Czym jest wypaczanie płyty w nawierzchni betonowej?

Wypaczanie płyty to wyginanie płyty nawierzchni betonowej, które powoduje różnica wilgotności między jej górną a dolną powierzchnią. Podwijanie to takie samo wyginanie, wywołane różnicą temperatury.

Wypaczanie i podwijanie

Dwa zjawiska wyginają płytę betonową z dala od płaskości. Wypaczanie wynika z różnicy wilgotności na grubości płyty. Podwijanie wynika z różnicy temperatur.

AC 150/5320-6G rozdziela je. Wymienia „temperature curling or moisture warping” jako przyczyny utraty podparcia. Mówi też, że zmiany temperatury i zawartości wilgoci powodują zmiany objętości i wypaczanie płyt. Niektóre teksty FAA używają słowa „warping” dla obu efektów. Rzeczywista płyta zwykle wykazuje mieszankę obu.

W którą stronę płyta się wygina

Ciepły wierzch i chłodny spód wyginają narożniki płyty w dół. To normalny stan w ciągu dnia. Chłodny wierzch i ciepły spód wyginają narożniki w górę, głównie w nocy. Największe podwinięcie w górę występuje tuż przed wschodem słońca. Największe podwinięcie w dół występuje około południa lub wczesnym popołudniem. Zachmurzenie i klimat zmieniają te pory.

Różnica wilgotności działa podobnie. Bardziej wilgotny wierzch wygina narożniki w dół, a bardziej suchy wierzch wygina je w górę. Wierzch jest tylko częściowo nasycony, a spód zwykle jest w pełni nasycony. Dlatego wypaczanie w górę jest zwykle bardziej widoczne.

Beton wraca do kształtu, gdy ustąpi efekt temperatury. Płyta może też zachować krzywiznę z chwili zestalenia. W jednym z badań FHWA większość miejsc podwinęła się w górę, niektóre w dół, a niektóre zmieniły kierunek.

Dlaczego to ma znaczenie na lotnisku

Uniesiony narożnik lub krawędź może zostawić pustkę pod płytą. Badanie ugięć zakłada, że płyta ma pełny kontakt z podłożem. Podwinięta płyta wpływa więc na wynik badania. AC 150/5320-6G wymienia podwijanie i wypaczanie wśród przyczyn anomalii misy ugięcia.

Naprężenia od podwijania są jedną z przyczyn pęknięć narożnych. AC 150/5380-6C mówi, że zwykle powodują je powtarzające się obciążenia w połączeniu z utratą podparcia i naprężeniami od podwijania. Pęknięcie narożne to pęknięcie przez pełną grubość płyty. Spotyka oba złącza w odległości nie większej niż połowa długości płyty od narożnika. Wykruszenie narożne styka się ze złączem pod kątem, więc jest innym uszkodzeniem.

PAVER mówi też, że pęknięcia niskiego nasilenia, które dzielą płytę, są zwykle związane z wypaczaniem lub tarciem. Nie są to poważne uszkodzenia konstrukcyjne.

Podwijanie wpływa też na komfort jazdy. W badaniu FHWA dzienna zmiana podwinięcia zmieniała wskaźnik Half-car Roughness Index (miara nierówności nawierzchni) o najwyżej 0,63 m/km. Średnia wynosiła około 0,16 m/km.

Jak projekt to ogranicza

Szczeliny skurczowe zmniejszają naprężenia, które powodują wypaczanie i podwijanie. Krótszy rozstaw spoin zwykle daje lepsze trwałe działanie.

Tabela 3-7 AC 150/5320-6G podaje zalecany maksymalny rozstaw. Na podbudowie niestabilizowanej wynosi on 3,8 m dla płyt o grubości do 152 mm, a 6,1 m dla płyt grubszych niż 229 mm. Na podbudowie stabilizowanej wynosi on 3,8 m dla płyt o grubości 203 do 254 mm, a 6,1 m powyżej 406 mm.

Podbudowa stabilizowana daje wyższe naprężenia od wypaczania i podwijania niż podbudowa niestabilizowana. W projektach finansowanych federalnie większy rozstaw wymaga analizy. Analiza musi wykazać, że wymiar płyty nie przekracza 5-krotności promienia względnej sztywności.

Co może zobaczyć inspekcja

Przegląd powierzchni widzi skutki utraty podparcia, takie jak pęknięcia narożne i inne pęknięcia. Nie widzi pustki. AC 150/5320-6G omawia utratę podparcia w analizie danych o ugięciach (dodatek C).