Válcovaný beton (RCC) je beton s nulovým sednutím, pokládaný asfaltovou pokládkovou technikou a zhutňovaný vibračními válci, čímž vzniká pevná a trvanlivá vozovka za nižší náklady než u konvenčního PCC. Zahrnuje návrh směsi RCC, pokládku, spárování, povrchovou texturu a kontrolu typických poruch RCC.
Vozovka z válcovaného betonu (RCC) je typ nevyztužené betonové vozovky konstruované ze směsi betonu s nulovým sednutím, která se pokládá vysokohustotní asfaltovou pokládkovou technikou a zhutňuje na konečnou hustotu pomocí vibračních a pneumatických válců. Na rozdíl od konvenční vozovky z portlandského cementového betonu (PCC) neobsahuje RCC žádnou ocelovou výztuž, trnky, spojovací tyče a nevyžaduje bednění. Materiál dosahuje své konstrukční kapacity prostřednictvím fyzického propojení hustě zhutněných částic kameniva spojených matricí hydratované cementové pasty. Americký betonový institut (ACI), Výbor 327, definuje RCC jako “beton zhutněný válcováním – stavební metoda, která používá asfaltovou pokládkovou techniku a válcové zhutňování k výrobě vysoce kvalitní, trvanlivé betonové vozovky.”
Definiční charakteristikou RCC je jeho konzistence s nulovým sednutím – beton má tuhý vzhled bez sednutí, podobný vlhkému štěrku, s Vebe konzistencí typicky mezi 30 a 90 sekundami při zkoušení podle ASTM C1176. Tato suchá konzistence umožňuje čerstvě položenému betonu unést hmotnost zhutňovacích válců ihned po projetí finišeru, což je pro stavební proces zásadní. Směs RCC má vodní součinitel (v/cm) v rozmezí 0,30 až 0,45 hmotnostně, což je výrazně nižší než rozmezí 0,40 až 0,55 typické pro konvenční beton vozovek. Tento nízký v/cm v kombinaci s vysokým zhutňovacím úsilím vytváří hustou betonovou matrici s velmi nízkou propustností – typicky méně než 1 000 coulombů při zkoušení podle ASTM C1202 (Rychlá zkouška propustnosti pro chloridy).
Pevnosti v tlaku pro RCC se běžně pohybují od 4 000 do 6 000 psi (28 až 42 MPa) po 28 dnech pro standardní aplikace, přičemž pevnosti až 10 000 psi (70 MPa) jsou dosažitelné u vysoce výkonných směsí s použitím přísad. Pevnosti v tahu za ohybu (modul lomu) se pohybují od 550 do 800 psi (4 až 6 MPa), což je srovnatelné nebo vyšší než u konvenčního betonu pro vozovky při ekvivalentním obsahu cementových materiálů. Modul pružnosti RCC se pohybuje od 4 do 6 milionů psi (28 až 40 GPa), podobně jako u konvenčního betonu.
RCC byl poprvé vyvinut v 70. letech 20. století pro kanadský dřevařský průmysl, který potřeboval levnou, vysoce pevnou vozovku schopnou odolat pásovým vozidlům, obrovskému zatížení a únikům hydraulické kapaliny v třídírnách dřeva. Technologie se od té doby rozšířila celosvětově do aplikací zahrnujících přístavní a intermodální zařízení, vojenská stanoviště a tankové stezky, letištní odstavné plochy a pojezdové dráhy, průmyslové zpracovatelské dvory, dálniční krajnice a křižovatky a městské ulice. RCC Pavement Council odhaduje, že v samotné Severní Americe bylo od 80. let postaveno přes 100 milionů čtverečních yardů RCC vozovek.
Klíčové charakteristiky, které odlišují RCC od konvenční betonové vozovky, zahrnují:
| Charakteristika | RCC vozovka | Konvenční PCC vozovka |
|---|---|---|
| Sednutí | Nulové (Vebe 30–90 s) | 1–4 palce (25–100 mm) |
| Pokládkové zařízení | Asfaltový finišer (vysokohustotní) | Kluzný finišer nebo pevné bednění |
| Zhutňování | Vibrační + pneumatické válce | Vnitřní vibrace |
| Ocelová výztuž | Žádná | Trnky, spojovací tyče, síťovina |
| Rozteč spár | 20–40 stop (6–12 m) | 15–20 stop (4,5–6 m) |
| Povrchová textura | Po válcování nebo diamantově broušená | Drážkovaná, kartáčovaná nebo rýhovaná |
| Typické náklady | O 15–30 % méně než PCC | Základní |
| Rychlost výstavby | 300–500 cy/hod | 100–200 cy/hod |
| Provzdušnění | Neúčinné | Vyžadováno pro mrazuvzdornost |
Obsah cementových materiálů v RCC se vyjadřuje jako procento celkových suchých materiálů (cement plus kamenivo). U aplikací pro obrusné vrstvy tvoří cementové materiály typicky 11 až 15 procent celkové suché hmotnosti, přičemž nejběžnější je 12 až 14 procent. Typickým výchozím bodem pro návrh směsi je 470 až 550 lb cementových materiálů na krychlový yard (280 až 330 kg/m³). Portlandský cement typu I nebo II podle ASTM C150 je standardní. Přísady (SCM) včetně popílku (třída C nebo F podle ASTM C618) v náhradě 15 až 30 procent, jemně mleté granulované vysokopecní strusky podle ASTM C989 v náhradě 25 až 50 procent nebo křemičitého úletu podle ASTM C1240 v náhradě 5 až 10 procent jsou široce používány ke zlepšení zpracovatelnosti, snížení hydratačního tepla, snížení nákladů a zvýšení dlouhodobé pevnosti a trvanlivosti.
