Archiwum 2020

Mikrodywaniki na drogach krajowych woj. mazowieckiego. Wyjaśniamy, o co chodzi w tej skutecznej metodzie konserwacji nawierzchni

Historia nawierzchni typu „slurry seal”

We wczesnych latach trzydziestych XX wieku na drodze w Niemczech została wykonana powłoka składająca się z mieszanki bardzo drobnego kruszywa, asfaltu i wody. Okazało się, że nowa technika konserwacji nawierzchni dróg może być obiecująca i zapoczątkowało to jej rozwój. W tym samym dziesięcioleciu na dobre rozpoczęły się szeroko zakrojone światowe eksperymenty w zakresie tego rodzaju technologii wykonania nawierzchni. Jednak dopiero w latach sześćdziesiątych XX wieku, wraz z wprowadzeniem ulepszonych emulgatorów (czyli w tym przypadku substancji chemicznych, które umożliwiają mieszanie się asfaltu z wodą) i maszyn o ciągłej produkcji, pojawiło się rzeczywiste i szerokie zainteresowanie zastosowaniem uszczelnienia „slurry seal”.

 

Trwałe i tanie. Jak postęp wpłynął na stosowanie mikdrodywaników

Ciągłe postępy w metodach mieszania, emulsjach i maszynach sprawiły, że obecnie mikrodywaniki „slurry seal” sprawdzają się jako bardzo trwałe oraz tanie sposoby na konserwację wielu rodzajów nawierzchni od zjazdów prywatnych po drogi publiczne, m.in. autostrady, pasy startowe na lotniskach, parkingi. Mieszanki mineralno-emulsyjne stosuje się także do wzmacniania nawierzchni (zalewanie siatek zbrojeniowych). Obecnie mieszanki te są projektowane w Polsce według normy europejskiej PN-EN 12273, a metody badań opisane są w serii norm PN-EN 12274.

 

Czym tak naprawdę jest mikrodywanik?

Mikrodywanik jest wyrobem budowlanym wykonywanym najczęściej jako zabieg utrzymaniowy, składający się z dwóch warstw mieszanek mineralno-asfaltowych, a w wyjątkowych sytuacjach w jednej warstwie (takie rozwiązanie było stosowane np. w Holandii), powstałych w wyniku rozpadu emulsji asfaltowej zawartej w mieszance mineralno-emulsyjnej układanej na zimno. Mieszanka do wytworzenia cienkiej warstwy układanej na zimno składa się z kruszywa odpowiedniej frakcji o ciągłym uziarnieniu, kationowej emulsji asfaltowej (C60BP5 CWZ), wody oraz innych dodatków (cement, wodny roztwór środka powierzchniowo-czynnego).

 

Produkcja i wbudowanie mieszanki do wykonania cienkiej warstwy na zimno odbywa się bezpośrednio na remontowanym odcinku drogi. Robi się to w jednym ciągu technologicznym przy pomocy samobieżnej maszyny roboczej spełniającej rolę wytwórni oraz rozkładarki (kombajn drogowy) bez podgrzewania składników w temperaturze otoczenia. Wytwarzanie mieszanki polega na zwilżeniu wodą i opróżniaczem kruszywa z cementem w momencie wlotu do mieszalnika, gdzie dodawana jest emulsja asfaltowa. Materiały te przesuwają się ciągle w poziomym mieszalniku, z którego przepływają grawitacyjnie rynną do skrzynkowego urządzenia rozściełającego. Urządzenie to składa się z dwóch komór, z reguły wyposażonych w ślimaki lub poziome mieszadła wielołopatkowe zapewniające równomierne rozkładanie mieszanki mineralno-emulsyjnej. Gumowy fartuch umieszczony w tylnej części urządzenia rozściełającego zapewnia gładkość rozkładanej warstwy.

 

Po rozłożeniu mieszanki mineralno-emulsyjnej następuje kontrolowany rozpad emulsji asfaltowej z jednoczesnym wytworzeniem mieszanki mineralno-asfaltowej charakteryzującej się odpowiednią kohezją (ogólna nazwa zjawiska stawiania oporu przez ciała fizyczne, poddawane rozdzielaniu na części. Jej miarą jest praca potrzebna do rozdzielenia określonego ciała na części, podzielona przez powierzchnię powstałą na skutek tego rozdzielenia). Cienka warstwa układana na zimno powinna składać się z dwóch warstw, przy czym pierwsza warstwa pełni rolę warstwy uszczelniająco-wyrównującej, a ostatnia warstwa pełni rolę warstwy uszczelniająco-uszorstniającej. Dzięki wykonanemu zabiegowi uzyskuje się wyrównanie drobnych nierówności i uszczelnienie nawierzchni, a tym samym przedłużenie żywotności i poprawienie warunków ruchu.

