciśnieniem w oponach. Walce ogu-mione są często stosowane w połączeniu z gładkimi walcami statycznymi lub wal-cami wibracyjnymi do wałowania wy-gładzającego, dla usunięcia śladów po bębnach oraz dla zamknięcia powierzch-ni. Korzyści z tych walców odnoszą się bardziej do wałowania wygładzającego niż do zagęszczania.

W walcach wibracyjnych ma miejsce połączenie działania statycznego ciężaru bębna z siłami dynamicznymi. Wibracja poważnie obniża tarcie wewnętrzne mie-szanki i polepsza skuteczność zagęsz-czania, nawet wtedy gdy stosowana jest razem ze stosunkowo niskimi naciskami liniowymi.

Wibracyjny walec do zagęszczania mie-szanki mineralno-asfaltowej, zawsze ma większą wydajność (wyrażoną w tonach mieszanki ułożonej w ciągu godziny), niż walec statyczny o tym samym ciężarze. Różnica ta jest jesz-cze bardziej widoczna na trudno za-gęszczalnych mieszankach.

Obecnie stosuje się wiele rodzajów walców do zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych.

Zaliczają się do nich: walce wibracyjne, statyczne i ogumione. Wybór maszyny zależy od rodzaju

i wielkości robót, a często także od lokalnych preferencji.

Statyczne walce trójkołowe p

Nowoczesne walce trójkołowe mają trzy duże napędzane bębny oraz przegubowe sterowanie kierun-kiem jazdy, w przeciwieństwie do tradycyjnych modeli, które mają dwa stalowe bębny napędowe i mniejszy bęben sterujący. Można zmieniać wielkość energii zagęszczającej przez balastowanie wodą.Zakres ciężaru: 8-15 ton.



Walce jednobębnowe do zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych

Jeden wibracyjny bęben i koła z gładkimi oponami na tylnej osi. Przegubowa rama.Ciężar: 10 ton.

Walce ogumione p

Z reguły posiadają 7-11 kół ogumionych. Wielkość energii zagęszczającej można zmieniać przez balastowanie, z reguły wodą lub piaskiem, a także przez zmianę ciśnienia w oponach.Zakres ciężaru: 10-35 ton.

Walce kombinowane (Kombi) p

Jeden bęben wibracyjny i jedna oś z trzema lub czterema kołami ogumionymi. Sztywna rama lub przegubowe sterowanie kierunkiem jazdy.Zakres ciężaru: 2-15 ton.

Wibracyjne walce tandemowe p

Z reguły z wibracją i napędem na oba bębny. Przegubowe lub sztywnoramowe ze skrętnymi bębnami.Zakres ciężaru: 1-18 ton.



Zasady wałowania

Zagęszczalność gorącej mieszanki mine-ralno-asfaltowej zależy od jej tempera-tury. Normalna temperatura rozkładania wynosi od 130 do 160 °C. W tym zakre-sie temperatur mieszanka jest miękka i plastyczna. W miarę spadku temperatu-ry, rośnie lepkość asfaltu i wzrasta opór zagęszczania.

Ogólnie, wałowanie zagęszczające powinno się rozpocząć tak szybko, jak tylko możliwe po rozłożeniu. Przy uży-ciu walca wibracyjnego, zagęszczanie może się rozpocząć z przejściami na wibracji. Na wrażliwych i niestabilnych mieszankach, bardziej odpowiednie może być rozpoczęcie dwoma statycz-nymi przejściami przy niskiej prędkości wałowania, 1-2 km/godz. Walec powi-nien się poruszać możliwie najbliżej rozkładarki tak, aby zagęszczanie mo-gło się odbywać powyżej minimalnej temperatury zagęszczania, zapewniając osiągnięcie wymaganego wskaźnika zagęszczenia. Tym niemniej, jeżeli wa-lec powtarza przejścia po tym samym śladzie w krótkich odstępach czasu, gdy temperatura mieszanki jest wysoka, po-wierzchnia może pękać i może wystąpić spadek gęstości.

Głównym zadaniem wałowania wy-gładzającego (które jest skuteczne do tak niskiej temperatury jak 60 °C) jest usu-nięcie śladów po walcach i innych wad powierzchniowych. Popra-wia ono również teksturę powierzchni. Wałowanie wygładzające może również podnieść gęstość, zwłaszcza, jeżeli war-stwa jest nadal gorąca.

W wielu krajach stosuje się walce ogumione do zamknięcia powierzchni, mimo, że ruch samochodowy na drogach i ulicach daje również ten efekt. Nie ma to miejsca na nawierzchniach lotnisko-wych, dlatego w przypadku tych na-wierzchni specyfikacje często nakazują użycie walców ogumionych do wałowa-nia wygładzającego.

Na cienkich warstwach i w nieko-rzystnych warunkach, czas przeznaczony na zagęszczanie może być nie dłuższy niż pięć minut. W tych samych warun-kach, gruba warstwa będzie utrzymywa-ła swoją temperaturę przez kilka godzin. Zatem konieczność szybkiego, skutecz-nego zagęszczania jest bardziej istotna na cienkich niż na grubych warstwach.

Wałowanie mieszanek mineralno-asfaltowych można podzielić na trzy etapy:

zawałowanie wstępne, zagęszczanie główne i wygładzanie

Przebieg schładzania mieszanki mineralno-asfal-towej jest funkcją grubości warstwy, temperatu-ry otoczenia, temperatury podłoża i warunków pogodowych. Na przykład wiatr ma bardzo znaczący wpływ na schładzanie powierzchni.

Grubość

Grubość

Minuty

Temperatura, °C

Temperatura, °C

Godziny



1

2

3

1

1

2

2

3

1

3

2

Wałowanie pierwszego pasa rozpoczyna się od najniższej krawędzi. Przejścia wykonywane są do przodu i do tyłu po tym samym śladzie. Zmiana pasa zawsze musi się odbywać na zagęszczonej powierzchni, dla uniknięcia pozostawiania śladów na warstwie.

Z założenia, walec powinien poru-szać się jak najbliżej rozkładarki. We wszystkich schematach wałowania ważne jest, aby starać się utrzymać stałą długość stref wałowania. Pomocne są tu punkty orientacyjne lub pachołki.

Wibracyjny walec tandemowy może zapewnić jednorodne zagęszczenia całej zagęszczanej powierzchni, dzię-ki poruszaniu się według prostego schematu.

Na początku muszą być zagęszczone wszystkie spoiny: najpierw poprzecz-ne, a następnie podłużne. Schemat wałowania tworzą równoległe pasy, podzielone na strefy wałowania o długości 30-50 m. Faktyczna długość strefy zależy od prędkości rozkładarki i czasu dostępnego dla wałowania, zanim ostygnie mieszanka.



Zagęszczanie złącza. Zagęszczanie należy rozpocząć wzdłuż złącza zagęszczając ok 10 cm gorącej mieszanki. W kolejnych przejazdach można zagęszczać coraz szerszy pas gorącej mieszanki. W przestrzeni ograniczonej przez ruch pojazdów na złącze można najeżdżać po kątem.

Wymagana ilość walców Wymagana ilość i rodzaj walców na budowie wynikają z wydajności roz-kładania wyrażonej w metrach kwa-dratowych na godzinę. Aby otrzymać tę wartość, należy uwzględnić szereg elementów.

Każda operacja rozkładania może być zmierzona jako tonaż gorącej mie-szanki do rozłożenia w ciągu godziny. Na wielkich budowach, wielkość ta jest z reguły określona przez wydajność wy-twórni mieszanek bitumicznych. Ilość ton mieszanki, szerokość rozkładania i grubość warstwy wyznaczają prędkość rozkładarki. Prędkość pomnożona przez szerokość rozkładania daje wydajność rozkładania w metrach kwadratowych na godzinę. Ta wartość służy do obli-czenia wymaganej ilości walców. W ob-liczeniach należy uwzględnić chwilowe spiętrzenia w dostawie mieszanki.

Odpowiednie prędkości wałowania wahają się od 2 do 6 km/godz. Niskie prędkości stosowane są na grubych warstwach oraz gdy wymagana jest wy-soka wartość wskaźnika zagęszczenia. Ilość przejść walca zależy od szeregu

czynników, a zwłaszcza od zagęszczal-ności mieszanki i wymaganego wskaź-nika zagęszczenia. Decydujący wpływ mają również statyczny nacisk liniowy i charakterystyka wibracji.

Cienkie warstwy z dużą zawartością kruszywa grubego najlepiej zagęszczać przy kombinacji wysokiej częstotli-wości i małej amplitudy, co pozwala zmniejszyć ryzyko kruszenia ziaren. Stabilne mieszanki i grube warstwy najlepiej zagęszczają się przy dużej amplitudzie.

Wskazane jest wykonanie odcinka próbnego dla wyznaczenia odpowied-niego schematu wałowania, który za-gwarantuje osiągnięcie wymaganego wskaźnika zagęszczenia. Cennym na-bytkiem może być izotopowy miernik gęstości, który umożliwia natychmia-stowe odczyty.

Profesjonalny producent walców powinien być w stanie dostarczyć ści-słych zaleceń, co do wyboru walca, jego ustawień oraz schematu wałowania.

Schemat wałowaniaSzerokość rozkładania podzielona jest

na pasy wałowania. Ilość pasów zależy od szerokości bębna i szerokości roz-kładania. Szerokość bębna powinna być powiązana z szerokością rozkładania, np. w taki sposób: aby trzy równoległe pasy wałowania wystarczały do pokry-cia tej szerokości.

Zmiany między pasami powinny być wykonywane na uprzednio za-gęszczonej powierzchni, aby uniknąć zostawiania śladów na warstwie. Do-datkowo, walce nie powinny nigdy stać bezczynnie na gorącej mieszance.

Zagęszczenie złączySkuteczne zagęszczenia złączy jest bar-dzo ważne dla jakości nawierzchni. Jak pokazano na rysunku, możliwe są dwa sposoby osiągnięcia wymaganego za-gęszczenia złączy.



Mieszanki ostre (trudnozagęszczalne)Wzrost obciążeń ruchem wytworzył za-potrzebowanie na bardziej stabilne war-stwy asfaltowe. W konsekwencji coraz bardziej powszechne stają się ostre mie-szanki mineralno-asfaltowe zawierające asfalt o dużej lepkości i kruszywo łama-ne o dużej zawartości frakcji grubych.

Ich wysoka mechaniczna odporność na zagęszczanie wymaga zastosowania skutecznych metod zagęszczania. Pod tym względem, walce wibracyjne są najlepszym wyborem zapewniającym osiągnięcie wymaganych gęstości.

Wrażliwe mieszankiMiękkie, wrażliwe mieszanki są po-datne na poziome przemieszczanie się podczas zagęszczania, co może prowa-dzić do powstania małych powierzch-niowych, poprzecznych spękań (o głę-bokości 3-5 mm). Z reguły spękania te mogą być zamknięte przez odpowiednie wałowanie wygładzające; lub przez późniejsze działanie ruchu. Jeżeli poja-wią się spękania podłużne, to z reguły są głębsze i trudniejsze do całkowitego zamknięcia. Wałowanie wrażliwych mieszanek wymaga podjęcia specjal-

nych środków. Często, przed rozpoczę-ciem wałowania, należy pozwolić im na schłodzenie. Oznacza to, że walec powinien pracować stosunkowo daleko od rozkładarki. W wielu przypadkach najlepiej jest pracować długimi pasami (100 m i więcej). Często najlepiej jest, dla ustabilizowania mieszanki, rozpo-cząć zagęszczanie od dwóch przejść statycznych lub zastosować walec ogu-miony. Przesuwaniu mieszanki oraz pojawianiu się spękań przeciwdziała również duża średnica bębna i powol-na jazda. Często na tych mieszankach najlepiej jest wybrać małą amplitudę i wysoką częstotliwość. Walec ogumio-ny jest odpowiedni do wygładzenia po-wierzchni.

Cienkie warstwyCienkie warstwy z reguły rozkładane są z dużą prędkością i dużą wydajnością powierzchniową, co może spowodować niewystarczającą wydajność wałowa-nia, o ile nie zostaną podjęte specjalne środki. Jeżeli walec musi zwiększyć prędkość, aby nadążyć za rozkładarką, istnieje ryzyko, że nie zostanie osiąg-nięta wymagana gęstość. Dla osiągnię-

cia wymaganego zagęszczenia należy zwiększyć ilość walców. Dla uniknięcia miażdżenia kruszywa, powinno się pra-cować z małą amplitudą i wysoką czę-stotliwością.

Dodatkowo, cienkie warstwy bar-dzo szybko schładzają się, dlatego wal-ce powinny być zdolne uzyskać wyma-ganą gęstość szybko i skutecznie.

Grube warstwyMożna uzyskać wysokie gęstości na warstwach mieszanek mineralno-asfal-towych o grubości do 15 cm. Tym nie-mniej, wałowanie na powierzchniach o dużych grubościach, może prowadzić do powstawania podłużnych fal. Na grubych warstwach wałowanie powin-no się rozpoczynać w pewnej odległo-ści od krawędzi pasa. W następnych przejściach walca należy się stopniowo zbliżać do krawędzi, tak aby uniknąć jej przesunięcia. Odpowiednie do tych za-stosowań są: duża średnica bębna i duża amplituda. Duża amplituda gwarantuje osiągnięcie skutecznego zagęszczenia w całej grubości warstwy.

Główną trudnością podczas pracy z mieszankami trudnozagęszczalnymi jest pokonanie ich oporu przed zagęszczaniem, który jest skutkiem wewnętrznego tarcia kruszywa. Dlatego powin-na być zastosowana duża energia zagęszczania – z reguły przez użycie walców wibracyjnych.

Mieszanki wrażliwe w stanie gorącym są plastyczne i mogą być wypychane spod bębna podczas wałowania, co prowadzi do powstania spękań włoskowatych i ryzyka późniejszych poziomych przemieszczeń mieszanki. Można osiągnąć odpowiednie zagęszczenie, jeżeli pozwoli się mieszance do pewnego stopnia na schłodzenie.



dobÓr MasZyn do ZagęsZcZa-nia MiesZanek Mineralno- asfalTowych

Ogólnie można stwierdzić, że wyższe jest prawdopodobieństwo osiągnięcia wymaga-nego zagęszczenia przez walec wibracyjny, aniżeli przez walec statyczny. Prawdopo-dobieństwo to rośnie ze wzrostem grubości warstwy, bardziej ostrych wymagań, co do wymaganej gęstości oraz wtedy gdy mie-szanka jest trudnozagęszczalna.

Na wrażliwych mieszankach oraz gdy wymagane są stosunkowo niskie wskaźni-ki zagęszczenia, tradycyjny statyczny wa-lec stalowy sam lub w połączeniu z wal-cem ogumionym, gwarantuje osiągnięcie wymaganego zagęszczenia z tym samym prawdopodobieństwem, co walec wibra-cyjny. Z drugiej strony, na ostrych mie-szankach wymagających wysokiego stop-nia zagęszczenia, prawdopodobieństwo sukcesu zdecydowanie faworyzuje walce wibracyjne.

Walec wibracyjny może wykonywać zarówno zagęszczanie jak i wałowanie

wygładzające. Na etapie zagęszczania powinien osiągnąć wymagane ostatecz-ne zagęszczenie. Na małych robotach może następnie przejść do pracy statycz-nej i wykonać wałowanie wygładzające. Na większych robotach wałowanie wygła-dzające wykonuje statyczny walec stalowy lub walec ogumiony.

Ponieważ walce wibracyjne są bardziej wydajne od walców statycznych, niezwy-kle ekonomiczne jest stosowanie ich na dużych budowach.

Lekkie walce wibracyjne zajmują obecnie znaczną część rynku małych robót asfaltowych.

Producenci walców powinni dyspo-nować odpowiednimi narzędziami, aby pomóc w doborze właściwego walca do danej roboty. Powinni również być w sta-nie udzielić zaleceń, co do ustawienia parametrów pracy walca i spodziewanej wydajności.

