A hengerelt beton (RCC) egy nulla leülésű beton, amelyet aszfaltburkoló berendezéssel helyeznek el és vibrációs hengerekkel tömörítenek, erős, tartós burkolatot biztosítva alacsonyabb költséggel, mint a hagyományos PCC. Ismerteti az RCC keveréktervezését, elhelyezését, hézagolását, felületi textúráját és a tipikus RCC károsodások ellenőrzését.
A hengerelt beton (RCC) burkolat egy vasalás nélküli betonburkolat-típus, amelyet nulla leülésű betonkeverékkel építenek, nagy sűrűségű aszfaltburkoló berendezéssel helyeznek el, és vibrációs és pneumatikus hengerekkel tömörítenek végleges sűrűségre. A hagyományos portlandcement-beton (PCC) burkolattal ellentétben az RCC nem tartalmaz acél vasalást, tipliket, összekötő rudakat, és zsaluzat sem szükséges. Az anyag szerkezeti kapacitását a sűrűn tömörített adalékanyag-részecskék fizikai záródásán keresztül éri el, amelyeket hidratált cementpép mátrix köt össze. Az Amerikai Beton Intézet (ACI) 327. Bizottsága az RCC-t “hengereléssel tömörített betonként – olyan építési módszerként, amely aszfalt-típusú burkolóberendezést és hengeres tömörítést használ a kiváló minőségű, tartós betonburkolat előállításához” határozza meg.
Az RCC meghatározó jellemzője a nulla leülésű konzisztencia – a beton merev, nulla leülésű megjelenésű, hasonló a nedves kavicshoz, Vebe konzisztenciája általában 30–90 másodperc között van az ASTM C1176 szerint vizsgálva. Ez a száraz konzisztencia lehetővé teszi a frissen elhelyezett beton számára, hogy azonnal elbírja a tömörítő hengerek súlyát a burkoló áthaladása után, ami elengedhetetlen az építési folyamathoz. Az RCC keverék víz-cementáló anyag aránya (v/c) 0,30–0,45 között van tömeg szerint, ami lényegesen alacsonyabb, mint a hagyományos burkolóbetonra jellemző 0,40–0,55 tartomány. Ez az alacsony v/c arány a nagy tömörítési erővel kombinálva sűrű betonmátrixot hoz létre nagyon alacsony áteresztőképességgel – általában kevesebb mint 1000 coulomb az ASTM C1202 (Gyors kloridáteresztő képesség vizsgálat) szerint vizsgálva.
Az RCC nyomószilárdsága általában 4000–6000 psi (28–42 MPa) 28 napon a szabványos alkalmazásokhoz, a szilárdság akár 10 000 psi (70 MPa) is elérhető nagy teljesítményű keverékekkel kiegészítő cementáló anyagok használatával. A hajlítószilárdság (repedési modulus) 550–800 psi (4–6 MPa) között van, ami összehasonlítható vagy magasabb, mint a hagyományos burkolóbetoné azonos cementálóanyag-tartalom mellett. Az RCC rugalmassági modulusa 4–6 millió psi (28–40 GPa), hasonlóan a hagyományos betonhoz.
Az RCC-t először az 1970-es években fejlesztették ki a kanadai fakitermelő ipar számára, amelynek alacsony költségű, nagy szilárdságú burkolatra volt szüksége, amely ellenáll a lánctalpas járműveknek, a hatalmas terheléseknek és a hidraulikafolyadék-kiömléseknek a faosztályozó udvarokban. A technológia azóta világszerte elterjedt olyan alkalmazásokra, mint a kikötői és intermodális létesítmények, katonai állóhelyek és tankutak, repülőtéri előterek és gurulóutak, ipari feldolgozóudvarok, autópálya-leállósávok és csomópontok, valamint városi utcák. Az RCC Burkolati Tanács becslése szerint több mint 100 millió négyzetyard RCC burkolatot építettek Észak-Amerikában az 1980-as évek óta.
Az RCC-t a hagyományos betonburkolattól megkülönböztető legfontosabb jellemzők:
| Jellemző | RCC Burkolat | Hagyományos PCC Burkolat |
|---|---|---|
| Leülés | Nulla (Vebe 30–90 mp) | 1–4 hüvelyk (25–100 mm) |
| Elhelyező berendezés | Aszfaltburkoló (nagy sűrűségű) | Csúszózsalus burkoló vagy rögzített zsaluzat |
| Tömörítés | Vibrációs + pneumatikus hengerek | Belső vibrálás |
| Acél vasalás | Nincs | Tiplik, összekötő rudak, háló |
| Hézag távolság | 20–40 láb (6–12 m) | 15–20 láb (4,5–6 m) |
| Felületi textúra | Hengerelt vagy gyémántcsiszolt | Bordázott, seprűzött vagy hornyolt |
| Tipikus költség | 15–30%-kal kevesebb, mint a PCC | Alapvonal |
| Építési sebesség | 300–500 köbyard/óra | 100–200 köbyard/óra |
| Légpórusképzés | Nem hatékony | Fagyállósághoz szükséges |
A cementáló anyagok tartalmát az RCC-ben a teljes száraz anyagok (cement plusz adalékanyagok) százalékában fejezik ki. Kopóréteg alkalmazásoknál a cementáló anyagok általában a teljes száraz tömeg 11–15 százalékát teszik ki, a 12–14 százalék a leggyakoribb. A keveréktervezés tipikus kiindulópontja 470–550 lb cementáló anyag köbyardonként (280–330 kg/m³). Az I. vagy II. típusú portlandcement az ASTM C150 szerint szabványos. Kiegészítő cementáló anyagok (SCM-ek), beleértve a pernyét (C vagy F osztály az ASTM C618 szerint) 15–30 százalékos helyettesítéssel, őrölt granulált kohósalakot az ASTM C989 szerint 25–50 százalékos helyettesítéssel, vagy szilíciumport az ASTM C1240 szerint 5–10 százalékos helyettesítéssel széles körben használnak a bedolgozhatóság javítására, a hidratációs hő csökkentésére, a költségek csökkentésére, valamint a hosszú távú szilárdság és tartósság fokozására.
