Geosiatki do nawierzchni asfaltowych

Drogi i ulice są często w opłakanym stanie. Powodem może być w wielu przypadkach fakt, że podczas ich projektowania nie uwzględniono natężenia ruchu i nacisków osi pojazdów, które obecnie poruszają się po drogach. Wzmacnianie warstw asfaltowych nawierzchni za pomocą geosiatek może być jednym z rozwiązań ograniczających powstawanie uszkodzeń nawierzchni. Włożenie geosiatki zbrojącej przeznaczonej do wzmacniania asfaltu lub – jeszcze lepiej – kompozytu do nawierzchni pomaga ograniczyć tworzenie się kolein oraz powstawanie pęknięć w nawierzchni.

Geosiatki do wzmacniania asfaltu

Wymagania dotyczące geosiatek stosowanych do wzmacniania asfaltu różnią się od wymagań dla geosiatek używanych w gruncie. Geosiatki do gruntu muszą być elastyczne, wystarczająco wytrzymałe i odporne na różne czynniki środowiskowe występujące w gruncie. Natomiast geosiatki do asfaltu są zawsze umieszczane w stosunkowo jednorodnym, sztywnym środowisku. Dodatkowo geosiatka podczas instalacji musi wytrzymać wysoką temperaturę gorącej mieszanki asfaltowej.

Z tego powodu do wzmacniania asfaltu produkuje się specjalne geosiatki. Najczęściej stosowanym surowcem jest szkło, czyli włókna szklane. Do niektórych zastosowań mogą być używane również geosiatki z tworzyw sztucznych. Geosiatki do asfaltu często łączy się z geowłókniną instalacyjną, która oprócz ułatwienia montażu może po nasyceniu lepiszczem stworzyć warstwę izolacyjną przeciwko przenikaniu wody do nawierzchni. Przy zastosowaniu wystarczająco mocnej geowłókniny pod geosiatką powstaje cienka warstwa poślizgowa, która zapewnia bardziej równomierne rozłożenie naprężeń powstających w warstwach asfaltu podczas zmian temperatury.

         
Przykłady typowych geosiatek do asfaltu

Ograniczanie powstawania pęknięć w nawierzchniach

Przy rozwiązywaniu problemu pęknięć ważne jest, aby wiedzieć, jaki to rodzaj pęknięcia.

Pęknięcia termiczne

Zasadniczo rozróżniamy pęknięcia powstające w wyniku ciągłego nagrzewania i ochładzania nawierzchni – zarówno w cyklu dobowym (dzień–noc), jak i rocznym (zima–lato). Takie pęknięcia nazywamy pęknięciami termicznymi, a ich typową cechą jest to, że powstają na powierzchni nawierzchni i stopniowo rozprzestrzeniają się w dół.

Schemat pęknięć termicznych

Aby ograniczyć powstawanie pęknięć termicznych, ważne jest, aby geosiatka przeznaczona do asfaltu była umieszczona jak najbliżej powierzchni nawierzchni. Z tego powodu geosiatki układa się pod warstwą wierzchnią nawierzchni, zwaną warstwą ścieralną. Ta warstwa, narażona na działanie warunków atmosferycznych, degraduje się najszybciej i jest regularnie odnawiana. Zastosowanie geosiatki pozwala wydłużyć ten okres i zaoszczędzić znaczne środki finansowe.

Pęknięcia refleksyjne

Kolejnym typem uszkodzeń są pęknięcia, które przechodzą przez całą konstrukcję nawierzchni od dołu do góry i pojawiają się na powierzchni dopiero wtedy, gdy nawierzchnia jest już uszkodzona na całej grubości. Powstają w wyniku nieciągłości w warstwach podbudowy, najczęściej w nawierzchniach zbudowanych na podłożu stabilizowanym cementem lub na starych płytach betonowych. Ponieważ te pęknięcia odzwierciedlają uszkodzenia dolnych warstw, nazywane są pęknięciami refleksyjnymi (czasem używa się terminu „pęknięcia odbite”). Do pęknięć refleksyjnych zalicza się również pęknięcia powstające na stykach roboczych.

Schemat powstawania pęknięcia refleksyjnego

W przypadku pęknięć refleksyjnych, w przeciwieństwie do pęknięć termicznych, ważne jest, aby geosiatkę układać jak najbliżej miejsca, które jest przyczyną powstania pęknięcia. Ponieważ zwykle jest to reakcja na niejednorodne podłoże, geosiatkę należy umieścić pod najniższą warstwą asfaltu – tzw. warstwą wiążącą. Geosiatka umieszczona w ten sposób przejmuje naprężenia w miejscach ich koncentracji (spoiny płyt, pęknięcia stabilizacji cementowej) i zapobiega rozrywaniu warstw asfaltu nad geosiatką.

Laboratoryjny eksperyment demonstrujący efekt zastosowania geosiatki w układzie asfaltowym

Zmniejszanie głębokości kolein

Koleiny w nawierzchniach asfaltowych najczęściej pojawiają się w miejscach, gdzie pojazdy często zatrzymują się lub poruszają wolno – np. na przystankach komunikacji miejskiej, skrzyżowaniach czy na pasach do jazdy pod górę. Takie obciążenie, zwłaszcza w gorące letnie dni, jest źle znoszone przez warstwy asfaltu, które stopniowo ulegają deformacji.
Mieszanka asfaltowa w miejscach częstego przejazdu mięknie i wypychana jest na boki, tworząc w osi jazdy zagłębienie, a po jego bokach gromadzi się wypchany materiał.

Włożona geosiatka może znacznie ograniczyć to zjawisko, ponieważ zapobiega poziomemu przemieszczaniu się mieszanki asfaltowej, a tym samym zmniejsza głębokość kolein. W przypadku geosiatek przeznaczonych do redukcji kolein kluczowa jest przede wszystkim struktura – czyli wysokość i kształt żeber – a nie sama wytrzymałość.
Wyższe i dobrze ukształtowane żebra stawiają większy opór ruchowi ziaren mieszanki asfaltowej niż cienka, choć mocna geosiatka.

   
Schemat powstawania kolein i ich redukcji za pomocą geosiatki do asfaltu

Przykład struktury geosiatki odpowiedniej do ograniczenia powstawania kolein

Poszerzanie nawierzchni

Geosiatki warto stosować również wtedy, gdy poszerzamy istniejącą nawierzchnię o nową część. W takim przypadku można się spodziewać, że ruchy poziome i pionowe nowo wybudowanej części będą różnić się od starej części drogi, a nawierzchnia zacznie się z czasem rozrywać w miejscu styku starej i nowej części. W takich sytuacjach warto połączyć starą i nową część nawierzchni geosiatką, najlepiej w każdej warstwie asfaltu.