Przy doborze walca lub zespołu walców należy wziąć pod uwagę

czy maszyna zdolna jest osiągnąć wymaganą gęstość mieszanki,

a także związane z tym aspekty ekonomiczne.

Walec wibracyjny

Walec ogumiony

Walec statyczny



sPecyfikacJe i Polowe MeTody badań MiesZanek Mineralno-asfalTowych

Specyfikacje według metody wykonania wymieniają rodzaj i wielkość walców, które mają być zastosowane, ilość wal-ców i niekiedy sposób ich pracy.

Specyfikacje według rezultatu koń-cowego są bardzo często stosowane w budowie nawierzchni asfaltowych. Z reguły wymagana jest gęstość rzędu 97-100% gęstości Marshalla (50 lub 75 uderzeń na jedną stronę próbki mie-szanki mineralno-asfaltowej). Niekiedy w wymaganiach podany jest zakres wol-nych przestrzeni.

Kontrakty na roboty asfaltowe często zawierają klauzule kar, które przewidują potrącenia finansowe z płatności, jeżeli wykonawca nie osiągnął gęstości poda-nych w specyfikacji.

W normalnej metodzie polowego badania gęstości, próbka jest odwierca-na z warstwy za pomocą koronki dia-mentowej. Gęstość i zawartość wolnych

przestrzeni są później oznaczane w la-boratorium na dostarczonych próbkach z odwiertów. Do szybkiego oznaczenia gęstości na budowie mogą być zastoso-wane mierniki gęstości. Jak wcześniej wspomniano, są one bardzo przydatne na początku budowy, przy określaniu procedury wałowania. Tym niemniej, z reguły ostateczna ocena zagęszczenia przeprowadzana jest w oparciu o wyniki z odwiertów.

Specyfikacje funkcjonalne z reguły obejmują cały projekt drogowy, nie tylko warstwy asfaltowe. Tym niemniej z war-stwami asfaltowymi związane mogą być specjalne wymagania funkcjonalne, np. maksymalna głębokość koleiny po upły-wie określonego czasu, wymagania co do równości, etc. Inne metody badania jako-ści warstw asfaltowych zawierają spraw-dzenie równości, głębokość tekstury oraz szorstkość.

Ciągła kontrola zagęszczenia jako metoda podniesienia jakości i wydajności. System ciągłej kontroli zagęszczenia (CCC) wraz z pozycjonowaniem GNSS i pomiarem powierzchniowej temperatu-ry zagęszczanej warstwy pomaga w uzyskaniu większej wydajności proce-su wałowania. Jednocześnie wspomaga operatora w osiągnięciu wyższego i bar-dziej homogenicznego zagęszczenia. Dzięki wizualizacji procesu zabezpiecza przed błędami mogącymi skutkować zbyt niskim zagęszczeniem lub odwrot-nie – przegęszczeniem wynikającym z niepotrzebnych przejazdów po zagęsz-czonej powierzchni.

W specyfikacji według rezultatu końcowego, administracja określa minimalny wskaźnik

zagęszczenia, który następnie jest sprawdzany w badaniach laboratoryjnych i polowych.

Specyfikacje wg rezultatu końcowego są najczęściej stosowane na dużych budowach.



freZowanie na ZiMno

Proces frezowania

Jak to działa? Obracający się bęben frezujący jest wy-posażony w wielką liczbę wymiennych frezów. Bęben frezujący wyrywa i usu-wa materiał z górnej części nawierzchni asfaltowej. Bęben jest dociskany do pod-łoża dzięki obniżaniu ramy frezarki do momentu osiągnięcia zadanej głębokości frezowania. W tym momencie frezarka zaczyna posuwać się do przodu efek-tywnie usuwając nawierzchnię asfaltową do zadanej głębokości. Konstrukcja bębna sprawia, że frezy poruszają się w kierunku przeciwnym do ruchu fre-zarki. Taki przeciwbieżny ruch narzędzi tnących zwiększa bezpieczeństwo proce-su eliminując możliwość niekontrolowa-nego ruchu maszyny napędzanej przez bęben tnący. Głębokość frezowania jest kontrolowana przez podnoszenie lub opuszczanie bębna związanego z ramą maszyny. Operacja ta może być sterowa-na ręcznie lub kontrolowana przez elek-troniczny układ automatycznej niwelacji. Siła napędowa bębna jest przekazywana z silnika maszyny bądź za pośrednictwem pasków klinowych (napęd bezpośredni), bądź też poprzez system hydraulicznych pomp, węży, zaworów i silników. Na-pęd bezpośredni zapewnia najwyższą wydajność, a automatyczny system na-pinaczy pasków klinowych zabezpiecza silnik maszyny w przypadku natrafienia na przeszkodę. Napęd hydrauliczny jest za to prawie bezobsługowy.

Można przygotować złącza dla no-wej nakładki, a zapadnięte studzienki mogą być wycięte i ustawione na nowo na właściwym poziomie. Można wyciąć wąską rynnę do położenia, na przykład, światłowodów. Do różnych zastosowań mogą być użyte różne maszyny w zależ-ności od wymaganej wydajności, wiel-kości zadania lub żądanej zwrotności. Usunięty materiał w znacznym stopniu jest ponownie używany jako niezwią-zana podbudowa. Może być również dodany jako składnik mieszanki mine-ralno-asfaltowej wytwarzanej w rożnych typach WMA.

Frezowanie na zimno jest nieodłącz-

ną częścią cyklu życia każdej drogi.

Frezowanie służy do usuwania zuży-

tej, starej warstwy wiążącej lub też

całej konstrukcji asfaltowej. Może

również służyć do uszorstniania

istniejącej nawierzchni albo do usu-

wania kolein z warstwy ścieralnej,

która nie posiada innych uszkodzeń.

Zużyta warstwa jest usuwana za pomocą frezarki, materiał jest transportowany do WMB, gdzie podlega recyklingowi

poprzez dodawanie do nowej mieszanki mineralno-asfaltowej. Nowa mieszanka jest rozkładana i zagęszczana, tworząc

nową warstwę ścieralną.



Łopatka wyrzucająca

Frez tnący Uchwyt freza

Frez krawędziowy

Dlaczego frezujemy?Rozkładanie nowej warstwy asfaltowej na starą i zmęczoną nawierzchnię jest rozwiązaniem tymczasowym. Pęknięcia będą migrować poprzez nową warstwę powodując jej zniszczenie w krótkim czasie. Bez usunięcia starej warstwy szczepność międzywarstwowa może być niewystarczająca. Kolejnym problemem jest wysokość krawężników. Rozkładanie kolejnych warstw spowoduje ich całkowi-te zniknięcie.

W przypadków mostów i wiaduktów ograniczeniem jest ciężar nawierzchni. Rozłożenie nowej warstwy ścieralnej oznacza, że około 100-150 kg/m3 mie-szanki mineralno-asfaltowej zostanie do-dana do istniejącego obciążenia konstruk-cji. Może to zagrozić stabilności mostu. Rozwiązaniem tych problemów jest zasto-sowanie frezarki do usunięcia istniejącej warstwy i zastąpienie jej nową.

Proces rozkładania wymaga równe-go podłoża dla zapewnienia stałej gru-bości wbudowywanej warstwy. Stare nawierzchnie mogą być skoleinowane i posiadać niewłaściwą geometrię. Błę-dy te mogą być skorygowane za pomocą frezarki.

Frezarki kompaktowe mogą być rów-nież użyte do przygotowania podłoża przed rozkładaniem, usuwanie materiału wzdłuż krawężników, studzienek, ryn-sztoków itp.

Bęben/uchwyt/frezyPowierzchnia bębna jest obszarem robo-czym frezarki. Jego szerokość

i konfiguracja frezów określa zakres zastosowań konkretnej maszyny. Ty-powy odstęp pomiędzy frezami wynosi 15 mm i jest właściwy dla zgrubnego usuwania materiału. Szerokości bębnów mieszczą się w zakresie od 350 mm do 2200 mm. Do frezowania dokładnego w celu uszorstnienia nawierzchni lub usunięcia oznakowania poziomego sto-suje się bębny z mniejszym rozstawem frezów, wynoszącym połowę rozstawu standardowego. Bębny z odstępem fre-zów wynoszącym 3-4 mm nazywane są bębnami do mikrofrezowania. Głębo-kość frezowania dla takich bębnów jest ograniczona ze względu na konieczność rozdzielenia mocy napędu bębna na większą liczbę frezów. Bębny do frezo-wania dokładnego lub mikrofrezowania są również dostępne z dwoma lub wię-cej frezami w jednej linii. Pozwala to na zwiększenie prędkości frezowania bez zmniejszenia jakości procesu. Ostatnio coraz popularniejsze stają się bębny typu eko. W tych konstrukcjach odstęp po-między frezami mieści się w zakresie 15-25 mm, co oznacza zmniejszenie liczby frezów. Skutkuje to obniżeniem kosztów frezowania kosztem ograniczenia zakre-su zastosowań do miękkich mieszanek mineralno-asfaltowych. Równocześnie powierzchnia po frezowaniu jest bar-dzo szorstka.

Frezy podczas pracy ulegają znacz-nemu zużyciu. Ich czas eksploatacji wynosi od niecałej godziny do kilku dni w zależności od zastosowania, wy-dajności itp. Frez składa się z końcówki

z węglika spiekanego, stalowego kor-pusu, obrotowej podkładki i uchwytu umożliwiającego szybką wymianę. Fre-zy do frezarek na zimno posiadają stan-dardowy uchwyt o średnicy 20 mm, co umożliwia zastosowanie frezów różnych producentów. Dostępne są również frezy miniaturowe o innych średnicach uchwy-tów. Łatwe w wymianie frezy i, w nie-których wypadkach, ich uchwyty są nie-zwykle istotne dla zachowania wysokiej wydajności frezowania ze względuna możliwość ich uszkodzenia podczas ope-racji frezowania. Największe niebezpie-czeństwo niosą ze sobą żeliwne pokrywy studzienek, granitowe krawężniki, szyny tramwajowe itp. znajdujące się na fre-zowanej powierzchni, szczególnie, jeśli wcześniej zostały przykryte asfaltem.

Uchwyty frezów dzielą się na dwie grupy: uchwyty spawane do powierzch-ni bębna, najczęściej stosowane we frezarkach kompaktowych i w bębnach do frezowania dokładnego lub mikro-frezowania; oraz uchwyty dostosowane do szybkiej wymiany z przyspawaną podstawą i wymiennym uchwytem. Sy-stemy te są stosowane głównie w dużych frezarkach. Spiralny układ uchwytów i frezów pozwala na kierowanie sfrezo-wanego materiału do wlotu podajnika za pomocą łopatek wyrzucających.

Elementy bębna frezującego.



Zastosowania

Wysoka wydajnośćDuże zadania wymagają maszyn o dużej wydajności, zawsze wyposażonych w układ automatycznej niwelacji. Zadania te zazwyczaj wymagają szerokości frezo-wania w zakresie 1,0 - 2,2 m przy głębo-kości 0-320 mm.

Za frezarką posuwa się zamiatarka, a czasem myjka wysokociśnieniowa usuwająca resztki pyłu z sfrezowanej po-wierzchni. Dzięki temu warstwa szczep-na i nowa warstwa mineralno-asfaltowa są rozkładane na czystej powierzchni. Oznacza to, że proces musi przebiegać nieprzerwanie, bez poprawek. Taki sposób wymiany nawierzchni jest nazywany „mill and fill” (usuń i odtwórz) i jest najczęś-ciej stosowany podczas nocnych prac na zazwyczaj ruchliwych drogach i ulicach. Właściwa kontrola równości i głębokości frezowania oraz logistyka na budowie są krytycznymi elementami zadania. Usunię-cie 1 cm nawierzchni za dużo na odcinku 10 km powoduje konieczność wbudowa-nia dodatkowych 490 ton mieszanki mine-ralno-asfaltowej dla osiągnięcia właściwej niwelety powierzchni. Koszty takiego błę-du są więc bardzo wysokie.

prace remontowe/miejskieZadania tego typu są równie wymagają-ce jak frezowanie z wysoką wydajnością. Wysoka zwrotność, równowaga i masa są parametrami wpływającymi na szybkie wykonanie robót i ograniczenie zakłóceń ruchu pojazdów. Maszyny stosowane do tych zadań często używane są w ograni-czonych przestrzeniach, gdzie istotne są zwrotność i łatwość obsługi. Studzienki i otwory kanalizacyjne tworzą szczegól-nie wymagające środowisko pracy. Dobre oświetlenie miejsca pracy, niski poziom hałasu i dobra widoczność są niezwykle ważnymi parametrami zważywszy, że większość tego typu robót jest prowadzo-na w nocy. Typowe szerokości frezowa-nia mieszczą się w zakresie od 350 mm do 1m, a głębokości frezowania wynoszą 5-8 cm. Najlepsze maszyny spełniające te wymagania mogą być jednakże używane z powodzeniem do frezowania na większe głębokości.

Złącza/wykończeniePrzygotowanie do wykonania nowej na-kładki ścieralnej na istniejącej warstwie wiążącej wymaga przygotowania złącz za-równo na początku, jak i na końcu obszaru rozkładania. Również skrzyżowania muszą być przygotowane poprzez wykonanie

odpowiednich „wcinek” dla zapewnienia mocnych połączeń dla nowo rozkładanej nawierzchni. Konieczne jest wykończenie po frezowaniu wysokowydajnym łącznie z frezowaniem wokół studzienek, wlotów kanalizacyjnym itp. Zadania te wykonywa-ne są głównie przez maszyny o szerokości frezowania od 350 mm do 500 mm, lecz również 1000 mm maszyny z podajnikiem do tyłu nadają się do takich robót dzięki ich dużej zwrotności. Maszyny takie tworzą grupę zwaną frezarkami kompaktowymi.

Zastosowania specjalneUsuwanie nawierzchni za pomocą bęb-nów z małym odstępem frezów nazywane jest frezowaniem dokładnym. Zabieg ten stosuje się do usuwania płytkich kolein w nawierzchniach asfaltowych i betono-wych, korygowanie spadków poprzecz-nych dla poprawy odwodnienia, usuwanie oznakowania poziomego lub uszorstnienie nawierzchni pozbawionych uszkodzeń strukturalnych. Ponieważ na sfrezowanej powierzchni nie będzie rozkładana nowa nawierzchnia, istotne jest osiągnięcie wy-sokiej równości, wystarczającej do przy-wrócenia ruchu pojazdów bezpośrednio po wykonaniu powyższych prac. Standardowy bęben frezujący z odstępem frezów wyno-szącym 15 mm nie jest w stanie zapewnić

Wysoka wydajność/duże budowy



wymaganej jakości powierzchni. Tego typu prace wykonuje się bębnem do frezowania dokładnego o mniejszym rozstawie frezów, na ogół wynoszącym połowę lub mniej rozstawu standardowego. Dla wykonania zadania nie jest wymagana szczególnie wysoka wydajność, natomiast dokładna niwelacja i precyzyjna kontrola spadków poprzecznych i głębokości frezowania są niezwykle istotne.

Systemy niwelacji W typowych zastosowaniach i odpowia-dających im wymaganiach, regulacja pa-rametrów frezowania w frezarkach kom-paktowych następuje zazwyczaj ręcznie. Oznacza to, że operator maszyny opuszcza lub podnosi maszynę na tylnych kolum-nach za pomocą siłowników hydraulicz-nych uruchamianych ręcznie. Kontrola głębokości frezowania odbywa się poprzez odczytywanie wartości na skali umieszczo-nej w maszynie przekazując odpowiedzial-ność za osiągnięcie właściwych wyników frezowania na operatora maszyny. W przy-padku wyższych wymagań lub też dla uła-twienia pracy frezarka kompaktowa może być wyposażona w elektroniczny system automatycznej niwelacji. System ten kon-troluje aktualną głębokość frezowania lub spadek poprzeczny w stosunku do wstęp-nie zaprogramowanych wartości.