Optimální obsah cementových materiálů se stanovuje laboratorním zkoušením pomocí metody zhutňování zemin podle ACI 327. Pro rozsah obsahů cementových materiálů (např. 11, 13 a 15 procent) se stanoví vztahy vlhkost–hustota podle ASTM D1557 (modifikovaný Proctor). Při každém obsahu cementových materiálů se identifikuje optimální vlhkost jako obsah vody produkující maximální suchou hustotu. Válce nebo trámce se poté zhutní při optimální vlhkosti pro každou úroveň cementových materiálů, ošetří se a zkouší se v předepsaném stáří (typicky 7, 28 a 90 dní) na pevnost v tlaku podle ASTM C39 nebo pevnost v tahu za ohybu podle ASTM C78. Požadovaný obsah cementových materiálů se vybere z křivky pevnost versus obsah cementových materiálů tak, aby splňoval návrhovou pevnost v tahu za ohybu nebo v tlaku plus rezervu pro variabilitu.
RCC používá hustě gradované kamenivo, které obsahuje vyšší procento jemného kameniva než konvenční beton. Gradace kameniva by se měla blížit mocninné křivce 0,45 pro maximální hutnost, což minimalizuje mezerovitost mezi částicemi a snižuje potřebný objem pasty. Doporučená nominální maximální velikost zrna (NMAS) je 3/4 palce (19 mm) pro většinu aplikací, přičemž 5/8 palce (16 mm) nebo 1/2 palce (12,5 mm) se používá tam, kde je požadován těsnější povrch. Menší maximální velikost vytváří těsnější povrch, který je méně náchylný k opotřebení.
Typický rozsah gradace kameniva pro RCC podle ACI 327 a UFGS 32 13 16.16 sleduje tyto limity:
| Velikost síta | Procento propadu (rozsah) |
|---|---|
| 1 palec (25 mm) | 100 |
| 3/4 palce (19 mm) | 90–100 |
| 3/8 palce (9,5 mm) | 60–85 |
| č. 4 (4,75 mm) | 40–60 |
| č. 16 (1,18 mm) | 20–40 |
| č. 50 (0,30 mm) | 8–22 |
| č. 100 (0,15 mm) | 4–12 |
| č. 200 (0,075 mm) | 2–8 |
Vysoký podíl částic propadajících sítem č. 200 (typicky 4 až 8 procent) je nezbytný pro vytvoření zpracovatelné, zhutnitelné směsi, která dosahuje těsného povrchu. Drcené kamenivo je preferováno před oblázkovým štěrkem, protože hranaté částice poskytují lepší propojení kameniva, vyšší pevnost v tahu za ohybu a stabilnější povrch. Pro projekt RCC na mezinárodním letišti v Portlandu bylo vybráno zpracované kamenivo z asfaltového betonu (drcený materiál) právě proto, že je méně náchylné k segregaci během pokládky a poskytuje vyšší pevnosti v tahu za ohybu než oblázkový štěrk.
Obsah vody je nejkritičtější proměnnou v návrhu směsi RCC, protože určuje jak zhutnitelnost čerstvého betonu, tak pevnost ztvrdlého betonu. Obsah vody v RCC se vyjadřuje jako procento celkové suché hmotnosti (cement plus kamenivo), typicky v rozmezí 5 až 8 procent. To odpovídá vodnímu součiniteli přibližně 0,30 až 0,45 hmotnostně. Přesný optimální obsah vody se stanoví ze zkoušky vztahu vlhkost–hustota (modifikovaný Proctor, ASTM D1557), kde se obsah vody produkující maximální suchou hustotu identifikuje jako optimální vlhkost (OMC).
