Szczeliny dylatacyjne w lotniskowych nawierzchniach betonowych

Szczeliny dylatacyjne w lotniskowych nawierzchniach betonowych

TECHNOLOGIE
Szczeliny dylatacyjne
w lotniskowych
nawierzchniach betonowych
Piotr Lewicki, Marek Rożyło
Podstawową kwestią dotyczącą właś-
2
1. Szczeliny rozszerzania
ciwego utrzymywania nawierzchni z betonów cementowych, wpływającą bezpośred-
Z uwagi na sposób łączenia płyt (ro-
nio na ich „żywotność” i jakość, jest odpo-
dzaju współpracy pomiędzy sąsiadujący-
wiednia konserwacja szczelin dylatacyj-
mi płytami) dzielimy je na swobodne, dy-
nych. Są one najsłabszym punktem tego ro-
blowane i zazębione. Przebiegają one
dzaju nawierzchni, lecz bezdyskusyjnie ko-
przez całą wysokość przekroju wykony-
niecznym ze względów technologicznych.
wanej nawierzchni betonowej, a ich zada-
Szczeliny dylatacyjne są także niezwykle
niem jest umożliwienie płytom swobodnej
ważnym zagadnieniem na etapie samego
zmiany wymiarów liniowych pod wpływem
wykonywania nawierzchni, gdzie jakiekol-
zmian temperatury otoczenia. Rozstaw
wiek zaniedbania i nieprawidłowości mogą
szczelin rozszerzania projektowany jest
pociągać za sobą negatywne i często nie-
w zależności od warunków atmosferycz-
odwracalne skutki.
nych, w jakich wykonywana jest na-
1
1. 1 Szczeliny
rozszerzania swobodne
Są one najczęściej spotykanym rodzajem szczelin rozszerzania. Obecnie wykonywane są głównie poprzez cięcie ułożonej nawierzchni piłą tarczową na zaprojektowaną szerokość (w przypadku
szczelin rozszerzania poprzecznych i podłużnych leżących wewnątrz rozkładanego pasa technologicznego) lub poprzez
zakładanie nienasiąkliwej wkładki ściśliwej, np. styropianu (w przypadku szczelin
podłużnych leżących w linii styku kolejnych pasm roboczych). Wykonanie poprzecznych szczelin rozszerzania w technologii założenia (przed betonowaniem)
normy,
elastycznej wkładki jest możliwe jedynie
py szczelin, tj. rozszerzania, skurczowe
w przypadku robót wykonywanych przy
w przypadku zakończenia pasa robocze-
pełne i skurczowe pozorne. Wszystkie
temp. otoczenia powyżej 20°C dopuszcza
muszą być w swojej górnej części sfazo-
się maksymalny rozstaw 50 m, natomiast
wane i wypełnione uszczelniającą masą
przy temp. poniżej 20°C rozstaw ten nie
zalewową.
może przekraczać 25 m. Szerokości
Możemy rozróżnić trzy podstawowe ty-
8
«
wierzchnia.
Według
polskiej
W niniejszym artykule pragniemy zwrócić
szczelin rozszerzania najczęściej zapro-
uwagę na podstawowe – poprzedzające
jektowane są w przedziale 14–20 mm
proces wypełnienia masą – aspekty techno-
i mogą być większe w górnej części prze-
logiczne prawidłowego wykonania każdego
kroju, co ułatwia późniejsze założenie kor-
z wyżej wymienionych typów szczelin.
du i uszczelnienie masą zalewową.
LOTNISKO
3
TECHNOLOGIE
4
kładnie w miejscu szczeliny (nad wkład-
cienką warstwą tworzywa sztucznego, za-
ką), a nie obok.
bezpieczającą je antykorozyjnie. Przy stosowaniu dybli pozbawionych tego rodza-
1. 2 Szczeliny
rozszerzania dyblowane
ju zabezpieczenia, należy powlec asfaltem nieco ponad połowę dybla, tak aby
nie dopuścić do związania stali z beto-
Wykonywane są one tylko jako szczeliny
nem oraz zabezpieczyć dybel antykoro-
poprzeczne. Muszą one zapewnić swobo-
zyjnie w miejscu szczeliny. Niezależnie od
dę zmiany wymiarów liniowych płyt, przy
tego, jakiego rodzaju dyble są stosowa-
jednoczesnym połączeniu międzypłytowym
ne, w przypadku szczelin rozszerzania,
go w miejscu zaprojektowanej przedmio-
za pomocą dybli. Technologia ich wykona-
muszą one być wyposażone na jednym
towej szczeliny, a także w innym miejscu,
nia jest właściwie taka sama jak w przypad-
końcu (w wystającej części) we wspo-
jeżeli wymagają tego względy technolo-
ku szczelin rozszerzania swobodnych (za-
mnianą już wcześniej ściśliwą wkładkę,
giczne, np. w razie konieczności wprowa-
stosowanie na krawędziach płyt elastycz-
dzenia dłuższych przerw w betonowaniu
nych wkładek) z tą jednak różnicą, że do-
(tzw. szczeliny konstrukcyjne).