W niektórych przypadkach stosuje się czujnik ultradźwiękowy do współpracy z krawężnikiem lub linką, jako linię odnie-sienia. Duże frezarki najczęściej wyposa-żone są w zaawansowane systemy automa-tycznej niwelacji dla zapewnienia wysokiej jakości wykonywanych robót. Dwa czujni-ki grubości po obu stronach maszyny stano-wią minimalne wyposażenie. Dodatkowo stosuje się czujnik spadku poprzecznego, jeśli możliwe jest użycie linii referencyjnej tylko po jednej stronie maszyny. Dla lep-szego uśrednienia odczytów z linii referen-cyjnej stosuje się kilka czujników grubości z każdej strony. Taki system zapewnia uzyskanie wystarczającej dokładności dla frezowania dokładnego. W wyjątkowych, wymagających najwyż-szej dokładności przypadkach, jak prowa-dzenie operacji frezowania torów wyścigo-wych, pasów startowych na lotniskach lub dużych parkingów, stosuje się laserowe sy-stemy niwelacji lub pozycjonowanie GNSS z milimetrową dokładnością.

Systemy niwelacji

Zastosowania specjalne

Prace remontowe/miejskie

Złącza/wykończenie



Trudno jest ocenić skuteczność sprzętu zagęszczającego i rozkładającego bez badań polowych. Najlepiej, aby były one przeprowadzone na różnych materiałach i w różnych warunkach. W tym rozdziale określono i omówiono parametry i dane, które mogą być zastosowane do oceny i porównania sprzętu na pod-stawie jego specyfikacji.

Norma ISO 8811 określa zasady, jakie dane techniczne i parametry są odpowiednie do specyfikowania sprzętu zagęszczającego i rozkładającego.

Dzięki temu specyfikacje walców wibracyjnych mogą być porównywane, jeśli tylko odpowiadają tej normie.

isToTne cechy

sPrZęTU do ZagęsZcZania, roZkładania i freZowania MiesZanek Mineralno-asfalTowych

istotne cecHy sprZętU do ZagęsZcZania, roZkładania i freZowania MiesZanek Mineralno-asfaltowycH



Parametry zagęszczania są czynnikiem różnicującym walce. Pod tym względem energia zagęszczania odgrywa najwięk-szą rolę: im wyższa energia, tym większa głębokość zagęszczania i mniejsza ilość wymaganych przejść. Na wielkość ener-gii zagęszczania wpływa: • statyczny nacisk liniowy,• amplituda,• częstotliwość,• stosunek mas: statyczna/wibrująca,• średnica bębna.Wśród innych czynników znajduje się prędkość wałowania oraz ilość bębnów z wibracją. Siła odśrodkowa nie jest decydującym czynnikiem w procesie zagęszczania.

Statyczny nacisk liniowyDla gładkiego walca wibracyjnego, statyczny nacisk liniowy jest to ciężar modułu bębna podzielony przez sze-rokość wałowania bębna, wyrażony w kg/cm lub kN/m.

Ciężar statyczny jest ciężarem zespo-łu bębna z dodaniem części ramy przeno-szonych przez bęben (ciężar modułu bęb-na). Według ISO8811 statyczny roboczy ciężar zawiera wagę operatora oraz ciężar napełnionego w pełni zbiornika paliwa

i w połowie zbiornika wody. Znaczny wzrost statycznego nacisku liniowego prowadzi do zwiększenia skuteczności zagęszczania i zmniejszenia wymaganej ilości przejść.

Całkowity ciężar samojezdnego, jed-nobębnowego walca wibracyjnego nie jest bezpośrednim miernikiem skuteczności zagęszczania walca. Dlatego też mylące mogą być porównania według całkowite-go ciężaru. Prawdziwy obraz pojawia się jedynie wtedy, gdy porównujemy statycz-ne naciski liniowe modułu wibracyjnego bębna.

Częstotliwość i amplitudaCzęstotliwość jest ilością uderzeń bębna w jednostce czasu, mierzoną w Hz (wibracje na sekundę) lub drgań/min (drgań na minutę).

Amplituda to maksymalna zmiana położenia bębna w stosunku do jego osi; zwykle wyrażana jest w mm. Oznacza to, że całkowity ruch bębna równy jest podwojonej nominalnej amplitudzie. Wpływ częstotliwości i amplitudy na sku-teczność zagęszczania jest przedmiotem dyskusji od wielu lat. Badania laborato-ryjne i polowe wskazują, że skuteczność zagęszczania gruntów jest najwyższa przy częstotliwościach między 25 a 40 Hz (1,500 i 2,400 drgań/min). Zmiana częstotliwości wewnątrz tego zakresu, nie będzie miała większego wpływu na sku-teczność zagęszczania.Natomiast zmiana amplitudy ma duży wpływ na skuteczność i głębokość za-gęszczania. Duże amplitudy są zwłaszcza

ważne na materiałach wymagających dużej energii zagęszczania, takich jak: rumosz skalny i suche grunty gliniaste. Walce wibracyjne przeznaczone do za-gęszczania dużych objętości gruntu i ru-moszu skalnego w grubych warstwach powinny mieć amplitudę w zakresie 1,5-2,1 mm.

Parametry zagęszczania


Ciężar statyczny jest ciężarem zespołu bębna z dodaniem części ramy przenoszonej przez bęben (ciężar modułu bębna).

Częstotliwość jest ilością uderzeń bębna w jed-nostce czasu, mierzoną w Hz lub ilością drgań na minutę. Amplituda to maksymalna zmiana położenia bębna w stosunku do jego osi, zwykle wyrażana w mm.

ISTOTNe daNe:• Statyczny nacisk liniowy• Częstotliwość• Amplituda (stała lub zmienna)

Walce wibracyjne powstały w wyniku rozwoju walców statycznych, które

powodowały zagęszczenie jedynie w wyniku działania ciężaru statycznego.

Porównanie dwóch walców wibracyjnych jest trudnym zadaniem;

w rzeczywistości jest to niemożliwe do wykonania tylko na podstawie

formularza specyfikacji. Na skuteczność walca mają wpływ różne

parametry, zatem istotne jest dokładne zrozumienie ich znaczenia.

isToTne cechy

walca wibracyJnego


W przypadku mieszanek mineralno-asfal-towych, stwierdzono, że najlepsze rezul-taty otrzymuje się dla częstotliwości po-między 50 a 70 Hz (3,000 i 4,200 drgań/min). Amplitudy odpowiednie dla mie-szanek mineralno-asfaltowych nie powin-ny przekraczać jednego milimetra.

W wyniku wysokich częstotliwości małe są odstępy między uderzeniami (odległość między każdym uderzeniem bębna), co zapobiega drobnemu falo-waniu powierzchni. Wielkość odstępów między uderzeniami jest funkcją często-tliwości oraz prędkości: niska częstotli-wość przy dużej prędkości doprowadzi do szerokich odstępów uderzeń; wysoka częstotliwość przy niskiej prędkości pro-wadzi do wąskich odstępów uderzeń.

Ustawienia amplitudyCzęsto bardzo duże korzyści można osiągnąć, gdy możliwa jest zmiana wiel-kości siły wibrującej walca. Najlepszym sposobem prowadzącym do tego, jest zmiana amplitudy. Z regulowanymi usta-wieniami amplitudy skuteczność zagęsz-czania może być dopasowana do różnych rodzajów materiałów i różnych grubości warstw. Niektóre walce mogą automa-tycznie zmieniać wielkość amplitudy podczas zagęszczania, dostosowując ją do wymagań niżej leżącej powierzchni.

Możliwość zmiany amplitudy jest bardzo ważna przy zagęszczaniu miesza-nek mineralno-asfaltowych. Podczas pra-cy na wrażliwej mieszance lub cienkiej warstwie, najlepsze efekty osiągane są przy ustawieniu małej amplitudy. Zmniej-sza to również ryzyko miażdżenia słabych ziaren. Przeciwnie, mieszanki trudnoza-gęszczalne i grube warstwy, wymagają stosunkowo wysokich amplitud. Zmienne ustawienia amplitudy powodują zmianę skuteczności zagęszczania. Przy zagęsz-czaniu gruntów, operator może zmienić amplitudę, dopasowując ją do różnej gru-bości warstwy. Przy zagęszczaniu mie-szanek mineralno-asfaltowych, zmienna amplituda może być wykorzystana do przystosowania walca do różnych wy-magań stawianych przez ostre lub wraż-liwe mieszanki, a także wynikających ze zmian grubości warstwy.

Przy zagęszczaniu grubych warstw do wysokiej gęstości, najlepiej rozpocząć od dużej amplitudy. W miarę jak zwięk-sza się gęstość materiału, bęben często zaczyna odbijać się. W takim przypadku, nawet jeżeli zwiększymy ilość przejść, nie wzrasta gęstość materiału, a co gorsze

- materiał może być miażdżony, a maszy-na może ulec uszkodzeniu. Można zapo-biec odbijaniu się bębna jeżeli powrócimy do małej amplitudy. Gęstość materiału bę-dzie mogła nadal wzrastać.

automatyczne sterowanie wibracjąNowoczesne walce do mieszanek mine-ralno-asfaltowych powinny być wyposa-żone w automatyczny system sterowania wibracją, który wyłącza wibrację poniżej pewnej minimalnej prędkości. Zapobiega to działaniu wibracji na powierzchnię, gdy walec jest unieruchomiony lub gdy zwalnia, aby zmienić kierunek jazdy.

prędkość wałowaniaPrędkość wałowania ma wyraźny wpływ na skuteczność zagęszczania. Do pewnego stopnia duża prędkość wałowania może być zrekompensowana zwiększoną ilością przejść walca. Tym niemniej, optymal-na prędkość przy zagęszczaniu gruntów kształtuje się w zakresie 3-6 km/godz. Zagęszczanie grubych warstw gruntu i rumoszu skalnego do wysokich wartości wskaźnika zagęszczenia wymaga niższych prędkości z tego zakresu. Optymalne prędkości dla mieszanek mineralno-asfal-towych są nieco wyższe niż dla gruntów. Utrzymanie stałej prędkości jest ważne dla uzyskania jednorodnego zagęszczenia i z tego samego powodu przydatny jest miernik prędkości zamontowany na walcu. Kontrola prędkości jest szczególnie ważna przy zagęszczaniu mieszanek mineralno--asfaltowych.

ilość bębnów wibracyjnychDwa wibracyjne bębny zmniejszają ilość niezbędnych przejść, a tym samym prowadzą do wzrostu wydajności wal-ca. Przy jednym bębnie wibracyjnym walec będzie wymagał o około 80% więcej przejść w porównaniu z tandemo-wym walcem wibracyjnym o tej samej wielkości. Oczywiście wielkości te zmie-niają się w zależności od rodzaju zagęsz-czanego materiału.

Masa statyczna/wibracyjnaStosunek między masą statyczną a masą wibracyjną powinien być tak zrównowa-żony, aby rama była wystarczająco ciężka dla zmniejszenia ryzyka odbijania bębna. Jednak zbyt ciężka rama może tłumić wibracje i zmniejszać skuteczność za-gęszczania. W przybliżeniu ciężar bębna powinien być równy 1/3 do 1/2 ciężaru ramy.

Normalna zależność między efektem zagęszczania gruntów, częstotliwością i amplitudą. Amplituda ma znaczny wpływ na skuteczność zagęszczania, podczas gdy częstotliwość może się zmieniać w pewnym optymalnym zakresie.

Wibracyjny walec tandemowy może mieć jeden lub dwa bębny wibracyjne. Ogólnie, dwa bębny wibracyjne zwiększają wydajność o około 80% na gruntach i 50% na warstwach asfaltowych, gdyż walec nie musi wykonać aż tylu przejść.

Stopień zagęszczenia

Głębokość

Niska amplituda

Wysoka amplituda



1

2

3

SIła OdŚROdKOWa I CałKO-WITa ZaSTOSOWaNa SIła

Nie jest prawidłowe założenie, że zwięk-szona siła odśrodkowa oznacza zwiększo-ną skuteczność zagęszczania. Wzrost siły odśrodkowej do potęgi drugiej w funkcji wzrostu częstotliwości stoi w sprzeczno-ści z wykresem wskazującym na ogra-niczony wpływ zmian częstotliwości na efekt zagęszczania. Całkowita stosowana siła (Total Applied Force-TAF) była uwa-żana za dobry wskaźnik do pomiaru ener-gii zagęszczania w początkowym okresie stosowania zagęszczania wibracyjnego. Jest to suma statycznego ciężaru oraz siły odśrodkowej i, jak w przypadku siły odśrodkowej, łatwo jest wyciągnąć na podstawie tej wielkości złe wnioski.

KONSTRuKCja BĘBNa

Szerokość bębnaPrzy zagęszczaniu gruntów szerokość bębna z reguły wyznacza powierzchnio-wą wydajność zagęszczania. Przy szer-szym bębnie otrzymujemy w jednym przejściu większą pokrytą powierzchnię. Jednakże to samo nie ma zastosowania przy zagęszczaniu mieszanek mineral-no-asfaltowych, gdzie należy również uwzględnić szerokość rozkładarki. W asfaltowych robotach nawierzchnio-

wych szerokość bębna musi być skorelo-wana z szerokością rozkładania. Istnieje optymalna szerokość bębna, zapewniają-ca pokrycie szerokości rozkładarki mi-nimalną ilością równoległych pasów wałowania.

Średnica bębnaDuża średnica zmniejsza opory zagęsz-czania. Może być to szczególnie ważne przy zapobieganiu przemieszczania się warstwy asfaltowej i minimalizowaniu spękań powierzchniowych, podczas wało-wania wrażliwych, niestabilnych miesza-nek mineralno-asfaltowych. Zawsze bar-dziej wskazana jest duża średnica bębna.

Grubość poszycia bębnaBęben walca ulega zużyciu. Zagęszcza-nie materiałów drobnoziarnistych powo-duje mniejsze zużycie niż zagęszczanie gruboziarnistego rumoszu skalnego. Twarde i ostre skały mogą spowodować wyjątkowo wysokie zużycie.

Grubość poszycia bębna i jakość stali decyduje zatem o żywotności oraz zdolności bębna do odporności na deformacje.

Równie ważne jest wykończenie po-wierzchni bębna. Współczesne techniki wyginania bębnów gwarantują otrzyma-nie wystarczająco okrągłych i równych bębnów do zagęszczania gruntów. W przypadku walców do zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych, wy-magania są większe. Dlatego ich bęb-ny są z reguły obrabiane maszynowo. W efekcie powstaje bęben, który za-pewnia otrzymanie gładkich i równych powierzchni asfaltowych.

Bębny dzieloneKonstrukcja dzielona bębna pozwala na pracę dwóch połówek bębna z różnymi prędkościami. Zmniejsza to zdzieranie powierzchni warstwy asfaltowej podczas pracy na ostrych łukach. Jeżeli walec nie posiada dzielonych bębnów, operator po-winien przestrzegać standardowych reguł wałowania na łukach, aby osiągnąć pra-widłowe wykonanie pracy. Należy uwa-żać, aby nie stosować walca z dzielonymi bębnami do pracy na gruntach. Wałowanie na sztywnych gruntach powoduje efekt kowadła działającego na poszycie bębna. Może to doprowadzić do rozszerzenia ma-teriału i scalenia szczeliny między dwoma połówkami bębna, niszcząc w ten sposób zamierzony cel i korzyści ze stosowania bębna dzielonego.

Walec o szerokości bębna 1500 mm pokrywa szerokość rozkładania 3,5 do 4,2 m w trzech równoległych pasach. Walec o szerokości 1700 mm jest w tej sytuacji nieeko-nomiczny, gdyż nadal potrzebuje trzech przejść, a zakłady są niepotrzebnie duże. Wielkość walca musi być dobrana tak, aby spełnić zarówno wymagania dotyczące zagęszczenia, jak i przewidywanej szerokości rozkładania, dla zapewnienia jakości zagęszczenia i efektywności procesu.

Ostre skręty wzdłuż łuku mogą spowodować zrywanie powierzchni podczas zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych. Można tego uniknąć przez wałowanie w dwóch lub więcej kierunkach.

