Mi a nyomvályúsodás a burkolaton?

Nyomvályúsodás

Meghatározás

A nyomvályúsodás a rugalmas burkolat keréknyomában kialakuló felületi mélyedés, amelyet a forgalmi terhelés okoz. A terhelés egy vagy több burkolatrétegben vagy az altalajban tömöríti vagy elmozdítja az anyagot. Az alakváltozás maradandó.

A burkolat a nyomvályú szélei mentén megemelkedhet. Sok nyomvályú csak eső után látszik, amikor a víz kitölti a keréknyomokat. A jelentős nyomvályúsodás a burkolat szerkezeti tönkremenetelét okozhatja.

A nyomvályúsodás típusai

A nyomvályú a burkolat különböző rétegeiben kezdődhet. A réteg megmutatja az okot és a megfelelő javítást. A Pavement Interactive három típust ír le.

Tömörödési nyomvályúsodás

A forgalom az építés után tovább tömöríti a réteget. Ez akkor fordul elő, ha a kivitelező nem tömörítette elég jól az aszfaltot vagy a szemcsés réteget. A felület lesüllyed a kerékvonalban. Az anyag nem mozdul oldalra, ezért nincsenek kiemelkedő szélei.

A keverék légüregtartalma mutatja a kockázatot. Egy Transportation Research Board-tanulmány szerint a zártszemcsés keverék légüregtartalma az építés után legfeljebb körülbelül 8 százalék lehet. Az FHWA ugyanezt a határt adja meg. A forgalom ezután tovább tömöríti a keveréket. A légüregtartalom nem eshet körülbelül 3 százalék alá, mert ha túl kevés az üreg, a keverék képlékeny folyással nyomvályúsodik.

Keverék-nyomvályúsodás

Az aszfaltkeverék nem elég stabil ahhoz, hogy elbírja a kerékterhelést. A keverék a gumiabroncsok alatt lefelé és oldalra mozdul. Ez a kerékvonal mindkét oldalán kiemelkedő éleket, azaz púpokat hagy. A keverék-nyomvályúsodást instabilitási nyomvályúsodásnak vagy nyírófolyási nyomvályúsodásnak is nevezik. A felszínhez közeli aszfaltrétegekben keletkezik.

A hő növeli a kockázatot. Az NCHRP Report 468 szerint az aszfalt merevsége a forró nyári hónapokban csökken, és nő a nyomvályúsodásra való hajlam.

Altalaj-nyomvályúsodás

Az altalaj vagy a kötőanyag nélküli alapréteg ismételt terhelés alatt deformálódik. Ekkor az egész burkolatszerkezet belesüllyed a mélyedésbe. A nyomvályú széles, és nincsenek kiemelkedő szélei.

A burkolattervezés korlátozza ezt a típust. A rugalmas repülőtéri burkolatok FAA tervezési módszere (FAARFIELD) korlátozza a függőleges alakváltozást az altalaj tetején, így véd az altalaj nyomvályúsodása ellen.

A típusok megkülönböztetése

Az NCHRP Report 468 a keresztirányú profil alakját használja annak megállapítására, melyik réteg nyomvályúsodott:

• A nyomvályú mellett kiemelkedő púpok azt mutatják, hogy az aszfalt oldalra mozdult el. A nyomvályú az aszfaltrétegekben van.
• Púpok nélküli, széles mélyedés azt mutatja, hogy az alapzat vagy az altalaj süllyedt le.

A profil nem bizonyítja az okot. A nyomvályún átmenő kutatóárok vagy fúrt magminták mutatják meg, melyik réteg vastagsága változott. Ugyanez a jelentés szerint a kutatóárok költségesebb és veszélyesebb, mint a profilmérés.

Okok

Az AC 150/5380-6C a nyomvályúsodást a rugalmas burkolatok torzulási hibái közé sorolja. A csoportra az alábbi okokat sorolja fel:

• Az alapzat süllyedése.
• A burkolatrétegek nem megfelelő tömörítése.
• A bitumenes keverék stabilitásának hiánya.
• A felső és az alatta lévő réteg közötti gyenge tapadás.
• Duzzadó talaj vagy fagyhatás az altalajban.

A hőmérséklet is hatással van. A meleg idő kevésbé merevvé teszi az aszfaltot, ezért nyáron nő a keverék-nyomvályúsodás kockázata.

Laboratóriumi vizsgálatok a nyomvályúsodással szembeni ellenállásra

A mérnökök a kötőanyagot és a keveréket az építés előtt vizsgálják.