chodzi tu jeszcze montaż dybli. Dyble w tym
W przypadku szczelin nacinanych piła-
przypadku muszą mieć przymocowaną na
mi tarczowymi niezwykle ważną rzeczą
jednym końcu ściśliwą wkładkę, aby możli-
jest staranna kontrola głębokości nacięć.
wa była swobodna praca pomiędzy pytami.
Zbyt płytkie nacięcia uniemożliwią bo-
Dyble umieszcza się w ścianie czołowej pa-
wiem płytom swobodną zmianę wymia-
sa technologicznego w wykonanych wcze-
rów liniowych, co może doprowadzić do
śniej otworach według zaprojektowanych
tzw. unoszenia płyt, a później do ich de-
rozstawów, prostopadle do płaszczyzny
gradacji. Należy także (bezpośrednio
ściany i w połowie grubości dyblowanej pły-
przed zalaniem masą) dopilnować właści-
ty (zdjęcie 3). Otwory można wykonać
wego
w dwojaki sposób, tj. albo poprzez wierce-
oczyszczenia
przedmiotowych
szczelin.
nie, albo poprzez zastosowanie deskowań
W przypadku szczelin rozszerzania, wykonywanych
6
poprzez
wyposażonych w rozwiązania powodujące
zastosowanie
powstanie otworów już w trakcie betonowa-
wkładki ściśliwej, niezwykle ważna jest
nia. Głębokość otworów powinna wynosić
zabezpieczoną przed zerwaniem w trak-
staranność jej montażu. Spód wkładki
1/2 długości dybla, średnica natomiast naj-
cie betonowania tuleją o wystarczającej
musi się bezpośrednio stykać z podbudo-
lepiej by była o 2 mm większa niż średnica
sztywności, zamontowaną w taki sposób,
wą, na której wykonywana jest nawierzch-
dybla. Dyble można także montować
aby ok. 7 cm jej długości nachodziło na
nia, a boczna ściana pasa technologicz-
5
nego, do której montowana jest wkładka,
dybel, a ok. 3 cm wystawało poza jego
koniec. W tej wystającej części umiesz-
powinna być pozbawiona jakichkolwiek
czana jest właśnie wkładka ściśliwa, która
nierówności. W przypadku ich wystąpie-
obok elastycznej wkładki zamocowanej
nia, należy je bezwzględnie usunąć. Nie-
do całej bocznej krawędzi (tak jak w przy-
równości występują zazwyczaj w przy-
padku szczelin rozszerzania swobod-
padku stosowania deskowań stałych
nych) umożliwi późniejszą właściwą pra-
i mają postać niewielkich i niepożądanych
cę całej nawierzchni (zdjęcie 4).
nadwyżek („rozlań”) betonu na styku sza-
1. 3 Szczeliny rozszerzania
zazębione
lunków i ich spodach (zdjęcie 1). Niedopuszczalne są jakiekolwiek ubytki oraz
przerwy pomiędzy poszczególnymi elementami użytego do wykonania wkładki
Tego rodzaju szczeliny budzą wiele
materiału. Należy je zlikwidować przed
wątpliwości z uwagi na swoją geometrię.
betonowaniem (zdjęcie 2). Zaleca się
Jeżeli są już stosowane, to wykonuje się
je zazwyczaj jako szczeliny podłużne.
przyklejanie wkładek ściśliwych do ściany
10
«
bocznej płyty tak, aby uniknąć jakichkol-
w otworach wykonanych w szalunku tak,
Niemniej jednak w przypadku ich wykony-
wiek przesunięć i ruchów w trakcie beto-
aby po rozszalowaniu jedna połowa dybla
wania obowiązują te same zasady, co
nowania. Ze względów czysto praktycz-
była od razu zabetonowana. Każde z wyżej
w przypadku szczelin rozszerzania swo-
nych i estetycznych wygodnie jest górną
wymienionych, rozwiązań jest właściwe,
bodnych, wykonywanych w technologii
krawędź wkładki wykonać ok. 2 cm poni-
pod warunkiem zapewnienia odpowiedniej
umieszczania na krawędziach płyt ela-
żej krawędzi betonu, a samą górę szczeli-
geometrii układu dybli w szczelinie.