ISTOTNe daNe:• Szerokość bębna• Średnica bębna• Grubość poszycia bębna



Wiele czynników wpływa na własności trakcyjne. Niżej wymienione są szcze-gólnie istotne dla walców do zagęszcza-nia gruntów:

Napęd bębnaNapęd bębna poprawia własności trak-cyjne, ponieważ pozwala na wykorzy-stanie całego ciężaru walca do rozwinię-cia siły pociągowej. Jest to szczególnie przydatne przy pracy na grubych war-stwach i trudnych materiałach, np. rów-noziarniste suche piaski (zagęszczanie na sucho).

Może to również polepszyć zdolność pokonywania wzniesień, to jest zdolność walca do pracy na pochyleniach. Doda-nie hydraulicznego rozdzielacza prze-pływu dla napędu kół i bębna również poprawia cechy trakcyjne.

Systemy kontroli trakcji i automa-tyczne systemy antypoślizgowe zdecy-dowanie polepszają własności trakcyjne poprzez ograniczenie lub całkowite wy-

eliminowanie ryzyka poślizgu bębna lub kół, pochłaniającego całą energię hy-draulicznego układu napędowego.

Średnica bębna i statyczny nacisk liniowyDuża średnica bębna i mały nacisk li-niowy, powodują niski kąt podejścia do zagęszczanego materiału - im większa średnica bębna i niższy nacisk liniowy, tym mniejszy jest kąt podejścia. W konsekwencji, mniejszy jest opór wa-łowania.

rozkład ciężarów między modułem na-pędowym i modułem bębnaBez napędu na bęben równy podział po połowie między ciężarami przedniego i tylnego modułu pozwala na osiągnięcie dobrych cech trakcyjnych. Im cięższy jest moduł napędowy w stosunku do ciężaru modułu bębna, tym lepsze własności trakcyjne. Siłę pociągową można polepszyć przez balastowanie opon lub przez wybór modelu

z napędzanym bębnem (standardowa cecha wielu walców do zagęszczania gruntów z ciężkim bębnem).

Wielkość i bieżnik oponW walcach z napędem na koła ogumione decydujący wpływ na wielkość kontak-tu wywieranego przez opony na niżej leżącą powierzchnię mają następujące parametry opony: szerokość przekroju, głębokość przekroju oraz średnica felgi. Opony z bieżnikiem „diamentowym” zapewniają wystarczające własności trakcyjne dla większości zastosowań. W przypadku większych wymagań możliwe jest zastosowanie opon z bież-nikiem „traktorowym”.

przeniesienie napęduMoc i moment obrotowy silnika hydraulicznego, wybór przełożenia skrzyni biegów oraz charakterystyka osi (napęd planetarny, przeciwpoślizgowy mechanizm różnicowy) związane są ze zdolnością pokonywania wzniesień przez walec.

Systemy antypoślizgowe poprawiają własności trakcyjne poprzez monitoro-wanie i zapobieganie uślizgowi kół lub bębna. Moc jest przekazywana do bębna lub kół bez strat, zapewniając optymalną siłę pociągową.

WłaSNOŚCI TRaKCyjNe

ISTOTNe daNe:

Walce do gruntów• Ciężar roboczy• Ciężar modułu napędowego• Ciężar modułu bębna• Rozmiar opon• Pokonywanie wzniesień

Walce do mieszanek mineralno-asfaltowych• Ciężar roboczy• Ciężar modułu przedniego bębna• Ciężar modułu tylnego bębna• Pokonywanie wzniesień

Zdolność walca do poruszania się po pochyleniach nazywana jest zdolnością pokonywania wzniesień. Wartości dotyczące wzniesień pokonywanych przez różne maszy-ny powinny być odniesione do porównywal-nych procedur i warunków. W publikacjach technicznych, zgodnie z normą ISO8811 podaje się teoretyczną zdolność pokonywa-nia wzniesień.

Kąt podejścia wpływa na opór wałowania. Jeżeli bęben jest mały i ciężki, będzie wywierał poziomą siłę, która z kolei powoduje większe opory wałowania, co może zwiększyć zapotrzebowanie na moc silnika.



ZdOLNOŚĆ MaNeWROWa

Przy małym promieniu skrętu stosunko-wo łatwo jest pracować maszyną w ogra-niczonej przestrzeni. Minimalny nawis polepsza zdolność walca do pracy w cias-nych narożach. Duży prześwit umożliwia swobodną pracę nad przeszkodami. Za-kres prędkości 0-10 km/godz. wystarcza w normalnych warunkach pracy. Wysoka prędkość transportowa może być ko-rzystna, gdy walec musi się przemiesz-czać między budowami. Niska prędkość na biegu wstecznym nie ma znaczenia przy transporcie, ale może wpływać na wydajność zagęszczania, gdyż normalnie przejścia wykonywane są do przodu i do tyłu. Dobra widoczność we wszystkich kierunkach jest ważną cechą manewro-wą, gdyż walce poruszają się zarówno do przodu jak i do tyłu. Ważne jest, aby ope-rator miał dobry widok krawędzi bębna, nawet w jego maksymalnym bocznym przesunięciu. Niektóre walce tandemo-we mogą osiągać wartość poprzecznego przesunięcia bębnów sięgającą nawet do 1200 mm, aby ułatwić wałowanie wzdłuż krawężnika i na łukach. Daje to możliwość przesunięcia środka ciężko-ści w celu umożliwienia pracy na sła-bych poboczach. Zwiększa to również wydajność powierzchniową wałowania wygładzającego.

koncepcje konstrukcyjneWalce tandemowe są najczęściej produ-kowane zgodnie z dwoma koncepcjami konstrukcji ramy:

Skrętny przegub z lub bez możliwości po-

przecznego przesunięcia bębnówWalec ze sterowaniem przegubowym zapewnia możliwość poruszania się obu bębnów w jednym śladzie również pod-czas jazdy po łuku. Przy zastosowaniu tylnego bębna skrętnego można w prosty sposób uzyskać ich poprzeczne prze-sunięcie. Dobra widoczność krawędzi bębna, nawet przy pracy z poprzecznym

przesunięciem bębnów, jest jedną z zalet tej koncepcji konstrukcyjnej.

Sztywna rama ze skrętnymi bębnamiW walcu sztywnoramowym zarówno przedni, jak i tylny bęben mogą być skręcane indywidualnie. Możliwa jest również praca ze sprzężonym skrętem obu bębnów, naśladującym ruch wal-ca przegubowego. Koncepcja walca sztywnoramowego pozwala na osiąga-nie dużego poprzecznego przesunięcia bębnów, jednak odbywa się to kosztem widoczności ich krawędzi. Walec sztyw-noramowy jest krótszy niż walec przegu-bowy, dzięki czemu jest on zwrotniejszy i łatwiejszy w transporcie.

uKład ZRaSZaNIaWalec do zagęszczania mieszanek mine-ralno-asfaltowych musi mieć dobry układ zraszania wodą, zapobiegający przykleja-

niu się mieszanki do bębnów. Nowoczes-ne walce mają układ napędzany pompą, w przeciwieństwie do grawitacyjnego systemu zasilania niezwykle podatnego na złą pracę na spadkach. Wykonanie zbior-ników i przewodów z tworzywa sztucz-nego zapobiega korozji układu. Bardzo ważne jest wyposażenie układu w dobry system filtrów, gdyż na niektórych budo-wach trudno jest znaleźć czystą wodę do spryskiwania. System powinien składać się z co najmniej dwóch (a lepiej trzech) filtrów: filtr na wlocie do zbiornika, linio-wy filtr pompy i filtr przy każdej dyszy zraszającej. Dobrze jest mieć system awa-ryjny, umożliwiający spryskiwanie obu bębnów z dowolnego z dwóch zbiorni-ków. Zbiorniki powinny mieć pojemność wystarczającą na ośmiogodzinny dzień pracy. Czasowe sterowniki zraszania umożliwiają optymalizację ilości wody spryskiwanej na bębny.

ISTOTNe daNe:• Wewnętrzny promień skrętu• Zewnętrzny promień skrętu• Rozstaw kół• Boczny minimalny nawis• Prześwit• Zakres prędkości



SILNIK

Oczywiste jest, że silnik powinien mieć moc wystarczającą do zapewnienia prawidłowej pracy walca. Dodatkowo, powinien mieć odpowiednią nadwyżkę mocy: w przewidywaniu spadku mocy wraz ze zużyciem silnika oraz jako rezerwę przy pracy na dużych wysokościach.

Pojemność zbiornika paliwa powinna wystarczyć co najmniej na pracę podczas jednej zmiany. Poziom hałasu powinien być niski, zapewniając operatorowi i pracującym w pobliżu przyjazne środowisko pracy. Silniki o niskiej emisji spalin mają mniej szkodliwy wpływ na środowisko. Dodatkowe systemy kontroli prędkości obrotowej silnika w zależności od zapotrzebowania na moc, automatycznie redukujące obroty silnika do poziomu obrotów na biegu jałowym podczas postoju mają bardzo duży wpływ na redukcję zużycia paliwa. Silnik musi oczywiście spełniać normy emisji obowiązujące w kraju, w którym maszyna jest eksploatowana.

Systemy oczyszczania spalin stosowane w instalacjach silników spełniających najwyższe wymagania dotyczące emisji (EU/EPA) wymagają paliwa o ultra-niskiej zawartości siarki (poniżej 15 ppm) co oczywiście ogranicza obszar ich zastosowania.

TRaNSPORT

Całkowita długość, szerokość i wyso-kość oraz ciężar transportowy mają bez-pośredni wpływ na transport. Ponadto należy uwzględnić lokalne ograniczenia wynikające z przepisów ruchu drogo-wego. Całkowita wysokość maszyny poniżej trzech metrów zdecydowanie obniża koszty eksploatacji pozwalając na znacznie szerszy wybór środków transportu.

INNe WaŻNe CZyNNIKI Niżej podane informacje są rzadko zamieszczane w katalogach sprzętu i wymagają szczegółowego omówienia z przedstawicielem producenta.

komfort pracy operatora Im bardziej komfortowe warunki, tym lepsza praca operatora. Stanowisko operatora musi sprzyjać komfortowi. Pomost musi być dobrze izolowany od wibracji i wstrząsów, co zapobiega nad-miernemu zmęczeniu. Poziom otaczają-cego hałasu nie powinien przeszkadzać dobremu samopoczuciu i koncentra-cji operatora. Dobra widoczność we wszystkich kierunkach jest istotna dla bezpieczeństwa pracy.

Dodatkowo, wszystkie przyrządy kierowania powinny być łatwo dostęp-ne we wszystkich pozycjach siedze-nia. Wskaźniki na tablicy powinny być umieszczone w logicznym porządku, łatwo zauważalne oraz czytelne. Rucho-me obrotowe siedzenie zintegrowane z większością istotnych przyrządów ste-rowania polepsza komfort pracy opera-tora, gdyż pozwala mu na umieszczenie siedzenia w pozycji dającej najlepszy przegląd wałowanej powierzchni.

ISTOTNe daNe:• Standard emisji• Producent• Moc znamionowa przy ...... • Pojemność zbiornika paliwa

ISTOTNe daNe:• Ciężar transportowy• Całkowita szerokość• Całkowita długość• Całkowita wysokość

Dobrze zorganizowane, wygodne stanowisko pracy operatora,

czyniąc pracę operatora łatwiejszą, przyczynia się do lepszego

przebiegu wałowania.



BezpieczeństwoBezpieczeństwo jest istotne nie tylko dla operatora, ale i dla osób pracujących w pobliżu.

W walcach tandemowych system hamowania musi być sprawny na obu bębnach, a na walcu jednobębnowym – na bębnie i na kołach napędowych. Powinien być uzupełniony systemem awaryjnym, uruchamianym ręcznie lub automatycznie przy spadku ciśnienia hydraulicznego. Ważny jest również nie-zawodny hamulec podczas parkowania.

Najwięcej wypadków ma miejsce, gdy operator wsiada lub schodzi z walca. Oznacza to, że trzeba zwrócić uwagę na bezpoślizgowe pomosty, bezpieczne poręcze wkoło stanowiska pracy operatora i zapewnienie bezpiecznych stopni wiodących do pomostu. Dla polepszenia bezpieczeństwa operatora, na liście wyposażenia musi znajdować się kabłąk antykapotażowy (ROPS) lub bezpieczna kabina.

NiezawodnośćW przypadku dużych robót ziem-nych czy asfaltowych postoje są bar-dzo kosztowne. Kapitalne znaczenie ma więc niezawodność maszyny.Ekonomiczną inwestycją jest tylko

walec pracujący z niewielką ilością postojów spowodowanych awaria-mi. Cena nabycia nie ma decydujące-go znaczenia w całkowitych kosztach maszyny, o czym należy pamiętać pod-czas zakupu walca.

UtrzymanieWysoka niezawodność maszyny jest decydującym czynnikiem przy określaniu rentowności walca. Nie jest to tylko kwestia jakości rozwiązań technicznych. Rentowność zależy również od dobrego serwisu, który jest funkcją łatwej dostępności do wszystkich istotnych zespołów oraz skutecznej dostawy części zamiennych. Wszystko, co powoduje, że maszyna nie ma przestojów i pracuje tak często jak tylko możliwe.

Instrukcje obsługi i utrzymania, podręcznik operatora i podręczniki warsztatowe powinny być dostępne w głównych językach.

Łatwość codziennej obsługi jest waż-na dla każdej maszyny. Natychmiastowy dostęp do punktów smarowania, filtrów itp., ułatwi życie operatora i da gwaran-cję, że obsługa będzie wykonana. Jest bardzo korzystne, jeśli walec ma jak naj-mniejszą liczbę punktów smarowania.

przystosowanie sprzętuSzczególnie korzystne jest, jeśli walec potrafi pracować w szerokim zakresie warunków polowych, np. na różnych rodzajach gruntów, terenu i na dużych wysokościach. Możliwość takiej pracy walca jest bezcenna dla użytkownika.

Łatwość adaptacji sprzętu może mieć również decydujące znaczenie podczas jego zakupu. Na przykład, atrakcyjne są tandemowe walce wibracyjne, ponieważ nadają się do zagęszczania zarówno warstw asfaltowych, jak i podbudów.

Cenione są również samojezdne walce wibracyjne, w których można wymienić gładki bęben na bęben okołkowany. Dysponując wymiennymi bębnami, można wszystkie roboty zagęszczania wykonać jednym walcem. Obniża to koszty zakupu i pomaga obniżyć wydatki na obsługę i części zamienne. Nakładki okołkowane, zastosowane na gładkich bębnach, powodują zmniejszenie amplitudy wibracji, ale mogą być także akceptowalnym kompromisem dla uzyskania możliwości zamiany w krótkim czasie walca z gładkim bębnem na walce okołkowany.

Z zasady łatwy dostęp oznacza łatwe utrzymanie, co z kolei oznacza krótsze postoje.

Kabłąk antykapotażowy (ROPS) wraz z pasem bezpieczeństwa zabezpiecza operatora przed wpadnięciem pod walec. W połączeniu z systemem zabezpieczenia przed spadającymi obiektami (FOPS), chroni również operatora przed spadającymi obiektami podczas pracy w wykopach. Dźwiękowy sygnał jazdy do tyłu zwiększa bezpieczeństwo podczas cofania.



isToTne cechy

walca sTaTycZnego Z gładkiM bębneM

Wynik zagęszczania zależy również od średnicy bębna, co omówiono w dalszej części tego rozdziału.

Statyczny nacisk liniowyW konwencjonalnych statycznych wal-cach trójkołowych o ciężarze 10-15 ton, statyczny nacisk liniowy tylnych bęb-nów zmienia się od 50 do 80 kg/cm. Przy zagęszczaniu mieszanek mineral-no-asfaltowych, statyczny nacisk linio-wy powinien być większy od 50 kg/cm. Statyczny nacisk liniowy przedniego bębna jest niższy o około 30% od na-cisku bębnów tylnych. Dlatego, aby osiągnąć jednorodne zagęszczenie, tyl-ne bębny musza pokryć swoimi przej-ściami całą zagęszczaną powierzchnię. W nowoczesnych typach statycznych walców trójkołowych (jednakowa śred-nica bębnów i przegubowe sterowanie), trzy bębny mają jednakowy nacisk li-niowy – pod warunkiem, że walec jest prawidłowo zabalastowany. Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie jedno-rodnego zagęszczenia na całej szero-kości walca, a schematy wałowania są prostsze. Przy szerokości wałowania 2,1 m, walec może przykryć szerokość do 4 m (z zastosowaniem zakładu) w dwóch równoległych przejściach. Trzy duże napędzane bębny zapewniają gładkie i skuteczne wałowanie.W konwencjonalnych statycznych wal-

cach tandemowych, średnica bębna waha się między 1,2 a 1,5 m, podczas gdy zakres szerokości wynosi od 1,1 do 1,4 m. Ich statyczne naciski liniowe są nieco niższe od nacisków walców trój-kołowych o tym samym ciężarze całko-witym.