 

Cienkie warstwy bitumiczne na zimno, czyli układane praktycznie bez podgrzewania składników (tylko ewentualnie lekkie podgrzanie emulsji w chłodniejsze dni), zwane także cienkimi dywanikami, zimnym asfaltem czy też „slurry seal” - to zatem nic innego, jak zabieg wypełniania płytkich nierówności (także kolein) oraz wykonania cienkiej nakładki (do ok. 1,5-2 cm) na powierzchni remontowanej drogi przy pomocy specjalnie dobranej mieszanki mineralno-emulsyjnej. Jest to lepsza alternatywa dla powierzchniowych utrwaleń i podobnie jak w ich przypadku jest to technologia zapobiegająca dalszej degradacji nawierzchni drogi. Dzięki temu ulepsza się tekstura nawierzchni, poprawia jej szorstkość i równość oraz trwałość.

 

Sprzyjające warunki dla mieszanki mineralno-emulsyjnej

Mieszankę mineralno-emulsyjną należy wbudowywać jedynie w sprzyjających warunkach atmosferycznych, przy dodatniej temperaturze otoczenia zgodnie z poniższymi zaleceniami:

- temperatura otoczenia powyżej 10°C (temperatura zalecana od 15°C do 25°C),

- najniższa średnia dobowa temperatura powietrza powyżej 5°C,

- najniższa możliwa temperatura nawierzchni w momencie układania mieszanki mineralno-emulsyjnej powyżej 5°C.

Doświadczenia pokazują również, że w przypadku realizacji robót na odcinkach dróg, gdzie występuje zacienienie (np. odcinki dróg na terenach leśnych), należy kontrolować czas rozpadu emulsji. Ma to bezpośredni związek z czasem, w jakim możliwe będzie ponowne dopuszczenie drogi do ruchu - w takich miejscach czas rozpadu emulsji może być nieco dłuższy.

 

Mieszanka mineralno-emulsyjna powinna być układana na podłożu stanowiącym warstwę konstrukcyjną wykonaną w technologii mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco, ciepło, zimno lub w technologii betonowej. Podłoże powinno być suche i oczyszczone z wszelkich stałych i płynnych zabrudzeń (grunt, pyły, liście, igliwie, plamy olejowe itp.), tak aby zapewnić właściwą sczepność międzywarstwową. Uszkodzenia nawierzchni asfaltowych w postaci ubytków, pęknięć, wybojów i kolein większych niż 10 mm należy wyremontować z czterotygodniowym wyprzedzeniem. Uszkodzenia nawierzchni betonowych w postaci szczelin należy wypełnić z miesięcznym wyprzedzeniem zalewą drogową.

 

Zaczyna się od frezowania

Samo wykonanie mikrodywanika w praktyce często rozpoczyna się wykonaniem frezowania korekcyjnego, następnie wykonywana jest warstwa uszczelniająco-wyrównująca, po czym przywracany jest ruch, średnio po ok 2 godzinach od wykonania zabiegu. Po kilku lub kilkunastu dniach wykonywana jest warstwa ścieralna. Po wykonaniu każdej z warstw następuje czas dojrzewania właściwego polegający na pozostawieniu odcinka drogi pod ruchem w ograniczonych warunkach prędkości ruchu na okres ok. 2 tygodni.

 

Pielęgnowany odcinek drogi wymaga odpowiedniego oznakowania ostrzegającego między innymi o luźnym kruszywie. Po okresie pielęgnacji należy usunąć luźne kruszywo z nawierzchni drogi.

 

Cel i zalety

W przypadku wykonywania zabiegów utrzymaniowych cienkie warstwy na zimno stosuje się w celu:

• ulepszenia tekstury nawierzchni i poprawy szorstkości,
• polepszenia równości lekko zdeformowanych nawierzchni (głównie równości poprzecznej),
• uszczelnienia nawierzchni i poprawy odporności na przenikanie wody,
• wypełnienia niewielkich kolein,
• otrzymania jednorodnej, estetycznie wyglądającej nawierzchni.

