Aszfaltbeton keverék
11.6.1.2 Torzulás
A burkolat torzulása az aszfaltkeverék instabilitásának, mozgásának vagy a szemcsés alap vagy az aljzat gyengeségének következménye, továbbá a burkolat repedezése is kísérheti a torzulás bizonyos típusait. Az útburkolat torzulása számos formát ölthet, de a barázdálódás és a tolódás a leggyakoribb.
A barázdálódás (csatornázott mélyedések, barázdák kialakulása) az útburkolat felületének keréknyomaiban jelentkezik. A barázdálódás komoly probléma, mert a barázdák hozzájárulnak a durva útfelülethez, és eső vagy hóesés esetén megtelhetnek vízzel, ami aztán az úton közlekedő járművek vizesedését és az irányíthatóság elvesztését okozhatja.
A barázdálódás (gyakran állandó deformációnak is nevezik) a rugalmas burkolatokban előforduló zavarok gyakori formája, és akkor keletkezik, amikor a (terhelt vagy nehéz) teherautók gumiabroncsai az aszfaltbeton burkolaton áthaladnak, a burkolat nagyon kis mértékben elhajlik. Ezek az elhajlások hideg időben – amikor a burkolat és az aljzat nagyon merev – egy tized milliméternél sokkal kisebbek, míg meleg időben – amikor a burkolat felülete forró és nagyon puha – egy milliméter vagy annál is nagyobbak. Ha a keverék rugalmassági modulusa megfelelő, az útburkolat hajlamos visszarugózni eredeti helyzetébe, miután a tehergépkocsi gumiabroncsa áthalad az útburkolat egy adott pontján. Gyakran azonban az útburkolat felülete nem áll vissza teljesen, így a kerék útjában az útburkolat nagyon kis (de nem elhanyagolható mértékű) maradandó deformációja marad. Ennek megfelelően, miután sok kerékterhelés áthaladt az útburkolaton – a kerékterhelések száma az útburkolat minőségétől függően változik -, a barázdák jelentősek lehetnek, ami súlyosan barázdált, legalább 0,75 hüvelyk (20 mm vagy annál nagyobb) mélységű útburkolatokhoz vezethet. A körülbelül 10 mm-es vagy annál nagyobb mélységű barázdákat általában túlzottnak és jelentős biztonsági kockázatnak tekintik.
A burkolat aljzatának barázdálódását az anyagok konszolidációja vagy elmozdulása okozza az ismételt forgalmi terhelés következtében. Súlyos esetekben a barázda külső oldalán felemelkedés következhet be. Ez a meghibásodási mód az alap- vagy alépítményben a túlzott feszültségek, a nedvesség beszivárgása vagy alapvető tervezési hiba következtében következik be. Ezért a kerékútban mélyedésként vagy a nyomvályú oldala mentén felemelkedésként jelenhet meg. A barázdák általában akkor keletkeznek, amikor az útburkolatot újonnan építik, és az aszfaltkötőanyag megszilárdulásával és öregedésével minimálisra csökkennek. A barázdálódást az is okozza, hogy a tehergépkocsik nagy terheket szállítanak a gumiabroncsokon, jelentősen megnövelt légnyomással, olyan burkolatokon, amelyeket nem erre a fajta igénybevételre terveztek. Ezeknek a keverékeknek túl magas volt az aszfalttartalmuk, túl magas a finomszemcsetartalmuk, kerek és sima textúrájú aggregátumaik és túl puha aszfaltjuk. A keveréktervezési eljárások, az adalékanyagokra vonatkozó előírások és vizsgálatok, valamint a PG kötőanyagok javulása jelentősen csökkentette a barázdálódási problémákat.
Végezetül, a barázdálódás nyáron gyakoribb, amikor a megemelkedett hőmérséklet felpuhítja az aszfaltcementet. A hidegen kevert aszfaltburkolatokon (CMA) a levegőztetés vagy az emulzió kikeményedésének hiánya olyan puha keveréket eredményezhet, amely barázdálódni fog. Ez különösen akkor jelent problémát, ha a hidegen kevert aszfaltburkolatot az év végén építik. A tartós deformáció egyéb kapcsolódó formái közé tartozik a lökődés és a mosódeszkázás.
A lökődés (hullámosodás, mosódeszkázás) a képlékeny deformáció egy formája, amely az útburkolat felületén fodrozódást eredményez. Jellemzően akkor fordulnak elő, amikor a forgalom megindulásakor és megállásakor, lejtőkön, ahol a járművek fékeznek, kereszteződéseknél és éles vízszintes kanyarokban erős vízszintes igénybevételnek van kitéve. A hullámosságot általában a túl sok aszfalt vagy a nagyon puha aszfalt használata okozza a keverékben.