Az optimális cementálóanyag-tartalmat laboratóriumi vizsgálatokkal határozzák meg a talajtömörítési módszer szerint az ACI 327 alapján. Cementálóanyag-tartalmak tartományára (pl. 11, 13 és 15 százalék) nedvesség-sűrűség összefüggéseket határoznak meg az ASTM D1557 (módosított Proctor) szerint. Minden cementálóanyag-tartalomnál az optimális nedvességtartalmat a maximális száraz sűrűséget adó víztartalomként azonosítják. Ezután hengereket vagy gerendákat tömörítenek az optimális nedvességtartalommal minden cementálási szinthez, érlelik, és a megadott korban (általában 7, 28 és 90 nap) vizsgálják nyomószilárdságra az ASTM C39 vagy hajlítószilárdságra az ASTM C78 szerint. A szükséges cementálóanyag-tartalmat a szilárdság versus cementálóanyag-tartalom görbéről választják ki a tervezési hajlító- vagy nyomószilárdság plusz a változékonyságra szolgáló ráhagyás teljesítéséhez.
Az RCC sűrű osztályozású adalékanyagokat használ, amelyek magasabb finom adalékanyag arányt tartalmaznak, mint a hagyományos beton. Az adalékanyag-eloszlásnak a 0,45-ös hatványgörbét kell megközelítenie a maximális tömörítési sűrűséghez, ami minimalizálja a részecskék közötti üregteret és csökkenti a szükséges pépmennyiséget. Az ajánlott névleges maximális adalékanyag-méret (NMAS) 3/4 hüvelyk (19 mm) a legtöbb alkalmazáshoz, 5/8 hüvelyk (16 mm) vagy 1/2 hüvelyk (12,5 mm) használatos, ahol szorosabb felületi kívánatos. A finomabb maximális méret szorosabb felületet hoz létre, amely kevésbé hajlamos a kopásra.
Egy tipikus RCC adalékanyag-eloszlási sáv az ACI 327 és UFGS 32 13 16.16 szerint a következő határértékeket követi:
| Szitaméret | Áthaladó százalék (Tartomány) |
|---|---|
| 1 hüvelyk (25 mm) | 100 |
| 3/4 hüvelyk (19 mm) | 90–100 |
| 3/8 hüvelyk (9,5 mm) | 60–85 |
| 4-es (4,75 mm) | 40–60 |
| 16-os (1,18 mm) | 20–40 |
| 50-es (0,30 mm) | 8–22 |
| 100-as (0,15 mm) | 4–12 |
| 200-as (0,075 mm) | 2–8 |
A 200-as szitán áthaladó részecskék magas aránya (általában 4–8 százalék) elengedhetetlen a bedolgozható, tömöríthető keverék előállításához, amely szoros felületi kivitelű. A zúzott adalékanyag előnyben részesítendő a kerek kaviccsal szemben, mert a szögletes részecskék jobb adalékanyag-zárást, nagyobb hajlítószilárdságot és stabilabb felületet biztosítanak. A Portlandi Nemzetközi Repülőtér RCC projektjénél feldolgozott aszfaltbeton adalékanyagot (zúzott anyag) választottak kifejezetten azért, mert kevésbé hajlamos az elkülönülésre az elhelyezés során, és nagyobb hajlítószilárdságot produkál, mint a kerek kavics.
A víztartalom a legkritikusabb változó az RCC keveréktervezésben, mert meghatározza mind a friss beton tömöríthetőségét, mind a megszilárdult beton szilárdságát. Az RCC víztartalmát a teljes száraz tömeg (cement plusz adalékanyag) százalékában fejezik ki, általában 5–8 százalék között van. Ez körülbelül 0,30–0,45 víz-cementáló anyag aránynak felel meg tömeg szerint. A pontos optimális víztartalmat a nedvesség-sűrűség összefüggés vizsgálatából (módosított Proctor, ASTM D1557) határozzák meg, ahol a maximális száraz sűrűséget adó víztartalmat az optimális nedvességtartalomként (OMC) azonosítják.
A Vebe konzisztencia (ASTM C1176) az RCC bedolgozhatóságának elsődleges mértéke. A Vebe vizsgálat egy hengeres formát (RCC esetén általában 6 hüvelyk átmérőjű) használ, amelyet betonnal töltenek meg, egy vibrációs asztalra szerelnek, egy átlátszó műanyag koronggal, amely szabványos ráterhelést biztosít. A Vebe idő a másodpercben kifejezett időtartam, amely alatt a beton teljesen tömörödik a ráterhelés és a vibráció kombinációja alatt. RCC burkolati keverékek esetén a Vebe idők 30–90 másodperc között mozognak, a következő általános iránymutatással:
| Vebe Idő | Konzisztencia | Alkalmazás |
|---|---|---|
| Kevesebb mint 30 mp | Nagyon nedves | Lehet, hogy nem bírja el a hengert; korlátozott használat |
| 30–45 mp | Képlékeny | Alkalmas vékony rétegekhez, mérsékelt tömörítés |
| 45–75 mp | Merev | Optimális a legtöbb RCC burkolathoz |
| 75–90 mp | Nagyon merev | Nagy tömörítési erő szükséges; jó vastag rétegekhez |
| Több mint 90 mp | Rendkívül merev | Nehezen tömöríthető; nem ajánlott |
A megfelelő víztartalom az elhelyezés pontján kritikus. Ha a keverék túl nedves (Vebe 30 másodperc alatt), a henger süllyedhet vagy felületi hullámokat okozhat. Ha túl száraz (Vebe 90 másodperc felett), a keverék nem tömöríthető a célsűrűségre, ami magas üregtartalmat, alacsony szilárdságot és gyenge tartósságot eredményez. A cél Vebe időt a környezeti hőmérséklethez, szélhez és párolgási sebességhez kell igazítani, mivel a szállítás és elhelyezés során bekövetkező vízveszteség 10–30 másodperccel növelheti a Vebe időt. Folyamatos keverőmű (pugmill) használata lehetővé teszi a víz hozzáadásának pontos szabályozását, és biztosítja a legkonzisztensebb RCC gyártást.