Występują dwa główne typy walców statycznych z gładkim bębnem, wersja trójkołowa i wersja dwukołowego tande-mu. Konwencjonalny trójkołowy model ma dwa duże napędzane tylne bębny i mniejszy przedni bęben, który steruje walcem. Nowoczesne walce trójkołowe mają trzy duże napędzane bębny o rów-nej średnicy i przegubowe sterowanie.

W niniejszym rozdziale definiuje się dane stosowane do porównania sta-tycznych walców z gładkimi bębnami. Również może być traktowany jako podstawowy przewodnik pomocny przy dokonywaniu wyboru tego typu walca.

ZdOLNOŚĆ ZaGĘSZCZaNIa

Skuteczność zagęszczania walca sta-tycznego z gładkim bębnem jest przede wszystkim funkcją statycznego nacisku liniowego (tj. ciężaru modułu bębna podzielonego przez szerokość bębna).

Statyczne walce z gładkim bęb-

nem były pierwszym rodzajem

sprzętu mechanicznego stoso-

wanego do zagęszczania grun-

tów i warstw asfaltowych. Dzisiaj

są one często stosowane razem

z walcami ogumionymi i/ lub

z walcami wibracyjnymi.

ISTOTNe daNe:• Statyczny nacisk liniowy• Średnica bębna

Przegubowy walec stalowy z jednakowym naciskiem liniowym wszystkich bębnów. Zapewnia to jednorodne zagęszczenie na całej szerokości wałowania.

Bębny o równej średnicy zapewniają jednorodne zagęszcze-nie na całej szerokości maszyny, co nie ma miejsca w konwen-cjonalnych walcach trójkołowych.

Walec trójkołowy o stalowej sztywnej ramie.

Walec tandemowy o stalowej sztywnej ramie.



Przegubowe sterowanie z centralną osią obrotu, zapewnia właściwy za-

kład bębnów i jednakowe siły na całej szerokości

wałowania, nawet podczas skrętów czy

zmianie pasów.

Konwencjonalny walec statyczny może powodować powstanie koleiny w warstwie asfaltowej.

Balast10-12-tonowy walec statyczny wymaga z reguły dwóch do trzech ton balastu. Najbardziej wygodnym i w konsekwencji najczęściej stosowanym rodzajem balastu jest woda. Główny balast z reguły umieszczany jest w bębnach i poprawia położe-nie środka ciężkości walca.

Zakład bębnaZakład powinien wynosić co najmniej 50 mm. Bębny powinny również zachodzić podczas skrętu.

Średnica bębnaIm większa średnica bębna, tym mniejsze opory wałowa-nia i kąt podejścia do zagęszczanego materiału. Ogólnie, gdy statyczny nacisk liniowy przekracza 50 kg/cm, pożądane jest, aby średnica bębna wynosiła 1500 mm i więcej.

Łuk bębna i ciśnienieŁuk bębna to powierzchnia będąca w kontakcie z bębnem przy danej głębokości penetracji. Czynnik ten musi być uwzględnio-ny przy określaniu wyniku zagęszczania i przydatności walca, na przykład na wrażliwych (niestabilnych) mieszankach. Mie-szanki te podatne są na nadmierne przesuwanie się i pękanie podczas wałowania.

Mała powierzchnia kontaktu, powoduje, że ciśnienie kon-taktu jest duże. Tym niemniej, jeżeli walec o małej średnicy bębna powoduje tworzenie się fali i powstawanie spękań, to wa-lec o większej średnicy bębnów będzie się lepiej zachowywał i otrzymamy lepsze wyniki zagęszczania. Ogólnie, im większa średnica bębna i powierzchnia kontaktu, tym bardziej jest on przydatny do pracy na niestabilnych mieszankach.



prędkośćZ zasady statyczne walce gładkie osiąga-ją najlepsze zagęszczenie przy prędkoś-ciach rzędu 3 do 6 km/godz. Dwu-biego-wa przekładnia lub hydrauliczny silnik o podwójnej wydajności, zapewniają większą prędkość podczas poruszania się po budowie.

konstrukcja bębnaKrawędzie bębna powinny być sfazo-wane, aby zmniejszyć ryzyko pozosta-wiania śladów przez bęben na warstwie asfaltowej. Bębny muszą być wyposażo-ne w skrobaki, umożliwiające również pracę walca na różnych materiałach.

Niektórzy producenci statycznych trój-kołowych walców ze sterowaniem prze-gubowym, oferują takie rozwiązania jak elastyczne przednie bębny i dzielone tylne bębny. Elastyczne przednie bębny mogą przechylać się o 1-2 stopnie od po-zycji pionowej, co może być korzystne przy zagęszczaniu daszkowego spadku poprzecznego.

Bębny dzielone stosowane są, aby wyeliminować przepychanie materiału przy skrętach na ostrych łukach. Tym niemniej, operator może zmodyfikować swój sposób wałowania, eliminując w ten sposób potrzebę takich rozwiązań.

Układ zraszaniaWalec musi być wyposażony w skutecz-ny system zraszania, który zapobiega podrywaniu mieszanki mineralno-asfal-towej podczas zagęszczania. Nowoczes-ne walce wyposażone są w ciśnieniowe systemy zraszania napędzane pompą. Skuteczny system filtrów (napełnianie, pompa i dysze) zapobiega postojom wy-nikającym z zatkania się dysz.

Układ napęduHydrostatyczny napęd umożliwia ope-ratorowi pełne i łatwe sterowanie pręd-kością, zatrzymaniem i zmianą kierunku.

Walec z hydrostatycznym napędem na wszystkie bębny posiada dobre ce-chy trakcyjne. Czyni to walec bardziej uniwersalnym i pozwala na stosowanie go na niestabilnych mieszankach; elimi-nuje również tendencję do przepychania i bocznych przemieszczeń mieszanki.

Układ hamulcowyHamulce muszą być wystarczająco moc-ne, aby zapewnić bezpieczną pracę na-wet przy pełnym zabalastowaniu walca. Dodatkowy układ na wypadek uszko-dzenia, wspomagany układem awaryj-nym są bardzo ważne dla operatora i dla zapewnienia bezpiecznej pracy.

CeCHy OGóLNe

Wygoda operatoraKonstrukcja maszyny powinna zapew-niać operatorowi maksymalne bezpie-czeństwo, wygodę i widoczność. Po-dwójny układ sterowania lub ruchome siedzenie pozwalają operatorowi na wybór najbardziej wygodnej pozycji pod względem bezpieczeństwa, widoczności, a w konsekwencji wydajności.

UtrzymanieWażne jest, aby walec miał zapewnio-ną godną zaufania obsługę serwisową. Przed zastosowaniem walca najlepiej jest sprawdzić, czy jest dostępna pełna obsługa serwisowa. Zapewni to mini-malne postoje w sytuacji okresowej ob-sługi lub gdy wystąpi potrzeba serwisu lub naprawy.

Należy regularne sprawdzać stan zu-żywających się części i materiałów (tj.: wody, oleju, itp.). Obsługa musi być pro-sta w wykonaniu. Ważny jest łatwy do-stęp do punktów obsługi oraz długi okres międzyserwisowy.

0,5

0,45

0,40

0,35

0,30

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

3 6 9 12 15 18

Ciśnienie kontaktoweprzy 18 kg/cm

Głębokość penetracji, mm

MPa

Średnica 1040 mm

Średnica 1750 mm

Krzywe na rysunku wskazują, że ciśnienie kontaktowe jest niższe przy głębszej penetracji i wzrasta gdy bęben słabiej penetruje materiał podczas wzrostu zagęszczenia. Przy tej samej penetracji, bębny o większych średnicach mają niższe ciśnienie kontaktowe od bębnów o ma-łych średnicach. Tym niemniej, mimo tego mogą osiągać lepsze zagęszczenie niż walce o małej średnicy bębna (patrz poprzednie wyjaśnienie w tym rozdziale).

Sfazowane krawędzie bębna ograni-czają ślady bęb-na na warstwie asfaltowej.

Podwójny układ sterowania umożliwia operatorowi wybór najbardziej wygodnej pozycji pod względem dobrej widoczności we wszystkich kierunkach.



Zdolność zagęszczania

Skuteczność zagęszczania walca ogu-mionego zależna jest przede wszyst-kim od dwóch parametrów: obciążenia na koło oraz ciśnienia kontaktowego na styku opony z podłożem, które jest skorelowane z ciśnieniem w oponie, co pokazano w tabeli na następnej stronie.

Na grubych warstwach, duże opony z dużą powierzchnią kontaktu są bardziej skuteczne od mniejszych opon o tym samym ciśnieniu kontaktowym na podłoże. Jest to szczególnie ważne przy zagęszczaniu gruntów.

obciążenie na kołoIlość kół bezpośrednio wpływa na wiel-kość obciążenia na koło. Walce ogu-mione w klasie średnio-ciężkiej z re-guły mają od siedmiu do dziewięciu kół i maksymalne obciążenie na koło ponad 3000 kg, które jest wystarczają-ce w większości operacji zagęszczania. Często administracja określa ilość kół

i minimalne obciążenie na koło. Obcią-żenie na koło może być obliczone przy pomocy prostego wzoru:

BalastZ reguły dla osiągnięcia pożądanego ciężaru roboczego potrzebna jest duża ilość balastu. Istnieje wiele różnych sposobów balastowania walca ogu-mionego, na przykład stosując żelazne sztaby, piasek i wodę. Niekiedy do bala-stowania stosuje się złom żelazny. Jego załadowanie oraz usunięcie jest jednak-że bardzo czasochłonne. Niekiedy pod spodem walca mocowane są sztaby żelazne, lecz podraża to koszty. Współ-czesne walce ogumione mają moduło-we układy balastowe, w których łatwo można dodać dodatkowe obciążenie. Upraszcza to procedurę balastowania i ułatwia śledzenie ciężaru aktualnego balastu.

Z reguły potrzeba od 5 do 8 m3 pia-sku, ale tak jak w przypadku sztab żelaznych, załadunek i rozładunek mogą być czasochłonne. Z drugiej strony proś-ciej jest usunąć piasek, gdy maszyna ma być transportowana bez balastu. Piasek ma tendencję do wysychania, tak więc trzeba okresowo sprawdzać czy nadal jest wilgotny.

isToTne cechy walca ogUMionegoHolowane walce ogumione stosowane były od wielu lat. Początkowo walce

o ciężarze do 200 ton stosowano nie tylko do zagęszczania, ale także do

wykrywania słabych miejsc (wałowanie sprawdzające).

Maszyny holowane nieomal zanikły wraz z wprowadzeniem walców

wibracyjnych do zagęszczania gruntów. Dlatego w niniejszym rozdziale

omawia się jedynie samojezdne walce ogumione.

Nie jest tu zawarta cała niezbędna wiedza, na przykład technologia

opon; raczej omówiono podstawy technologii zagęszczania z zastosowa-

niem walców ogumionych i zasadnicze elementy, które należy rozważyć

dokonując wyboru takiego walca.

ISTOTNe daNe:• Obciążenie na koło• Ciśnienie kontaktowe na styku

opony z podłożem• Powierzchnia kontaktu opony

Ciężar maszyny + balast=

Obciążenie na kołoIlość kół



1 2 3

Główne części opony

Bieżnik

Drutówka

Szkielet

Kord (liczba warstw)

Ogólny schemat ciśnienia kontaktowego na podłoże

1. Standardowa opona diagonalnaZiarna mogą przemieszczać się poziomo. Zakres ciśnienia 0,3-0,9 MPa.

2. Opona radialnaCiśnienie kontaktowe rozłożone bardziej rów-nomiernie, z możliwością zmiany ciśnienia.

3. Opona o szerokiej podstawieOpony o szerokiej podstawie z reguły powodują mniejsze przemieszczenia ziaren niż opony standardowe. Ciśnienie 0,4 MPa.

Tabela ciśnienia kontaktowego przekazywanego na podłoże (CP2100/2700)

WodaWoda, chociaż łatwiejsza w posługiwa-niu się, ma tą wadę, że jej ciężar objętoś-ciowy jest niski. Dodatkowo, zbiorniki balastowe muszą być szczelne. Czasami, walec ogumiony wyposażony w pompę i dysze, może być stosowany do rozpry-skiwania wody. Pompa napędzana przez silnik elektryczny zapewnia napełnianie i opróżnianie zbiorników.

OponyW rozdziale omówiono niektóre cechy geometryczne opon oraz ich charakterystyki pod względem zdolności do zagęszczania. Rozróżnia się trzy główne rodzaje opon: opony

diagonalne, opony radialne i nisko profilowe opony w pełni „pływające” (w tym także opony o szerokiej podstawie). Wszyscy więksi producenci opon przemysłowych wytwarzają opony diagonalne i radialne, lecz tylko kilku oferuje wersje opon z szeroką podstawą. Opony diagonalne i radialne są bardziej uniwersalne i można je stosować przy ciśnieniach od 0,3 do 0,9 MPa – w zależności od ilości warstw kordu. Są one odpowiednie do zagęszczania zarówno gruntów jak i mieszanek mineralno-asfaltowych. Tym niemniej, dla opony radialnej rozkład ciśnienia jest bardziej równomierny niż dla opony diagonalnej.

Zmniejsza to ryzyko pozostawiania śladów opon na powierzchni warstwy asfaltowej. Opony z szeroką podstawą stosowane są przy stałym ciśnieniu 0,4 MPa. Są odpowiednie do zamykania powierzchni i wałowania wygładzającego warstw asfaltowych. Są one również stosowane na gruntach stabilizowanych, ale są mniej przydatne gdyż głębokość ich oddziaływania jest mniejsza niż dla opon diagonalnych i radialnych. Schemat kontaktu i rozkład ciśnienia dla omówionych typów opon podano powyżej. Ponieważ ciśnienie w oponach diagonalnych i radialnych może być zmieniane, schemat kontaktu również będzie się zmieniał.

Ciśnienie w oponie (kPa) 240 350 480 620 720 830

Obciążenie Ciśnienie kontaktowe na podłoże (kPa) na koło (kg)1125 200 240 270 300 330 3401375 220 260 300 330 350 3801825 240 280 340 380 400 4302250 250 310 360 410 440 4802750 260 330 390 440 480 5203000 270 330 410 460 490 540

Ciśnienie w oponie (psi) 35 50 70 90 105 120

Obciążenie Ciśnienie kontaktowe na podłoże (psi) na koło (lbs)2,500 29 35 39 44 47 493,000 31 38 44 48 51 554,000 35 41 49 55 58 625,000 37 45 52 60 64 696,000 38 47 57 64 70 756,500 39 48 59 66 71 78

psi

kPa



CeCHy OGóLNe

podrywanie mieszanki mineralno- asfaltowejNa początku wałowania wszystkie wal-ce ogumione będą podrywały mieszan-kę, chyba, że zostaną podjęte specjalne środki zapobiegające. Powszechne i ła-two dostępne są specjalne środki jak biodegradowalne emulsje olejowe, za-pobiegające przyklejaniu się mieszanki. Powszechnie stosowanym sposobem zapobiegania podrywaniu mieszanki jest wstępne podgrzanie opon przez przejaz-dy walca ogumionego na powierzchni już zagęszczonej przez walce stalowe, lecz jeszcze gorącej. Podrywanie jest niewielkie, lub żadne, jeżeli różnica temperatury między warstwą asfaltową a oponą nie przekracza 20-50 °C. Pod-czas dalszej pracy woda z układu zra-szania wystarczająco zapobiega jakie-mukolwiek podrywaniu. Tym niemniej ilość wody musi być zredukowana do niezbędnego minimum, gdyż schładza ona opony. Osłony i skrobaki również ograniczają podrywanie podczas wstęp-nego okresu rozgrzewania opon. Jednym ze sposobów utrzymania gorących opon jest ich osłonięcie opończami. Opończe są szczególnie skuteczne podczas wietrz-nej pogody.

powierzchnia kontaktu opony z podłożem oraz ciśnienie kontaktowePodczas zagęszczania powierzchnia kon-taktu opony z podłożem zmienia się w spo-sób ciągły wraz ze wzrostem zagęszczenia materiału i w efekcie z każdym przejściem zmniejsza się penetracja (zagłębienie opo-ny). Tak więc wartości powierzchni kon-taktu z podłożem są porównywalne tylko wtedy, gdy mierzymy je na płaskiej, twar-dej powierzchni – takiej jak stalowa płyta.

