Czym jest pękanie podłużne w nawierzchni?

Pękanie podłużne

Definicja

Pęknięcie podłużne to pęknięcie biegnące równolegle do osi nawierzchni lub do kierunku układania. Pęknięcie poprzeczne przebiega przez nawierzchnię mniej więcej pod kątem prostym do osi.

Podręcznik LTPP FHWA dodaje, że znaczenie ma miejsce pęknięcia w pasie ruchu. Rozróżnia pęknięcia w śladzie koła i poza nim. TxDOT podaje, że w zależności od miejsca w pasie pęknięcie podłużne jest związane z obciążeniem albo ze środowiskiem.

Jak odróżnić od innych pęknięć

• Pęknięcia poprzeczne. Różni je tylko kierunek. Podręcznik PAVER wymienia oba pod jednym uszkodzeniem, nr 48, i przypisuje im te same poziomy nasilenia.
• Spękania blokowe. Spękania blokowe dzielą nawierzchnię na prostokątne fragmenty. W nawierzchniach asfaltowych, innych niż asfalt na nawierzchni z betonu cementowego (PCC), jeśli inspektor rejestruje spękania blokowe, nie rejestruje w tym samym miejscu pęknięć podłużnych. Podręcznik LTPP nie ocenia osobno pęknięć granicznych podłużnych w obszarze spękań blokowych.
• Spękania krokodylowe (zmęczeniowe). Pęknięcie podłużne w śladzie koła może być pierwszym etapem. AC 150/5380-6C mówi, że spękania krokodylowe najpierw docierają do powierzchni jako seria równoległych pęknięć. Podręcznik LTPP ocenia pęknięcie podłużne w śladzie koła jako spękanie zmęczeniowe, jeśli towarzyszy mu losowe spękanie lub meandruje i ma mierzalną powierzchnię.
• Spękanie odbite na złączu. W PAVER pęknięcie nad złączem w płycie PCC pod nawierzchnią asfaltową jest osobnym uszkodzeniem, nr 47. Odbicie od innych podbudów jest wymienione jako pęknięcie podłużne lub poprzeczne. Podręcznik LTPP rejestruje pęknięcie odbite na złączu jako pęknięcie podłużne lub poprzeczne. Do jego rozpoznania potrzebne są wymiary płyty.
• Pękanie krawędzi. Podręcznik LTPP stosuje pękanie krawędzi tylko do nawierzchni z nieutwardzonymi poboczami. Obejmuje pęknięcia podłużne poza śladem koła i w odległości do 0,6 m od krawędzi nawierzchni.
• Pęknięcia skurczowe w betonie. Podręcznik PAVER dla betonu ocenia włoskowate pęknięcie jako pęknięcie skurczowe. Ma tylko kilka stóp długości i nie przechodzi przez całą płytę.
• Odprysk przy złączu w betonie. Podręcznik LTPP rejestruje część pęknięcia w odległości do 0,3 m od złącza jako odprysk. Resztę pęknięcia rejestruje jako pęknięcie podłużne.

Przyczyny w asfalcie

Podręcznik PAVER dla lotnisk asfaltowych podaje trzy przyczyny:

• Źle wykonane złącze między pasami układania.
• Skurcz warstwy asfaltowej spowodowany niskimi temperaturami lub utwardzeniem asfaltu.
• Pęknięcie odbite od pęknięć pod warstwą ścieralną, w tym od pęknięć płyt betonowych, ale nie od złączy płyt betonowych.

AC 150/5380-6C podaje, że starzenie i utlenianie powodują skurcz nawierzchni, a wahania temperatur sprawiają, że się kurczy. Dodaje, że źle wykonane złącza pasów przyspieszają pękanie wzdłuż złączy. Te pęknięcia nie są związane z obciążeniem.

TxDOT dodaje kolejne przyczyny. Różnicowe przemieszczanie się pod nawierzchnią jest główną przyczyną pęknięć podłużnych poza śladem koła. Źródła obejmują:

• Wysuszone gleby podłoża (wysychanie krawędzi).
• Konsolidację nasypu lub zniszczenia skarp.
• Styki w miejscach poszerzenia.
• Aktywne złącza nawierzchni PCC, które odbijają się na powierzchnię.

Obciążenie może też wywołać równoległe pęknięcia w śladzie koła. Pavement Interactive podaje, że pierwsze oznaki spękań zmęczeniowych są często podłużne, w śladzie koła lub blisko niego. Podaje też, że pęknięcia mogą zaczynać się na powierzchni w nawierzchni grubej jak na swoje obciążenie. Naprężenia rozciągające od kół i starzejąca się, krucha warstwa powierzchniowa powodują te pęknięcia od góry w dół.

Złącze podłużne

Pavement Interactive nazywa złącze najtrudniejszą częścią nawierzchni do zagęszczenia. Walec albo opiera część swojego ciężaru na nawierzchni obok złącza, albo mija krawędź nowego złącza. Zaleca, aby złącza podłużne przebiegały poza śladem koła, tak aby ruch obciążał je tylko rzadko.

