Uszkodzenia nawierzchni – jak sobie z nimi radzić

Każda nawierzchnia poddana dużym obciążeniom w odpowiednio długim czasie trwania oraz przy sprzyjającej temu zjawisku temperaturze jest narażona na powstawanie kolein. Tworzą się one głównie w warstwach asfaltowych na odcinkach dróg w miejscach, gdzie wywoływane są długotrwałe naprężenia, np. na skrzyżowaniach dróg, wzniesieniach, długich podjazdach oraz miejscach postoju ciężkich pojazdów samochodowych (parkingi, pobocza dróg). Tam, oprócz działania sił pionowych, pochodzących od ciężaru pojazdów i ładunków, występują duże siły poziome oraz długotrwałe działanie wysokiej temperatury. Pofałdowana wzdłużnie oś drogi stwarza dla kierujących pojazdami w takich warunkach wiele niebezpieczeństw.

Po pierwsze, po każdym deszczu takie koleiny wypełniają się spływającą wodą i mogą być powodem poślizgu. Po drugie, kierowanie pojazdem po zniekształconej drodze może grozić również nagłą zmianą toru jazdy, a w konsekwencji kolizją drogową.

Przyczyny odkształceń

Problem deformacji nawierzchni w Polsce wystąpił dość intensywnie pod koniec lat 80. i w latach 90. Głównymi powodami kolein były:

• gwałtowny wzrost natężenia pojazdów,
• wzrost obciążeń przypadających na oś,
• przekroczenie odporności nawierzchni drogowej na deformacje trwałe.

Zarządcy dróg podjęli wiele działań, które miały zapobiec powstawaniu kolein w nowych nawierzchniach i pomóc w likwidacji kolein w istniejących nawierzchniach. Pomimo tego stan nawierzchni, pod względem występowania kolein, ciągle się pogarsza. Na widoczną na powierzchni jezdni koleinę nakładają się koleiny strukturalne powstałe w podłożu i w jednej lub kilku warstwach nawierzchni, koleiny plastyczne powstałe w warstwach asfaltowych oraz koleiny eksploatacyjne (w niewielkim stopniu) powstałe w wyniku ścierania warstwy ścieralnej przez koła samochodów.

Koleiny są to odkształcenia przekroju poprzecznego pasa jezdni wzdłuż kierunku ruchu pojazdów, powstałe w śladach najczęstszych przejazdów kół samochodowych, spowodowane odkształceniem lepko- plastycznym warstwy lub warstw bitumicznych, lub odkształceniem warstw nośnych nawierzchni, albo obydwoma rodzajami tych odkształceń. Odkształcenie lepko-plastyczne jest to odkształcenie o charakterze trwałym, którego wielkość jest wprost proporcjonalna do obciążenia i czasu jego trwania oraz do temperatury.

Beton asfaltowy uważany jest za bardzo skomplikowany materiał. Analiza jego właściwości jest utrudniona z powodu wielu czynników, które na nie wpływają, m.in.:

• brak stałej wielkości obciążenia i jego częstotliwości pracy,
• właściwości fizykomechaniczne asfaltobetonów zmieniają się znacznie w zależności od charakteru temperatury i charakteru obciążenia.

Zgodnie z badaniami niektórych naukowców, właściwości mechaniczne asfaltobetonu są funkcją wielkości obciążenia i temperatury. Dlatego opracowanie mechanicznego modelu asfaltowej nawierzchni betonowej, z obserwacji wszystkich czynników wpływających na właściwości mechaniczne, jest bardzo skomplikowane. Można albo zmniejszyć dużą ilość wpływających czynników do kilku najważniejszych, albo wykonać czasochłonne badania w celu określenia innych parametrów, a potem podsumować je w jednym modelu.

Na podstawie badań i pomiarów deformacji poszczególnych warstw nawierzchni, jakie prowadził Zakład Budowy Dróg z Politechniki Gdańskiej od 1995 r., stwierdzono, iż:

1. W przypadku głębokich deformacji trwałych w warstwach asfaltowych powstało około 2/3 kolein, a w warstwie podbudowy związanej cementem i w podłożu około 1/3 kolein (przy współczynniku korelacji R2=0,94). Warstwy związane cementem też uległy deformacjom, co było pewnym zaskoczeniem.
2. Średnio około 72 proc. deformacji w warstwach asfaltowych powstaje w dwóch warstwach – ścieralnej i wiążącej, a 28 proc. deformacji w podbudowie asfaltowej. Wynika to ze zwiększonej agresywności oddziaływania ruchu i temperatury na warstwy górne.
3. Średnio około 49 proc. deformacji powstaje w warstwie ścieralnej a pozostałe 50 proc. w warstwach niższych (23 proc. w wiążącej i 28 proc. w podbudowie asfaltowej).
4. Jeżeli koleina jest mała, to skoleinowaniu ulega głównie warstwa ścieralna. Jeżeli koleina jest głęboka, to skoleinowaniu ulegają także dolne warstwy asfaltowe. W koleinach do 10 mm procentowy udział warstwy ścieralnej w powstawaniu kolein jest rzędu 70 proc. i maleje do około 40 proc. przy koleinach o głębokości większej od 30 mm.

Nawierzchnie dróg pod względem stanu kolein klasyfikowane są w czterech klasach według kryteriów określonych dla miarodajnej głębokości koleiny.

Klasyfikacja stanu nawierzchni dróg krajowych klasy: A, S, GP oraz G o nawierzchni bitumicznej pod względem głębokości kolein. Klasy kolein wg normy SOSN: 

• A – nie więcej niż 10 mm,
• B – od 11 do 20 mm,
• C – od 21 do 30 mm,
• D – powyżej 30 mm.