Obecnie nie są dostępne mierniki wielkości ciśnienia kontaktu z podłożem i ocenę ciśnienia pozostawia się operatoro-wi. Jeżeli widzi on, że opona zagłębia się w materiale, może skorzystać z systemu sterowania ciśnieniem w oponach (bar-dziej powszechnie znany jako „powietrze podczas jazdy”), aby zmniejszyć ciśnienie w oponach.

Wzrost ciśnienia w oponach spowoduje także wzrost ciśnienia kontaktu z podłożem.

Korzyść z centralnego układu stero-wania ciśnieniem powietrza jest taka, że

umożliwia operatorowi utrzymanie wy-branego stałego ciśnienia we wszystkich oponach we wszystkich fazach wałowania. Praktycznie, operator nie ma możliwości ciągłego dopasowywania ciśnienia w oponach do wzrastającej powierzchnio-wej stabilności mieszanki.

Powyższy schemat podaje po-wierzchnię kontaktu opony oraz kontak-towe ciśnienie na podłoże dla różnych obciążeń na koło i różnych wartości ciś-nienia w oponach.

ZakładPrzy normalnych ciśnieniach, przednie i tylne opony powinny być przesunięte względem siebie o 30-50 mm. Dla uzyskania jednorodnego efektu zagęszczania oraz dla uniknięcia śladów opon na warstwie asfaltowej, ważna jest wielkość zakładu między obszarami kontaktu ciśnienia. Zakład ten można sprawdzić podczas przejazdu walca po piasku, porównując zagłębianie się przednich i tylnych opon.

Zakład śladów kół w walcu ogumionym pozwala na zawałowanie kołami tylnymi materiału nie zagęszczonego pomiędzy kołami przednimi. W wyniku, po przejściu walca otrzymuje się równomiernie zagęsz-czony obszar.



Jednym z parametrów określających efektywność walce jest jego wydajność. W celu jej określenia należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

Współczynnik efektywności c (tj. wydajność praktyczna podzielona przez wydajność teoretyczną) zależy od wymaganego zakładu, efektywnego czasu pracy itp.

W praktyce wartość c można przyjąć na poziomie 0,5-0,6 dla robót asfaltowych i 0,75 w przypadku zagęszczania gruntu.

Do określenia wydajności powierzch-niowej (A) podczas zagęszczania gruntu i mieszanki mineralno-asfaltowej stosuje się następujący wzór:

Wydajność objętościowa przy zagęsz-czaniu gruntu wynosi:

Objętość zagęszczonej mieszanki mine-ralno-asfaltowej podaje się w tonach na godzinę i oblicza według wzoru:

gdzie ρ określa gęstość mieszanki mi-neralno-asfaltowej (przeciętna wartość ρ wynosi 2,3 t/m3).

Ponieważ szerokość bębna jest wartością niezmienną dla danego walca, na wydaj-ność wpływ mają: liczba przejść walca, jego prędkość i grubość warstwy.

Wydajność jest określona przez sze-rokość bębna (W), prędkość walca (v), grubość zagęszczonej warstwy (H) i liczbę przejść walca (n).

WydajNOŚĆ ZaGĘSZCZaNIa

• Szerokość bębna• Prędkość walca• Grubość warstwy (po zagęszczeniu)• Liczbę przejazdów

koła oscylacyjne lub przeguboweWalce ogumione powinny posiadać koła oscylacyjne lub przegubowe przy-najmniej na jednej osi. Koła oscylacyj-ne dają lepsze efekty przy zagęszczaniu gruntów, lecz koła przegubowe wy-starczają przy zagęszczaniu miesza-nek mineralno-asfaltowych. Z reguły wyłącznie przednia oś jest oscylacyjna lub przegubowa.

Układ napęduOperowanie mechaniczną przekładnią jest żmudne. Nowoczesne układy przeniesienia napędu, takie jak: przekładnia mocy, napęd hydrostatyczny i zmiennik momentu, umożliwiają szybkie zatrzymanie się i ruszanie oraz łatwą pracę.

Układ różnicowy na tylnych kołach, zapobiega przepychaniu materiału podczas zwrotów. Przednie koła, które nie są napędzane, mają automatyczne działanie różnicowe.

HamulceCiężar netto walca ogumionego wynosi około jednej trzeciej jego maksymalne-go ciężaru z balastem. Ponieważ walec porusza się ze stosunkowo dużymi prędkościami między budowami i pod-czas tankowania, hamulce muszą gwa-

rantować możliwość natychmiastowe-go zatrzymania się nawet wtedy, gdy walec jest całkowicie zabalastowany.

Stanowisko operatora

c x W x v x 1000A = m2/h

n

c x W x v x H x 1000QS = m³/h

n

c x W x v x H x 1000 x ρQA = t/h

n



isToTne cechy

sPrZęTU do freZowania na ZiMno

Frezarki kompaktowe

Frezarki kompaktowe (z rozładunkiem do tyłu)Zaprojektowane jako jednostki albo 3- lub 4-kołowe pozwalają na szybki transport i najwyższą zwrotność. Tylny podajnik we frezarce kompaktowej jest łatwo demontowalny do pracy w ogra-niczonych przestrzeniach, w poprzek drogi lub do frezowania wokół włazów studzienek kanalizacyjnych. Tego typu maszyny są zazwyczaj obsługiwane tylko przez jednego operatora. Na ogół praca dla takiej maszyny, składają-ca się kilku mniejszych zadań, może być wykonana w ciągu jednego dnia. Sfrezowany destrukt asfaltowy jest ła-dowany albo przez krótki podajnik do np. łyżki ładowarki kołowej lub też za pośrednictwem standardowego długie-go podajnika, do wywrotki. W praktyce przez większość czasu - ze względu na rodzaj pracy (remonty) lub dostępna powierzchnia – frezarki kompaktowe używane są bez podaj-nika. Aby pozostawiały jak najmniej niesfrezowanego materiału, bęben jest umieszczony z tyłu ramy frezarki, po prawej stronie. Dodatkowo prawa tylna

noga może być składana w celu zapew-nienia płaskiego cięcia obok krawęż-ników lub ścian. Koparko-ładowarki z bębnem frezującym, czasem wyko-rzystywane do niewielkich robót, nie mają tej samej wydajności i dokładno-ści jak kołowe frezarki kompaktowe.

Budowa bębnaRozkład uchwytów frezów i odstęp między nimi określa zakres zastosowań dla danego bębna. Ponieważ wymiana frezów jest często wykonywaną opera-cją, ważne jest, żeby mogła być wyko-nana relatywnie szybko i łatwo.

Istotne znaczenie ma ergonomika stano-wiska operatora, tak jak i łatwy dostęp do miejsc wymagających codziennej ob-sługi. Niskie zużycie paliwa oraz cicha praca, to kolejne parametry, które należy wziąć pod uwagę przed podjęciem decy-zji o zakupie frezarki.

Zadania f rezowania na z im-

no mogą być różnej wielkości,

począwszy od niewielkich robót

przygotowawczych na ulicach

miasta do frezowania całej war-

stwy na wielu kilometrach au-

tostrady. Niezależnie od wielko-

ści budowy najważniejsze jest

aby wybrana maszyna pracowała

bezbłędnie i wykonała zadanie

jak najekonomiczniej.

Bęben frezarki kompaktowej z frezami i łopat-kami wyrzucającymi.



ZwrotnośćPonieważ frezarki kompaktowe są uży-wane do usuwania mieszanki mineralno--asfaltowej wokół włazów studzienek, muszą posiadać możliwie najwyższą zwrotność. Powinny, dosłownie, posia-dać możliwość skrętu w miejscu, dla wykonania zadań, do których są prze-znaczone.

Stanowisko operatoraWszystkie często używane dźwignie i przełączniki muszą być umieszczone w sposób logiczny i zasięgu ręki opera-tora. Platforma operatora musi zapew-niać bezpieczeństwo, być wyposażona w odpowiednie poręcze itp. Dobra wi-doczność we wszystkich kierunkach i niski poziom hałasu są ważne dla za-pewnienia bezpiecznego i wydajnego środowiska pracy. Platforma z izolacją antywibracyjną zwiększa wygodę opera-tora, a daszekchroni zarówno od słońca jak i deszczu.

System trakcji i napędUkład napędowy porusza maszynę i, w połączeniu z systemem napędowym bębna, ma duży wpływ na wydajność. Wydajny układ hydrauliczny i system antypoślizgowy zapewnią właściwą pra-cę maszyny.

TransportZwarte wymiary i daszek, który może być łatwo składany, pomagają utrzymać nakłady i koszty transportu na minimal-nym poziomie. Punkty mocowania po-winny być wyraźnie oznakowane i łatwe w użyciu.

podajnikWydajny, łatwy w utrzymaniu sy-stem transportowy o wystarczającej wydajności ładuje sfrezowany mate-riał na ciężarówkę. Przenośnik może być odchylany na obie strony umoż-liwiając ruch ciężarówki po równo-ległym torze.

System zraszaniaWoda jest niezbędna do pracy frezar-ki; wystarczająco duży zbiornik wody pomaga maszynie pracować wydajne, bez konieczności zatrzymywania się na jej tankowanie. Woda jest potrzebna do chłodzenia i smarowania frezów, a tak-że zmniejszenia zapylenia powstającego w procesie frezowania. Optymalizacja zużycia wody pomaga w uzyskaniu efektywności operacyjnej. Ryzyko uszkodzenia układu spowodowane mro-zem może być ograniczone, jeśli układ (zraszacze i zbiorniki) daje się łatwo opróżnić.

Silnik spalinowySilnik musi dostarczyć wystarczającą moc do bębna frezującego oraz za-pewnić napęd frezarki. Niskie zużycie paliwa jest kluczowym czynnikiem ekonomicznym operacji frezowania. Utrzymanie niskiego poziomu hałasu jest istotnym parametrem środowiska pracy. Ważne jest również, aby zmniej-szyć uciążliwość pracy dla otoczenia, ponieważ frezowanie często odbywa się w nocy. Krajowe i międzynarodo-we przepisy określają wymagany po-ziom emisji.

Bezpieczne i dobrze zorganizowane środo-wisko operatora zapewnia wydajną pracę i wysoką jakość.

Frezarka kompaktowa

Woda jest konieczna do chłodzenia i czysz-czenia frezów podczas operacji frezowania. Duży zbiornik wody zapewnia wydajną pracę i rzadkie postoje na tankowanie.

Dobra trakcja jest kluczowym para-metrem frezarek kompaktowych.



duże frezarki

Duże frezarki (z rozładunkiem do przodu)Maszyny o wysokiej wydajności są wy-posażone w podajnik z wyładunkiem do przodu, jako część dwustopniowego sy-stemu transportowego materiału, zapew-niającego wydajny i szybki załadunek ciężarówek. Poruszają się na gąsienicach, aby zredukować nacisk na podłoże i za-pewnić jak najlepszą siłę pociągową. Pierwszy podajnik odbiera materiał z bębna frezującego i przenosi do przodu maszyny, gdzie destrukt zostanie ode-brany przez podajnik wyładowczy. Prze-nośnik wyładowczy przesuwa się w obu kierunkach pozwalając na rozładunek do ciężarówki poruszającej się przed frezar-ką, również po łuku, lub też wyładunek materiału na podłoże. Sprawna organi-zacja transportu jest istotnym elementem operacji frezowania. Należy pamiętać, że wydajność tej operacji jest bardzo wy-soka. Dobrze przygotowana logistyka ze zharmonizowaną prędkością frezowania, wystarczająca liczba środków transportu, odpowiedni zapas wody i paliwa mają ogromne znaczenie dla pomyślnej pracy frezarki. Czasami wskazane jest „spo-wolnienie” w celu umożliwienia stałego procesu frezowania twardej nawierzchni asfaltowej w dwóch warstwach. Często część lub cały uzyskany materiał jest poddawany recyklingowi w warstwie podbudowy dla mniej wymagających za-stosowań drogowych.

Budowa bębnaBęben o dużej wydajności jest kluczo-wym elementem właściwego działania dużej frezarki za sprawą właściwej inter-akcji z nawierzchnią asfaltową podczas procesu frezowania. Zużycie frezów, a czasem również uchwytów, może być wysokie. Szybka i łatwa wymiana fre-zów jest istotna dla zapewnienia odpo-wiedniej wydajności dużych frezarek. Bęben musi być przystosowany do ła-twej wymiany i konserwacji.

Stanowisko operatoraDuża frezarka jest maszyną o sporych rozmiarach. Dla poprawy widoczności procesu technologicznego używane są systemy telewizji przemysłowej. Logicz-nie rozmieszczone elementy sterujące i wysoki stopień automatyzacji funkcji stanowią istotne elementy poprawy za-równo jakości i wydajności. Bezpieczny

dostęp do stanowiska operatora zabez-pieczonego poręczami, stanowi ważny wkład w tworzenie bezpiecznego środo-wiska pracy operatorów.

System trakcji i napędNapęd gąsienicowy musi być trwały i powinien wymagać tylko podstawowe-go utrzymania. Właściwy rozkład masy w maszynie pomaga zapewnić dobrą przyczepność gąsienic. Dla uzyskania najlepszych efektów pracy hydraulicz-ny system napędowy powinien posiadać proporcjonalną regulację prędkości i sy-stem antypoślizgowy.

Duża frezarka

Uchwyty z systemem szybkiej wymiany są ważne dla skrócenia czasu wymiany frezów.

Dobrze zaprojektowany panel sterowania powinien zapewniać bezpieczny i ergonomiczny dostęp do wszystkich funkcji, zapewniając komfortową i efektywną pracę operatora.

(Na ogół 1,2-1,5)



podajniki taśmowePodajnik z rozładunkiem do przodu, który może być podnoszony i opuszczany oraz przesuwany na boki, umożliwia operatorowi pełną elastyczność współpracy z ciężarówką. Pozwala na pracę z ciężarówką poruszającą się w osi jazdy frezarki, jak i poruszającą się na torze równoległym. Sterowanie joystickiem zapewnia bezpieczne i precyzyjne kierowanie podajnikiem.

System zraszaniaWłaściwe chłodzenie frezów i redukcja zapylenia wymaga dużej ilości wody. Wysokociśnieniowy system zraszania wykorzystuje minimalną ilość wody, jednocześnie chłodząc i czyszcząc frezy. Możliwość tankowania wody podczas ruchu maszyny, podobnie

jak duża objętość zbiorników wody, w znacznym stopniu wpływa na wydajność frezowania.

Silnik spalinowySilnik jest sercem frezarki. Bęben napędzany jest bezpośrednio poprzez paski klinowe, a zespół pomp hydraulicznych zapewnia zasilanie układu napędowego, niwelacji i innych funkcji.

Ważne jest niskie zużycie paliwa i niski poziom hałasu. Silnik musi spełniać wszelkie krajowe i międzynarodowe normy emisji. Dostępność do punktów serwisowych powinien być łatwy i bezpieczny.

Podajnik przesuwany na boki zwiększa łatwość załadunku wywrotki i poprawia wydajność frezowania.