Vebe konzistence (ASTM C1176) je primární mírou zpracovatelnosti RCC. Vebe zkouška používá válcovou formu (typicky o průměru 6 palců pro RCC) naplněnou betonem, umístěnou na vibračním stole s průhledným plastovým kotoučem aplikujícím standardní zatěžovací hmotnost. Vebe čas je doba v sekundách potřebná k úplnému zhutnění betonu kombinací zatížení a vibrace. U směsí pro RCC vozovky se Vebe časy pohybují od 30 do 90 sekund s následujícím obecným doporučením:
| Vebe čas | Konzistence | Aplikace |
|---|---|---|
| Méně než 30 s | Velmi vlhká | Nemusí unést válec; omezené použití |
| 30 až 45 s | Plastická | Vhodné pro tenké vrstvy, mírné zhutnění |
| 45 až 75 s | Tuhá | Optimální pro většinu RCC vozovek |
| 75 až 90 s | Velmi tuhá | Vyžaduje vysoké zhutňovací úsilí; vhodné pro silné vrstvy |
| Více než 90 s | Extrémně tuhá | Obtížně zhutnitelná; nedoporučuje se |
Správný obsah vody v místě pokládky je klíčový. Pokud je směs příliš vlhká (Vebe pod 30 sekund), válec se může zabořit nebo způsobit povrchové vlny. Pokud je příliš suchá (Vebe nad 90 sekund), směs nelze zhutnit na cílovou hustotu, což vede k vysoké mezerovitosti, nízké pevnosti a špatné trvanlivosti. Cílový Vebe čas musí být upraven s ohledem na okolní teplotu, vítr a rychlost odpařování, protože ztráta vody během dopravy a pokládky může zvýšit Vebe čas o 10 až 30 sekund. Použití kontinuální míchačky (pugmil) umožňuje přesnou kontrolu dávkování vody a poskytuje nejkonzistentnější výrobu RCC.
Vysokohustotní finišer je základním kamenem úspěšné stavby RCC. Tyto stroje jsou speciálně upravené asfaltové finišery vybavené dusacími lištami a vibračními stěrkami, které zajišťují předzhutnění RCC před zahájením válcování. Dusací lišty, pracující při 800 až 2 000 zdvizích za minutu, narážejí do betonu a nutí částice kameniva do hustšího uspořádání. Vibrační stěrka pracuje při 2 000 až 3 500 vpm, dále zhutňuje materiál a vyrovnává povrch. Dohromady tyto systémy dosahují výstupní hustoty 90 až 92 procent maximální suché hustoty, což znamená, že finišer provádí až 90 procent celkové zhutňovací práce.
Vysokohustotní finišery jsou obvykle pásové kvůli stabilitě na povrchu RCC a vyšším trakčním silám potřebným k pohonu stroje tuhým betonem. Klíčové vlastnosti zahrnují automatické systémy řízení nivelety (strunové nebo laserové), proporcionální podávací systémy pro udržení rovnoměrného rozložení betonu v celé šířce pokládky a nástavce stěrky pro proměnlivé šířky pruhů. Finišer pokládá RCC ve vrstvách o tloušťce 4 až 10 palců (100 až 250 mm) v šířkách až 30 stop (9 m). Produkce 300 až 500 krychlových yardů za hodinu je dosažitelná s řádně dimenzovaným finišerem. U vrstev přesahujících 10 palců se RCC pokládá ve více vrstvách. Zařízení pro přenos materiálu (MTD) se doporučuje mezi sklápěči a finišerem pro zajištění nepřetržitého, rovnoměrného přísunu a snížení segregace.
Konvenční asfaltové finišery (bez dusacích lišt) byly použity pro pokládku RCC u menších projektů, ale nedoporučují se pro vrstvy nad 6 palců (150 mm). Dosahují pouze 85 až 90 procent výstupní hustoty, což vede k větší závislosti na válcování pro zhutnění. To zvyšuje riziko trhání povrchu, deformací a špatné jízdní kvality. Specifikace Amerického armádního sboru inženýrů UFGS 32 13 16.16 výslovně vyžaduje vysokohustotní finišery pro vojenské projekty RCC.
Rozprostírače kameniva (upravené dozery nebo grejdry) byly použity pro pokládku RCC u projektů s velmi nízkým rozpočtem, ale vytvářejí špatnou rovnost povrchu, nerovnoměrnou hustotu a vysokou segregaci. Jejich použití není povoleno na vojenských, letištních ani dálničních projektech podle standardních specifikací.
Zhutnění RCC na 96 až 98 procent maximální suché hustoty je nezbytné pro pevnost, trvanlivost a odolnost povrchu proti opotřebení. Proces zhutňování probíhá ve třífázové válcovací sekvenci prováděné bezprostředně za finišerem.