stycznych wkładek, z tą jednak różnicą,
ny naciąć piłą po ułożeniu i związaniu be-
Dyble to wykonywane ze stali gładkiej
że w tym wypadku nie mamy do czynienia
tonu. Należy zwrócić szczególną uwagę
okrągłe pręty, od pewnego czasu również
z płaską i pionową ścianą krawędzi pasa
na to, żeby nacięcie było wykonane do-
powlekane na etapie produkcji na całości
technologicznego. Ściana ta uformowana
LOTNISKO
TECHNOLOGIE
7
jest dzięki odpowiedniemu wyprofilowaniu
Wymagany do tego typu szczeliny kształt
deskowań stałych lub ślizgowych na
ściany osiąga się dzięki zastosowaniu od-
kształt zamka (zazębiającej półki) –
powiednio wyprofilowanych szalunków
zdjęcie 5.
i niekoniecznie musi on mieć postać przedstawioną na zdjęciu 8 – można zastosować
2. Szczeliny skurczowe
pełne
np. deskowania o profilu blachy falistej.
2.4 Kotwione szczeliny
skurczowe pełne
Z uwagi na sposób łączenia płyt, dzielimy je na swobodne, dyblowane, zazębione i kotwione. Nazywane są kontaktowy-
czym mieszanki betonowej, przez ścianę
mi, ponieważ powstają na styku kolejnych
już wykonanej płyty.
Najczęściej stosowane przy obiektach
typowo liniowych (rzadko na lotniskach).
Ich technologia jest taka sama, jak
pasów roboczych układanej nawierzchni
przede wszystkim jako podłużne lub niekiedy na styku dziennych działek robo-
2.2 Dyblowane szczeliny
skurczowe pełne
w przypadku poprzecznych dyblowanych
szczelin skurczowych pełnych. Powstają
na styku podłużnych pasm roboczych.
czych tego samego pasma jako poprzeczne. Pozwalają poszczególnym pły-
Wykonywane są rzadko. Występują ja-
Zamiast dybli stosuje się kotwy z prętów
tom na zmianę ich wymiarów liniowych,
ko poprzeczne i powstają jedynie na sty-
stalowych żebrowanych. Kotwy, podob-
głównie na skutek skurczu powstałego
ku działek roboczych tego samego pa-
nie jak dyble, mają zapobiec zjawisku
w wyniku hydratacji betonu, a docelowo
sma. Ich technologia jest taka sama, jak
„klawiszowania” płyt, a dodatkowo mają
umożliwiają także wydłużanie się płyt
w przypadku szczelin swobodnych, jed-
powstrzymać płyty przed nadmiernym
(w zakresie ograniczonym wymiarami
nak dodatkowo wyposażone są w dyble,
„rozchodzeniem się”. Najlepiej montować
geometrycznymi szczeliny) pod wpływem
8
wahań temperatury zewnętrznej. Ich wy-
je w otworach wykonanych w szalunku,
tak aby po rozszalowaniu jedna połowa
sokość jest równa grubości układanej
była od razu zabetonowana. Można także
warstwy. W tego rodzaju szczelinach nie
montować je w otworach na ścianie bocz-
umieszcza się żadnych elastycznych
nej pasma wykonanej nawierzchni, lecz
wkładek. Szczeliny skurczowe pełne, z ra-
trzeba pamiętać, że montaż ten powinien
cji sposobu wykonywania, przebiegają
polegać na rzetelnym wklejeniu, co nie
przez całą wysokość przekroju na-
jest konieczne w przypadku dybli. Zabez-
wierzchni, a w górnej części, po docelo-
pieczenie antykorozyjne kotew wykonuje
wym nacięciu, mają zazwyczaj szerokość
się w sposób analogiczny do niepowle-
8–10 mm i głębokość około 30 mm. Przed
czonych tworzywem sztucznym dybli –
zalaniem szczeliny masą zalewową nie
patrz punkt 2.2.
ma konieczności stosowania uszczelnienia w postaci kordu, lecz często jest on
używany, aby nie dopuścić do zbyt głębo-
ale bez tulei z wkładką ściśliwą (zdjęcie 7).
kiej penetracji masy zalewowej.
