W Polsce, w ciągu ostatnich dwóch dekad, widoczna jest znaczna intensyfikacja budowy autostrad i dróg ekspresowych oraz modernizacji już istniejących. Ważną kwestią jest przy tym wybór odpowiedniego rodzaju nawierzchni, zapewniającej bezpieczeństwo i długotrwałą przydatność eksploatacyjną dróg. Taką rolę spełniają nawierzchnie betonowe. W niniejszej publikacji autor prezentuje technologię budowy nawierzchni betonowych, wraz z nowoczesnymi metodami zapewnienia i kontroli jakości na budowie. Pokazuje liczne przykłady rozwiązań materiałowych i technologicznych, a także wyniki badań diagnostycznych nawierzchni betonowych w Polsce. Całość zilustrowano fotografiami z budów dróg ekspresowych, prowadzonych przy wykorzystaniu najnowszych rodzajów maszyn i urządzeń specjalistycznych. Zalety drogowych nawierzchni betonowych ujawniają się w postaci długotrwałej przydatności eksploatacyjnej bez konieczności remontów, zwłaszcza w przypadku dużych obciążeń ruchem pojazdów, występujących na głównych trasach komunikacyjnych. Dlatego głównym tematem książki są nawierzchnie dróg samochodowych odpowiednie do intensywnego ruchu ciężkich pojazdów, określanego w Polsce kategorią ruchu od KR5 do KR7. Przedstawione zasady inżynierii nawierzchni betonowych są słuszne również przy mniejszych obciążeniach ruchem pojazdów, więc mogą być wykorzystane jak ogólne wskazówki dotyczące nawierzchni o niższych kategoriach ruchu pojazdów. Książka będzie przydatna przede wszystkim osobom zawodowo związanym z drogownictwem: decydentom, zarządcom, inwestorom, projektantom, wykonawcom i reprezentantom służb utrzymaniowych. Z pewnością zainteresuje także studentów specjalizujących się w budownictwie drogowym. Przy pisaniu książki Autor wykorzystał doświadczenia badacza i konsultanta uczestniczącego w projektowaniu i ocenie materiałów na nawierzchnie, diagnostyce obiektów oraz rozwijaniu metod badawczych, zwłaszcza w odniesieniu do betonowych dróg ekspresowych i autostrad.

Od autora 11 1. Wprowadzenie do inżynierii nawierzchni betonowych 13 1.1. Przedmiot i zakres książki 13 1.2. Historia budowy drogowych nawierzchni betonowych 17 1.3. Rodzaje konstrukcji nawierzchni 19 1.4. Funkcje i cechy eksploatacyjne nawierzchni 25 2. Obciążenia i oddziaływania środowiskowe 29 2.1. Kategorie obciążenia ruchem 29 2.2. Oddziaływania środowiskowe 33 2.3. Oddziaływania eksploatacyjne 36 2.4. Skutki wieloletnich oddziaływań na nawierzchnie 38 2.5. Znaczenie opadów atmosferycznych 42 3. Typowe i nietypowe rozwiązania konstrukcyjne 45 3.1. Typowy układ warstw konstrukcji drogi 45 3.2. Rozmieszczenie dybli i kotew, układ szczelin 49 3.3. Warstwa poślizgowa 52 3.4. Katalogowe właściwości betonu 53 3.5. Nietypowe konstrukcje nawierzchni – metody projektowania 55 3.6. Oprogramowanie do wymiarowania i analizy nawierzchni 58 3.6.1. Oprogramowanie Pavement ME 58 3.6.2. Bezpłatne oprogramowanie do wymiarowania nawierzchni betonowych 60 3.6.3. Oprogramowanie do analizy pojedynczych zagadnień inżynierii nawierzchni 64 4. Technologia budowy nawierzchni betonowej 66 4.1. Maszyny do układania nawierzchni 66 4.2. Główne procesy technologiczne 70 4.3. Warunki prowadzenia robót nawierzchniowych 80 4.4. Ogólne zasady wytwarzania, transportu i wbudowywania mieszanki betonowej 82 4.5. Zasady teksturowania i pielęgnacji betonu w warstwie nawierzchniowej 84 4.6. Zasady wykonania i wypełnienia szczelin 85 5. Kryteria projektowania składu betonu 88 5.1. Wprowadzenie do projektowania betonu 88 5.2. Normowe kryteria dotyczące właściwości betonu 90 5.3. Zasady selekcji składników betonu 93 5.3.1. Kruszywa 93 5.3.2. Cement 100 5.3.3. Woda zarobowa 104 5.3.4. Domieszki i preparaty chemiczne 104 5.3.5. Dodatki mineralne 106 5.4. Wymagane właściwości betonu 106 5.5. Przykładowe receptury betonu nawierzchniowego 114 6. Fizyczna charakterystyka betonu i odkształcenia wilgotnościowe 116 6.1. Wiązanie cementu i twardnienie betonu 116 6.2. Wpływ domieszek na wiązanie cementu i twardnienie betonu 120 6.3. Porowatość i przepuszczalność betonu 123 6.4. Skurcz przy wysychaniu i odkształcenia wilgotnościowe 130 6.5. Właściwości fazy ciekłej w betonie 138 7. Napowietrzanie betonu nawierzchniowego 144 7.1. Koncepcja napowietrzania betonu 144 7.2. Zawartość powietrza i wielkość porów