Dodatkowe obciążenie – model STRABAG testuje swoje nowe rozwiązania w zakresie budowy dróg w warunkach ruchu kopalnianego

Specjaliści testują trzy kierunki rozwoju w kopalni andezytu roxit w Komló. W lipcu pracownicy działu operacyjnego STRABAG w Péczu, wykorzystując wyniki badań i rozwoju w zakresie budowy dróg przeprowadzonych przez centrum kompetencji budowlanych koncernu TPA HU Kft., zbudowali odcinki testowe na drodze dojazdowej obciążonej znacznym ruchem kopalnianym.

Na poszczególnych odcinkach bada się zastosowanie ligniny w przemyśle asfaltowym, wykorzystanie spoiwa gumowo-bitumicznego oraz właściwości warstw podkładowych wzmocnionych włóknami, wiązanych hydraulicznie. Budowa odcinka drogi prowadzącej do kopalni w Komló stworzyła możliwość przetestowania tych rozwiązań w rzeczywistych warunkach budowlanych oraz zbadania przydatności mieszanek do zastosowania w praktyce. W kolejnym okresie będzie monitorowane zachowanie zastosowanych materiałów i warstw pod wpływem długotrwałego obciążenia ruchem drogowym.

Przy znanym obciążeniu można monitorować stan nawierzchni

Do etapu próbnego wybrano odcinek drogi, na którym panuje znaczny ruch pojazdów ciężarowych, a obciążenie jest łatwe do kontrolowania, mierzalne i znane. Stanowi to ważny punkt wyjścia do oceny zmian stanu nawierzchni w połączeniu z obciążeniem.
Istotnym czynnikiem było to, że droga w Komló nie jest drogą publiczną, dzięki czemu niezbędne badania i pomiary można przeprowadzić bez zakłócania ruchu publicznego. W ramach projektu, oprócz odcinków eksperymentalnych, utworzono również odcinek referencyjny wykonany przy użyciu tradycyjnej technologii, który stanowi punkt odniesienia dla ekspertów.

Włókna syntetyczne miałyby ograniczać pęknięcia warstwy podstawowej

Pracownicy działu TPA opracowali warstwy podstawowe Ckt-4 i Ckt-12, wzmocnione dyspersyjnymi włóknami syntetycznymi, wiązane hydraulicznie, przeznaczone do konstrukcji torowych o długiej żywotności. Zadaniem włókien syntetycznych rozproszonych w mieszance jest ograniczenie rozprzestrzeniania się pęknięć powstających w warstwie wiązanej hydraulicznie. Wydłużenie żywotności dróg ma zostać osiągnięte poprzez spowolnienie procesów niszczących i opóźnienie degradacji strukturalnej. Kolejnym celem jest ograniczenie ryzyka powstawania pęknięć odbiciowych, czyli sytuacji, w której pęknięcia warstwy podkładowej pojawiają się również w warstwach położonych powyżej.
Odcinki testowe wykonano z różnymi warstwami podkładowymi. Układ warstw w obu odcinkach testowych:

• 4 cm SMA 11 (mI) PmB 25/55–65 warstwa ścieralna
• 9 cm AC 22 warstwa wiążąca (mF) PmB 25/55–65 warstwa wiążąca
• 6 cm AC 16 spoiwo (mF) GmB 45/80-55 AF warstwa podstawowa odporna na zmęczenie materiału
• Warstwa podstawowa z chudego betonu C12 o grubości 20 cm, wzmocniona włóknami (bez odciążania)

lub:

• 4 cm SMA 11 (mI) PmB 25/55–65 warstwa ścieralna
• 9 cm AC 22 warstwa wiążąca (mF) PmB 25/55–65 warstwa wiążąca
• 6 cm AC 16 spoiwo (mF) GmB 45/80-55 AF warstwa podstawowa odporna na zmęczenie materiału
• Warstwa podstawowa hydrauliczna CKt-4 wzmocniona włóknami o grubości 20 cm (bez odciążania)

W trakcie długoterminowej obserwacji obu wariantów można również zbadać łączne zachowanie warstw podstawowych wzmocnionych włóknami oraz ułożonych na nich warstw asfaltowych.

