 |
|||||
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|||||
 Aszfalterősítő hálók Előnyök és hátrányok |
|
|
 |
||
|
|||||
|
|||||
|
Summary Asphalt reinforcement nets: advantages and disadvantages The most important condition of the asphalt road structures is the composite action of the layers. According to the inspections the structure reinforced with net or grid can not meet this requirement. There is no virtually composite action between the net with fabric carrier and the asphalt layers, this net functions as a separator layer. In case of grids without fabric the composite action is smaller between the layers than by asphalt structures without net. The reinforcement with net without carrier and the asphalt grids can bear larger tensions and deformations and improve the features of the asphalt for wheel path forming. Az elmúlt évtizedben, hazánkban nagy divatja lett a hálóbeépítésnek. Ebben az időszakban millió négyzetméterszámra építettek be különböző fajtájú és minőségű hálókat az ország majdnem minden útfelújításánál anélkül, hogy bármiféle műszaki tapasztalat vagy átfogó szabályozás a beépítés körülményeire vonatkozóan rendelkezésre állt volna. A különböző forgalmazók mindenféle marketingeszközt bevetve hirdették, hogy az aszfalt pályaszerkezetek valamennyi károsodási problémájára megoldást nyújtanak az aszfalterősítő hálók, rácsok. A közelmúltban azonban egyfelől mind több károsodást regisztrálhattunk több hálóbeépítéssel készült szakaszon, másfelől pedig laboratóriumi vizsgálatok születtek az egyes tulajdonságok feltérképezésére. Írásunk célja, hogy átfogó képet adjon a hálóval, ráccsal történő aszfalterősítés előnyeiről, hátrányairól, és ajánlást adjon arra vonatkozólag, hogy milyen körülmények között lehet, és milyen körülmények között tilos beépíteni hálót a pályaszerkezetbe. [1] Tanszékünk 2003 óta folyamatosan, a legkülönbözőbb aszfaltmechanikai vizsgálatokon (feltépésvizsgálat, Leutner-vizsgálat, elcsúszásvizsgálat, keréknyomképződés-vizsgálat, hajlításvizsgálat, hidegviselkedési vizsgálatok) próbálja feltérképezni a különböző hálófajták viselkedését a különböző aszfaltszerkezetekben. A vizsgálatokhoz az elmúlt években Magyarországon leginkább elterjedt keverékfajtákat használtuk (AB–12, AC–11/F, AB–8, K–22/F). Cikkünkben az elmúlt években összegyűlt tapasztalatok mellett a legfrissebb vizsgálati eredményeket ismertetjük. A bevezetésül álljon tanulságul két kép, amely azt mutatja, hogy milyen károsodások következhetnek be akkor, ha nem megfelelő módon, nem megfelelő okból a nem megfelelő helyre, a nem megfelelő hálótípust építjük be. (kép) A rétegek közötti együttdolgozás vizsgálata Az elmúlt években előfordult hibák nagy része a rétegek és az aszfalterősítő hálók közötti nem megfelelő együttdolgozásra vezethetők vissza. Az aszfaltrétegek együttdolgozása, két réteg egymáshoz való tapadása az egyik legfontosabb pályaszerkezet-építési követelmény. Különösen fontos ezt biztosítani olyankor, amikor egy aszfalttól eltérő anyag kerül két aszfaltréteg közé. Az együttdolgozást háromféleképpen tudjuk vizsgálni: feltépésvizsgálattal, elcsúszásvizsgálattal és Leutner-féle nyírásvizsgálattal. Az alábbiakban az együttdolgozás szempontjából legtöbb információt nyújtó elcsúszás- és Leutner-féle nyírásvizsgálat eredményeit és tapasztalatait ismertetjük.  Extrém példa, amikor a hálós beépítésnek köszönhetően ennyire nincsen együttdolgozás a rétegek között A rétegek közötti együttdolgozást, illetve együtt nem dolgozást támasztja alá az úgynevezett elcsúszásvizsgálat is, amelyet elsősorban hídszigetelések és az aszfaltszerkezet tapadásának megállapítására használnak a gyakorlatban. 