powietrznych 146 7.2.1. Wyznaczanie zawartości powietrza w mieszance betonowej 146 7.2.2. Charakterystyka porów powietrznych wg PN-EN 480-11 149 7.2.3. Normowe kryteria oceny napowietrzenia 154 7.3. Czynniki materiałowe i technologiczne wpływające na napowietrzenie 157 7.4. Diagnostyka napowietrzenia betonu w nawierzchniach 162 8. Wytrzymałość betonu w nawierzchni 170 8.1. Wytrzymałość na ściskanie i na rozciąganie przy zginaniu 170 8.2. Wpływ składu betonu na wytrzymałość 177 8.2.1. Zależności ogólne 177 8.2.2. Wpływ właściwości kruszywa 179 8.2.3. Wpływ napowietrzenia 181 8.2.4. Wpływ cementu 182 8.3. Wpływ temperatury – dojrzałość betonu 185 8.4. Ocena wytrzymałości betonu w nawierzchni 188 9. Odporność betonu na oddziaływanie mrozu i środków odladzających 191 9.1. Mechanizmy zniszczenia mrozowego 191 9.1.1. Oddziaływanie ujemnej temperatury 191 9.1.2. Procesy zamrażania wody w betonie 193 9.1.3. Proces złuszczeń powierzchniowych 195 9.2. Bezpośrednie metody określania mrozoodporności 197 9.2.1. Mrozoodporność kruszywa 197 9.2.2. Mrozoodporność wewnętrzna betonu 198 9.2.3. Odporność na powierzchniowe złuszczenia betonu 203 9.3. Projektowanie składu betonu z uwagi na mrozodoporność 206 9.3.1. Recepturowe ograniczenia zgodnie z PN-EN 206 206 9.3.2. Selekcja składników i skład mieszanki 208 10. Deformacje termiczne betonu w nawierzchni 213 10.1. Oddziaływanie temperatury na nawierzchnie 213 10.1.1. Rozkład temperatury w przekroju 213 10.1.2. Gradient temperatury 216 10.1.3. Odkształcenia termiczne 217 10.2. Temperatura i naprężenia w twardniejącym betonie 218 10.3. Wpływ składu betonu na przewodność i pojemność cieplną 223 10.3.1. Przewodność cieplna 223 10.3.2. Pojemność cieplna (ciepło właściwe) 226 10.4. Wpływ składu betonu na rozszerzalność cieplną 227 10.5. Znaczenie właściwości cieplnych w analizie metodą ME 232 11. Zapobieganie uszkodzeniom betonu wskutek reakcji alkalia-kruszywo 235 11.1. Objawy reakcji alkalia–kruszywo w betonie 235 11.2. Warunki występowania i mechanizm reakcji 239 11.2.1. Kruszywo reaktywne 239 11.2.2. Zawartość alkaliów w betonie 241 11.2.3. Zawartość wilgoci w betonie 241 11.2.4. Mechanizmy reakcji alkaliów z krzemionką 242 11.2.5. Hamowanie reakcji alkalia–kruszywo 243 11.3. Strategia zapobiegania szkodliwym skutkom reakcji wg AASHTO 245 11.4. Petrograficzne rozpoznanie minerałów reaktywnych 249 11.4.1. Normowe zasady oceny składu mineralnego kruszyw 249 11.4.2. Metoda badań petrograficznych z wykorzystaniem cienkich szlifów 251 11.4.3. Wyniki oceny petrograficznej wybranych kruszyw krajowych 253 11.5. Ekspansja betonu na podstawie badań laboratoryjnych 258 11.6. Wpływ oddziaływań eksploatacyjnych 264 11.7. Krajowe wytyczne do zapobiegania ASR w nawierzchniach betonowych 270 12. Szczeliny w nawierzchniach 274 12.1. Rozstaw i wykonanie szczelin 274 12.2. Szczeliny konstrukcyjne i płyty przejściowe 280 12.3. Rozwarcie szczelin i ich wypełnienie 283 12.4. Przenoszenie obciążenia przez szczeliny 287 12.5. Wymiarowanie dybli i kotew 289 12.6. Weryfikacja rozmieszczenia i efektywności dybli 294 12.7. Przedwczesne uszkodzenia szczelin 300 13. Równość, tekstura i zbrojenie nawierzchni 304 13.1. Równość podłużna – znaczenie, wymagania 304 13.2. Właściwości przeciwpoślizgowe i tekstura 310 13.2.1. Współczynnik tarcia między kołem pojazdu a nawierzchnią 310 13.2.2. Tekstura nawierzchni 312 13.2.3. Efekty techniki teksturowania 316 13.3. Metody odtwarzania właściwości przeciwpoślizgowych nawierzchni 318 13.4. Zbrojenie ciągłe w nawierzchni 321 14. Zapewnienie jakości procesu budowy nawierzchni 328 14.1. Celowość gwarancji i zapewnienia jakości 328 14.2. Narzędzia i metody zapewnienia jakości 330 14.3. Monitorowanie warunków pogodowych 332 14.4. Monitorowanie stabilności właściwości mieszanki 334 14.4.1. Zawartość wody w mieszance betonowej 334 14.4.2. Napowietrzenie mieszanki 336 14.4.3. Konsystencja mieszanki 340 14.5. Monitorowanie dojrzałości betonu i wczesnej wytrzymałości 341 14.6. Ocena makrotekstury nawierzchni 342 14.7. Ocena układu dybli w nawierzchni 346 14.8. Ocena grubości i równości nawierzchni 350 Zakończenie 355 Bibliografia 356 Foreword to the book Inżynieria betonowych nawierzchni drogowych by prof. Michał A. Gilnicki – prepared by prof. Jan Olek 372