Montaż dybli odbywa się analogicznie jak
w przypadku poprzecznych szczelin roz-
Z uwagi na współpracę pomiędzy są-
szerzania opisanych w pkt 1.2. Przy za-
siadującymi płytami, dzielimy je na swo-
stosowaniu dybli bez zabezpieczenia war-
bodne, dyblowane i kotwione. Są to
stwą tworzywa sztucznego, ich powleka-
szczeliny
Zazwyczaj są to szczeliny podłużne.
nie asfaltem ze względów konstrukcyj-
W większości występują jako poprzecz-
Ich charakterystyczną cechą jest to, że
nych szczelin nie jest konieczne. Jedynie
ne, lecz bardzo często wykonuje się je ja-
powstają na styku pasów roboczych
ze względów antykorozyjnych zaleca się
ko podłużne. Z podłużnymi mamy do czy-
o prostych i pionowych ścianach. Tak jak
powlec środkową część dybla, w miejscu
w przypadku wykonywania szczelin roz-
styku płyt.
2.1 Swobodne szczeliny
skurczowe pełne
szerzania, ściany te muszą być pozbawione jakichkolwiek nierówności (patrz
opis w pkt 1.1). Całą ich wysokość po-
2.3 Zazębione szczeliny
skurczowe pełne
wleka się asfaltową warstwą izolacji
12
«
3. Szczeliny skurczowe
pozorne
(zdjęcie 6). Czyni się to z dwóch powo-
Występują jako podłużne, a ich techno-
dów. Po pierwsze, zabezpiecza się ścia-
logia jest identyczna, jak w przypadku
ny boczne już wykonanej nawierzchni
swobodnych szczelin skurczowych peł-
przed nadmiernym odparowywaniem wil-
nych, z tą jednak różnicą, że ich kształt
goci. Po drugie, tak wykonana izolacja
ma postać zamka powodującego zazę-
zapobiega podciąganiu wilgoci ze świe-
bienie się sąsiednich płyt (pasm robo-
żo ułożonej na sąsiednim paśmie robo-
czych) – zdjęcie 8.
LOTNISKO
występujące
najczęściej.
9
TECHNOLOGIE
nienia wtedy, kiedy szerokość układane-
wstanie niekontrolowanych pęknięć wy-
jest umocowanie dybli w linii szczeliny
go pasma roboczego jest co najmniej
wołanych zjawiskiem skurczu betonu.
w sposób zapewniający im stabilność
dwukrotnie większa od zaprojektowanej
szerokości pojedynczej płyty. Szczeliny te
nie są kształtowane za pomocą jakichkol-
w trakcie procesu formowania nawierzch-
3.2 Dyblowane szczeliny
skurczowe pozorne
ni (betonowania). Służą do tego konstrukcje wsporcze, zwane także koszami, wy-
wiek deskowań, lecz powstają w wyniku
konane z prętów stalowych.
mechanicznego nacięcia nawierzchni be-
Zazwyczaj są szczelinami poprzeczny-
Kosze nie stanowią zbrojenia szczeliny,
tonowej piłą o szerokości 3–4 mm na głę-
mi. Różnią się od szczelin swobodnych
a mają jedynie za zadanie, podczas beto-
bokość ok. 1/3 grubości warstwy. Głów-
zastosowaniem dybli łączących płyty.
nowania, utrzymać dyble w odpowiednim
nym zamierzeniem wykonywanych nacięć
Sposób powstania szczeliny jest iden-
położeniu (zdjęcie 10). Muszą być przy
jest wywołanie powstania kontrolowanej
tyczny jak szczeliny swobodnej. Rysa po-
tym skutecznie ustabilizowane w podło-
rysy (pod wpływam skurczu betonu) prze-
żu. Jednym ze sposobów stabilizacji jest
10
biegającej przez resztę przekroju warstwy
mocowanie koszy za pomocą metalo-
i kształtującej tym samym szczelinę
wych kołków wstrzeliwanych w podbudo-
(zdjęcie 9).
wę (zdjęcie 11). Takie rozwiązanie zapew-
Ten rodzaj szczelin docelowo pełni taką
nia zabezpieczenie kosza przed prze-
samą rolę w nawierzchni, co szczeliny
mieszczeniem się podczas betonowania,
skurczowe pełne, a podstawowa różnica
nie pozwalając jednocześnie na trwałe
tkwi w zasadzie jedynie w sposobie ich
związanie go z podbudową. Ma to wpływ
powstania. W późniejszej fazie szczeliny
na możliwość swobodnej zmiany wymia-
te w swojej górnej części poszerzane są
rów liniowych płyt i ich przemieszczania
do ok. 8 mm, a głębokość poszerzenia
się w płaszczyźnie warstwy poślizgowej.