Osiągnięcie 100% wydajności jest praktycznie niemożliwe bez względu na rodzaj sprzętu budowlanego. Dotyczy to również frezarek na zimno. Wynika to z liczby zaplanowanych i niere-gularnych przerw (uzupełniania wody / paliwa, wymiany fre-zów, oczekiwania na ciężarówki, ruchu itp). Z tego powodu wydajność teoretyczna musi być pomnożona przez współczynnik sprawności fe. Zazwyczaj współczynnik fe osiąga 80% przy dużych zadaniach autostradowych i jest ogra-niczony do 40% przy pracach miejskich.

Należy ponadto zauważyć, że objętość luźnego, sfrezowanego materiału jest większa niż objętość materiału wbudowanego, przed frezowaniem. Określa to współczynnik zwiększenia ob-jętości fs.

Objętość przed frezowaniem ma gęstość bliską gęstości nawierzchni (j). Dla mieszanki mineralno-asfaltowej, j wynosi średnio około 2350 kg/m³.

Jako prędkość pracy przyjmuje się średnią prędkość godzinową, ale wyrażoną w m/min (v x fe). Oznacza to, że wysoka produktywność definiowana jest przez wyso-ką i stałą prędkość pracy, przerywaną rzadko krótkimi przystankami, poprawiającymi współczynnik efektywności.

Podane poniżej wzory są przydatne przy obliczaniu wy-dajności i oceny dziennej lub godzinowej produktywności, z uwzględnieniem rzeczywistych parametrów efektywności i zwiększenia objętości.

Powierzchnia: Qs = W x v x 60 x fe (m2/h)

Objętość wbudowana: Qbv = W x v x 60 x fe x D (m3/h)

Objętość luźna: Qlv = W x v x 60 x fe x D x fs (m3/h)

Masa: Qw = W x v x 60 x fe D x j (ton/h)

Gdzie: W − szerokość robocza (m)

v − prędkość robocza (m/min)

D − głębokość frezowania (m)

fe − współczynnik wydajności

(zazwyczaj pomiędzy 0,4 i 0,8)

fs − współczynnik zmiany objętości

(zazwyczaj pomiędzy 1,2 i 1,5)

j − gęstość wbudowana

(zazwyczaj 2,35 t/m3)

OBLICZeNIa WydajNOŚCI

Wydajność rzeczywistafe = (Na ogół 0,4-0,8)

Wydajność teoretyczna

Objętość luźnafs = (Na ogół 1,2-1,5)

Objętość wbudowana



isToTne cechy sPrZęTU do roZkładania MiesZa-nek Mineralno-asfalTowych

Ciągnik

Napęd

Rozkładarka mieszanek mineralno-asfaltowych musi być w stanie poradzić sobie z warunkami, jakie mogą prawdopodobnie wystąpić na budowie. Cecha ta w dużym stopniu zależy od tego, czy ciągnik posiada gąsienice, czy też jest na ogumionych kołach. Wybór między tymi dwoma rozwiązaniami uzależniony jest od szeregu warunków:

Podwozie

rozkładarki na gąsienicach Rozkładarki mieszanek mineralno--asfaltowych powinny mieć oddzielny napęd każdej gąsienicy dla zapewnienia dobrej zwrotności oraz elektroniczny układ synchronizujący te napędy, dla umożliwienia maszynie ruchu po pro-stej. (Potrzeba ta zależna jest od długoś-ci gąsienicy).

rozkładarki na kołach Dwie przednie osie na wspólnym łoży-sku zwiększają zdolność ciągnika do samopoziomowania. Dobra siła pociągo-wa zależy od prawidłowego rozłożenia ciężaru i ciśnienia kontaktowego z pod-łożem. Dodatkowy napęd przednich kół może zwiększyć siłę pociągową nawet do 25%. Układ antypoślizgowy (Anti--Spin Control) może być sterowany hy-draulicznie lub elektronicznie za pomocą czujników obciążenia. System ten po-zwala uniknąć utraty przyczepności na wszystkich powierzchniach i w warun-kach zmieniającego się obciążenia.

Konstrukcja i skuteczność głównych podzespołów i układów, np. deski roz-kładającej, dystrybucji materiału i ukła-du napędowego, powinny być starannie ocenione, gdyż ostatecznie to one zade-cydują o możliwościach i wydajności rozkładarki.

Niniejszy rozdział dostarcza podsta-wowych informacji na temat istotnych cech, na które należy zwrócić uwagę przy wyborze sprzętu do rozkładania.

Wybór właściwej rozkładarki mie-

szanek mineralno-asfaltowych jest

podstawą pomyślnego przebiegu

operacji rozkładania. Wybór opar-

ty jest przede wszystkim o takie

parametry jak: szerokość robo-

cza, stan powierzchni, wymagana

zwrotność, rodzaj rozkładanego

materiału itp. Jakość rozkładarki

mieszanek mineralno-asfaltowych

i jej osiągi są równie ważne.

ISTOTNe daNe:

Rozkładarki na gąsienicach• Ciężar roboczy• Ciężar ciągnika• Ciężar deski• Wymiar gąsienic (długość x szerokość)

Rozkładarki na gąsienicach• Ciężar roboczy• Ciężar ciągnika• Ciężar deski• Wymiar gąsienic (długość x szerokość)



powierzchniaJeżeli rozkładarki mieszanek mineralno--asfaltowych pracują na niezwiązanych materiałach, lepsze są gąsienice od kół, gdyż zapewniają większą siłę pociągo-wą. Rozkładarki na kołach są szybsze i łatwiejsze w transporcie od rozkładarek na gąsienicach i często są preferowane do pracy na twardych powierzchniach.

Szerokość roboczaPrzy pracy z dużymi szerokościami robo-czymi ważna jest siła pociągowa z uwagi na znaczne siły działające na deskę. Ogól-nie, gąsienice zapewniają większą siłę pociągową niż koła.

Zakładając, że rozkładarka mieszanek mineralno-asfaltowych pracuje w normal-nych warunkach, maszyny z dwoma na-pędzanymi kołami mogą być stosowane do szerokości 6-7 m, maszyny z napędem na cztery koła do szerokości 8 m (w za-leżności od ciężaru deski), a maszyny na gąsienicach do szerokości 10 m i więcej.

rozkładany materiałRodzaj rozkładanego materiału ma rów-nież wpływ na wymaganą wielkość siły pociągowej. Podczas gdy mieszanki mineralno-asfaltowe w temperaturach po-wyżej 150 °C cechuje stosunkowo duża zdolność przepływu, to zimne mieszan-ki mineralno-asfaltowe i stabilizowane (czy niezwiązane) mieszanki podbudów z kruszyw wykazują większe wewnętrzne opory i tym samym wymagają większej siły pociągowej.

rodzaj deskiZe względu na to, że wszystkie ciężkie deski wymagają większej siły pociągowej od lekkich desek, to rodzaj deski (tele-skopowa, stała, ubijaki, wibracja, itp.) powinien być określony przed wyborem ciągnika.

Dla rozkładarek na kołach szerokość rozkładania jest ograniczona. Rozkładarki z napędem na jedną oś mogą pracować szerokością do ok. 6,6 m, podczas gdy w modelach z napędem na cztery lub sześć kół, szerokość wzrasta do, odpowiednio, 7,5 lub 9 m.

Rozkładarki mieszanek mineralno-asfaltowych na gąsienicach stosowane są do dużych szerokości, wynoszących bez mała 10 m dla desek teleskopowych i 14 m dla desek stałych.



Transport

Do przewozu rozkładarek gąsienico-wych między budowami potrzebne są naczepy niskopodwoziowe, podczas gdy rozkładarki na kołach mogą prze-mieszczać się samodzielnie, pod wa-runkiem, że następna budowa znajduje się w rozsądnej odległości i że cechuje je stosunkowo duża prędkość transpor-towa. Przejazd na własnych kołach ob-niża koszt transportu.

Rozkładarki na kołach osiągają prędkości do 20 km/godz., podczas gdy większość maszyn na gąsienicach prze-mieszcza się znacznie wolniej (do ok. 4 km/h). Oznacza to, że rozkładarki na kołach są szybsze na budowie i mogą szybko przemieścić się z jedne-go końca odcinka na drugi, aby znowu rozpocząć rozkładanie.

Silnik

Jak w przypadku każdej maszyny bu-dowlanej, silnik rozkładarki powinien zapewnić moc w sposób ekonomiczny. Powinien być uznanej marki, aby czę-ści zapasowe były łatwo dostępne.

Na dużych robotach wymagany jest silnik wystarczająco duży, który wy-trzyma natężenie ciągłej pracy przez wiele godzin.

Silniki chłodzone wodą są mniej hałaśliwe z uwagi na posiadany płaszcz wodny. Ponadto, lepiej spełniają wy-magania środowiskowe co do poziomu emisji spalin.

Bardzo ważnym parametrem jest niskie zużycie paliwa. Przydatne są systemy hydrauliczne zapewniające maszynie pełną funkcjonalność nawet w sytuacji, kiedy silnik nie pracuje na pełnych obrotach. Takie systemy mogą w pełni automatycznie ustawiać pręd-kość obrotową silnika zgodnie z rze-

czywistym zapotrzebowaniem maszyny na moc. Mogą również być sterowane ręcznie pozostawiając operatorowi możliwość wyboru właściwych obro-tów silnika dla zapewnienia wystarcza-jącej mocy wyjściowej.

System dystrybucji materiału

przepływ materiałuPłynny, nieprzerwany przepływ ma-teriału przez rozkładarkę mieszanek mineralno-asfaltowych jest warunkiem wstępnym skutecznego rozkładania. Układ dostarczania materiału musi za-pewniać stałą dostawę od samochodu do deski. Należy rozważyć trzy główne podzespoły: kosz, układ przenośnika i układ ślimaka.

koszWażna jest wielkość kosza. Duże kosze mogą przyjąć większe ilości mieszanki,

Rozkładarka na kołach łatwo przemiesz-cza się z budowy na budowę po drogach publicznych.

ISTOTNe daNe:• Ciężar transportowy• Całkowita szerokość• Całkowita długość• Całkowita wysokość• Prędkość przejazdowa

ISTOTNe daNe:• Pojemność kosza• Ilość przenośników• Średnica ślimaka• Wydajność przepływu

ISTOTNe daNe:• Producent i model• Moc znamionowa przy ...... • Pojemność zbiornika paliwa• Układ chłodzenia• Standard emisji



co wydłuża czas schładzania mieszan-ki. Ponadto duży kosz umożliwia ciągłą pracę rozkładarki podczas wymiany sa-mochodów dostarczających mieszankę.

Kosz powinien być starannie za-projektowany, aby umożliwiał płynny przepływ mieszanki w dół, na przenoś-niki. Muszą być wyeliminowane „zimne narożniki”, gdyż bryły mieszanki mogą zniszczyć warstwę asfaltową, gdy opusz-czą kosz i trafią do układu przenośników. Skrzydła powinny zamykać się i ot-wierać, ułatwiając wymianę mieszanki w koszu. Niezależnie sterownie skrzydeł umożliwia pracę w ograniczonych prze-strzeniach, np. wzdłuż ścian itp.

przenośnikiZadaniem przenośników zgrzebłowych jest przemieszczenie mieszanki z kosza do tyłu maszyny, przed deskę rozkładającą.

Rozkładarka mieszanek mineralno--asfaltowych posiada jeden lub dwa przenośniki, w zależności od wielkości rozkładarki. Duże rozkładarki pracujące z wysoką wydajnością rozkładania wy-magają dwóch przenośników. Prędkość i wielkość przenośników, a także przekrój poprzeczny tunelu decydują o wydajności rozkładarki. Wydajność

przepływu zdefiniowana jest jako mak-symalna ilość materiału przemieszczo-nego z kosza do tyłu rozkładarki w okre-ślonym czasie. Zwyczajową jednostką miary tej wielkości jest wydajność roz-kładania wyrażona w tonach na godzinę. W nowoczesnych układach podawania materiału, oba przenośniki pracują nie-zależnie od siebie. Pracują one również niezależnie od układu przenośnika śli-makowego. Dlatego też, każdy przenoś-nik ma oddzielny układ napędowy.

Ponieważ prędkość przenośników jest nadzorowana i sterowana automa-tycznie układem proporcjonalnym, nie są konieczne zasuwy wyładunku (zasu-wy przepływu).

Układ ślimakaUkład ślimaka (przenośnik ślimakowy) rozdziela mieszankę przed czołem de-ski, równo i w sposób ciągły. Zasadni-czo występują dwa typy układów śli-makowych: tradycyjny typ napędzany centralną jednostką przekładni oraz typ posiadający dwie jednostki napędowe na zewnętrznych krańcach ślimaków. Oba rozwiązania mają różne zalety. Śli-mak napędzany centralnie jest prostszy w utrzymaniu. W ślimakach z napę-dem na krańcach nie występują żadne

przeszkody, utrudniające swobodny przepływ materiału. Oba rozwiązania dają dobre wyniki pod warunkiem, że centralna przekładnia napędowa jest bardzo wąska. Prędkość ślimaka po-winna być sterowana proporcjonalnie i automatycznie dopasowywana przez wyłączniki krańcowe, lub bezdotykowe czujniki ultradźwiękowe, coraz częściej stosowane do sterowania prędkością ślimaka. Wydajność ślimaka zależy od jego średnicy, rozstępu piór oraz mak-symalnej prędkości obrotów na minutę. Układ przenośnika ślimakowego powi-nien dać się łatwo podnosić i obniżać pozwalając na optymalny przepływ materiału dla różnych grubości warstw. Prawidłowa wysokość jest warunkiem wstępnym stałej i stabilnej pozycji de-ski, co wpływa na równość i wysokość rozkładania. Najniższy punkt ślimaka powinien znajdować się powyżej płyty deski, w odległości równej pięciokrot-nemu wymiarowi maksymalnego ziarna kruszywa.

Regulacja powinna być szybka i prosta. Równie przydatne są mecha-nizmy zapadkowe, czy sterowanie hy-drauliczne.

Materiał jest transportowany za pomocą przenośnika z kosza na ślimak z tyłu maszyny. Ślimak powinien utrzymy-wać stały poziom materiału przed deską. Kierunek obrotów każdej połówki ślimaka jest niezależny pozwalając na przemieszcza-nie materiału w różnych kierunkach.



Wydajność

Wydajność jest przede wszystkim zależ-na od dostawy mieszanki do rozkładarki. Ciągła dostawa materiału oznacza moż-liwość rozkładania dużych ilości mate-riału.

Wydajność rozkładarki miesza-nek mineralno-asfaltowych określona jest przez szerokość rozkładania, gru-bość warstwy oraz średnią prędkość rozkładarki.

deski rozkładające

Deska jest najważniejszą częścią rozkła-darki, a właściwie jest głównym jej narzę-dziem.

Części zużywające sięWszystkie części, które mają styczność z mieszanką podczas rozkładania ulegają

zużyciu, dlatego powinny być wykonane z materiałów wysokiej jakości. Dolne pły-ty, zespół ubijaków, łańcuchy i zgrzebła przenośnika, a także pióra ślimaka zuży-wają się szybko, ponieważ ciągle stykają się z mieszanką. Prędkość, z jaką ulegają zużyciu zależy od jakości stali i oczywi-ście, rodzaju i ilości materiału przecho-dzącego przez rozkładarkę.

Układ grzaniaStosowane są trzy podstawowe roz-wiązania grzania deski: palniki na olej napędowy, palniki gazowe i grzejniki elektryczne.