Pozycja P-401 FAA ustala te zasady dla asfaltu na lotniskach:

• Złącze podłużne przesuwa złącze w warstwie poniżej o co najmniej 1 stopę (30 cm). Złącze w warstwie ścieralnej jest na osi nawierzchni o spadku dwustronnym.

• Odetnij krawędź złącza podłużnego na szerokość do 3 cali (75 mm) w każdym z tych przypadków:

  • Był odsłonięty dłużej niż 4 godziny.
  • Ostygł poniżej 175 °F (80 °C).
  • Jest nierówny, uszkodzony lub niezagęszczony.

  Cięcie odsłania czystą, pionową ścianę na pełną grubość warstwy. Przed położeniem kolejnego pasa na złącze nanosi się skropienie łączące.

• Odbiór obejmuje jeden rdzeń wiercony nad złączem podłużnym w każdej podpartii, która je ma. Dolna granica specyfikacji dla gęstości złącza wynosi 90,5 procent. Dla gęstości warstwy ścieralnej wynosi 92,8 procent.

Przyczyny w betonie

Pęknięcie podłużne w płycie betonowej dzieli płytę na dwie lub trzy części. Podręcznik PAVER dla betonu podaje, że zwykle powodują je połączenie powtarzających się obciążeń, naprężeń od wypaczania i naprężeń skurczowych. AC 150/5380-6C podaje, że może ono wskazywać na złe wykonanie, na warstwy pod spodem, które nie przenoszą obciążenia, albo na przeciążenie.

W podręczniku PAVER dla betonu pęknięcie o niskim nasileniu wiąże się zwykle z wypaczaniem lub tarciem. Nie jest poważnym uszkodzeniem konstrukcyjnym. Pęknięcia o średnim i wysokim nasileniu są zwykle pęknięciami pracującymi i poważnymi uszkodzeniami konstrukcyjnymi. Płyta podzielona na cztery lub więcej części podlega innemu uszkodzeniu, pękniętej płycie.

Stopień nasilenia

PAVER (lotniska), asfalt

Podręcznik PAVER dla lotnisk asfaltowych ocenia pęknięcie podłużne następująco:

• Niski: brak wykruszenia albo drobne wykruszenie z niewielkim lub zerowym potencjałem FOD. Pęknięcie niewypełnione ma średnią szerokość 6 mm (1/4 cala) lub mniej. Pęknięcie wypełnione może mieć dowolną szerokość, jeśli wypełnienie jest w dobrym stanie.
• Średni: jeden z czterech warunków:
  • Umiarkowane wykruszenie z pewnym potencjałem FOD.
  • Wypełnienie w złym stanie.
  • Pęknięcie niewypełnione szersze niż 6 mm, z co najwyżej lekkim wykruszeniem.
  • Lekkie pękanie losowe w pobliżu pęknięcia.
• Wysoki: silne wykruszenie z wyraźnym potencjałem FOD, wypełnione lub nie, o dowolnej szerokości.

PAVER (lotniska), beton

W przypadku niezbrojonej płyty betonowej PAVER ocenia pęknięcie niewypełnione jako niskie, gdy jest węższe niż 3 mm (1/8 cala) i ma co najwyżej drobne wykruszenie. Jest średnie od 3 mm do 25 mm (1 cal) albo gdy jest umiarkowanie wykruszone. Jest wysokie, gdy jest silnie wykruszone albo szersze niż około 25 mm, co może uszkodzić opony. Inspektor liczy płytę raz.

Podręczniki autostradowe

Podręczniki autostradowe stosują inne przedziały. Podaj, której skali używa raport.

• LTPP, asfalt. Niski to średnia szerokość 6 mm lub mniej. Umiarkowany to powyżej 6 mm do 19 mm. Wysoki to powyżej 19 mm. Pęknięcie o szerokości 19 mm lub mniejszej jest umiarkowane, jeśli w odległości 0,3 m występuje losowe pękanie o niskim nasileniu. Jest wysokie, jeśli w odległości 0,3 m występuje losowe pękanie o umiarkowanym lub wysokim nasileniu.
• LTPP, beton ze złączami. Niski to szerokość poniżej 3 mm, bez odprysków i bez mierzalnego uskoku. Umiarkowany to od 3 mm do 13 mm, albo odprysk poniżej 75 mm, albo uskok do 13 mm. Wysoki to 13 mm lub więcej, albo odprysk 75 mm lub więcej, albo uskok 13 mm lub więcej.
• TxDOT, nawierzchnia elastyczna. TxDOT ocenia pęknięcie tylko wtedy, gdy ma co najmniej 1/8 cala szerokości, jest wykruszone lub z pompowaniem materiału, albo jest uszczelnione. Pęknięcie szersze niż 2,0 cala albo z uskokiem większym niż 2,0 cala ocenia jako awarię.

