Rola betonu w budownictwie mostowym – perspektywy rozwojowe

Polska ma znaczące osiągnięcia w realizacji betonowych mostów extradosed. Wybudowany w 2017 r. most wzdłuż DK 3 koło Ostródy obiekt jest pod względem rozpiętości przęseł rekordzistą Europy (132,5 m + 2 x 206,0 m + 132,5 m). Jest to znaczące osiągnięcie konstrukcyjne, zważywszy, że zastosowano tylko jedną płaszczyznę kabli. Most w Ostródzie odebrał rekord Europy betonowemu mostowi w przez Wisłę w Kwidzynie, ukończonemu w 2013 r., mającemu przęsła o rozpiętości 204 m (jest obecnie wicerekordzistą Europy) i dwie płaszczyzny kabli nośnych. Most w Kwidzynie wykonano z użyciem betonu klasy C70/80, a w Ostródzie – klasy C60/75 [16, 17]. Było to jedno z pierwszych zastosowań betonów tak wysokich klas w polskim mostownictwie.

Mosty wstęgowe, aczkolwiek podobnie do innych układów konstrukcyjnych, mają długą historię (poczynając od mostów z lian), budowane są coraz częściej, poczynając od lat 70. XX w. Obecnie budowane są jako kładki pieszo-jezdne (ale raczej dla rowerzystów) na terenach rekreacyjnych oraz w miastach jako konstrukcje jednoprzęsłowe lub ciągłe, kilkuprzęsłowe [18]. Mają atrakcyjną formę wizualną (wklęsła niweleta) i są bardzo smukłe – w dotychczasowych realizacjach współczynnik h/l = 1/100 – 1/300, co jest nieosiągalne w żadnym innym rodzaju konstrukcji. Materiałem dominującym jest w mostach wstęgowych beton współpracujący ze stalowymi (lub niekiedy już kompozytowymi) kablami, o wklęsłej trasie. Rekordy świata w rozpiętości przęsła wstęgowego należy do dwóch obiektów: kładki przez rzekę Maricę w Plowdiw (1989 r.) oraz przez rzekę Mkomaas w Natalu, Afryka (2007 r.) i wynosi 150 m [5]. W Polsce wybudowano dotychczas dwa obiekty wstęgowe. W kładce w Lubniu zastosowano beton klasy C50/60, a w Zagórzu Śląskim – C40/50. W przypadku pierwszej wartość współczynnika h/l = 1/150, w drugiej zaś – h/lmax = 1/250, co potwierdza zasygnalizowaną już dużą smukłość mostowych konstrukcji wstęgowych. Po obu tu przedstawionych, bardzo udanych realizacjach, czekamy w Polsce na następne.

W mostownictwie stosowane są na ogół najnowsze technologie betonu, niejednokrotnie takie, które nie są jeszcze oficjalnie usankcjonowane w przepisach projektowania. Takim jednym tylko, ale bardzo istotnym w rozwoju mostownictwa przykładem jest użycie betonu samozagęszczonego (zwanego też samozagęszczalnym). Na jego temat jest już wiele publikacji, także polskich autorów, by wymienić tylko jedne z pierwszych [21, 22]. Istotą tego rozwiązania materiałowego i technologicznego jest wyeliminowanie potrzeby zagęszczania mieszanki przy użyciu wibratorów; zagęszczenie następuje grawitacyjnie, co w dużej mierze usuwa tzw. błąd ludzki przy zagęszczaniu wibracyjnym. Pierwszym w kraju konstrukcyjnym zastosowaniem tego rodzaju betonu w obiekcie mostowym były łuki Mostu Zamkowego w Rzeszowie, ukończonego w 2002 r. (fot. 6) [23].

Było to wtedy jedno z największych zastosowań w Europie, bo kubatura łuków z betonu klasy C45/50 była równa około 900 m³. Uwarunkowania użycia betonu samozagęszczalnego w polskim mostownictwie są przedmiotem analizy w pracy [24], w której wykazano celowość szerszego wprowadzania takiego rozwiązania materiałowego. Światowe możliwości użycia betonu samozagęszczonego dobrze ilustruje przykład mostu Talavera de la Reina z Hiszpanii (fot. 7).

Zastosowano w tym obiekcie betony różnej wytrzymałości na ściskanie – od 45 MPa do 80 MPa. O ile betony samozagęszczalne o normalnej gęstości są coraz częściej stosowane, o tyle samozagęszczalne betony lekkie – według wiedzy autora – nie zostały jeszcze wprowadzone do praktyki. Są jednak prowadzone w tym zakresie badania przynoszące obiecujące wyniki. Dotyczy to także tych prowadzonych w Polsce i ukierunkowanych na budownictwo mostowe, na przykład: [26, 27]. Jednym z rezultatów krajowych badań jest wykazanie, że można uzyskać samozagęszczalny beton lekki o wytrzymałości na ściskanie około 120 MPa. Pora zatem na implementację tego rodzaju betonu do mostownictwa.

Beton odgrywa również ważną rolę we współczesnym mostownictwie uznawanym za stalowe. Nie chodzi tu o tradycyjne już i powszechnie budowane obiekty z przęsłami zespolonymi stalowo-betonowymi, najczęściej o ustroju belkowym, ale stosowane także na przykład w ustrojach podwieszonych. W ostatnich dekadach rozwijane są, szczególnie Chinach w budowie mostów łukowych [28], konstrukcje określane skrótem CFST, od angielskiej nazwy concrete-filled steel tube. Możliwości tego rodzaju dobrze oddaje to, że w 2020 r. oddano do użytku „stalowy” most łukowy o rekordowym w skali świata przęśle rozpiętości 575 m (fot. 8).

W polskich warunkach ten kierunek zastosowania betonu można chyba uznać za nieuzasadniony. Dotyczy to także przęseł z obetonowanymi belkami stalowymi (rozwiązanie hybrydowe), które wykonywane są u nas incydentalnie.

Ostatni wreszcie kierunek rozwoju stosowania betonu w mostownictwie, także krajowym, dotyczy nie konstrukcji, tylko nawierzchni na obiektach drogowych. Zastąpienie nawierzchni bitumicznej betonową ma swoje zalety. Ciekawe porównanie obu rodzajów nawierzchni pod kątem ich zalet i wad jest przedmiotem opracowania [29]. W Polsce w ostatnim okresie nawierzchnię betonową wykonano na kilku obiektach położonych w ciągu drogi S7 [30].

Galeria

Zobacz więcej