A nagy sűrűségű burkoló a sikeres RCC építés sarokköve. Ezek a gépek speciálisan módosított aszfaltburkolók, amelyek tömörítő rudakkal és vibrációs simítólécekkel vannak felszerelve, amelyek előtömörítést biztosítanak az RCC-nek a hengerlés megkezdése előtt. A tömörítő rudak 800–2000 ütés/perc sebességgel működnek, ütve a betont és sűrűbb elrendezésbe kényszerítve az adalékanyag-részecskéket. A vibrációs simítóléc 2000–3500 rezgés/perc sebességgel működik, tovább tömörítve az anyagot és kiegyenlítve a felületet. Együtt ezek a rendszerek 90–92 százalékos kiürítési sűrűséget érnek el a maximális száraz sűrűséghez képest, ami azt jelenti, hogy a burkoló a teljes tömörítési munka akár 90 százalékát elvégzi.
A nagy sűrűségű burkolók általában lánctalpasak a stabilitás érdekében az RCC felületen és a magasabb vonóerők biztosítására, amelyek a gépnek a merev betonon való áthajtásához szükségesek. A legfontosabb jellemzők közé tartoznak az automatikus szintszabályozó rendszerek (zsinór- vagy lézer alapúak), az arányos adagolórendszerek a beton egyenletes eloszlásának fenntartásához a teljes burkolási szélességben, valamint a simítóléc toldalékok a változó sávszélességekhez. A burkoló az RCC-t 4–10 hüvelyk (100–250 mm) vastag rétegekben helyezi el, legfeljebb 30 láb (9 m) szélességben. 300–500 köbyard/óra termelési sebesség érhető el megfelelő méretű burkolóval. A 10 hüvelyket meghaladó rétegek esetén az RCC-t több rétegben helyezik el. Anyagátadó berendezés (MTD) ajánlott a billenő teherautók és a burkoló között a folyamatos, egyenletes adagolás biztosítása és az elkülönülés csökkentése érdekében.
Hagyományos aszfaltburkolókat (tömörítő rudak nélkül) használtak RCC elhelyezésére kisebb projekteken, de nem ajánlottak 6 hüvelyk (150 mm) feletti rétegekhez. Csak 85–90 százalékos kiürítési sűrűséget érnek el, ami nagyobb mértékű támaszkodást eredményez a hengerlésre a tömörítéshez. Ez növeli a felületi szakadás, feltorlódás és rossz vezetési kényelem kockázatát. Az Amerikai Egyesült Államok Hadserege Mérnöki Karának UFGS 32 13 16.16 specifikációja kifejezetten nagy sűrűségű burkolókat ír elő katonai RCC projektekhez.
Adalékanyag-szórókat (módosított dózerok vagy gráderek) használtak RCC elhelyezésére nagyon alacsony költségvetésű projekteken, de ezek rossz felületi egyenletességet, egyenetlen sűrűséget és magas elkülönülést eredményeznek. Használatuk nem engedélyezett katonai, repülőtéri vagy autópálya projekteken a szabványos előírások szerint.
Az RCC tömörítése a maximális száraz sűrűség 96–98 százalékának elérésére elengedhetetlen a szilárdság, a tartósság és a felületi kopásállóság szempontjából. A tömörítési folyamat egy háromlépcsős hengerlési sorrendet követ, amelyet közvetlenül a burkoló mögött végeznek.
Az elsődleges tömörítő hengerlést acél dobú vibrációs hengerekkel végzik, minimum 10 tonna (90 kN) statikus tömeggel, a 12–15 tonnás hengerek előnyben részesítve. Ezek a hengerek vibrációs üzemmódban működnek 2500–3500 rezgés/perc frekvencián, a rétegvastagságnak megfelelő amplitúdó beállítással – alacsony amplitúdó (0,015–0,025 hüvelyk) 6 hüvelyk alatti rétegekhez, magasabb amplitúdó (0,030–0,050 hüvelyk) 6–10 hüvelykes rétegekhez. A hengerlési minta általában két-négy vibrációs menetből áll, majd két-három statikus menetből (vibráció kikapcsolva). Minden menet 6–12 hüvelykkel átfedi az előzőt. A hengerlési sebességet 2–3 mph (3–5 km/h) értéken tartják a megfelelő tömörítési erő biztosítása érdekében menetenként.
A beton kiürítése és a végső hengerlés közötti időablak kritikus – normál környezeti körülmények között (70°F, 21°C) nem haladhatja meg a 60 percet. Meleg, száraz vagy szeles körülmények között a megengedett ablak 30–45 percre csökkenhet. A megengedett időablak végét az a pillanat határozza meg, amikor a beton már nem tömöríthető a célsűrűségre felületi szakadás nélkül. Ha a beton ezen a ponton túl megmerevedik, el kell távolítani és ki kell cserélni.