Pomiar

Podręcznik PAVER mierzy pęknięcia podłużne i poprzeczne w stopach bieżących (metrach bieżących). Inspektor rejestruje długość i nasilenie każdego pęknięcia. Jeśli nasilenie zmienia się wzdłuż pęknięcia, inspektor rejestruje każdy odcinek osobno.

Podręcznik LTPP rejestruje długość w metrach na każdym poziomie nasilenia, w śladzie koła i poza nim. Rejestruje też długość pęknięcia z uszczelniaczem w dobrym stanie. Nie liczy uszczelniacza jako dobrego, dopóki nie ma co najmniej 1 m ciągłego uszczelniacza w dobrym stanie. Pęknięcie krótsze niż 1 m wymaga dobrego uszczelniacza na całej długości.

TxDOT mierzy w stopach bieżących na 100-stopowym odcinku (station). TxDOT podaje też, że to, jak aktywne jest pęknięcie i skąd pochodzi, musi być częścią każdego planu rehabilitacji. Aby ocenić aktywność, mierz szerokość pęknięcia w kilku miejscach w różnych porach roku.

Dlaczego to ma znaczenie na lotnisku

Pavement Interactive wymienia trzy problemy pęknięcia podłużnego. Wpuszcza wilgoć. Dodaje nierówności. Może być pierwszym znakiem spękań krokodylowych i awarii konstrukcji.

Pęknięcie z odpryskami ma znaczenie na lotnisku, bo może uwolnić odłamki. AC 150/5380-6C mówi, że uszkodzenie wytwarzające luźny materiał może uderzyć w śmigła lub wpaść do silników odrzutowych. PAVER wykorzystuje potencjał FOD odprysku do ustalenia nasilenia.

AC 150/5380-6C wymienia wypełnianie i uszczelnianie pęknięć jako rutynową konserwację. Mówi, że terminowa konserwacja utrzymuje nośność nawierzchni i ogranicza potencjał FOD.

Badanie PCI według ASTM D5340 rejestruje pęknięcie jako część wskaźnika stanu nawierzchni. TarmacView wykonuje zdjęcia do przeglądu nawierzchni już dziś. Wykrywanie pęknięć i ocena są w przygotowaniu.

Naprawa

Asfalt

AC 150/5380-6C mówi, że proste wypełnienie pęknięcia może być właściwą naprawą pęknięcia podłużnego lub poprzecznego w elastycznej nawierzchni. Kroki to usunięcie starego uszczelniacza, oczyszczenie i przygotowanie pęknięcia oraz uszczelnienie lub ponowne uszczelnienie. Podgrzewanie złącza jest możliwe w przypadku pęknięć podłużnych wyłącznie pod kierunkiem inżyniera.

Dla pęknięcia węższego niż 1 cal (2,5 cm) dodatek A1 podaje następującą procedurę:

1. Nie naprawiaj przy złej pogodzie. Temperatura nawierzchni musi wynosić 50 °F (10 °C) i rosnąć albo spełniać ograniczenie producenta uszczelniacza.
2. Nie nakładaj uszczelniacza, jeśli w pęknięciu jest wilgoć.
3. Oczyść pęknięcie sprężonym gorącym powietrzem. W razie potrzeby wytnij je piłą lub sfrezuj do szerokości i głębokości podanych przez producenta uszczelniacza.
4. Włóż sznur wypełniający (backer rod), jeśli stosunek szerokości do głębokości tego wymaga.
5. Nakładaj uszczelniacz od dołu do góry, bez pustek. Uszczelniacz nakładany na gorąco spełnia ASTM D6690. Uszczelniacz nakładany na zimno spełnia ASTM D977.
6. Zostaw powierzchnię uszczelniacza od 1/4 cala do 3/8 cala (od 6 mm do 9 mm) poniżej powierzchni nawierzchni.
7. Nie dopuszczaj ruchu, dopóki uszczelniacz nie zwiąże.

Niektóre pęknięcia wymagają naprawy na część grubości lub na pełną grubość. Naprawa na część grubości może pasować do nawierzchni grubszej niż 5 cali (13 cm). Naprawa na pełną grubość jest typowa dla cieńszej nawierzchni. Obie procedury z dodatku A dotyczą pęknięć szerszych niż 1 cal.

Pavement Interactive dzieli naprawę według nasilenia. Pęknięcie o niskim nasileniu (węższe niż 1/2 cala i pojedyncze) uszczelnia się. Uszczelnienie nie dopuszcza wilgoci do podłoża i zatrzymuje wykruszanie krawędzi (raveling). Pęknięcie o wysokim nasileniu (szersze niż 1/2 cala i liczne) usuwa się i wymienia spękaną warstwę albo kładzie nakładkę.

Beton

W nawierzchni betonowej uszczelnienie pęknięcia chroni konstrukcję przed wilgocią z powierzchni. AC 150/5380-6C woli piłę do betonu niż frezarkę, ponieważ frezarka może wywołać mikropęknięcia w sąsiednim betonie.