2004-ben végeztünk először szövethordozós hálóval és rácsokkal erősített próbatesten elcsúszásvizsgálatot. A szövethordozós hálós próbatestek nyírószilárdsági értékei minden esetben jócskán elmaradtak a referencia próbatestétől, de a rácsos erősítésű próbatest értékeitől is. 2008 végén és 2009 elején végeztünk újabb elcsúszásvizsgálatokat, amelyek eredményeit az 1. táblázat foglalja össze. A 2008-as eredmények alapján itt is egyértelműen kijelenthető, hogy bármilyen típusú szövetes hordozóanyagú aszfaltháló elválasztó rétegként működik, és nagymértékben rontja az együttdolgozást, a nyírási ellenállást. A hordozóanyag nélküli aszfaltrácsok viszont ennél a vizsgálati sornál is gyakorlatilag azonos eredményeket produkáltak a hálóbeépítés nélkül készült próbatestekkel. Leutner-vizsgálat Az idén tavasszal egy diplomamunka kapcsán végeztünk úgynevezett Leutner-vizsgálatot, mely a réteghatáron történő nyírásvizsgálatnak tekinthető. A vizsgálat szintén azt a feltételezésünket erősítette meg, hogy a szövetes hordozóanyagú háló rontja az együttdolgozást, hiszen a legnagyobb nyíróerőt a háló nélküli és acélhálós próbatestek adták, de a hordozóanyag nélküli rácsok is jobb eredményt mutattak, mint a szövetes hálóval épített próbatestek. [5] Keréknyom-képződési vizsgálatok Az aszfalt pályaszerkezetek egyik legfontosabb jellemzője a keréknyom-képződési tulajdonság, mely az aszfalt meleg viselkedési hajlamát mutatja meg. A hálós, rácsos erősítésekkel azt szeretnék elérni, hogy a keréknyom-képződési hajlam, a fajlagos nyommélység csökkenjen. Az elmúlt években ennek bizonyítására számos vizsgálatot végeztünk el, az eredmények nagy szórást mutattak, de a hálós próbatestek jobb nyomképződési tulajdonságot mutatnak, mint a háló nélküli próbatestek értékei, és a hordozóanyag nélküli rácsok adták általában a legjobb eredményt.  Az elmúlt egy évben AC–11-es aszfaltkeverékkel, szövetes hálón és hordozóanyag nélküli rácsokon, valamint acélhálón végeztünk kis- és nagykerekes keréknyom-képződési vizsgálatokat. Az alábbi táblázatban találhatjuk a kiskerekes keréknyom-képződési vizsgálat legutóbbi eredményeit. A különböző háló- és rácsfajták eredményei között elenyésző a különbség, talán a rácsok valamivel jobb nyommélységet adnak, viszont a referencia próbatesttel szemben itt egyértelműen megmutatkozik a hálók erősítő hatása (2. táblázat). Az eredmények szórása okán, valamint hogy biztosabb képet kapjunk a beépített hálók keréknyom-képződési tulajdonságairól, úgynevezett nagykerekes berendezéssel is végeztünk vizsgálatokat az MSZ 12697-22 szabvány előírásai szerint. A 2008. év végi vizsgálatok eredményeit az 1. ábra mutatja. Némileg meglepő, hogy a hordozóanyag nélküli aszfaltrács produkálta a legrosszabb átlageredményt, de ez a nagyon rossz, feltételezhetően beépítési hiba miatt egyik vizsgálati eredménye miatt következhetett be. A többi háló mind jobb eredményt mutat, mint a referencia próbatest értékei. A sima szövetes háló viszont meglepően jó eredményt mutatott, ez a viselkedése ellentétes a korábbi kiskerekes vizsgálati eredményével.  Hajlító-fárasztó vizsgálatok A hálók, rácsok teljesítményének jellemzésére fárasztóvizsgálatot kell elvégezni az MSZ EN 12697-24:2005 szabvány előírásai alapján. A vonatkozó szabvány az aszfaltkeverékek fáradásának jellemzésére alternatív módszereket ír, mi négypontos hajlítást választottunk fárasztási vizsgálatként. [3] Az elmúlt öt esztendőben számos hajlító-fárasztó vizsgálatot végeztünk el, ezeket nem lehet egymással teljesen összevetni, hiszen más-más évben más-más aszfaltkeverékkel készültek. (A 2007-es próbatesteknél AB–8-as típusú aszfaltot használtak, míg a 2004- ben AB–12-est, ám két azonos típusú, de máskor készült aszfaltkeveréket sem lehet ebben az esetben összehasonlítani az eltérő keveréktervek miatt.) Az eredményekből egyértelműen kitűnik, hogy a háló nélküli esetekben kisebb feszültségeket és alakváltozást képesek elviselni a próbatestek, és a korábbiakban bemutatott fáradási egyenesekből is kiderül, hogy a hálós erősítésű próbatestek élettartama megnő. Az is egyértelműnek látszik, hogy a hordozóanyag nélküli rácsok bírják el a legnagyobb feszültséget és alakváltozást. [2], [4] Végeselem modellezés Háló/rács az alaprétegen A BME Hidak és Szerkezetek Tanszék és a BME Út- és Vasútépítési Tanszék munkatársai egy paraméteres vizsgálatot végeztek az aszfalt pályaszerkezetek végeselemes modellezésére. A feladat különböző rétegfelépítésű pályaszerkezetek esetén alkalmazott, változó merevségű hálók hatásának meghatározása volt, az aszfaltban fellépő nyúlásra. Minden rétegfelépítés és hálópárosítás esetén kerestük azt az egyenértékű aszfaltvastagságot, ahol visszakaphatjuk az alsó aszfaltrétegben háló nélkül fellépő