Primární zhutňovací válcování se provádí ocelovými bubnovými vibračními válci s minimální statickou hmotností 10 tun (90 kN), přičemž preferovány jsou válce o hmotnosti 12 až 15 tun. Tyto válce pracují ve vibračním režimu při frekvencích 2 500 až 3 500 vibrací za minutu (vpm) s nastavením amplitudy odpovídajícím tloušťce vrstvy – nízká amplituda (0,015 až 0,025 palce) pro vrstvy pod 6 palců a vyšší amplituda (0,030 až 0,050 palce) pro vrstvy 6 až 10 palců. Válcovací vzor se typicky skládá ze dvou až čtyř vibračních přejezdů následovaných dvěma až třemi statickými přejezdy (vibrace vypnuta). Každý přejezd překrývá předchozí o 6 až 12 palců. Rychlost válcování se udržuje na 2 až 3 mph (3 až 5 km/h), aby bylo zajištěno odpovídající zhutňovací úsilí na přejezd.
Časové okno mezi výdejem betonu a konečným válcováním je kritické – za normálních okolních podmínek (70 °F, 21 °C) by nemělo přesáhnout 60 minut. V horkých, suchých nebo větrných podmínkách se může přípustné okno zkrátit na 30 až 45 minut. Konec přípustného časového okna je definován jako okamžik, kdy beton již nelze zhutnit na cílovou hustotu bez trhání povrchu. Pokud beton za tento bod ztvrdne, musí být odstraněn a nahrazen.
Konečná fáze válcování používá pneumatický válec (gumový válec) o hmotnosti 15 až 30 tun k utěsnění povrchu, uzavření zbývajících povrchových dutin a vytvoření hladkého, těsného povrchu. Pneumatický válec pracuje ve statickém režimu, obvykle provádí dva až čtyři přejezdy rychlostí 3 až 5 mph (5 až 8 km/h). Hnětací účinek gumových pneumatik uzavírá povrchovou pórovitost a zapouští odkryté částice kameniva, čímž vytváří charakteristický hustý, těsný povrch dobře provedeného RCC. Typický tlak v pneumatikách je 90 až 110 psi.
Během výstavby je polní hustota průběžně monitorována pomocí jaderných vlhkoměrů v režimu přímého přenosu podle ASTM D6938. Zkoušení se provádí ihned po každém válcovacím přejezdu ke sledování nárůstu hustoty a stanovení potřebného počtu přejezdů. Optimální válcovací vzor se stanoví během zkušebního úseku postaveného na začátku projektu, kde dodavatel prokáže kombinaci rychlosti finišeru, typu válce, počtu přejezdů a nastavení vibrací, která konzistentně dosahuje cílové hustoty.
Příčné smršťovací spáry jsou nejdůležitějším typem spár v RCC vozovce. Jsou řezány nebo vytvářeny pro kontrolu polohy trhlin při smršťování betonu během tuhnutí a tepelné kontrakce. Rozteč spár pro RCC je typicky 20 až 40 stop (6 až 12 m) u tlouštěk desek do 10 palců. U silnějších desek (10 až 14 palců) lze rozteč spár prodloužit na 40 až 60 stop (12 až 18 m), protože silnější desky vyvíjejí nižší tahová napětí z teplotních a vlhkostních gradientů. Poměr rozteče spár k tloušťce desky (L/T) se pro RCC obvykle pohybuje od 24 do 48, ve srovnání s přibližně 20 u konvenční vozovky.
Načasování řezání spár je kritické – řezy musí být provedeny poté, co beton získá dostatečnou pevnost, aby se zabránilo rozpadání během řezání, ale dříve, než se vyvine nekontrolované trhlinění. Toto načasování je typicky 4 až 24 hodin po pokládce, v závislosti na okolní teplotě, vývoji pevnosti betonu a tloušťce vrstvy. V horkém počasí může řezání začít již po 4 hodinách; v chladném počasí může být odloženo na 18 až 24 hodin. Pro RCC jsou preferovány suché řezací pily s diamantovými kotouči s časným vstupem, protože minimalizují zavádění vody, které by mohlo způsobit zhoršení povrchu. Hloubka řezu by měla být minimálně T/4 až T/3 tloušťky desky, přičemž T/4 (25 procent) je minimum doporučené RCC Pavement Council pro zajištění řízené trhlinové roviny přes celou tloušťku desky.
Přenos zatížení u příčných spár v RCC je dosahován prostřednictvím propojení kameniva spíše než trnků. Hustě gradované hranaté kamenivo v RCC poskytuje vynikající propojení s účinností přenosu zatížení typicky přesahující 70 procent u těsných spár (šířka trhliny menší než 0,02 palce). Jak se spára otevírá tepelnou kontrakcí a smršťovacím vysycháním, účinnost přenosu zatížení klesá, zůstává však dostačující pro většinu náročných aplikací. V RCC vozovce se nepoužívají žádné trnky, což je zásadní rozdíl od konvenční spárované betonové vozovky.
Podélné spáry v RCC jsou pracovní spáry mezi sousedními pokládkovými pruhy. Existují dva typy:
Čerstvé podélné spáry vznikají, když je sousední pruh položen do 60 minut od předchozího pruhu. V tomto případě lze čerstvou spáru válcovat současně – válec pracuje s jedním bubnem na čerstvém betonu a druhým na sousedním pruhu – čímž vzniká monolitické spojení mezi oběma pruhy. Není vyžadována žádná příprava spáry. Studené podélné spáry vznikají, když mezi pruhy uplyne více než 60 minut. U studených spár se okraj prvního pruhu ořízne o 6 až 12 palců zpět, aby vznikla čistá, svislá plocha. Oříznutá plocha se očistí a lehce navlhčí před položením druhého pruhu. Studené spáry mají velmi omezený přenos zatížení (méně než 20 procent) a působí jako zeslabená rovina, kde může dojít k podélnému trhlinění, pokud není spára řádně spojena.
UFGS 32 13 16.16 stanoví, že šířka pruhu RCC vozovky by neměla přesáhnout 20 stop (6 m). Pokud je šířka pokládky větší než 20 stop, měly by být zajištěny střední podélné smršťovací spáry v rozteči nejméně 10 stop.
Těsnění spár v RCC je volitelné a závisí na aplikaci. U většiny průmyslových a náročných aplikací zůstávají spáry neutěsněné. U letištních vozovek, parkovacích struktur a zařízení, kde musí být minimalizován průsak vody, mohou být spáry utěsněny horkým nebo studeným tmelem podle ASTM D6690 nebo ASTM D5893. Zásobník pro tmel se vytvoří rozšířením řezu na předepsané rozměry, typicky 0,5 palce široký a 1,0 palce hluboký pro tmel, přičemž spodní část řezu slouží jako iniciátor trhliny.
Povrchová textura RCC vozovky se zásadně liší od konvenční betonové vozovky, protože RCC nelze v plastickém stavu drážkovat, kartáčovat ani texturovat. Suchá, tuhá konzistence tyto operace znemožňuje. Možnosti povrchové textury pro RCC jsou omezeny na úpravy po zatvrdnutí.
Povrch po válcování je přirozený povrch vytvořený sekvencí finišeru a válcového zhutňování. Je hustý, těsný a hladký, ale má skvrnitý vzhled s odkrytými částicemi jemného kameniva. Povrch vykazuje mírnou texturu z bubnů válců a pneumatik. Přestože je dostačující pro nízkorychlostní průmyslové aplikace (20 až 30 mph), povrch po válcování typicky neposkytuje dostatečnou makrotexturu pro vysokorychlostní provoz nebo letecký provoz. Střední hloubka textury (MTD) RCC po válcování, měřená pískovou zkouškou podle ASTM E965, je typicky 0,01 až 0,03 palce (0,2 až 0,8 mm), což je pod minimem FAA 0,03 palce pro vzletové a přistávací dráhy a vysokorychlostní pojezdové dráhy.
Diamantové broušení je nejspolehlivější metodou dosažení vysoce kvalitní povrchové textury na RCC. Diamantové brusné hlavy namontované na samohybném brusném stroji řežou podélné drážky o šířce 0,06 až 0,10 palce v rozteči 0,20 až 0,25 palce, čímž vytvářejí texturu podobnou manšestru s hloubkami makrotextury 0,03 až 0,06 palce (0,8 až 1,5 mm). Diamantové broušení také zlepšuje jízdní kvalitu odstraněním povrchových nerovností, typicky snižuje International Roughness Index (IRI) ze 100 až 150 palců/míle na 50 až 80 palců/míle. Diamantové broušení je standardem pro letištní RCC vozovky a dálniční aplikace, kde jsou požadavky na povrchové tření a rovnost nejnáročnější.
Diamantové drážkování používá užší, hlubší řezy (šířka 0,10 až 0,20 palce, hloubka 0,25 až 0,50 palce) v těsnější rozteči (0,50 až 0,75 palce) než diamantové broušení. Drážkování poskytuje odvodňovací kanálky, které snižují riziko aquaplaningu a zlepšují tření za mokra. U letištních vozovek je běžné příčné drážkování podle FAA AC 150/5320-6C. U dálnic podélné drážkování zlepšuje směrovou stabilitu a snižuje hluk.
Pytlový tah je na RCC možný pouze tehdy, jsou-li na povrch ihned po válcování aplikovány povrchově aktivní přísady nebo zpomalující postřiky. Tyto přísady oddalují tuhnutí povrchu, což umožňuje provést pytlový tah 2 až 4 hodiny po pokládce. Výsledná textura je podobná pytlové úpravě konvenčního betonu, ale je mělčí a méně rovnoměrná. Tato technologie je poměrně nedávná (vyvinuta v 2010. letech) a dlouhodobá trvanlivost povrchové textury je stále hodnocena.
Tenká asfaltová betonová vrstva (HMA koberec) o tloušťce 1,5 až 3 palce (38 až 75 mm) může být položena na RCC pro zajištění hladkého povrchu s texturou pro tření. Tento přístup kombinuje konstrukční pevnost RCC s povrchovými charakteristikami asfaltu. Používá se u některých dálničních projektů, kde RCC poskytuje konstrukční vozovku a asfalt poskytuje obrusnou vrstvu.
Příčné trhliny jsou nejčastější poruchou RCC vozovky, zejména pokud nejsou zajištěny smršťovací spáry. Trhliny vznikají v důsledku omezeného smršťování – jak beton chladne a vysychá po hydrataci, vyvíjejí se tahová napětí v důsledku tření podloží a vlastní hmotnosti vozovky. Přirozená rozteč trhlin u nespárovaného RCC se pohybuje od 20 do 40 stop (6 až 12 m) u typických tlouštěk desek 8 až 12 palců. Trhliny jsou obecně těsné (šířka menší než 1/16 palce nebo 1,5 mm) s dobrým propojením kameniva poskytujícím účinnost přenosu zatížení 50 až 80 procent. Širší trhliny (větší než 1/8 palce) se mohou vyvinout za extrémních tepelných podmínek nebo na podložích s vysokým třením a tyto širší trhliny mohou vykazovat vydrolování, průsak vody a čerpání jemnozrnných částic z podloží.
Aktivita trhlin je nejvyšší během prvních 90 dnů po výstavbě, během nichž beton prodělává většinu smršťovacího vysychání a počáteční tepelné kontrakce. Po prvním roce se pohyb trhlin stabilizuje přibližně na ±0,01 až 0,03 palce na 10°F změny teploty. U spárovaných RCC vozovek není neobvyklé určité střední trhlinění mezi řezanými spárami, zejména pokud je načasování řezání spár opožděno nebo je rozteč spár nadměrná.
Opotřebení povrchu (abraze) se vyskytuje u RCC vozovek vystavených pásovým vozidlům, provozu s ocelovými koly nebo sněžným pluhům. Povrchová pasta (tenká vrstva cementové malty na povrchu) se může erodovat, čímž se obnažují částice jemného kameniva, které se mohou uvolnit. Silné opotřebení může vést k rozpadání, kdy se povrch stává hrubým a částice kameniva se ztrácejí. Opotřebení povrchu je nejvýraznější, když:
Opotřebení povrchu se měří jako hloubka úbytku povrchu (typicky 0,02 až 0,10 palce za rok těžkého provozu) nebo vizuální klasifikací. Diamantové broušení povrchu odstraňuje slabou povrchovou pastu a odhaluje hustou vnitřní matrici, což výrazně zlepšuje odolnost proti opotřebení.
Vydrolování ve spárách a trhlinách je odštípnutí nebo vylomení betonu na okrajích řezu. Příčiny zahrnují:
Závažnost vydrolování se klasifikuje jako nízká (ztráta betonu do 2 palců od spáry, hloubka menší než 1 palec), střední (2 až 6 palců od spáry, hloubka 1 až 2 palce) nebo vysoká (více než 6 palců od spáry, hloubka více než 2 palce). Vydrolování vysoké závažnosti ve spárách může vyžadovat opravu v plné hloubce.
Podélné trhliny podél pracovních spár indikují špatnou soudržnost mezi sousedními pokládkovými pruhy. Vznikají, když doba mezi pokládkou sousedních pruhů přesáhne 60 minut a příprava studené spáry je nedostatečná, nebo když řezy příčných spár nejsou zarovnány v podélné spáře. Podélné trhliny jsou typicky těsné, ale mohou se časem vyvinout v širší trhliny, zejména při zatížení provozem, které způsobuje rozdílné průhyby na obou stranách trhliny.
Čerpání je vytlačování vody a jemnozrnného půdního materiálu zpod vozovky skrz spáry, trhliny nebo okraj vozovky působením zatížení provozem. Vyskytuje se, když:
Čerpání vede k tvorbě dutin pod vozovkou (ztráta podpory), což zvyšuje průhyby a urychluje zhoršování vozovky. Nejčastější je u RCC vozovek na jemnozrnných podložích bez stabilizované podkladní vrstvy.
Zkoušení hustoty na místě je primární přejímací zkouškou pro RCC vozovku. Jaderné vlhkoměry (NDG) kalibrované pro RCC se používají v režimu přímého přenosu podle ASTM D6938. Přístroj měří současně vlhkou hustotu, suchou hustotu a vlhkost prostřednictvím sondy zavedené do předvrtaného otvoru v čerstvém betonu. Frekvence zkoušek je typicky jedna zkouška na 500 čtverečních yardů (420 m²) na vrstvu, s minimem čtyř zkoušek na denní produkci. Místa zkoušek by měla být náhodně vybrána, ale rozložena v rámci denní pokládky.
Přejímacím kritériem je procento zhutnění relativně k maximální suché hustotě (MDD) stanovené z modifikované Proctor zkoušky (ASTM D1557). Pro většinu specifikací:
Zkoušení hustoty jádrovými vývrty (ASTM C642) na odebraných vývrtech poskytuje sekundární kontrolu hodnot polní hustoty. Vývrty se odebírají v frekvenci přibližně jeden na 1 000 čtverečních yardů, typicky 7 až 14 dní po pokládce. Hustota vývrtu poskytuje přímé měření hustoty ztvrdlého betonu, která by měla být 95 až 98 procent MDD.
Tloušťka vozovky se ověřuje měřením vývrtů a hloubkovými měřeními během výstavby. Toleranční specifikace je typicky ±0,5 palce (12 mm) od návrhové tloušťky. U nedostatků může být uplatněna úprava platby. Oblasti, kde naměřená tloušťka činí méně než 90 procent návrhové tloušťky, vyžadují nápravná opatření, která mohou zahrnovat odstranění a náhradu nebo provedení vrstvy.
Rovnost povrchu se hodnotí pomocí 10stopého (3 m) pravítka umístěného rovnoběžně s osou vozovky. Přípustná odchylka je typicky ±1/4 palce (6 mm) pod pravítkem, přičemž odchylka se měří v nejhlubším bodě mezery. U letištních vozovek může být tolerance zpřísněna na ±1/8 palce (3 mm) podle norem FAA. Oblasti přesahující toleranci vyžadují diamantové broušení nebo nápravná opatření. U velkých projektů lze použít inerciální profiler k měření International Roughness Index (IRI), s cílovými hodnotami IRI 80 až 120 palců/míle (1,3 až 1,9 m/km) pro průmyslové vozovky a 40 až 70 palců/míle (0,6 až 1,1 m/km) pro dálnice.
Kontrola spár zahrnuje ověření:
Vizuální kontrola povrchu RCC dokumentuje:
Kompletní průzkum poruch se provádí po 28 dnech a znovu 1 rok po výstavbě pro stanovení výchozího stavu a monitorování vývoje trhlin.
Návrh RCC vozovky pro náročné aplikace sleduje stejné principy jako návrh konvenční tuhé vozovky, upravené pro specifické materiálové vlastnosti RCC. Primárními návrhovými vstupy jsou:
Pro letištní vozovky se používá metodika FAA Advisory Circular 150/5320-6C. Vozovka je navrhována jako tuhá vozovka s použitím Westergaardovy okrajové podmínky zatížení, s pevností betonu v tahu za ohybu a k-hodnotou podloží/podkladu jako vstupy. Návrhový postup dává požadovanou tloušťku desky pro každý typ letadla a kritické letadlo (to, které vyžaduje největší tloušťku) řídí návrh. U projektu letiště PDX bylo návrhovým letadlem Boeing 727 (hrubá hmotnost 154 500 lb), což vedlo k RCC sekci o tloušťce 14 palců na 4 palcích kamenivového podkladu.
Pro vojenské aplikace návrh sleduje UFC 3-250-01FA. Pokud jsou zajištěny příčné spáry, je povoleno snížení tloušťky o 10 procent, aby se zohlednil odhadovaný 25% přenos zatížení ve spárách. Bez spár se předpokládá volná okrajová podmínka (0 % přenos zatížení), což vede k silnějším sekcím.
Přenos zatížení v RCC vozovkách je zajištěn výhradně propojením kameniva ve spárách a trhlinách. Hustě gradované, hranaté kamenivo použité v RCC se mechanicky propojuje, když jsou líce spáry nebo trhliny v tlaku. Účinnost přenosu zatížení (LTE) se měří jako poměr průhybu na nezatížené straně k průhybu na zatížené straně spáry. U těsných spár (šířka menší než 0,02 palce) je typické LTE 70 až 90 procent. Jak se spára otevírá změnami teploty a vlhkosti, LTE klesá na 50 až 70 procent. Požadavek FAA pro nové spáry tuhých vozovek je minimální LTE 75 procent. RCC nepoužívá trnky, takže LTE závisí zcela na propojení kameniva.
První významná letištní aplikace RCC – mezinárodní letiště v Portlandu (PDX), postavená v roce 1985 – vykazuje dobrou výkonnost po celou dobu své životnosti. 14palcová RCC odstavná plocha byla navržena na pevnost v tahu za ohybu 700 psi a podporovala letadla B747, DC-10, B767 a B727 bez konstrukčního selhání. Opotřebení povrchu bylo zaznamenáno v oblastech s intenzivním zatáčením, což bylo řešeno diamantovým broušením. Projekt PDX prokázal, že RCC může splnit požadavky letištní povrchové tolerance (±0,03 stopy výšky, ±1/4 palce na 10 stop pravítka) a poskytnout trvanlivost požadovanou pro zatížení komerčními letadly.
Vojenské aplikace zahrnují přes 400 000 čtverečních yardů ve Fort Drum (1988), tanková stanoviště ve Fort Hood, zařízení dílen a tankové stezky. Rané vojenské RCC vozovky vykazovaly proměnlivou výkonnost, přičemž některé projekty trpěly opotřebením povrchu a trhlinami. Zdokonalená stavební technologie, včetně vysokohustotních finišerů, lepší kontroly kvality a správného spárování, výrazně zlepšila výkonnost projektů postavených od roku 2000.
RCC a konvenční PCC vozovka se liší v materiálových vlastnostech, stavebních metodách, výkonnostních charakteristikách a nákladech. Níže uvedená tabulka poskytuje komplexní srovnání:
| Vlastnost | RCC vozovka | Konvenční PCC vozovka |
|---|---|---|
| Konzistence směsi | Nulové sednutí (Vebe 30–90 s) | Sednutí 1–4 palce (25–100 mm) |
| Vodní součinitel | 0,30–0,45 | 0,40–0,55 |
| Obsah cementových materiálů | 11–15 % suché hmotnosti (470–550 lb/cy) | 12–16 % (470–600 lb/cy) |
| Gradace kameniva | Hustě gradované, vysoký podíl jemných | Mezerovitě nebo hustě gradované |
| Maximální velikost kameniva | 3/4 palce (19 mm) typické | 1,5–2 palce (38–50 mm) |
| Způsob zhutňování | Vibrační + pneumatické válce | Vnitřní vibrace |
| Pokládkové zařízení | Asfaltový finišer (vysokohustotní) | Kluzný finišer |
| Ocelová výztuž | Žádná | Trnky, spojovací tyče, síťovina |
| Rozteč spár | 20–40 stop | 15–20 stop |
| Přenos zatížení | Pouze propojení kameniva | Trnky + propojení kameniva |
| Povrchová textura | Po válcování nebo diamantově broušená | Drážkovaná, kartáčovaná nebo rýhovaná v plastickém stavu |
| Provzdušnění | Neúčinné | Vyžadováno pro mrazuvzdornost |
| Pevnost v tlaku (28 d) | 4 000–8 000 psi | 3 500–6 000 psi |
| Pevnost v tahu za ohybu (28 d) | 550–800 psi | 500–700 psi |
| Doba do uvedení do provozu | 24–48 hodin | 7–14 dní |
| Rychlost výstavby | 300–500 cy/hod | 100–200 cy/hod |
| Relativní náklady | 70–85 % nákladů PCC | Základní |
| Rovnost (IRI) | 80–150 in/mi (po válcování); 40–80 in/mi (broušeno) | 50–80 in/mi |
| Tření (BPN) | 50–60 (po válcování); 60–75 (broušeno) | 55–75 |
| Přejímka polní hustoty | 96–98 % MDD | Neuplatňuje se |
| Přejímka hustoty vývrtů | 95–98 % MDD | Neuplatňuje se |
RCC je preferován před konvenčním PCC, když:
Konvenční PCC je preferován, když:
Náš tým poskytuje komplexní služby hodnocení vozovek včetně prohlídek stavu RCC, identifikace poruch, zkoušek hustoty a forenzního průzkumu pro letištní a průmyslové vozovky.
Prostupný beton (také nazývaný permeabilní nebo porézní beton) je beton s vysokým obsahem propojených dutin (15–35 %), který umožňuje průchod vody, snižuje odto...
Pevnost betonu je klíčová vlastnost určující vhodnost betonu pro konstrukce jako dráhy, vozovky a budovy. Zahrnuje tlakovou, tahovou a ohybovou pevnost, které o...
Betonářská výztuž je ocelová prutová výztuž vložená do betonu pro přenos tahových namáhání, která beton sám o sobě není schopen přenášet. Při inspekci infrastru...