A hullámosság jellemzően a kereszteződésekben fordul elő, amikor a járművek megállnak, és oldalirányú erőt fejtenek ki a forró keverék felületére, ami a keréknyomok helyett az útburkolaton belüli túlzott deformációhoz vezet. A mosódeszkázás hasonló jelenség, de ebben az esetben a deformáció az útburkolat felületén kialakuló nagy hullámok formájában jelentkezik. A barázdálódás, a lökdösődés és a mosódeszkázás az útburkolat bármely részén – az alépítményben, a szemcsés alépítményben vagy bármelyik kötött rétegben – bekövetkező tartós deformáció eredménye lehet. Az egy vagy több kötött rétegben bekövetkező túlzott tartós deformáció olyan aszfaltbeton keverék eredménye, amely magas hőmérsékleten nem rendelkezik megfelelő szilárdsággal és merevséggel. A keveréktervezés számos problémája, például az adott éghajlathoz és forgalmi szinthez túl lágy aszfaltkötőanyag kiválasztása hajlamossá teheti a burkolatot a barázdák és a maradandó deformáció más formáira.
A dezintegráció a burkolat felbomlása, amely a finom szemcséknek az útburkolat felületéről történő elvesztésével kezdődik, és a kátyúk kialakulásáig tart. Ez az útburkolat alsóbb rétegeibe lefelé haladó, lefelé irányuló fokozatos szétesés, amely nagy darabos, kötődés nélküli töredékeket eredményez. Ez a meghibásodás lehet a fárasztó terhelés következménye, mivel a forgalom által elmozduló darabok miatt hatalmas kátyúk keletkeznek az útburkolaton. Az útburkolat felbomlásának különböző típusai a raveling/időjárás, a delamináció, a lecsupaszodás és a kátyúk.
A raveling (időjárás) az útburkolat felületén az aggregátum fokozatos elvesztése. A hullámosodás a lecsupaszodásból eredő egyik komplikáció. Úgy írható le, mint a felszíni anyag fokozatos elvesztése az időjárás vagy a felületi kopás által. Akkor kezdődik, amikor a finom adalékanyagok leválnak az aszfaltcementről, kis érdes foltokat hagyva az útburkolat felületén, amelyek a nagyobb adalékanyag-részecskéknek az útburkolat felületéről való leválásával egyre nagyobbak lesznek. A folyamat előrehaladtával a nagyobb szemcsék a környező finomszemcsék támasztékának hiánya miatt meglazulnak. A hullámosodást a forgalom felgyorsítja a keréknyomokban. Az időjárás a teljes burkolatfelületen jelentkezik, beleértve a nem forgalmas területeket is. Általában vízre és forgalomra egyaránt szükség van ahhoz, hogy kiterjedt kavicsosodás jöjjön létre. A hullámosodást a forró aszfaltban a rossz tömörítés vagy a késői aszfaltozás miatt kialakuló nagy légüres terek okozzák. Ezenkívül a sovány aszfaltkeverék (túl kevés aszfalt) vagy az aszfalt túlmelegedése az aszfaltkeverő üzemben (ami az aggregátummal kapcsolatos kötőanyag-szerkezet megbontásához vezet) is okozhat fodrozódást. Raveling akkor is előfordul, amikor a gumiabroncsok kimozdítják az aggregátum részecskéit a forró aszfaltkeverék burkolat felületéről. Számos olyan tényező, amely hozzájárul a gyenge fáradási ellenálláshoz, szintén hozzájárul a kavicsosodáshoz, beleértve az alacsony aszfaltkötőanyag-tartalmat és a rossz helyszíni tömörítést. Mivel az útburkolat felülete ki van téve az esőből és hóból származó víznek, a rossz nedvességállóság szintén felgyorsíthatja a forró aszfaltkeverék burkolatok kopásodását.
A kopás az aszfaltréteg és az adalékanyag felülete közötti tapadás fokozatos elvesztése, ami a forró aszfaltkeverék integritásának elvesztését eredményezi. Ezért az útburkolat a szerkezeti merevségének elvesztésével hajlamossá válik a meghibásodás különböző formáira. A lecsupaszodáshoz hozzájáruló tényezők: a nagy forgalmi terhelésű útburkolaton lévő víz, a magas hőmérséklet, az adalékanyagok és a kötőanyag jellege, valamint a rossz tömörítés. A csíkozódás a károsodás más formáihoz vezethet, mint például a repedések és a barázdák.