A végső hengerlési szakaszban egy pneumatikus gumiabroncsos hengert (gumikerekű henger) használnak, amely 15–30 tonna tömegű, a felület lezárására, a maradék felületi üregek megszüntetésére és sima, tömör felület előállítására. A pneumatikus henger statikus üzemmódban működik, általában két-négy menetet végezve 3–5 mph (5–8 km/h) sebességgel. A gumikerekek dagasztó hatása lezárja a felületi porozitást és beágyazza a kitüremkedő adalékanyag-részecskéket, létrehozva a jól megépített RCC jellemző sűrű, tömör felületét. A guminyomás általában 90–110 psi.
Az építés során a helyszíni sűrűséget folyamatosan figyelik nukleáris sűrűségmérőkkel közvetlen átviteli módban az ASTM D6938 szerint. A vizsgálatot minden hengerlési menet után azonnal elvégzik a sűrűségnövekedés nyomon követése és a szükséges menetszám meghatározása érdekében. Az optimális hengerlési mintát a projekt elején épített próbaszakaszon állapítják meg, ahol a vállalkozó bemutatja a burkoló sebességének, a hengertípusnak, a hengermeneteknek és a vibrációs beállításoknak a kombinációját, amely következetesen eléri a célsűrűséget.
A keresztirányú összehúzódási hézagok a legfontosabb hézagtípusok az RCC burkolatban. Fűrészelik vagy kialakítják őket a repedés helyének szabályozására, ahogy a beton zsugorodik a kötés és a termikus összehúzódás során. Az RCC hézagtávolsága általában 20–40 láb (6–12 m) a legfeljebb 10 hüvelyk vastag lemezeknél. Vastagabb lemezeknél (10–14 hüvelyk) a hézagtávolság 40–60 lábra (12–18 m) növelhető, mivel a vastagabb lemezekben kisebb húzófeszültségek alakulnak ki a hőmérséklet- és nedvességgradiensekből. A hézagtávolság és a lemezvastagság aránya (L/T) RCC esetén általában 24–48 között van, szemben a hagyományos burkolat körülbelül 20-as arányával.
A vágási időzítés kritikus – a vágásokat azután kell elvégezni, hogy a beton elegendő szilárdságot szerzett a mállás megelőzéséhez a fűrészelés során, de még az ellenőrizetlen repedések kialakulása előtt. Ez az időzítés általában 4–24 órával az elhelyezés után van, a környezeti hőmérséklettől, a beton szilárdságfejlődésétől és a rétegvastagságtól függően. Meleg időben a fűrészelés akár 4 óra múlva is megkezdődhet; hűvös időben 18–24 órára késleltethető. Korai belépésű szárazvágó fűrészek gyémántpengékkel előnyben részesítendők az RCC-hez, mivel minimalizálják a víz bevezetését, ami felületi károsodást okozhat. A vágási mélységnek legalább T/4–T/3 lemezvastagságnak kell lennie, a T/4 (25 százalék) az RCC Burkolati Tanács által ajánlott minimum a szabályozott repedési sík biztosításához a teljes lemezvastagságon keresztül.
A terhelésátadás a keresztirányú hézagoknál az RCC-ben adalékanyag-zárással történik, nem tiplik segítségével. Az RCC-ben használt sűrű osztályozású szögletes adalékanyag kiváló zárást biztosít, a terhelésátadási hatékonyság általában meghaladja a 70 százalékot a szoros hézagoknál (repedésszélesség kevesebb mint 0,02 hüvelyk). Ahogy a hézag a hőmérsékleti összehúzódással és a száradási zsugorodással megnyílik, a terhelésátadási hatékonyság csökken, de a legtöbb nagy igénybevételű alkalmazáshoz megfelelő marad. Az RCC burkolatban nem használnak tipliket, ami alapvető különbség a hagyományos hézagolt betonburkolathoz képest.
A hosszirányú hézagok az RCC-ben a szomszédos burkolósávok közötti építési hézagok. Két típus létezik:
Friss hosszirányú hézagok akkor keletkeznek, ha a szomszédos sávot 60 percen belül helyezik el az előző sáv után. Ebben az esetben a friss hézag együtt hengerelhető – a henger úgy működik, hogy az egyik dob a friss betonon, a másik a szomszédos sávon van – monolitikus kötést hozva létre a két sáv között. Nincs szükség hézag előkészítésre. Hideg hosszirányú hézagok akkor keletkeznek, ha több mint 60 perc telik el a sávok között. Hideg hézagok esetén az első sáv szélét 6–12 hüvelykkel visszavágják, hogy tiszta, függőleges felületet hozzanak létre. A visszavágott felületet megtisztítják és enyhén megnedvesítik a második sáv elhelyezése előtt. A hideg hézagok nagyon korlátozott terhelésátadással (kevesebb mint 20 százalék) rendelkeznek, és gyengített síkként működnek, ahol hosszirányú repedés alakulhat ki, ha a hézag nincs megfelelően összekötve.
Az UFGS 32 13 16.16 előírja, hogy az RCC burkolat sávszélessége nem haladhatja meg a 20 lábat (6 m). Ha a burkolási szélesség nagyobb, mint 20 láb, közbenső hosszirányú összehúzódási hézagokat kell biztosítani legalább 10 láb távolságban.
A hézagzárás az RCC-ben opcionális, és az alkalmazástól függ. A legtöbb ipari és nagy igénybevételű alkalmazásnál a hézagokat zárás nélkül hagyják. Repülőtéri burkolatoknál, parkolószerkezeteknél és olyan létesítményeknél, ahol a vízbeszivárgást minimalizálni kell, a hézagok zárhatók melegen öntött vagy hidegen felvitt tömítőanyaggal az ASTM D6690 vagy ASTM D5893 szerint. A tömítőanyag-tartályt a vágás kiszélesítésével alakítják ki a megadott méretekre, általában 0,5 hüvelyk széles és 1,0 hüvelyk mély a tömítőanyag számára, a vágás alsó része repedésindukálóként szolgál.