 

Zalety:

• bardzo mało luźnych grysów (co stanowi dużą uciążliwość przy wykonywaniu powierzchniowych utrwaleń),
• szybkość wykonywania robót (wznowienie ruchu nawet po 30 minutach, średnio po ok. dwóch godzinach - zależnie od warunków atmosferycznych),
• głęboka penetracja spękań oraz dokładne zamknięcie nawierzchni – przedłużona trwałość istniejącej nawierzchni,
• zabiegi utrzymaniowe w technologii cienkich dywaników na zimno charakteryzują się wysoką żywotnością i wymierną poprawą jakości nawierzchni, trwałość zabiegu często przekracza 7 lat,
• ekologiczność - w technologii tej nie występują niedogodności wywołane nieprzyjemnym zapachem czy wysoką temperaturą - mniejsza emisja spalin.

 

Gdzie i dlaczego?

Mikrodywanik jest zalecany w celu:

• zahamowania destrukcji konstrukcji nawierzchni poprzez uszczelnienie warstwy ścieralnej,
• poprawy bezpieczeństwa użytkowania drogi poprzez uszorstnienie warstwy ścieralnej wszystkich rodzajów nawierzchni. Cienkie dywaniki na zimno wykazują zarówno maksymalną szorstkość początkową, jak i trwałą mikroszorstkość ziarna,
• odnowienia nawierzchni asfaltowych i betonowych wykazujących cechy uszkodzeń powierzchniowych,
• zabezpieczenia przed destrukcją warstwy sfrezowanej,

Warstwy z mieszanek mineralno-bitumicznych na zimno mogą być stosowane również do wypełniania niewielkich kolein oraz w celu poprawy jednorodności tekstury i estetyki ścieralnej warstwy nawierzchni, a także jako warstwy ścieralne nawierzchni dróg i placów.

 

 

Zdjęcie: Cienki dywanik zaraz po ułożeniu

 

Zdjęcie: Cienki dywanik po odparowaniu wody i eksploatacji

 

Początkowo nieco głośniej

Nawierzchnie tego typu mogą w początkowym okresie użytkowania (ok. 1 rok) charakteryzować się zwiększoną głośnością. Mowa tu przede wszystkim o przypadkach, gdzie zastosowano na warstwę ścieralną mieszanki o uziarnieniu 0/11. Niemniej jednak, podczas użytkowania subiektywna ocena hałaśliwości tych nawierzchni spada, co potwierdzają wyniki badań wykonywanych metodą CPX przez dr. Piotra Mioduszewskiego z Politechniki Gdańskiej czy dane zawarte w projekcie RID pn. „Ochrona przed hałasem drogowym”. Wyniki powyższych badań wskazują, że nawierzchnie typu „slurry seal” charakteryzują się zbliżoną hałaśliwością do powszechnie stosowanej na warstwę ścieralną mieszanki SMA 11. Z uwagi na początkową hałaśliwość, na obszarach zamieszkanych zaleca się stosowanie mieszanek mineralno-emulsyjnych o uziarnieniu 0/5.

 

Poprawa szorstkości i równości przede wszystkim

Na drogach krajowych woj. mazowieckiego wykonuje się średnio w roku ok. 20 km mikrodywaników „slurry seal”. Jeszcze raz należy przy tym zaznaczyć, że zabieg ten nie jest przeznaczony dla dróg spękanych, o słabej nośności. Jest jednak dość tanim sposobem na poprawę szorstkości, równości oraz wyglądu wielokrotnie remontowanych nawierzchni. Nie należy zapominać również o wspomnianym wcześniej możliwym wzroście hałaśliwości nawierzchni. Zauważyć należy również, że duża szorstkość może wpływać na szybsze zużywanie elementów pługa śnieżnego podczas odśnieżania.

 

Poniżej przykładowe zdjęcia z odcinka drogi krajowej nr 7, na którym zabieg wykonywany był w 2015 r. oraz dla kontrastu sąsiadujący odcinek, na którym zabiegu nie wykonano:

 

Zdjęcie: DK7 km 254+800

 

 

Zdjęcia: DK7 km 254+200

 

 

Zdjęcie: DK7 km 253+300

 

Dwa ostatnie zdjęcia to DK7 i odcinek, gdzie nie zastosowano mikrodywanika: