Mi a keresztirányú hézag?

Cél

A keresztirányú hézag a betonburkolati sáv keresztirányú vágása, amely táblákra osztja a burkolatot, és szabályozza, hol repedezik meg a beton. A hőmérséklet- és nedvességváltozás a tábla térfogatát és görbületét változtatja meg, ez pedig feszültséget okoz. A hézagok meghatározott méretű táblákra osztják a burkolatot, hogy csökkentsék ezeket a feszültségeket és korlátozzák a véletlenszerű repedezést (AC 150/5320-6G, 3.16.8). Ugyanez a hézag megjelenik út-, repülőtéri előtér-, gurulóút- és futópálya-burkolatokban is.

Az FHWA négy lehetséges funkciót ad a hézagoknak: a repedezés szabályozását, a terhelésátadást, az eltérően mozgó szerkezetek elkülönítését, valamint a sávok vagy a padkák kijelölését. Az FHWA azt is megjegyzi, hogy a betonburkolat számos hibája a hézagoknál kezdődik. Ide tartozik a lépcsős kopás (faulting), a pumpálás, a spalling, a sarokrepedés és a felpúposodás (blowup).

Keresztirányú és hosszanti hézagok

A keresztirányú hézag átfut a sávon, a forgalom és a terítés irányára közel derékszögben. A hosszanti hézag a sáv mentén fut, két sáv vagy két terítési menet között. Az FHWA a hézagtípusokat először funkciójuk, majd az irányuk szerint nevezi meg. Zsugorodási vagy építési hézag lehet akár keresztirányú, akár hosszanti. A hosszanti hézagot kötővas (tie bar) zárja (AC 150/5320-6G, 3.16.10.1). A keresztirányú hézagon a terhelést kereszthézagvas adja át.

Hézagtípusok

Az AC 150/5320-6G a burkolati hézagokat három csoportba sorolja funkciójuk szerint: elkülönítő, zsugorodási és építési hézag. Mindegyiknek betűjelű típusa van (3-5. táblázat). Az FHWA negyedik csoportként a tágulási hézagot említi.

Zsugorodási hézagok

A zsugorodási hézag a legszokványosabb hézag a hézagolt sima betonburkolatban. Gyengített sík, a beton ezen repedezik, amikor zsugorodik vagy lehűl. Az AC 150/5320-6G szerint a zsugorodási hézagok a görbülési és vetemedési feszültséget is csökkentik. Az AC három zsugorodási típust különböztet meg keresztirányban:

• C típus kereszthézagvasas zsugorodási hézag. Az AC a szabad éltől számított utolsó három hézagban alkalmazza. Emellett az elkülönítő hézag mindkét oldalán két-három hézagban is alkalmazza.
• D típus a szokásos „vak” hézag, kereszthézagvas nélkül. Az AC ezt minden más zsugorodási hézagnál használja.
• B típus csuklós, kötővasas hézag. Keresztirányú B típusú hézag csak 9 in (230 mm) vastagságnál vékonyabb táblákhoz való, „feszítőgyűrűvel”. Az AC a feszítőgyűrűt a 3.16.9.2 pontban írja le.

Építési hézagok

Az építési hézag akkor keletkezik, amikor friss betont öntenek megszilárdult betonhoz. Az FHWA szerint a keresztirányú építési hézagokat, más néven homlokhézagokat (header joint), jellemzően minden munkanap végén készítik. Készítik akkor is, ha az időjárás vagy a gépek miatt megáll a munka. A homlokhézagnál nincs szemcsekapcsolódás, ezért mechanikus terhelésátadás kell. Ha a homlokhézag a következő sáv zsugorodási hézagaival egy vonalba esik, az FHWA ugyanazt a kereszthézagvas-méretet és -távolságot használja, mint azokban.

A P-501 tétel előírja a keresztirányú építési hézagot minden munkanap végén. Előírja azt is minden olyan megállásnál, amely 30 percnél hosszabb, vagy amikor a beton elérheti a kezdeti kötést, mielőtt az új beton megérkezik. A hézag tervezett zsugorodási vagy tágulási hézagnál készül. Ha a betonozás a tervezett hézagok között áll le, a kivitelező a fölösleges betont az előző tervezett hézagig eltávolítja. Az FHWA indokolja ezt: a homlokhézag, amely a következő sáv zsugorodási hézagaival egy vonalba esik, megakadályozza a rövid táblákat és a kötött szomszédos sávban keletkező rokon repedést (sympathy cracking).

Az E és F típus az AC 150/5320-6G építési hézagai. Az E típus kereszthézagvasas, és az AC 30 000 lb (13 610 kg) vagy nagyobb tömegű légijárműveket kiszolgáló burkolathoz írja elő. Az F típus tompa hézag. Az AC engedi, hogy 30 000 lb-nál kisebb légijárműveket kiszolgáló, stabilizált alapon fekvő burkolatnál, vagy rugalmas burkolat betonnal való átfedésénél alkalmazzák.

Elkülönítő és tágulási hézagok

Az elkülönítő hézag elválasztja a burkolatot egy építménytől, vagy egy másik irányban mozgó burkolattól. Példa erre a futópályába futó gurulóút. Az AC 150/5320-6G elkülönítő hézagot ad meg akkor is, ha bővítést terveznek. Az A típus megvastagított szélű. Az A-1 típus vasalt, és 9 in (230 mm) vastagságnál vastagabb táblákhoz való. Az FHWA szerint az elkülönítő hézagban teljes mélységű, összenyomható betét van, kereszthézagvas vagy kötővas nincs. A P-501 tétel hozzáteszi, hogy az elkülönítő hézag elcsúszik, és nem a betét összenyomásával működik. A megvastagított szélt nevezi előnyös terhelésátadásnak.

Az FHWA a tágulási hézagot olyan speciális hézagként határozza meg, amely lehetővé teszi, hogy az új burkolat nagy nyomóerő nélkül tágulhasson. Az elkülönítő hézagtól eltérően általában van benne kereszthézagvas, és csak a tágulás irányában mozog. Az FHWA óvja a tágulási hézagok túlzott alkalmazásától. Túl sok ilyen hézag miatt a körülöttük lévő zsugorodási hézagok idővel kinyílnak. Ekkor a záróanyag tönkremegy, víz és törmelék jut be, és csökken a terhelésátadás. Az AC 150/5320-6G nem sorol fel tágulási hézagtípust.

Hogyan működik a zsugorodási hézag

A munkacsapatok egy horonyt fűrészelnek a megszilárdult betonba. A horony gyenge függőleges síkot alkot. Amikor a lemez zsugorodik vagy lehűl, a horony alján repedés indul, és lefelé halad át a lemezen. Az FHWA szerint a repedésfelület szabálytalan. A terhelés a táblák között ezen a felületen nyírással adódik át, ezt nevezik szemcsekapcsolódásnak (aggregate interlock). Az FHWA felsorolja a tényezőket: az adalékanyag szemcseeloszlását, keménységét és szögletességét, a beton szilárdságát abban a pillanatban, amikor a hézag kinyílik, és a hézag szélességét. A kapcsolódás gyorsan csökken, ha a hézag 0,03 in (körülbelül 0,8 mm) szélesebb. Az ismétlődő nehéz forgalom is koptathatja és simíthatja a repedésfelületet, ezért idővel csökken a kapcsolódás.

Fűrészelési mélység és időzítés

Az FHWA szokásos mélységként a táblavastagság egynegyedét és egyharmadát adja meg. Az AASHTO 1993-at idézi: keresztirányú hézagnál egynegyed, hosszanti hézagnál egyharmad. Egyes útmutatók elfogadnak sekélyebb vágást, legalább 25 mm (1 in) mélyen, ha a fűrészelés korai.

Az időzítés ugyanolyan fontos, mint a mélység. Az FHWA egy fűrészelési ablakot ír le. Ha a fűrész túl korán vág, a beton morzsolódik. Ha túl későn vág, a felhalmozódott feszültségből véletlenszerű repedések keletkeznek. Az FHWA szerint a hagyományos fűrészelés általában a terítés után nagyjából 4 és 12 óra között történik. Az időpont a keverékkel és az időjárással változik. A korai bejáratú fűrész könnyebb, és a betonozás után 1 és 4 óra múlva kezdhető.

A P-501 tétel állapítja meg a repülőtéri szabályokat. A fűrészelés akkor kezdődik, amikor a beton már elég szilárd, hogy ne szakadjon, ne pattogzon és ne repedezzen, és még a szabályozatlan zsugorodási repedés előtt. Ezután megszakítás nélkül folytatódik, amíg minden hézag el nem készül. Az első vágás legalább 1/8 in (3 mm) széles, a terveken megadott mélységig. A munkacsapat később szélesíti a hézag tetejét a záróanyag számára. Ha a kivitelező két vágást használ, az első vágásba azonnal utókezelő anyagot (curing compound) visz fel. A záróanyag-tározót az utókezelési idő után fűrészelik ki.

Kereszthézagvasak

A kereszthézagvasak terhelést adnak át a hézagon, és megakadályozzák a táblák függőleges elmozdulását (3.16.10.2). Az FHWA szerint a kereszthézagvas lehetővé teszi, hogy a hézag a hőmérséklet és a nedvesség hatására nyíljon és záródjon. Az AC előírja őket a szabad széltől számított utolsó három keresztirányú zsugorodási hézagban. Előírja őket minden építési hézagban is, hacsak a szél nincs megvastagítva vagy megerősítve. Az FHWA szerint a szemcsekapcsolódás kereszthézagvas nélkül csak kis forgalmú helyi utakon elegendő. Kis forgalmúnak számít a napi 100 teherautónál kevesebb.

A 3-6. táblázat a kereszthézagvas méretét a táblavastagság szerint adja meg. A 7,5–12 in (191–305 mm) vastag táblához 1 in (25 mm) átmérőjű kereszthézagvas tartozik. Hosszuk 18 in (460 mm), kiosztásuk 12 in (305 mm). A P-501 tétel epoxigyantával bevont, kötésgátló bevonatú kereszthézagvasat ír elő, és az illesztési hibát lábanként 1/4 in-re (0,3 m-enként 6 mm-re) korlátozza. Az AC szerint a kereszthézagvasat drótkosárban kell tartani, amely az alaphoz van rögzítve, vagy automata kereszthézagvas-behelyező géppel kell elhelyezni. Az FHWA szerint a kereszthézagvas körüli gyenge tömörítés üregeket hagy, és csökkenti a terhelésátadást.

Távolság

A legnagyobb hézagtávolság a táblavastagságtól és az alaptípustól függ (3-7. táblázat).

Stabilizált alap nélkül:

Stabilizált alappal:

Az AC szerint a táblavastagság szabja meg a távolságot, és ha nincs beágyazott acél, a tábláknak közel négyzet alakúaknak kell lenniük. A keresztirányú távolság nem lehet több a hosszirányú távolság 1,25-szörösénél. Szövetségi finanszírozású projektnél a táblázatban megadottnál nagyobb távolsághoz mérnöki elemzés kell. Az AC szerint a kisebb táblák általában jobban viselkednek hosszú távon. Az AC azt is hozzáteszi, hogy rövidebb távolság kellhet ahhoz, hogy a hézagok és a burkolatba épített objektumok, például a lámpaalapok között megmaradjon a távolság. Az FHWA szerint az amerikai közúti gyakorlat 15 lábas (4,6 m) táblákra épül, és sok állam 15 láb hosszban korlátozza a tábla hosszát.

Záróanyag

Az AC szerint minden hézagot le kell zárni, hogy a víz és az idegen anyag ne juthasson be. Az FHWA ugyanezt a célt adja meg: korlátozza a víz, a jégmentesítő vegyszerek és az összenyomhatatlan anyagok bejutását. Az FHWA azt is jelzi, hogy a közúti hatóságok nem értenek egyet abban, megéri-e a tömítés, és a válasz a projekttől függ. Repülőtéren az AC ezt nem hagyja nyitva. A P-501 tétel kiszélesíti a fűrészelt hézag tetejét, hogy záróanyag-tározó legyen.

Keresztirányú hézagok aszfaltburkolatban

Az aszfaltburkolatnak is vannak keresztirányú hézagai. Az aszfaltban a keresztirányú hézag az a hely, ahol az új aszfalt az előző menet végéhez csatlakozik. Nem szabályozza a repedezést. A P-401 tétel folytonos kötést ír elő a rétegek között, és a szükséges tömörséget minden hézagnál. A munkacsapat keresztirányú hézagot zsalu (bulkhead) segítségével vagy a réteg lekúposításával képez. A lekúpos szélt egyenes vonal mentén visszavágják, hogy függőleges felület legyen. Friss aszfalt elhelyezése előtt tapadóréteggel (tack coat) vonják be az érintkező felületeket. A P-401 azt is előírja, hogy egy rétegben lévő keresztirányú hézagokat legalább 10 láb (3 m) távolságra kell elcsúsztatni az alatta lévő réteg hézagjaitól. Az egymás melletti sávok keresztirányú hézagjait szintén legalább 10 láb (3 m) távolságra kell elcsúsztatni.

Hézagoknál előforduló hibák

Az ASTM D5340 szerinti felmérés 100-tól (nincs hiba) 0-ig terjedő burkolatállapot-indexet (PCI) ad. Az FAA PAVER betonkézikönyve több hibát határoz meg a hézagoknál:

• Hézagzáró anyag sérülése minden olyan állapot, amely lehetővé teszi, hogy talaj vagy kő gyűljön a hézagba, vagy víz jusson bele. Példa erre a lemosódott, megkeményedett vagy hiányzó záróanyag. Az AC 150/5380-6C okokat sorol fel: helytelen hézagszélesség, rossz záróanyag, hibás felhordás, piszkos hézag és az öregedés.
• Hézag kiszakadása a táblaszél leromlása a hézagtól 2 ft (0,6 m) távolságon belül. Az összenyomhatatlan anyag a hézagban okozza, és a hézag mentén túldolgozott, gyenge beton is. A rosszul beállított kereszthézagvas is okozza.
• Sarokrepedés azok a repedések, amelyek a teljes táblavastagságon áthaladnak, és a sarok felőli hosszuk felén belül érik el a hézagokat. Az ismétlődő terhelés, a megtámasztás elvesztése és a görbülés okozza.
• Lépcsőképződés a szintkülönbség a hézag két oldala között. Futópályán vagy gurulóúton több mint 1/2 in (13 mm) magas súlyossági szint. A repülőtéri előtéren több mint 1 in (25 mm) magas súlyossági szint. A kézikönyv nem minősíti azt a lépcsőt, amelyet az építő a kivitelezéskor hozott létre.
• Pumpálás a víz és a finom anyag kipréselődése a hézagon át. A pumpálást csak akkor kell rögzíteni, ha a hézagzáró anyagot előzőleg hibásnak jegyezték fel.

A felpúposodás a hézagnál fellépő kihajlás vagy szétrepedés, amikor összenyomhatatlan anyag akadályozza a tábla tágulását. A munkacsapatok azonnal javítják, mert károsíthatja a repülőgépeket.

Hézagok a repülőtéren

A légi világítás is a hézagoktól függ. Új futópályánál az AC 150/5340-30J szerint a középvonali lámpa talpa legalább 2 ft (0,6 m) távolságra van bármely burkolati hézagtól. Az ICAO 14. melléklete ajánlja, hogy a futópálya felületén a bemetszések (grooves) a középvonalra merőlegesek legyenek, vagy a nem merőleges keresztirányú hézagokkal párhuzamosak legyenek. Az EASA a burkolt területek ellenőrzésére vonatkozó útmutatása a hézagzáró anyag állapotát, valamint a betonrepedéseket és -lepattogzásokat is a vizsgálandó jelek közé sorolja (GM1 ADR.OPS.B.015).