Trwałość asfaltowych nawierzchni drogowych

Konstrukcje nawierzchni drogowych, stanowiące najważniejszy element drogi, powinny być bezpieczne i przyjazne dla środowiska, spełniać wymagania zrównoważonego rozwoju, a przede wszystkim być trwałe w eksploatacji. W artykule zaprezentowano wybrane wyniki własnych badań i analiz oraz rezultaty innych doświadczeń dotyczących oceny trwałości zmęczeniowej asfaltowych nawierzchni drogowych, z którymi autor miał do czynienia podczas zagranicznych pobytów naukowych.

Najpopularniejszą technologią budowy nawierzchni drogowych na świecie jest technologia z wykorzystaniem asfaltu jako materiału wiążącego. Analizując właściwości tej technologii w procesie budowy nawierzchni i jej długotrwałej eksploatacji, należy stwierdzić, że technologia asfaltowa bardzo korzystnie wpisuje się w wymagania dotyczące nowoczesnych nawierzchni drogowych. Wymaga te dotyczą ograniczenia przez nawierzchnie hałasu od ruchu samochodowego, redukcji zanieczyszczeń i emisji gazów cieplarnianych oraz pełnego recyklingu [5]. Nawierzchnie asfaltowe spośród stosowanych w budownictwie drogowym rozwiązań materiałowo-technologiczno-konstrukcyjnych charakteryzują się największą skutecznością w redukcji hałasu komunikacyjnego (obniżenie emisji hałasu toczenia o 2-5 dB). Technologia asfaltowa jest jedyną, która pozwala na pełne wykorzystanie recyklowanego materiału w postaci destruktu asfaltowego składającego się z cennego kruszywa łamanego i pełnowartościowego lepiszcza asfaltowego, w ilości powyżej 50% mieszanki mineralno-asfaltowej [14, 15]. Ze względu na zmniejszenie energochłonności procesów technologicznych coraz powszechniej stosuje się technologie o obniżonych temperaturach wytwarzania i zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych, tj. mieszanki na ciepło, półciepło, jak również stosuje się technologie na zimno (np. z zastosowaniem biolepiszczy z olejów roślinnych) [5, 11]. Jeśli chodzi o zrównoważony rozwój, to w przypadku budowy nawierzchni wymaga się między innymi stosowania w większym zakresie materiałów lokalnych. W szczególności dotyczy to kruszyw ze złóż polodowcowych zarówno nieprzekruszonych, jak i przekruszonych. W badaniach [6-9] udowodniono, że duże złoża kruszyw polodowcowych w Polsce są cennym materiałem do budowy warstw konstrukcyjnych nawierzchni asfaltowych, zastępującym stosowanie grysów produkowanych z surowca skalnego.

Ostatnim, ale najważniejszym wymaganiem w stosunku do nawierzchni asfaltowych, jest zapewnienie nawierzchni trwałości w określonym czasie eksploatacji, w tym trwałości zmęczeniowej warstw konstrukcyjnych nawierzchni.

Wymagania stawiane nawierzchni asfaltowej w zakresie trwałości

W początku XX w. inżynier Zdzisław Sznuk w podręczniku [17] określił warunki, jakim dobra nawierzchnia na ówczesne czasy powinna była odpowiadać:

1. Powierzchnia drogi musi znieść ciężar wozów ładowanych, przenieść go na podłoże tak, aby ścisłość nawierzchni nie była naruszoną.
2. Nawierzchnia powinna być mało wrażliwa na zmiany atmosferyczne, musi być nieprzepuszczalna, aby podłoże nie rozmiękło i droga zawsze była do jazdy możliwa.
3. Materiał użyty na nawierzchnię musi być o tyle twardy, aby zużycie jego możliwie wolno postępowało, naprawy były jak najrzadsze i aby droga nie traciła nadanego jej profilu”.

Od tamtego czasu w technice motoryzacyjnej i drogowej nastąpił znaczny postęp, powszechnie rozpoczęto stosować do budowy nawierzchni drogowych jako materiały wiążące lepiszcza, nieporównywalnie wzrosły obciążenia ruchem nawierzchni naszych dróg, zarówno pod względem natężenia ruchu, jak i wielkości obciążenia. Również wymagania w zakresie trwałości dróg uległy istotnym zmianom.