Czym jest pękanie krawędzi w nawierzchniach asfaltowych?

Definicja

Pęknięcie krawędzi to pęknięcie w nawierzchni asfaltowej, które łączy się z krawędzią nawierzchni i leży w odległości do 0,6 m (2 stopy) od niej. Podręcznik identyfikacji uszkodzeń Long-Term Pavement Performance (LTPP) FHWA definiuje je jako „pęknięcia półksiężycowate lub dość ciągłe". Definicja dotyczy wyłącznie nawierzchni z nieutwardzonymi poboczami. Obejmuje pęknięcia podłużne poza śladem kół, które leżą w odległości do 0,6 m od krawędzi. Podręcznik zalicza je do uszkodzeń typu ACP 3.

Stopień i pomiar

Podręcznik LTPP ocenia stopień według rozpadu i ubytku materiału.

• Niski: pęknięcia bez rozpadu i ubytku materiału.
• Umiarkowany: pewien rozpad i ubytek, na do 10 procent długości dotkniętego odcinka.
• Wysoki: znaczny rozpad i ubytek, na więcej niż 10 procent tej długości.

Osoba wykonująca przegląd zapisuje długość dotkniętej krawędzi, w metrach, dla każdego stopnia. Suma nie może być większa niż długość odcinka. Jeśli pękanie krawędzi nakłada się na pękanie zmęczeniowe lub blokowe, osoba wykonująca przegląd ocenia oba.

Podręcznik LTPP nie używa określenia „edge break”. Jego stopnie umiarkowany i wysoki opisują rozpad i ubytek materiału na krawędzi. Texas DOT używa terminu edge failure (uszkodzenie krawędzi) dla ciężkich przypadków (zob. Naprawa i zapobieganie).

Pękanie krawędzi a pękanie podłużne

Oba uszkodzenia nakładają się pod względem położenia. Podręcznik LTPP definiuje pękanie podłużne jako pęknięcia przebiegające głównie równolegle do osi jezdni. Podkreśla, że położenie w pasie, w śladzie kół lub poza nim, ma znaczenie, i rejestruje oba położenia osobno. Pęknięcie podłużne poza śladem kół i w odległości do 0,6 m od krawędzi jest pękaniem krawędzi.

Pękanie krawędzi wśród innych typów pęknięć

Przewodnik Caltrans dotyczący konserwacji nawierzchni (MTAG) wymienia siedem typów pęknięć w asfalcie: zmęczeniowe, podłużne, poprzeczne, blokowe, odbite, krawędziowe i poślizgowe. Nazywa pęknięcia zmęczeniowe strukturalnymi i pisze, że ani uszczelnianie, ani wypełnianie ich nie leczy. Mówi, że środki uszczelniające nie mogą skutecznie leczyć pęknięć poślizgowych, które mają kształt półksiężyca i powstają wskutek słabego związania między warstwami. Lotniskowa metoda PAVER używa własnej listy typów uszkodzeń (zob. Lotniska).

Przyczyny

FHWA podaje trzy przyczyny pęknięć krawędzi:

• Brak podparcia bocznego (pobocza).
• Osłabienie podbudowy wskutek działania mrozu.
• Niewystarczające odwodnienie.

Raport Texas DOT o ciężkich uszkodzeniach krawędzi wymienia kolejne przyczyny. Oddziały przypisały je głównie plastycznemu podłożu, zbyt małej szerokości nawierzchni i zmianom wilgotności gruntu. FHWA-HRT-16-084 podaje dłuższą listę. Wymienia obciążenie osiowe na krawędzi nawierzchni, zwykle przy wąskich pasach, które kładą obciążenia kół na krawędzi. Wymienia też brak podparcia bocznego i osiadanie warstw leżących niżej. Dalej wymieniono kurczenie się lub wysychanie gruntu, słabą podbudowę lub podłoże, słabe odwodnienie i wysadziny mrozowe. Caltrans wymienia przeciążenie niezwiązanej krawędzi, zniszczenie przez ścinanie i erozję pobocza, która usuwa podparcie.

Te źródła opisują drogi i drogi o niewielkim natężeniu ruchu. Nie opisują nawierzchni lotniskowych.

Naprawa i zapobieganie

Raport Texas DOT jest źródłem tych punktów:

• Najpierw przeprowadź badanie. Użyj badań nieniszczących, takich jak georadar i ugięciomierz udarowy (FWD), oraz zbadaj próbki w laboratorium.
• Poszerzenie nawierzchni zmniejsza ryzyko uszkodzenia krawędzi. Bez jednolitego przekroju samo poszerzenie może spowodować pęknięcia w podłużnej spoinie roboczej.
• Zbrojenie geosiatką zmniejsza podłużne pękanie krawędzi, ale go nie usuwa.
• Specjalne zabiegi mogą być potrzebne tam, gdzie nie ma pobocza, stromej skarpy lub plastycznego podłoża.
• Raport zaleca pełną rehabilitację zamiast nacinania i naprawiania krawędzi. Około połowa ankietowanych oddziałów zgłosiła, że pękanie krawędzi wróciło w ciągu roku po zabiegu.

Uszczelnianie i wypełnianie pomagają tylko w niektórych przypadkach. Caltrans nazywa pękanie krawędzi strukturalnym typem pęknięć, którego środki uszczelniające nie zawsze mogą leczyć. FHWA-RD-99-147 wymienia podłużne pęknięcia krawędzi wśród pęknięć do wypełnienia. Jego granice wypełniania to szerokość od 5 mm do 25 mm i ruch poniżej 3 mm rocznie. Rozpad krawędzi musi występować na do 50 procent długości pęknięcia. Rozpad krawędzi oznacza odpryski i pęknięcia wtórne. Oba źródła dotyczą dróg.

Lotniska

Pękanie krawędzi nie jest typem uszkodzenia w metodzie ASTM D5340 dla lotnisk. Podręcznik PAVER dla lotnisk asfaltowych wymienia 17 typów, numerowanych od 41 do 57, i żaden nie jest pękaniem krawędzi. Osoba wykonująca przegląd metodą PCI dla lotnisk nie zapisuje go więc pod tą nazwą. ASTM D6433 to metoda dla dróg i parkingów.

Nieutwardzone pobocza na lotniskach jednak istnieją. FAA AC 150/5300-13B definiuje pobocze jako obszar przy nawierzchni. Pobocze zapewnia przejście i podpiera statki powietrzne oraz pojazdy, które zjeżdżają z nawierzchni pełnej nośności. Wspomaga też odwodnienie i zapewnia ochronę przed podmuchami. AC wymaga utwardzonych poboczy pasa startowego dla statków z ADG-IV i większych. Dla ADG-I do ADG-III wymaga pobocza stabilizowanego, czyli z darni lub ze stabilizacją gruntu. Wymaga też konstrukcji, które odprowadzają wodę powierzchniową od krawędzi pasa startowego i drogi kołowania.

Niechroniony grunt przy drodze kołowania może ulegać erozji. AC ostrzega, że może to powodować problemy z zasysaniem obcych ciał przez silniki odrzutowe, które wiszą nad krawędzią nawierzchni lub blisko niej. FAA AC 150/5380-6C każe kontrolującym szukać gruntu, który narasta przy krawędziach nawierzchni i blokuje spływ, oraz źle ukształtowanych lub wyerodowanych poboczy.