Az RCC burkolat felületi textúrája alapvetően különbözik a hagyományos betonburkolattól, mert az RCC-t nem lehet bordázni, seprűzni vagy textúrázni plasztikus állapotban. A száraz, merev konzisztencia megakadályozza ezeket a műveleteket. Az RCC felületi textúra lehetőségei a megszilárdulás utáni kezelésekre korlátozódnak.
A hengelt felület a burkoló és hengeres tömörítési sorozat által létrehozott természetes kivitel. Sűrű, tömör és sima, de foltos megjelenésű, kitüremkedő finom adalékanyag-részecskékkel. A felület enyhe textúrát mutat a henger doboktól és gumiabroncsoktól. Míg alkalmas alacsony sebességű ipari alkalmazásokhoz (20–30 mph), a hengerelt felület általában nem biztosít elegendő makrotextúrát a nagy sebességű forgalomhoz vagy repülőgép-műveletekhez. A hengerelt RCC átlagos textúra mélysége (MTD), a homokfolt vizsgálattal mérve az ASTM E965 szerint, általában 0,01–0,03 hüvelyk (0,2–0,8 mm), ami az FAA minimum 0,03 hüvelyk alatt van a kifutópályákhoz és nagy sebességű gurulóutakhoz.
A gyémántcsiszolás a legmegbízhatóbb módszer a kiváló minőségű felületi textúra elérésére az RCC-n. Az önjáró csiszológépre szerelt gyémánthegyű csiszolófejek 0,06–0,10 hüvelyk széles hosszirányú hornyokat vágnak 0,20–0,25 hüvelyk távolságban, bársonyszerű textúrát hozva létre 0,03–0,06 hüvelyk (0,8–1,5 mm) makrotextúra mélységgel. A gyémántcsiszolás javítja a vezetési kényelmet is a felületi egyenetlenségek eltávolításával, általában 100–150 hüvelyk/mérföldről 50–80 hüvelyk/mérföldre csökkentve a Nemzetközi Egyenetlenségi Indexet (IRI). A gyémántcsiszolás szabványos az RCC repülőtéri burkolatoknál és autópálya-alkalmazásoknál, ahol a felületi súrlódási és egyenletességi követelmények a legigényesebbek.
A gyémánthornyolás keskenyebb, mélyebb vágásokat használ (0,10–0,20 hüvelyk széles, 0,25–0,50 hüvelyk mély) szorosabb távolságban (0,50–0,75 hüvelyk), mint a gyémántcsiszolás. A hornyolás vízelvezető csatornákat biztosít, amelyek csökkentik a vízen futás kockázatát és javítják a nedves időjárási súrlódást. Repülőtéri burkolatoknál a keresztirányú hornyolás általános az FAA AC 150/5320-6C szerint. Autópályáknál a hosszirányú hornyolás javítja az iránystabilitást és csökkenti a zajt.
A zsákvászon húzás az RCC-n csak akkor lehetséges, ha felületaktív adalékszereket vagy késleltető spray-ket alkalmaznak a felületre közvetlenül a hengerlés után. Ezek az adalékszerek késleltetik a felületi kötést, lehetővé téve a zsákvászon húzást 2–4 órával az elhelyezés után. Az így létrejövő textúra hasonló a hagyományos beton zsákvászon kiviteléhez, de sekélyebb és kevésbé egyenletes. Ez a technológia viszonylag új (a 2010-es években fejlesztették ki), és a felületi textúra hosszú távú tartóssága még értékelés alatt áll.
Egy vékony aszfaltbeton fedőréteg (HMA sapka) 1,5–3 hüvelyk (38–75 mm) vastagságban helyezhető el az RCC felett, hogy sima, súrlódásos vezetési felületet biztosítson. Ez a megközelítés kombinálja az RCC szerkezeti szilárdságát az aszfalt felületi jellemzőivel. Egyes autópálya-projekteken használják, ahol az RCC biztosítja a szerkezeti burkolatot, az aszfalt pedig a kopóréteget.
A keresztirányú repedés a leggyakoribb károsodás az RCC burkolatban, különösen, ha nem biztosítanak összehúzódási hézagokat. A repedés a visszatartott zsugorodásból ered – ahogy a beton hűl és szárad a hidratáció után, húzófeszültségek alakulnak ki az alépítmény súrlódása és a burkolat saját súlya miatt. A természetes repedéstávolság hézag nélküli RCC-ben 20–40 láb (6–12 m) a tipikus 8–12 hüvelyk vastag lemezeknél. A repedések általában szorosak (kevesebb mint 1/16 hüvelyk vagy 1,5 mm szélesek), jó adalékanyag-zárással, 50–80 százalékos terhelésátadási hatékonyságot biztosítva. Szélesebb repedések (nagyobb mint 1/8 hüvelyk) súlyos termikus körülmények között vagy magas súrlódású alépítményeken alakulhatnak ki, és ezek a szélesebb repedések kitöredezést, vízbeszivárgást és alépítmény-finomanyag pumpálást tapasztalhatnak.
A repedési aktivitás a legmagasabb az építés utáni első 90 napban, amely során a beton a száradási zsugorodás és a kezdeti termikus összehúzódás nagy részén átesik. Az első év után a repedés mozgása körülbelül ±0,01–0,03 hüvelyk/10°F hőmérséklet-változás mellett stabilizálódik. Hézagolt RCC burkolatoknál némi köztes repedés a fűrészelt hézagok között nem ritka, különösen, ha a vágási időzítés késik vagy a hézagtávolság túlzott.