wynosi 20–50 mm. Podobnie jak w przy-
Zabezpieczenie antykorozyjne przy za-
padku szczelin skurczowych pełnych, nie
stosowaniu dybli niepowleczonych fa-
ma konieczności zakładania kordu przed
wstała w wyniku skurczu w miejscu nacię-
brycznie tworzywem sztucznym wykonuje
zalaniem masą, jednak, z tych samych
cia na całym przekroju nawierzchni prze-
się analogicznie do punktu 2.2, tj. po-
powodów, co w przypadku szczelin peł-
biega wówczas przez dybel w około poło-
przez powleczenie ich warstwą asfaltu
nych, w praktyce czynność ta jest wyko-
wie jego długości. Umieszczanie w mie-
w połowie długości.
nywana.
szance betonowej dybli może odbywać
się sposobem mechanicznym lub ręcz-
3. 1 Swobodne szczeliny
skurczowe pozorne
nym. Niezależnie od tego, którego sposo-
3.3 Kotwione szczeliny
skurczowe pozorne
bu użyjemy, powinien on zagwarantować
właściwe usytuowanie dybli w nawierzch-
Podobnie jak w przypadku kotwionych
Charakteryzują się tym, że nie są
ni, tj. w połowie jej grubości, poziomo,
szczelin skurczowych pełnych są zazwy-
w żaden sposób zbrojone (nie występu-
w zaprojektowanym rozstawie oraz pro-
czaj stosowane w typowo liniowych
ją dyble ani kotwy). Ich wykonanie
stopadle do płaszczyzny szczeliny. Me-
obiektach. Występują jako podłużne i są
w pierwszej fazie ogranicza się właści-
chaniczny montaż odbywa się najczęściej
możliwe do wykonania przy betonowa-
wie do wykonania nacięć technologicz-
za pośrednictwem rozkładarki do na-
niu pasów roboczych o rozpiętości
nych, które opisano w punkcie 3. Przed-
wierzchni
wyposażonej
równej co najmniej szerokości dwóch
miotowe nacięcia technologiczne bez-
w system automatycznego rozkładania
płyt. Powstają w sposób identyczny jak
względnie muszą powstać w ściśle
dybli. Ręczny montaż jest o wiele bardziej
szczeliny dyblowane poprzeczne, opisa-
określonym czasie od chwili rozłożenia
pracochłonny, lecz odpowiednio przepro-
ne w punkcie 3.2, z tym że zamiast dybli
mieszanki betonowej. Czas ten jest
wadzony daje także gwarancję popraw-
w linii szczelin podłużnych montuje się
uwarunkowany głównie czynnikami atmosferycznymi (temperaturą, wilgotno-
betonowych,
11
kotwy. Z kolei materiał, z którego wykonuje się kotwy, ich rolę w nawierzchni oraz
ścią powietrza, prędkością wiatru, inten-
sposób zabezpieczenia antykorozyjnego
sywnością promieniowania słoneczne-
opisuje punkt 2.4.
go) i wynosi od kilku do nawet kilkudzie-
Piotr Lewicki, Marek Rożyło
sięciu godzin (źródła podają od 8 do 24
godzin, lecz w praktyce bywa różnie).
W dużej mierze jest to kwestia wyczucia
i doświadczenia. Wykonane w Polsce
badania i obserwacje wskazują, że wytrzymałość betonu w chwili nacinania
powinna osiągać ok. 10 MPa. Zbyt
wczesne nacinanie nawierzchni może
nego pod względem geometrycznym
spowodować uszkodzenia krawędzi
umieszczenia dybli w rozkładanej na-
w miejscu cięcia, a zbyt późne – po-
wierzchni. Przy montażu ręcznym istotne
Bibliografia:
1. Rolla Stefan, Rolla Marek, Żarnoch Wojciech „Budowa dróg cz. II” Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1993.
2. Nita Piotr „Budowa i utrzymanie nawierzchni lotniskowych” Wydawnictwa Komunikacji i Łączności,
Warszawa 1999.
3. PN-75/S-96015 – Drogowe i lotniskowe nawierzchnie z betonu cementowego.
4. PN-V-83002 – Lotniskowe nawierzchnie z betonu
cementowego. Wymagania ogólne i metody badań.
LOTNISKO
»
13