Čo sú vyjazdené koľaje vozovky?

Vyjazdené koľaje

Definícia

Vyjazdené koľaje sú depresia na povrchu v stope kolies pružnej vozovky, ktorú spôsobuje dopravné zaťaženie. Zaťaženie zhutňuje alebo posúva materiál v jednej alebo viacerých vrstvách vozovky alebo v podloží. Deformácia je trvalá.

Vozovka sa môže pozdĺž okrajov koľaje vyzdvihnúť. Mnohé koľaje sa ukážu až po daždi, keď voda vyplní stopy kolies. Výrazné vyjazdené koľaje môžu viesť k veľkej konštrukčnej poruche vozovky.

Typy vyjazdených koľají

Koľaj môže vzniknúť v rôznych vrstvách vozovky. Vrstva určuje príčinu a správnu opravu. Pavement Interactive opisuje tri typy.

Koľaje zo zhutnenia

Doprava vrstvu po výstavbe ďalej zhutňuje. K tomu dochádza, keď sa asfalt alebo zrnitá vrstva pri výstavbe nezhutnili dostatočne. Povrch v stope kolies klesá. Materiál sa do strán nepohybuje, takže nevznikajú vyvýšené okraje.

Vzduchové dutiny v zmesi ukazujú toto riziko. Článok Transportation Research Board uvádza, že husto graduovaná zmes by mala mať po výstavbe najviac asi 8 % vzduchových dutín. FHWA uvádza rovnaký limit. Doprava potom zmes ďalej zhutňuje. Dutiny by nemali klesnúť pod asi 3 %, pretože zmes s príliš malým počtom dutín vytvára koľaje plastickým tečením.

Koľaje zo zmesi

Asfaltová zmes nie je dostatočne stabilná na to, aby niesla zaťaženie kolies. Zmes sa pod pneumatikami posúva nadol a do strán. Pozdĺž oboch strán stopy kolies tak vznikajú vyvýšené okraje, alebo hrbole. Koľaje zo zmesi sa tiež nazývajú koľaje z nestability alebo koľaje šmykovým tečením. Vznikajú v asfaltových vrstvách pri povrchu.

Teplo zvyšuje riziko. Správa NCHRP Report 468 uvádza, že tuhosť asfaltu v horúcich letných mesiacoch klesá a sklon ku koľajám sa zvyšuje.

Koľaje z podložia

Podložie alebo nestmelená podkladová vrstva sa deformuje pod opakovaným zaťažením. Celá konštrukcia vozovky sa potom prepadne do depresie. Koľaj je široká a nemá vyvýšené okraje.

Návrh vozovky tento typ obmedzuje. Metóda návrhu FAA pre pružné letiskové vozovky (FAARFIELD) obmedzuje vertikálne pretvorenie na vrchu podložia. Tým sa chráni pred koľajami z podložia.

Ako rozlíšiť jednotlivé typy

Správa NCHRP Report 468 podľa tvaru priečneho profilu zisťuje vrstvu, v ktorej koľaj vznikla:

• Hrbole pri koľaji ukazujú, že asfalt sa posunul do strán. Koľaj je v asfaltových vrstvách.
• Široká priehlbina bez hrbolov ukazuje, že podklad alebo podložie klesli.

Profil nedokazuje príčinu. Výkop alebo vývrty cez koľaj ukážu, ktorá vrstva zmenila hrúbku. Tá istá správa uvádza, že výkop je nákladnejší a nebezpečnejší ako profil.

Príčiny

AC 150/5380-6C zaraďuje vyjazdené koľaje do skupiny deformačných porúch pružných vozoviek. Pre túto skupinu uvádza tieto príčiny:

• Sadanie podložia.
• Nedostatočné zhutnenie vrstiev vozovky.
• Nedostatočná stabilita asfaltovej zmesi.
• Slabá priľnavosť medzi povrchom a vrstvou pod ním.
• Bobtnavé zeminy alebo pôsobenie mrazu v podloží.

Teplota tiež hrá úlohu. Horúce počasie znižuje tuhosť asfaltu, takže riziko koľají zo zmesi sa v lete zvyšuje.

Laboratórne skúšky odolnosti voči vyjazdeniu

Inžinieri skúšajú spojivo a zmes skôr, než vozovku postavia.