A víz nem folyik át könnyen a gondosan és hatékonyan megépített aszfaltkeverék burkolatokon, de nagyon lassan áramlik át még a jól tömörített anyagon is. A víz utat törhet magának a keverékben lévő aggregátumfelületek és az aszfaltkötőanyag között, gyengítve vagy akár teljesen tönkretéve a két anyag közötti kötést (stripping). A nedvesség okozta károk gyorsan bekövetkezhetnek, ha a burkolat alatt víz van, például amikor a burkolatokat rosszul vízelvezetett területekre építik, és nem megfelelően tervezik vagy építik meg a víz eltávolítására a burkolatszerkezetből. Valójában a víznek való időnkénti kitettség is okozhat nedvességkárosodást az aszfaltkeverékekben a hibás tervezés, hibás kivitelezés vagy rossz anyagok használata miatt.
A nedvességkárosodást szabályozó fizikai-kémiai folyamatok összetettek, mivel az aszfaltkötőanyag és az adalékanyag különböző kombinációi nagyon különböző mértékben ellenállnak a nedvességkárosodásnak. Valójában nehéz megjósolni az aszfalt és az adalékanyag egy adott kombinációjának nedvességgel szembeni ellenállását, bár a magas szilícium-dioxid-tartalmú adalékanyagokkal (például homokkő, kvarcit, kerti kő és egyes gránittípusok) előállított aszfaltkeverékek általában érzékenyebbek a nedvességkárosodásra. A megfelelő kivitelezés, különösen az alapos tömörítés segíthet csökkenteni a forró keverékű aszfaltburkolatok áteresztőképességét, és így jelentősen csökkentheti (akár mérsékelheti) a nedvesség okozta károk valószínűségét. A nedvességállóság javítása érdekében az aszfaltkeverékekhez adalékanyagokat adhatunk a lecsúszás ellen – a hidratált mész az egyik legelterjedtebb és leghatékonyabb ilyen adalékanyag.
A forró aszfaltkeverékek nedvességállósága értékelhető (gyakran Lottman-eljárásként említik). Ennél a vizsgálatnál hat henger alakú, forró keverékű aszfaltmintát tömörítenek a laboratóriumban. Ezek közül hármat kondicionálásnak vetnek alá – vákuumos telítés, fagyasztás és olvasztás -, míg a másik hármat nem kondicionálják. Ezután mindkét próbatestcsoportot az indirekt feszültségvizsgálattal vizsgálják. A kondicionálás után megtartott szilárdság százalékos arányát szakítószilárdsági aránynak nevezik, és ez jelzi az adott keverék nedvességállóságát. Sok autópálya-ügynökség legalább 70-80%-os szakítószilárdsági arányt ír elő a forró aszfaltkeverékekhez, de nem szabad elfelejteni, hogy az ebből a vizsgálati módszerből származó adatok nem mindig 100%-ig megbízhatóak, és csak megközelítőleg jelzik a keverék nedvességgel szembeni ellenállását és károsodását.
A rétegfelület leválása a fedőréteg teljes vastagságának helyi veszteségét jelenti, amelyet a fedőréteg és az eredeti burkolat közötti kötés hiánya okoz. Ismét a víz a kiváltó ok, különösen akkor, ha a víz behatolása az útburkolat két rétege között történik. A leválás azonban általában a keréknyomok területére korlátozódik, és csak évekkel a burkolatbevonat után válik komoly problémává, de ha egyszer bekövetkezik, az úttestet nehéz foltozni. A régi felület megtisztítása és aszfaltemulzió alkalmazása tapadó rétegként (egy vékony aszfaltréteg, amelyet az utak és autópályák építésénél vagy felújításánál használnak) segít enyhíteni a problémát, és különösen akkor hasznos, ha az útburkolat vastagsága két hüvelyk (50 mm) vagy annál kisebb.
A kátyúk különböző méretű, tál alakú lyukak az útburkolaton, amelyek a forgalom alatti helyi szétesésből erednek. A kerekek hibás beállítását okozzák, és kezdődhetnek egy kis repedéssel, amely beengedi a vizet és gyengíti az útalapot, vagy egy kis területre kiterjedő, teljes mélységbe nyúló repedéssel, vagy egy egész csomó kátyú keletkezhet egyik napról a másikra a vékony burkolat egy alligátorrákos területén. A rossz talaj, a rossz vízelvezetés, a túl vékony aszfaltfelület, a rossz tömörítés és a rossz burkolatkarbantartás mind-mind vezethet kátyúk kialakulásához.