A felületi kopás (abrázió) olyan RCC burkolatokban fordul elő, amelyek lánctalpas járműveknek, acélkerekes forgalomnak vagy hóekéknek vannak kitéve. A felületi pép (a vékony cementhabarcs réteg a felületen) erodálódhat, feltárva a finom adalékanyag-részecskéket, amelyek kiszabadulhatnak. A súlyos kopás málláshoz vezethet, ahol a felület érdes lesz és adalékanyag-részecskék vesznek el. A felületi kopás a legkifejezettebb, ha:
A felületi kopást a felületvesztés mélységével mérik (általában 0,02–0,10 hüvelyk/év nagy forgalom esetén) vagy vizuális osztályozással. A felület gyémántcsiszolása eltávolítja a gyenge felületi pépet és feltárja a sűrű belső mátrixot, jelentősen javítva a kopásállóságot.
A kitöredezés a hézagoknál és repedéseknél a beton letöredezése vagy kitörése a vágás szélein. Okai:
A kitöredezés súlyossága alacsony (betonveszteség a hézagtól 2 hüvelykön belül, kevesebb mint 1 hüvelyk mély), mérsékelt (2–6 hüvelyk a hézagtól, 1–2 hüvelyk mély) vagy magas (több mint 6 hüvelyk a hézagtól, több mint 2 hüvelyk mély) kategóriába sorolható. A magas súlyosságú kitöredezés a hézagoknál teljes mélységű javítást igényelhet.
A hosszirányú repedés az építési hézagok mentén gyenge kötést jelez a szomszédos burkolósávok között. Akkor fordul elő, ha a szomszédos sávok elhelyezése között eltelt idő meghaladja a 60 percet, és a hideg hézag előkészítése nem megfelelő, vagy ha a keresztirányú hézag vágásai nem illeszkednek a hosszirányú hézagnál. A hosszirányú repedések általában szorosak, de idővel szélesebb repedésekké fejlődhetnek, különösen olyan forgalmi terhelés alatt, amely differenciált lehajlást okoz a repedés mentén.
A pumpálás a víz és finom szemcséjű talajanyag kiürülése a burkolat alól a hézagokon, repedéseken vagy a burkolat szélén keresztül a forgalmi terhelés hatására. Akkor fordul elő, ha:
A pumpálás üregek kialakulásához vezet a burkolat alatt (alátámasztás-vesztés), ami növeli a lehajlásokat és felgyorsítja a burkolat romlását. Leggyakoribb a finom szemcséjű alépítményeken lévő RCC burkolatokban, stabilizált alapréteg nélkül.
A helyszíni sűrűségvizsgálat az elsődleges átvételi vizsgálat az RCC burkolatnál. Az RCC-re kalibrált nukleáris sűrűségmérőket (NDG) használnak közvetlen átviteli módban az ASTM D6938 szerint. A műszer egyidejűleg méri a nedves sűrűséget, a száraz sűrűséget és a nedvességtartalmat egy, a friss betonba előfúrt lyukba helyezett szondán keresztül. A vizsgálati gyakoriság általában egy vizsgálat 500 négyzetyardonként (420 m²) rétegenként, minimum négy vizsgálattal a napi termelésből. A vizsgálati helyeket véletlenszerűen kell kiválasztani, de el kell oszlatni a napi elhelyezés során.
Az átvételi kritérium a módosított Proctor vizsgálatból (ASTM D1557) meghatározott maximális száraz sűrűséghez (MDD) viszonyított tömörítési százalék. A legtöbb előírás szerint:
Mag sűrűségvizsgálat (ASTM C642) a kivett magokon másodlagos ellenőrzést biztosít a helyszíni sűrűség értékekre. A magokat körülbelül egy/1000 négyzetyard gyakorisággal veszik, általában 7–14 nappal az elhelyezés után. A mag sűrűség közvetlen mérést biztosít a megszilárdult beton sűrűségéről, amelynek az MDD 95–98 százalékának kell lennie.
A burkolat vastagságát magméréssel és mélységmérésekkel ellenőrzik az építés során. Az előírás tűrése általában ±0,5 hüvelyk (12 mm) a tervezési vastagságtól. Fizetési kiigazítás alkalmazható hiányosságok esetén. Azokon a területeken, ahol a mért vastagság kevesebb, mint a tervezési vastagság 90 százaléka, javító intézkedés szükséges, amely magában foglalhatja az eltávolítást és cserét vagy egy fedőréteget.
A felületi egyenletességet egy 10 láb (3 m) hosszú egyenes éllel értékelik, amelyet a burkolat középvonalával párhuzamosan helyeznek el. A megengedett eltérés általában ±1/4 hüvelyk (6 mm) az egyenes él alatt, az eltérést a rés legmélyebb pontján mérve. Repülőtéri burkolatoknál a tűrés ±1/8 hüvelykre (3 mm) szigorítható az FAA szabványok szerint. A tűrést meghaladó területek gyémántcsiszolást vagy javító intézkedést igényelnek. Nagy projekteknél tehetetlenségi profilozó használható a Nemzetközi Egyenetlenségi Index (IRI) mérésére, a cél IRI értékek 80–120 hüvelyk/mérföld (1,3–1,9 m/km) ipari burkolatoknál és 40–70 hüvelyk/mérföld (0,6–1,1 m/km) autópályáknál.
A hézag ellenőrzése magában foglalja a következők igazolását:
Az RCC felület vizuális ellenőrzése dokumentálja:
Teljes károsodásfelmérést végeznek 28 napnál és ismét 1 évvel az építés után az alapállapot rögzítése és a repedésfejlődés figyelemmel kísérése érdekében.
