Abstrakt

Niniejsza praca doktorska dotyczy zniszczeń nawierzchni asfaltowych powodowanych oddziaływaniem wody oraz łącznie wody i mrozu. Woda i mróz wpływa na osłabienie kohezji mieszanki i adhezji asfaltu do kruszywa, dąży do odmycia otoczki asfaltu z powierzchni kruszywa, prowadząc do obniżenia wytrzymałości mieszanki i degradacji nawierzchni.Na podstawie studiów literatury autor przedstawił istotę adhezji asfaltu do kruszywa, teorie zniszczeń połączenia asfaltu i kruszywa. Dokonano przeglądu laboratoryjnych metod określających siłę tego połączenia oraz metod oceniających odporność mieszanki mineralno-asfaltowe na działanie wody oraz wody i mrozu łącznie. Przedstawiono sposoby zwiększania tej odporności w mieszankach.Część badawcza zawiera badania laboratoryjne i terenowe odporności betonu asfaltowego na działanie wody i mrozu. Wykonano analizy obliczeniowe trwałości zmęczeniowej konstrukcji nawierzchni przy uwzględnieniu niszczącego oddziaływania wody i mrozu.Zmodyfikowaną metodę Lottmana (AASHTO T283) wykorzystano do zbadania wpływu następujących czynników na odporność mieszanki mineralno-asfaltowej na działanie wody i mrozu:•różnych rodzajów asfaltu: 8 zwykłych i 3 modyfikowanych asfaltów,•kruszywa granitowego i bazaltowego,•dwóch środków adhezyjnych: ciekłego środka (aminu tłuszczowego -Teramin 14) i wapna hydratyzowanego,•żużla pomiedziowego,•zagęszczenia mieszanki,•sposobów kondycjonowania próbek w laboratorium.Wpływ niszczącego oddziaływania wody i mrozu na mieszanki mineralno-asfaltowe oceniano przez porównanie wytrzymałości na pośrednie rozciąganie oraz modułu sztywności sprężystej badanych przed i po laboratoryjnej symulacji oddziaływania wody i mrozu. Dodatkowo wykonano badania zmęczeniowe wg metody pośredniego rozciągania betonu asfaltowego bez i po laboratoryjnej symulacji oddziaływania wody i mrozu.Na odcinku doświadczalnym poprzez ocenę stanu nawierzchni (stan powierzchni, koleina i szorstkość) oraz laboratoryjne badania odporności warstwy ścieralnej na działanie wody i mrozu weryfikowano skuteczność działania dwóch środków adhezyjnych (ciekłego środka Teramin 14 i wapna hydratyzowanego). Wykonano też ocenę zniszczeń powierzchni 12 nawierzchni dróg i ulic w rejonie Gdańska i Gdyni, eksploatowanych od 2 do 8 lat oraz badania laboratoryjne próbek pobranych z warstw ścieralnych tych nawierzchni.W analizach obliczeniowych stworzono model trwałości zmęczeniowej konstrukcji nawierzchni na podstawie, którego uwzględniono wpływ oddziaływania wody i mrozu na trwałość nawierzchni asfaltowej.W oparciu o przeprowadzone badania w laboratorium i w terenie oraz analizy obliczeniowe stwierdzono, że:1. Rodzaj asfaltu i kruszywa istotnie wpływa na odporność betonu asfaltowego na działanie wody i mrozu. Jeśli do mieszanki zastosowano kruszywo hydrofilowe to sam asfalt modyfikowany nie daje gwarancji odporności mieszanki na działanie wody i mrozu. W większości przypadków należy zastosować środek adhezyjny.2. Wapno hydratyzowane w takim samym stopniu poprawia odporność betonu asfaltowego na działanie wody i mrozu, co ciekły środek adhezyjny (Teramin 14).3. Niedogęszczenie i zawyżona zawartość wolnych przestrzeni w mieszance mineralno-asfaltowej istotnie obniża odporność na działanie wody i mrozu.4. Trwałość zmęczeniowa betonu asfaltowego nieodpornego na działanie wody i mrozu spada prawie dwukrotnie.5. Ze stanem nawierzchni bardzo dobrze koreluje stosunek W/A ("wypełniacz/asfalt"). Jeżeli jest on wysoki to wyraźnie maleje odporność betonu asfaltowego na działanie wody i mrozu, tworząc beton sztywny i kruchy.6. Obligatoryjne stosowanie w Polsce metody AASHTO T283 ograniczy zniszczenia nawierzchni powodowane oddziaływaniem wody i mrozu.7. Analizy obliczeniowe konstrukcji nawierzchni asfaltowej wykazały, że na trwałość zmęczeniową konstrukcji istotnie wpływa odporność mieszanki mineralno-asfaltowej na działanie wody i mrozu.

Autor (1)