• Výkonnostná trieda (PG) spojiva. Prvé číslo triedy Superpave PG je teplota, napríklad 64 v PG 64-22. Je to priemerná sedemdňová maximálna teplota vozovky. Ide o teplotu vozovky, nie vzduchu. Dynamický šmykový reometer (DSR) meria parameter odolnosti voči vyjazdeniu G*/sin δ pri 10 rad/s. Pre pôvodné spojivo je minimum 1,00 kPa pri teplote triedy.
• Test viacnásobného napäťového dotvarovania a spätného dotvarovania (MSCR). AASHTO T 350 meria, aká časť deformácie v spojive sa nevráti späť. Výsledok, Jnr pri 3,2 kPa, určuje dopravnú triedu. Technický prehľad FHWA uvádza najvyššiu hodnotu Jnr pre každú triedu. Pre S (štandardnú) je to 4,0 na kPa a pre H (ťažkú) 2,0. Pre V (veľmi ťažkú) je to 1,0 a pre E (extrémne ťažkú) 0,5.
• Skúška vyjazďovania kolesom (Hamburg). V AASHTO T 324 sa zaťažené oceľové koleso pohybuje tam a späť po skúšobnej vzorke zmesi. Vzorka je vo vode pri 40 až 50 °C. Laboratórium zaznamenáva hĺbku koľaje v závislosti od počtu prejazdov. Test ukazuje odolnosť voči vyjazdeniu a voči poškodeniu vlhkosťou.

Asfaltový koberec mastixový (SMA) je zmes navrhnutá na vysokú odolnosť voči vyjazdeniu. Má medzerovite graduované hrubé kamenivo s kontaktom kameň na kameni, ktoré nesie zaťaženie. SMA sa zvyčajne vyrába s modifikovaným spojivom.

Závažnosť a meranie

Manuál PAVER pre asfaltové letiská hodnotí vyjazdené koľaje podľa priemernej hĺbky koľaje:

• Nízka závažnosť: 6 až 13 mm (1/4 až 1/2 palca).
• Stredná závažnosť: viac ako 13 mm až do 25 mm (1/2 až 1 palec).
• Vysoká závažnosť: viac ako 25 mm (1 palec).

Na zistenie hĺbky priložte cez koľaju priamu latu a zmerajte hĺbku. ASTM E1703 je skúšobná metóda, ktorá meria hĺbku koľaje v jednom bode priamou latou a meradlom. Priemernú hĺbku vypočítajte z meraní po dĺžke koľaje. Manuál zapisuje plochu koľaje v metroch štvorcových. Ak sa aligátorové trhliny a vyjazdené koľaje vyskytujú v tej istej oblasti, inšpektor zapíše každú z nich s jej vlastnou závažnosťou.

Úrady nepoužívajú jednu stupnicu. TxDOT hodnotí vyjazdené koľaje na diaľniciach v štyroch pásmach:

• Plytké: 0,25 až 0,49 palca.
• Hlboké: 0,50 až 0,99 palca.
• Ťažké: 1,00 až 1,99 palca.
• Zlyhanie: 2,00 palca alebo viac.

Príručka FHWA Long-Term Pavement Performance nedefinuje stupne závažnosti. Zaznamenáva nameranú hĺbku koľaje.

Vyjazdené koľaje na letisku

Pokyn EASA zaraďuje vyjazdené koľaje medzi fyzikálne parametre povrchu dráhy. Prevádzkovateľ kontroluje vyjazdené koľaje vizuálne počas dažďa a po ňom a stupeň vyjazdenia meria priamou latou. Test trenia túto kontrolu nenahrádza. Zariadenia na meranie trenia samozvlhčujúceho sa typu pracujú na suchej dráhe, takže nezachytia účinky stojatej vody a vyjazdených koľají.

Koľaje zadržiavajú vodu. FAA AC 150/5320-12C uvádza, že konštrukčné poruchy, ako sú vyjazdené koľaje, môžu prispievať k strate trenia na dráhe. Tiež hovorí, že priehlbiny, v ktorých sa pri daždi zdržiava voda, treba opraviť. Hlboká voda v stope kolies tiež zvyšuje riziko aquaplaningu. NASA TN D-2056 uvádza pravidlo pre dynamickú rýchlosť aquaplaningu pneumatiky. V uzloch je to približne 9-násobok odmocniny z tlaku v pneumatike v psi. Platí to, keď je voda hlbšia ako dezén. Pre pneumatiku s tlakom 200 psi je to približne 127 kt.

Vyjazdené koľaje sú jedným z typov porúch v hodnotení PAVER pre asfaltové letiská a vstupujú do indexu stavu vozovky (PCI).

Oprava

Oprava závisí od vrstvy, v ktorej koľaj vznikla.

• Koľaj v asfaltových vrstvách. Koľaj môže vznikať najmä bočným deformovaním zmesi. Potom správa NCHRP Report 468 uvádza, že možnou opravou je frézovanie alebo vyrovnanie novou obrusnou vrstvou, prípadne recyklácia povrchu.
• Koľaj v podklade alebo v podloží. Tá istá správa uvádza, že koľaje z nižších vrstiev potrebujú väčšiu konštrukčnú pevnosť. Samotná nová povrchová vrstva ju nepridá.

AC 150/5380-6C zaraďuje vyjazdené koľaje medzi nerovnosti povrchu. Oprava spočíva v odstránení a nahradení poškodených plôch, alebo v obrúsení či frézovaní povrchu. Pravdepodobné príčiny sú doprava a vek. Pred nadstavbou AC 150/5320-6G odporúča opraviť vyjazdené koľaje profilovým frézovaním a povrch vyrovnať vhodnou asfaltovou zmesou.