Az RCC burkolat tervezése nagy igénybevételű alkalmazásokhoz ugyanazokat az elveket követi, mint a hagyományos merev burkolattervezés, az RCC specifikus anyagtulajdonságaihoz igazítva. Az elsődleges tervezési bemenetek:
Repülőtéri burkolatokhoz az FAA AC 150/5320-6C módszertant használják. A burkolatot merev burkolatként tervezik a Westergaard széle terhelési feltétel alapján, a beton hajlítószilárdságának és az alépítmény/alap réteg k-értékének bemeneteként. A tervezési eljárás megadja a szükséges lemezvastagságot minden repülőgép-típushoz, és a kritikus repülőgép (amely a legnagyobb vastagságot igényli) határozza meg a tervezést. A PDX repülőtéri projektnél a tervezési repülőgép a Boeing 727 volt (154 500 lb össztömeg), ami 14 hüvelykes RCC szakaszt eredményezett 4 hüvelyk adalékanyag-alap felett.
Katonai alkalmazásokhoz a tervezés az UFC 3-250-01FA szerint történik. Ha keresztirányú hézagokat biztosítanak, 10 százalékos vastagságcsökkentés engedélyezett a hézagoknál becsült 25 százalékos terhelésátadás figyelembevételére. Hézagok nélkül szabad szélű állapotot feltételeznek (0 százalék terhelésátadás), ami vastagabb szakaszokat eredményez.
A terhelésátadást az RCC burkolatokban teljes mértékben az adalékanyag-zárás biztosítja a hézagoknál és repedéseknél. Az RCC-ben használt sűrű osztályozású, szögletes adalékanyagok mechanikusan záródnak, amikor a hézag vagy repedés felületei nyomás alatt vannak. A terhelésátadási hatékonyságot (LTE) a hézag terheletlen oldalán mért lehajlás és a terhelt oldalán mért lehajlás arányaként mérik. Szoros hézagoknál (kevesebb mint 0,02 hüvelyk széles) az LTE 70–90 százalék jellemző. Ahogy a hézag a hőmérséklet- és nedvességváltozásokkal megnyílik, az LTE 50–70 százalékra csökken. Az FAA követelménye új merev burkolati hézagokra minimum 75 százalék LTE. Az RCC nem használ tipliket, így az LTE teljes mértékben az adalékanyag-zárástól függ.
Az első jelentős repülőtéri RCC alkalmazás – a Portlandi Nemzetközi Repülőtér (PDX), 1985-ben épült – jól teljesített élettartama során. A 14 hüvelykes RCC parkoló előteret 700 psi hajlítószilárdságra tervezték, és B747, DC-10, B767 és B727 repülőgépeket szolgált ki szerkezeti meghibásodás nélkül. Felületi kopást észleltek a nagy kanyarodó forgalommal rendelkező területeken, amit gyémántcsiszolással kezeltek. A PDX projekt bizonyította, hogy az RCC képes teljesíteni a repülőtéri felületi tűrési követelményeket (±0,03 láb magasság, ±1/4 hüvelyk/10 láb egyenes él) és biztosítani a kereskedelmi repülőgép-terheléshez szükséges tartósságot.
A katonai alkalmazások közé tartozik több mint 400 000 négyzetyard a Fort Drum-nál (1988), tank állóhelyek a Fort Hood-nál, berendezés-műhely létesítmények és tankutak. A korai katonai RCC burkolatok változó teljesítményt mutattak, egyes projekteknél felületi kopás és repedés jelentkezett. A fejlettebb építési technológia, beleértve a nagy sűrűségű burkolókat, jobb minőségellenőrzést és megfelelő hézagolást, jelentősen javította a 2000 óta épített projektek teljesítményét.
Az RCC és a hagyományos PCC burkolat eltér az anyagtulajdonságokban, az építési módszerekben, a teljesítményjellemzőkben és a költségekben. Az alábbi táblázat átfogó összehasonlítást nyújt:
| Tulajdonság | RCC Burkolat | Hagyományos PCC Burkolat |
|---|---|---|
| Keverék konzisztencia | Nulla leülés (Vebe 30–90 mp) | Leülés 1–4 hüvelyk (25–100 mm) |
| Víz-cement arány | 0,30–0,45 | 0,40–0,55 |
| Cementálóanyag-tartalom | 11–15% száraz tömeg (470–550 lb/cy) | 12–16% (470–600 lb/cy) |
| Adalékanyag osztályozás | Sűrű osztályozású, magas finomrész | Hiányos vagy sűrű osztályozású |
| Maximális adalékanyag méret | 3/4 hüvelyk (19 mm) tipikus | 1,5–2 hüvelyk (38–50 mm) |
| Tömörítési módszer | Vibrációs + pneumatikus hengerek | Belső vibrálás |
| Elhelyező berendezés | Aszfaltburkoló (nagy sűrűségű) | Csúszózsalus burkoló |
| Acél vasalás | Nincs | Tiplik, összekötő rudak, háló |
| Hézagtávolság | 20–40 láb | 15–20 láb |
| Terhelésátadás | Csak adalékanyag-zárás | Tiplik + adalékanyag-zárás |
| Felületi textúra | Hengerelt vagy gyémántcsiszolt | Bordázott, seprűzött vagy hornyolt plasztikus állapotban |
| Légpórusképzés | Nem hatékony | Fagyállósághoz szükséges |
| Nyomószilárdság (28 nap) | 4000–8000 psi | 3500–6000 psi |
| Hajlítószilárdság (28 nap) | 550–800 psi | 500–700 psi |
| Forgalom megnyitásának ideje | 24–48 óra | 7–14 nap |
| Építési sebesség | 300–500 cy/óra | 100–200 cy/óra |
| Relatív költség | A PCC költség 70–85%-a | Alapvonal |