Podgrzewanie gazowe jest czystsze niż olejowe i wymaga mniej skompli-kowanych technologii. Układy gazowe powinny zawierać awaryjne urządzenie zabezpieczające, chroniące pracowni-ków przed ryzykiem wybuchu. Układ grzania elektrycznego wymaga dodatkowej prądnicy, co pociąga za sobą dodatkowe koszty. Niemniej grza-nie elektryczne jest dogodne i prawie tak szybkie, jak inne systemy. Układ grzania na gaz rozgrzewa deskę w cią-gu 20-30 minut, układy elektryczne potrzebują 30-45 minut, aby rozgrzać deskę do temperatury roboczej. Kontro-la temperatury jest równie prosta w obu

systemach. Wybór układu może przede wszystkim zależeć od rodzaju dostęp-nego paliwa. Gaz nie zawsze jest łatwo dostępny, podczas gdy zapewnione być muszą nieprzerwane dostawy oleju na-pędowego do poruszania rozkładarki. Można ustawiać dowolną wartość tem-peratury. Tym niemniej, dla uniknięcia ryzyka przegrzania, temperatura grzej-nika deski powinna być sterowana ter-mostatycznie w granicach określonego przedziału.

Deska o stałej szerokościJak wskazuje nazwa, deski o stałej sze-rokości nie mogą być hydraulicznie poszerzane; wymagają montowanych mechanicznie modułów poszerzających dla umożliwienia pracy z szerokością większą niż podstawowa. Mocowanie i regulacja poszerzeń zajmuje czas; cho-ciaż, z reguły, deska o stałej szerokości ustawiana jest na jedną szerokość robo-czą, przy której wykonuje pracę. Jeżeli należałoby pracować z różnymi szero-kościami, lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie deski teleskopowej.

Teleskopowe deski rozkładająceTeleskopowa deska rozkładająca po-zwala operatorowi na zmianę szerokości rozkładania jednym dotknięciem prze-łącznika podczas pracy, dzięki czemu unika się czasochłonnego dobudowywa-nia segmentów poszerzających. Obec-nie większość rozkładarek mieszanek mineralno-asfaltowych wyposażona jest w deskę teleskopową.

Deski w wysuniętej pozycji muszą być wystarczająco sztywne, aby zapew-nić właściwą grubość warstwy na całej szerokości rozkładania. Rozkładanie du-żymi szerokościami (do 9,7 m) wymaga skutecznego układu prowadzenia i pod-trzymania hydraulicznie sterowanych poszerzeń.

Regulacja położenia teleskopowych poszerzeń względem deski głównej powinna być szybka i prosta, nie po-winna wymagać specjalnych narzędzi oraz możliwa do wykonania podczas rozkładania.

ISTOTNe daNe:• Typ deski: – ubijaki – Wibracja – ubijaki i wibracja• Stała/ teleskopowa• Ciężar deski• Układ grzania

Sztywność deski w wysuniętej pozycji ma zasadnicze znaczenie dla jakości rozkładania. Bez moc-nego układu teleskopowego, de-ska ma tendencje do zwisania, zwłaszcza na końcach.



Zdolność rozkładania

Deski mogą być wyposażone w układ ubijaków, układ wibracji, lub połączenie obu tych układów. Zdolność rozkładania deski zależy przede wszystkim od:• Ciężaru deski i powierzchni kontaktu

ubijaków i dolnej płyty• Prędkości rozkładania• Częstotliwości i amplitudy ubijaków

i/ lub elementów wibracyjnych,• Stanu ubijaków (obrys ubijaka

i wymiary),• Stanu płyty deski.

Ciężar deski i powierzchnia kontaktuDla uzyskania pożądanego zagęszcze-nia wstępnego oraz jednorodnej, równej powierzchni, ostre mieszanki mineralno--asfaltowe, a także mieszanki stabilizo-wane oraz podbudowy z niezwiązanych kruszyw, wymagają stosunkowo ciężkich desek. I przeciw-nie, stosunkowo lekkie deski powinny być stosowane na niestabilnych, wrażli-wych mieszankach mineralno-asfaltowych, na których występuje ryzy-ko zagłębiania się deski w warstwie.

prędkość rozkładaniaPrędkość rozkładania ma wpływ na wiel-kość zagęszczenia wstępnego.

Im wyższa prędkość, tym niższa uzy-skana gęstość.

Wąska powierzchnia kontaktu ubi-jaków uniemożliwia rozkładanie z dużymi prędkościami.

W miarę wzrostu prędkości rozkła-darki, maleje ilość uderzeń ubijaków na jednostkę powierzchni i w konsekwencji maleje zdolność ubijaków do „podawa-nia” mieszanki. Zbyt duża prędkość - w porównaniu z pracą ubijaków - może powodować powstawanie nierównej powierzchni o złej teksturze. Limit pręd-kości w konkretnym przypadku, zależy

od szerokości ubijaków i częstotliwości ich pracy.

Deski wibracyjne z dużą powierzch-nią kontaktu pozwalają na rozkładanie z większymi prędkościami. Deski pod-wyższonego zagęszczenia wymagają prędkości w zakresie 2-4 m/min dla osiągnięcia właściwego efektu zagęsz-czenia wstępnego.

Częstotliwość i amplitudaUbijaki pracują z pionowym skokiem (równym podwójnej amplitudzie) 4-6 mm i roboczą częstotliwością w zakresie 500-1500 drgań/min (8-25 Hz). Wibracje deski pracują z niż-szą amplitudą oraz wyższą częstotliwoś-cią (do 3000 drgań/min/50 Hz).

Stan ubijaków i elementów wibracyjnychNowe ubijaki czy elementy wibracyj-ne, w połączeniu z nowymi płytami deski, w sposób oczywisty gwarantują uzyskanie najlepszego zagęszczenia wstępnego i równości powierzchni. Na przykład jeżeli zużyte są ubijaki, to ilość dostarczanego materiału będzie się zmieniała wzdłuż szerokości de-ski i w efekcie mogą powstawać ślady „ciągnięcia” oraz otwarta tekstura.

ISTOTNe daNe:

a) deska z ubijakami • Ciężar deski • Powierzchnia kontaktu ubijaków • Amplituda (skok ubijaka) • Częstotliwośćb) deska wibracyjna • Ciężar deski • Powierzchnia kontaktu

dolnej płyty • Amplituda • Częstotliwość

Na jakość rozkładania główny wpływ ma sztywność deski i stan elementów zużywających, jak np. ubijak (1), płyta dolna (2) czy też dodatkowy element zagęszczający (3). Ten ostatni znajduje się wyłącznie w deskach podwyższonego zagęszczenia.

Ubijak Płyta dolna Dodatkowy element zagęszczający

1 2 3



układy poziomowania deski

Sterowanie poziomemRamiona holujące deski przymocowane są do hydraulicznych siłowników niwe-lacji, które sterują poziomem deski. Cy-lindry mogą być wysunięte lub wciąg-nięte za naciśnięciem przełącznika. Położenie punktu holowania wpływa na grubość warstwy.

Układ zatrzymania deskiZawsze powinna istnieć możliwość zablokowania położenia deski, aby za-pobiec jej zagłębianiu się w warstwie podczas zatrzymania się rozkładarki mieszanek mineralno-asfaltowych. No-woczesne rozkładarki mają hydraulicz-ny układ zatrzymania deski. Blokuje on automatycznie siłowniki podnoszące deskę w momencie zatrzymania się roz-kładarki podczas operacji rozkładania. Gdy rozkładarka wznawia pracę, siłow-niki są odblokowane.

Układ odciążenia deskiRozkładarka powinna być wyposażona w układ odciążenia deski, który zapo-biega zagłębianiu się deski podczas roz-kładania bardzo podatnych materiałów. Układ przenosi część ciężaru deski na ciągnik, za pośrednictwem siłowników podnoszących deskę. Siłowniki przeka-zują desce dodatkowe podparcie, co po-maga utrzymać pożądany poziom roz-kładania. Układ odciążenia deski służy również do poprawy trakcji maszyny kołowej przenosząc część ciężaru deski na tylne koła napędowe.

Układ dociążenia deskiNiekiedy przydatny może być układ dociążania deski. Układ przekazuje część ciężaru ciągnika na deskę za po-średnictwem siłowników podnoszących deskę. Powoduje to dodatkowe obcią-żenie deski, co umożliwia uzyskanie pożądanego poziomu po długiej prze-rwie w rozkładaniu. W przeciwnym razie deska byłaby podniesiona przez schłodzoną mieszankę, o zmniejszonej podatności na zagęszczanie. W rezulta-cie, na układanej warstwie powstałaby nierówność.

Zintegrowany układ nanoszenia warstwy szczepnejRozkładarka mieszanek mineralno--asfaltowych ze zintegrowanym zbior-nikiem lepiszcza asfaltowego, może wykonywać jednocześnie warstwę szczepną i rozkładać mieszankę mine-ralno-asfaltową. Rozkładarki tego ro-dzaju przydatne są w drogowych robo-tach utrzymaniowych, gdzie wykonuje się cienkie warstwy ścieralne (grubość warstwy = 1,5 maksymalnego wymiaru ziarna).

Układy automatycznego poziomowaniaPrecyzyjne rozkładanie wymaga no-woczesnych układów elektronicznych, które automatycznie sterują grubością warstwy. Występują dwa główne ukła-dy: czujnik grubości, który pomaga utrzymać grubość rozkładania (tym sa-mym równość powierzchni) oraz czuj-nik pochylenia, który sprawdza spadek poprzeczny warstwy.

W sytuacji braku powierzchni od-niesienia dla układu niwelacji, dla zapewnienia właściwej równości po-dłużnej rozkładanej warstwy, stosuje się linkę do współpracy z czujnikami grubości.

elektroniczny czujnik grubościCzujnik grubości, pracujący w nawiązaniu do powierzchni odniesienia, automatycznie utrzymuje wysokość deski i grubość warstwy materiału. Dla uzyskania najlepszych rezultatów, powierzchnia odniesienia powinna być bardzo równa. Najczęściej stosowane są bezdotykowe czujniki ultradźwiękowe, skanujące powierzchnię odniesienia. Gdy

dostępna jest powierzchnia odniesienia, taka jak krawężnik, do określania zmian wysokości może być zastosowana krótka łyżwa kontrolna (około 30 cm). Krótkie łyżwy stosowane są również przy rozkładaniu nowego pasa, równolegle do pasa istniejącego. Długie łyżwy kontrolne (między 3 a 9 m) stosuje się, gdy istniejąca powierzchnia nie jest zupełnie równa. Przejeżdżając nad wybrzuszeniami i zagłębieniami, uśredniają podłużne błędy w rozkładanej warstwie. Dlatego też znane są pod nazwą łyżew uśredniających. Ultradźwiękowa listwa uśredniająca (Big Ski) może mieć długość do 13 m.

Czujnik grubości może również pracować w nawiązaniu do linek. Są one montowane, gdy nie jest dostęp-na dokładna powierzchnia odniesienia, np. podczas budowy nowych dróg. Układy laserowe mogą być stosowane na otwartych przestrzeniach, takich jak: parkingi, place zabaw, pasy startowe.

elektroniczny czujnik pochyleniaCzujnik pochylenia utrzymuje żąda-ny prawy i lewy spadek poprzeczny warstwy podczas operacji rozkładania. Wykrywa odchylenia deski od założo-nego spadku poprzecznego i generuje konieczne sygnały, aby odtworzyć pier-wotne ustawienia.

Czujnik pochylenia pracuje w odniesieniu do deski i zamocowany jest przy pomocy mechanicznego układu łączącego do lewej i prawej krawędzi deski.

Układy komputerowego poziomowaniaSkomputeryzowane układy poziomo-wania znane są pod różnymi nazwami firmowymi. Stosowanie ich wymaga wykwalifikowanego personelu wśród zespołu rozkładającego oraz dobrej współpracy kierownictwa robót z ze-społem geodetów. Układy skompute-ryzowane wykorzystują powierzchnię podłoża jako powierzchnię odniesienia dla czujników grubości. Grubość war-stwy jest obliczana na podstawie okre-ślonej wysokości punktów odniesienia znajdujących się na podłożu i projekto-wanej wysokości warstwy ścieralnej. Przed rozpoczęciem robót należy usta-lić gdzie będą wyznaczone punkty wy-sokościowe względem osi drogi.



Systemy 3DSystemy 3D pracujące w oparciu o cyfrowe dane projektowe mogą być stosowane do sterowania procesem rozkładania wszędzie tam, gdzie wyma-gania dotyczące jakości są najwyższe. Pozycjonowanie maszyny odbywa się za pomocą systemów nawigacji sateli-tarnej (GNSS) i laserów. Do pozycjono-wania używa się również zautomatyzo-wanych tachimetrów (total station).

Cechy ogólne

BezpieczeństwoWszystkie otwarte powierzchnie powinny być wyposażone w poręcze, zapobiegające wypadnięciu operatora. Osłony zabezpieczające powinny być zamontowane nad ślimakami, aby nic nie mogło wpaść do układu. Pokrywy deski i pomostu powinny mieć dobre zabezpieczenie przed poślizgiem. Zabezpieczone przed awarią systemy grzewcze zapobiegają ryzyku wybuchu i możliwości wypadku z udziałem obsługi. Rozkładarki mieszanek mineralno-asfaltowych na kołach muszą posiadać, oprócz głównego hydrostatycznego układu hamulcowego, hamulec ręczny oraz awaryjny hamulec nożny.

komfort operatoraRozkładanie może być żmudną pracą. Im bardziej operator czuje się wygod-nie i jest odprężony, tym lepiej wykona swoją pracę.

Zespół przyrządów do sterowania musi być łatwo dostępny. Konsola sterowania powinna się łatwo przesuwać w poprzek pomostu, zapewniając operatorowi wi-doczność we wszystkich kierunkach. Dla skutecznego rozkładania, ważny jest wyraźny widok ciężarówki dostar-czającej materiał, ślimaków i deski.

Automatyczne sterowanie poda-waniem materiału odciąża operatora i pozwala mu skoncentrować się na kierowaniu rozkładarką i popychaniu samochodu. Zapewnia również płynne zmiany samochodów. Tym niemniej – w razie potrzeby, musi istnieć moż-liwość przełączenia na sterowanie ręcz-ne. Siedzenia powinny być wygodne i łatwo dopasowujące się do wysokości i budowy ciała operatora.

DostępnośćDostępność rozkładarki mieszanek mineralno-asfaltowych jest funkcją całkowitej jakości maszyny. Wysoka jakość wynika z odporności na zużycie deski rozkładającej, ślimaka i łańcu-chów przenośników, możliwości silnika i hydrauliki do wytrzymania obciążeń wynikających z dużej ilości rozłożonej mieszanki, jak również bliskości serwi-su gwarantującego dobre wsparcie oraz części zapasowe. Dostępność podnosi się, gdy producent stosuje dobrze zna-ne elementy w całej rozkładarce. Proste dojście do części zamiennych podnosi dostępność maszyny.

UniwersalnośćUniwersalność zależy od rodzaju stoso-wanej deski oraz zdolność rozkładarki do pracy z różnymi materiałami.

Na przykład, deska teleskopowa jest o wiele bardziej uniwersalna od deski stałej, gdyż może rozkładać mieszankę wokół przeszkód.

Zawsze będzie bardziej przydatna maszyna, która jednego dnia rozkłada podbudowę, a następnego równą war-stwę ścieralną, a także może pracować szerokością 4 m na jednej budowie oraz 7 m na drugiej.

Utrzymanie i obsługaCodzienne utrzymanie jest ważne dla utrzymania sprawności rozkładarki. Smarowanie, sprawdzenie poziomu płynu hydraulicznego oraz oleju, a tak-że spryskiwanie środkiem czyszczącym musi być jak najłatwiejsze, co zachęca do wykonywania tych czynności. Z tego względu bardzo pomocne są: centralny układ smarowania, łatwo usuwalne boczne płyty i pokrywy po-mostów, łatwy dostęp do spustów oleju oraz łatwo czytelne wskaźniki poziomu płynów.

Nowoczesne zespoły kierowania z ciekłokrystalicznymi ekranami oraz stero-waniem PLC, zapewniają sterowanie w czasie rzeczywistym, zabezpieczenie na wypadek awarii oraz mniejszą ilość postojów.

Składane pokrywy i usuwalne boczne płyty oznaczają proste utrzymanie oraz krótsze postoje.



ZagęsZcZa

nie, ro

Zkład

an

ie i freZow

an

ie


PMI 3

492

0270

14

Compaction, paving and milling handbook (PL). Theory and practice

Documents

Transcript of Compaction, paving and milling handbook (PL). Theory and practice