ebook Inżynieria betonowych nawierzchni drogowych Michał A. Glinicki

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2019

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.

Spis treści ebooka Inżynieria betonowych nawierzchni drogowych

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