| Egyenletesség (IRI) | 80–150 in/mi (hengerelt); 40–80 in/mi (csiszolt) | 50–80 in/mi |
| Súrlódás (BPN) | 50–60 (hengerelt); 60–75 (csiszolt) | 55–75 |
| Helyszíni sűrűség átvétel | MDD 96–98%-a | Nem alkalmazható |
| Mag sűrűség átvétel | MDD 95–98%-a | Nem alkalmazható |
Az RCC előnyben részesítendő a hagyományos PCC-vel szemben, ha:
A hagyományos PCC előnyben részesítendő, ha:
A következő szabványok és irányadó dokumentumok szabályozzák az RCC burkolatok tervezését, építését és értékelését:
| Szabvány | Cím | Alkalmazhatóság |
|---|---|---|
| ACI PRC-327-24 | Hengerelt Beton Burkolatok – Útmutató | Átfogó tervezési és építési útmutatás |
| UFGS 32 13 16.16 | Hengerelt Beton (RCC) Burkolat | Amerikai katonai előírások |
| ASTM D1557 | Módosított Proctor Tömörítés | Maximális száraz sűrűség meghatározása |
| ASTM C1176 | RCC Vizsgálati Minták Készítése és Érlelése | Mintakészítés laboratóriumi vizsgálatokhoz |
| ASTM C1435 | RCC Hengeres Minták Formázása Vibrációs Kalapáccsal | Alternatív mintakészítés |
| ASTM D6938 | Helyszíni Sűrűség Nukleáris Mérővel | Helyszíni sűrűség átvétel |
| ASTM C642 | Sűrűség, Nedvszívás és Üregek Megszilárdult Betonban | Mag sűrűség vizsgálat |
| ASTM C78 | Beton Hajlítószilárdsága (Harmadpontos Terhelés) | Tervezési szilárdság igazolása |
| FAA AC 150/5320-6C | Repülőtéri Burkolat Tervezése és Értékelése | Repülőtéri burkolat tervezés |
| UFC 3-250-01FA | Burkolattervezés Utakhoz, Utcákhoz, Járdákhoz és Nyitott Tárolóterületekhez | Katonai burkolat tervezés |
| ICAO Doc 9157 | Repülőtér-tervezési Kézikönyv 3. rész – Burkolatok | Nemzetközi repülőtéri burkolati útmutatás |
Az alábbi táblázat összefoglalja az RCC burkolatépítés legfontosabb minőségellenőrzési paramétereit az UFGS 32 13 16.16 és az ACI PRC-327-24 szerint:
| Paraméter | Előírás | Vizsgálati Módszer | Gyakoriság |
|---|---|---|---|
| Maximális száraz sűrűség (MDD) | Keverékenként meghatározandó | ASTM D1557 | Keveréktervezésenként |
| Optimális nedvességtartalom (OMC) | Keverékenként meghatározandó | ASTM D1557 | Keveréktervezésenként |
| Helyszíni sűrűség | MDD minimum 96%-a | ASTM D6938 (nukleáris) | 1/500 négyzetyard |
| Mag sűrűség | MDD minimum 95%-a | ASTM C642 | 1/1000 négyzetyard |
| Nyomószilárdság (28 nap) | Minimum 4000 psi | ASTM C39 (magokból vagy hengerekből) | 3/5000 négyzetyard |
| Hajlítószilárdság (28 nap) | A tervezés szerint (ált. 550–800 psi) | ASTM C78 | Projektspecifikáció szerint |
| Vebe konzisztencia | 30–90 másodperc | ASTM C1176 | 1/50 cy |
| Lemezvastagság | ±0,5 hüvelyk a tervezéshez képest | Magmérés | Minden maghelyen |
| Felületi egyenletesség | ±1/4 hüvelyk/10 láb egyenes él | Egyenes él | 1/500 láb sáv |
| Hézagmélység | T/4 minimum | Mélységmérő | 1/10 hézag |
| Hézagtávolság | Terv szerint | Mérőszalag | Minden hézag |
| Pácoló anyag fedése | Gyártói előírás szerint | Nedves film vastagságmérő | Tételenként |
A hengerelt beton burkolat egy érett, költséghatékony burkolati technológia, amely ötvözi a beton szerkezeti teljesítményét az aszfalt építési sebességével. Nulla leülésű keveréke, amelyet nagy sűrűségű aszfaltburkolókkal helyeznek el és vibrációs hengerekkel tömörítenek, sűrű, nagy szilárdságú burkolatot hoz létre 15–30 százalékkal alacsonyabb költséggel, mint a hagyományos beton. Az RCC-t sikeresen használták repülőtereken, katonai létesítményekben, kikötőkben, ipari udvarokban és autópályákon több mint 40 éve. A sikeres RCC építés kulcsa a célsűrűség (a maximális száraz sűrűség 96–98 százaléka) elérése megfelelő keveréktervezéssel, berendezés-választással és hengerlési eljárásokkal. Bár az RCC-nek vannak korlátai – elsősorban a felületi textúra, a hézagolás szabályozása és az acél vasalás beépítésének képtelensége terén –, továbbra is a választott burkolat a nagy területű, nagy igénybevételű alkalmazásokhoz, ahol a gazdaságosság és az építési sebesség a legfontosabb.
Csapatunk átfogó burkolat-értékelési szolgáltatásokat nyújt, beleértve az RCC állapotfelméréseket, károsodás-azonosítást, sűrűségvizsgálatot és szakértői vizsgálatot repülőtéri és ipari burkolatokhoz.
Az áteresztő beton (más néven perforált vagy porózus beton) egy nagy, egymással összekötett üregtartalommal (15-35%) rendelkező beton, amely lehetővé teszi a ví...
A szálakkal erősített beton (FRC) elosztott rövid szálakat (acél, szintetikus makro, üveg, szén, természetes) tartalmaz a repedések szabályozására, a szívósság ...
A feszített betonburkolat (PCP) egy merev burkolati rendszer, amelyben belső nyomófeszültségeket hoznak létre a betonlemezben a forgalmi terhelések alkalmazása ...