• A kötőanyag teljesítményfokozata (PG). A Superpave PG fokozat első száma hőmérséklet, például a PG 64-22 esetén a 64. Ez a kötőanyag hét napos átlagos maximális burkolathőmérséklete. Ez burkolathőmérséklet, nem levegőhőmérséklet. A dinamikus nyíróreométer (DSR) a G*/sin δ nyomvályúsodási paramétert méri 10 rad/s szögsebességnél. Eredeti kötőanyag esetén a minimum 1,00 kPa a fokozat hőmérsékletén.
• Többszörös feszültséges kúszás-visszatérés (MSCR) vizsgálat. Az AASHTO T 350 azt méri, hogy a kötőanyag alakváltozásának mekkora része nem áll vissza. Az eredmény, a 3,2 kPa-nál mért Jnr határozza meg a forgalmi szintet. Az FHWA műszaki összefoglalója megadja az egyes fokozatok legnagyobb Jnr-értékét. Az S (normál) szintnél 4,0 per kPa, a H (nehéz) szintnél 2,0. A V (nagyon nehéz) szintnél 1,0, az E (rendkívül nehéz) szintnél 0,5.
• Hamburg-féle keréknyomvizsgálat. Az AASHTO T 324 szerint egy terhelt acélkerék oda-vissza mozog egy keverékmintán. A minta 40 és 50 °C közötti vízben van. A laboratórium a nyomvályú mélységét az áthaladások számához képest rögzíti. A vizsgálat a nyomvályúsodással és a nedvességkárosodással szembeni ellenállást mutatja.

A zúzalékvázas masztixaszfalt (SMA) nagy ellenállású keverék a nyomvályúsodással szemben. Hézagos szemeloszlású durva adalékanyaga van, amelynek kő-kő érintkezése viseli a terhelést. Az SMA jellemzően módosított kötőanyagot használ.

Súlyosság és mérés

A repülőtéri aszfaltburkolatokra vonatkozó PAVER-kézikönyv az átlagos nyomvályú-mélység alapján minősíti a nyomvályúsodást:

• Kis súlyosság: 6 és 13 mm között (1/4 és 1/2 in).
• Közepes súlyosság: 13 mm felett, 25 mm-ig (1/2 és 1 in között).
• Nagy súlyosság: 25 mm (1 in) felett.

A mélység megállapításához fektessen egyenes vonalzót a nyomvályún keresztben, és mérje le a mélységet. Az ASTM E1703 az a vizsgálati módszer, amely egy adott pontban, egyenes vonalzóval és mélységmérővel méri a nyomvályú mélységét. Az átlagos mélységet a nyomvályú hosszában végzett mérésekből számítsa ki. A kézikönyv a nyomvályú felületét négyzetméterben rögzíti. Ha alligátoros repedés és nyomvályúsodás ugyanazon a területen fordul elő, az ellenőr mindkettőt a saját súlyosságával rögzíti.

A hatóságok nem egy skálát használnak. A TxDOT az autópályák nyomvályúsodását négy sávba sorolja:

• Sekély: 0,25 és 0,49 in között.
• Mély: 0,50 és 0,99 in között.
• Súlyos: 1,00 és 1,99 in között.
• Meghibásodás: 2,00 in vagy több.

Az FHWA hosszú távú burkolatteljesítmény-kézikönyve nem határoz meg súlyossági szinteket. A mért nyomvályú-mélységet rögzíti.

A nyomvályúsodás a repülőtéren

Az EASA útmutatója a nyomvályúsodást a futópálya-felület fizikai paraméterei közé sorolja. Az üzemeltető eső alatt és után szemrevételezéssel ellenőrzi a nyomvályúsodást, mértékét pedig egyenes vonalzóval méri. A tapadásmérés nem helyettesíti ezt az ellenőrzést. Az önnedesítő típusú tapadásmérő eszközök száraz kifutópályán működnek, ezért nem érzékelik a vízfelhalmozódás és a nyomvályúsodás hatását.

A nyomvályúk vizet tartanak meg. Az FAA AC 150/5320-12C szerint a szerkezeti tönkremenetel, például a nyomvályúsodás hozzájárulhat a futópálya tapadásának csökkenéséhez. Ugyanitt azt is írja, hogy az esőben vízfelhalmozódást okozó mélyedéseket javítani kell. A kerékvonalban álló mély víz szintén növeli az aquaplaning kockázatát. A NASA TN D-2056 szabályt ad a gumiabroncs dinamikus aquaplaning-sebességére. Csomóban kifejezve ez körülbelül kilencszerese a gumiabroncs nyomása psi-ben mért négyzetgyökének. Ez akkor érvényes, ha a víz mélyebb a mintázatnál. 200 psi nyomású gumiabroncs esetén ez körülbelül 127 kt.

A nyomvályúsodás a repülőtéri aszfaltburkolatok PAVER-minősítésének egyik hibatípusa, és bekerül a burkolatállapot-indexbe (PCI).

Javítás

A javítás attól függ, melyik réteg nyomvályúsodott.

• Nyomvályúsodás az aszfaltrétegekben. A nyomvályú főleg a keverék oldalirányú torzulásából származhat. Ekkor az NCHRP Report 468 szerint lehetséges javítás a marás, az új kopóréteggel történő egyengetés vagy a felület újrahasznosítása.
• Nyomvályúsodás az alapzatban vagy az altalajban. Ugyanez a jelentés szerint az alsó rétegekből eredő nyomvályúsodáshoz nagyobb szerkezeti szilárdság kell. Egy új felületi réteg önmagában nem növeli ezt.

Az AC 150/5380-6C a nyomvályúsodást a felületi egyenetlenségek között sorolja fel. A javítás a sérült területek eltávolítása és pótlása, vagy a felület köszörülése, illetve marása. A valószínű okok a forgalom és a kor. Ráépítés előtt az AC 150/5320-6G szerint a nyomvályúsodást profilmarással kell javítani, a felületet pedig megfelelő aszfaltkeverékkel kell egyengetni.