W asfalcie znalazł zastosowanie również produkt uboczny przemysłu papierniczego i drzewnego

Drugim kierunkiem rozwoju jest praktyczne zastosowanie mieszanek asfaltowych wytwarzanych z dodatkiem ligniny. Lignina jest spoiwem biopolimerowym pochodzenia naturalnego, charakteryzującym się dużą zdolnością do wiązania węgla. Jest dostępna w dużych ilościach jako produkt uboczny przemysłu papierniczego i drzewnego. Jej wykorzystanie uzasadnia nie tylko właściwości techniczne, ale także możliwość zmniejszenia śladu węglowego produkcji asfaltu.
Zgodnie z informacjami zawartymi w dokumencie TPA, oprócz wiązania fizycznego między ligniną a bitumem dochodzi również do oddziaływania chemicznego, przede wszystkim z asfaltowymi i żywicznymi składnikami bitumu. Związek ten może zmniejszyć wrażliwość asfaltu na wodę, poprawić przyczepność bitumu, opóźnić starzenie oksydacyjne oraz korzystnie wpłynąć na właściwości mechaniczne mieszanki asfaltowej.

Mieszanki ligninowe wykorzystano do wzmocnienia istniejącej konstrukcji toru. Po wyfrezowaniu profilu o głębokości 4 centymetrów nałożono dwie nowe warstwy:

• 4 cm AC 11 ścierniak (mF) PmB 45/80-65 + warstwa ścierniowa z ligniny;
• 5 cm AC 16 spoiwo (mF) PmB 45/80-65 + warstwa spoiwa ligninowego

Wrażliwość ligniny na temperaturę miała również wpływ na technologię produkcji: mieszanki z dodatkami wytwarzano przy użyciu technologii umiarkowanego ogrzewania.

Warstwy gumobituminowe są badane na odcinku łukowym

W trzecim rozwiązaniu eksperymentalnym wszystkie warstwy asfaltowe nawierzchni wykonano z mieszanki zawierającej gumobituminowe spoiwo GmB. Wybór lokalizacji miał tutaj szczególne znaczenie: technologię tę zastosowano na łukowym odcinku drogi narażonym na duże obciążenia i znaczne siły ścinające.
Celem było wykorzystanie i potwierdzenie korzystnych właściwości gumobituminu w warunkach, w których ruch pojazdów ciężarowych stanowi zwiększone obciążenie dla nawierzchni.

Zastosowana konstrukcja toru:

• 4 cm AC 11 warstwa ścieralna (mF) GmB 45/80-55;
• 7 cm AC 22 warstwa wiążąca (mF) GmB 45/80-55;
• 8 cm AC 22 warstwa wiążąca (mF) GmB 45/80-55;
• 20 cm warstwa podkładowa nawierzchni hydraulicznej Ckt-4 z odciążeniem naprężeń

Rozwój i zrównoważony rozwój w ramach działalności badawczo-rozwojowej STRABAG

Budowa odcinków testowych w Komló można uznać za pierwszy krok w ramach praktycznych badań nad tymi rozwiązaniami. Podczas realizacji zgromadzono również doświadczenie dotyczące możliwości wbudowania tych rozwiązań. Jednak ocena trwałości i zachowania pod obciążeniem wymaga długoterminowego monitorowania stanu.
Projekt wpisuje się w działania badawczo-rozwojowe konsorcjum STRABAG oparte na zastosowaniach praktycznych, w których oprócz rozwoju technologicznego szczególne miejsce zajmują rozwiązania służące zrównoważonemu rozwojowi. Od czasu do czasu będziemy informować o wynikach prac rozwojowych konsorcjum STRABAG. Tak było wcześniej w przypadku technologii rejuvenatora roxit (wcześniej Bitunova), która stanowi przełomowe rozwiązanie w zakresie konserwacji nawierzchni. Technologia ta, poprzez poprawę właściwości postarzałego bitumu, pozwala przedłużyć żywotność nawierzchni asfaltowej, opóźniając konieczność całkowitej wymiany warstwy. Specjaliści firmy, w ramach udziału w konsorcjum, odegrali znaczącą rolę w opracowywaniu rozwiązań cyfrowych wspomagających realizację obiektów liniowych.