Abstrakt

Mieszanki mineralno-asfaltowe wykorzystywane w warstwach asfaltowych nawierzchni charakteryzują się właściwościami sprężystymi i lepkimi. Zależą one istotnie od temperatury. Im jest ona wyższa, tym bardziej znaczące są właściwości lepkie mma, które są przyczyną powstawania trwałych deformacji (kolein). Przedmiotem badań było modelowanie zachowania się mma w konstrukcji nawierzchni w wysokich temperaturach przy wykorzystaniu modelu lepkosprężystości Burgersa. Parametry modelu zostały wyznaczone dla różnych rodzajów mma wykorzystywanych do asfaltowych warstw konstrukcji nawierzchni. Wyznaczono je w oparciu o wyniki badań próbek obciążonych w sposób powtarzalny z częstotliwością od 0,01 do 25 Hz w temperaturach 4, 20 i 45ºC. Wyniki badań, oprócz wyznaczenia parametrów charakteryzujących przyjęty model reologiczny mma, zostały poddane analizie i porównaniom pod kątem ich odporności na powstawanie trwałych deformacji. Analizy obliczeniowe przeprowadzono dla konstrukcji nawierzchni przeznaczonej dla najcięższego ruchu (KR7). Do analiz przyjęto rzeczywisty przebieg dobowych zmian temperatury jezdni odnotowanych 24-26 lipca 2012 roku na stacji pomiarowej w Redzikowie. Założono, że temperatura na głębokości w warstwach asfaltowych zmienia się zgodnie z modelem Fouriera przepływu ciepła. Analizy przeprowadzono dla dwóch sytuacji w ciągu doby (godz. 10:30 i 19:30), gdy odnotowano temperaturę powierzchni jezdni 40ºC. Obliczenia wykonano w programie VEROAD, w którym symulowano przejazd z prędkościami 5, 60 i 120 km/h pojedynczego koła o ciężarze 50 kN. Przeprowadzone obliczenia umożliwiły ocenę sposobu zachowania się nawierzchni w warunkach wysokich temperatur w kontekście przemieszczeń, naprężeń i odkształceń powstających podczas przejazdu koła oraz kolein warstw asfaltowych. Przeprowadzenie obliczeń dla małej, średniej i dużej prędkości ruchu pozwoliło na ocenę wpływu czasu obciążenia nawierzchni na powstawanie deformacji trwałych. Dodatkowo wykazano, że na proces tworzenia się kolein wpływa nie tylko chwilowa temperatura powierzchni jezdni, ale przede wszystkim historia nagrzewania się warstw asfaltowych i ich temperatury. Połączenie zastosowanej metody obliczeniowej i analiz z odpowiednią interpretacją wyników badań laboratoryjnych umożliwiają kompleksową ocenę zastosowania różnych materiałów w konstrukcjach nawierzchni w kontekście ich odporności na powstawanie deformacji trwałych, co w inżynierii drogowej ma duże znaczenie praktyczne.

Autor (1)