nyúlást, szerettük volna megtudni, hogy a háló vagy a rács alkalmazásával hány centiméterrel csökkenthető az aszfaltvastagság. Az alakváltozások meghatározására, valamint az aszfalterősítő hálóval egyenértékű vastagság meghatározására irányuló paraméteres vizsgálatsorozatok különböző rétegződésű pályaszerkezeteket tartalmaztak. A legösszetettebb pályaszerkezetre látunk példát a 2. ábrán. Ebben a felső négy réteg aszfalt, a következő réteg alapréteg és a legalsó réteg az altalaj. Az aszfalt és az alaprétegek vastagsága a paraméteres vizsgálat során változik, az altalaj vastagsága az alakváltozások meghatározásánál minden esetben 3000 milliméter. A végeselemes modell az út pályaszerkezet kétdimenziós metszete, egy síkbeli tárcsamodell. A különböző anyagú rétegek között minden esetben kontaktvonalakat tételeztünk fel, ahol a végeselemek elcsúszása és eltávolodása engedélyezett, a felületek csak nyomásra dolgoznak együtt. A kontaktvonalak között teljes elcsúszást tételeztünk fel. Az aszfalterősítő hálóval egyenértékű vastagság meghatározásánál a háló/rács a legalsó aszfaltréteg alatt helyezkedik el, melynek vastagsága minden esetben 0,5 milliméter. Az útpályaszerkezet modellezésére az Ansys általános célú végeselem programot használtuk. A szerkezeti elemek (aszfalt, burkolati alapok, altalaj) modellezéséhez az Ansys Plane 42 síkbeli alakváltozási állapotú tárcsaelemet alkalmaztuk, mely négy csomóponttal és minden csomópontban két szabadságfokkal rendelkezik. A modellezéshez 3 × 12 különböző aszfalt pályaszerkezet adatait (vastagság, rugalmassági modulus, Poisson-tényező) adtuk meg, három különböző hőmérséklethez tartozó rugalmassági modulusokkal és 12 különböző rétegfelépítéssel. A modell lefuttatása után azt az eredményt kaptuk, hogy a háló alkalmazásával az esetek túlnyomó többségében csak milliméteres nagyságrendű aszfaltcsökkentés engedhető meg, centiméteres nagyságrendet csak a nagyobb, 10–20 000 MPa merevségű hálók és 30, illetve 50 °C hőmérsékletű pályaszerkezet kombinációjánál értünk el. Ebben az esetben az merül fel kérdésként végezetül, hogy vajon a 0,5 milliméter vastagságra felvett hálófajták képesek-e 10 000 vagy 20 000 MPa merevségi modulus felvételére.  Háló/rács a kopóréteg alatt Az elmúlt hónapban a fenti végeselem vizsgálat pályaszerkezeteivel megegyező szerkezeteken és feltételekkel, de a háló/rács legfelső réteg alá, 4 centiméteres mélységbe történő elhelyezésével futtattunk végeselem modellezést. Tudtuk ugyan, hogy ebben az esetben a háló olyan fent helyezkedik el, hogy a szerkezetben nem tud húzófeszültségeket felvenni, és nem tudja erősítő hatását érvényesíteni, azonban a hazai útépítések jelentős részénél 4-5 centiméter mélységben kerültek beépítésre az aszfalterősítő hálók/rácsok. Ezt a trivialitást próbáltuk bebizonyítani a végeselem számítással úgy, hogy a háló/rács és a rétegek között elcsúszást feltételeztünk. A modell visszaigazolta a fenti feltételezésünket, a végeselem számítás eredménye azt mutatta, hogy nem lehet helyettesítő aszfaltvastagságról beszélni, mert háló nem képes a 4 cm-es beépítési vastagság miatt a húzófeszültségeket felvenni. Almássy Kornél egyetemi tanársegéd BME Út és Vasútépítési Tanszék Joó Attila egyetemi adjunktus BME Hidak és Szerkezetek Tanszék Irodalomjegyzék 1. Almássy Kornél: Aszfalterősítő hálók szerepe – Valóban segítség? HAPA Fiatal mérnökök fóruma, Ráckeve, 2008. október. 2. Almássy Kornél – dr. Ambrus Kálmán – Kárpáti László: ÉME – Új technológiák, termékrendszerek bemutatása: Aszfaltrácsok alkalmazási tapasztalatai. Magyar Közút Kht. Oktatási Osztály Út- és hídépítési műszaki előírások és alkalmazási tapasztalataik (MEP5-8) tanfolyama 2009. január–április, Balatonföldvár–Bükkszentlélek–Budapest. 3. Almássy Kornél – dr. Ambrus Kálmán – Bocz Péter – Fi István: Aszfalthálók útépítési alkalmazásai. Közúti és Mélyépítési Szemle, ISSN 1419-0702, 2005. (55. évf.), 4. sz., pp. 30–36. 4. Almássy Kornél – dr. Ambrus Kálmán – dr. Fi István – Kovácsházy Frigyes: Pozitív hatások – Aszfalthálók viselkedésének vizsgálata. Mélyépítő Tükörkép Magazin, 2004. augusztus. 5. Márton Miklós: Aszfalterősítő hálók szerepe. Diplomamunka, 2009. május.
|
|||||
|
|||||
|
|||||
