Betonburkolat tervezés, méretezés Dr. Ambrus Kálmán Közlekedési létesítmények pályaszerkezetei 9. előadás
Betonburkolat, történeti áttekintés Magyarországon 1922-től építenek betonburkolatokat. A Komárom Tát útszakaszt kiváló felületi tulajdonsága miatt sokáig gyorsasági versenyek tartására használták. Hász Sándor jelentős technológiai fejlesztéseket dolgozott ki. Jáky professzor volt aki igazolta, hogy a szélvastagítás elhagyható, egyenletes vastagságú lemezeket építettek 1930-tól. 1953-ig kb. 1200 km betonburkolat épült.
Betonburkolat, történeti áttekintés 1953-tól 1965-ig nem építettünk betonútburkolatot. M7 autópálya építése: - a hézagvasalást túl költségesnek ítélték, elmaradt. - nem volt megfelelő keverőgép, kezdetben zsákos adagolás, jó de lassú ömlesztett cementből térfogatos adagolás, egyenetlen minőség az érdi szakaszt 1976-78-ban összetörik és aszfalttal burkolják - a téli üzemeltetés sózását nem bírta, lehámlott, műgyantás javítás esztétikai probléma, drága - 80-as években vékonyaszfalttal burkolat kompozit szerkezet - 2001-2002 között összetörik és aszfaltburkolatot kap. Lenti Letenye kísérleti építés: hézagaiban vasalt és mosott felület, folytonosan vasalt
Betonburkolat, előnyök - hátrányok Az aszfalt, mint hajlékony burkolat és a merev betonburkolat párhuzamosan fejlődött alakult. Voltak időszakok amikor valamelyik technológiai vagy gazdaságossági előnyt szerzett, ezért alkalmazási aránya eltolódott a javára. Deformációra nem hajlamos, ezért nincs nyomképződés 30 40 éves élettartam (aszfaltburkolat esetén legalább egy nagy felújítás) Fáradásra kevésbé érzékeny, de túlterhelésre érzékenyebb Relaxációs képessége kicsi, ezért hézagolni kell Hézagai miatt utazáskényelmi szempontból rosszabb és zajosabb Téli fenntartása költségesebb (?) Meghibásodás esetén nehezen javítható Élettartama alatt legalább egyszer újra érdesítése szükséges Pályaszerkezeti rendszerben kell gondolkodni, az igénybevételi körülményeknek megfelelő szerkezetet kell kialakítani, azokat teljes élettartam költség alapján lehet értékelni, a megfelelőbbet kiválasztani.
Hézagvasalás nélkül Hézagvasalással Folytonosan vasalt Betonburkolatok típusai Speciális a kompozit (betonburkolat vékony aszfalttal) A hézagvasalás nélküli burkolat legyen 3 5 cm-rel vastagabb. A hézagolt burkolat esetén alkalmazható maximális táblaméret: h 300 mm-ig vastagság 25*, h > 300 mm esetén max 7,5 m Az általánosan alkalmazott táblaméret: Szélesség max. 5 m Hosszúság < 1,5 szélesség Szokásos 4 * 5 m
Betonburkolat, hézagrend Irány szerint a hézagok lehetnek: Hossz hézagok: HH (járművek haladásával párhuzamos) Kereszthézagok: KH (haladásra merőleges)
Hézag kialakítása szerint lehet: Betonburkolat, hézagai Vakhézag: folyamatosan épített burkolatban a keresztmetszet gyengítésével, illetve befűrészeléssel kerül kialakításra Szoros hézag: az egymás mellé épített sávok vagy táblák esetén Terjeszkedési hézag: olyan csatlakozásoknál ahol a dilatációs mozgást biztosítani kell. (hidak, eltérő irányú csatlakozás, 400 m-nél kisebb ív) Munkahézag: napi munka befejezés illetve másfél órát meghaladó szünet esetén. Kialakítás szoros, vagy terjeszkedési hézagként Elválasztó hézag: más szerkezettől való elválasztás. Lényegében terjeszkedési hézag, de nincs teherátadó vasalás.
Betonburkolat, hézagrend Forgalom iránya Hézagvasalás nélkül táblalépcsők alakulhatnak ki.
Betonburkolat, kereszthézagok kialakítása Kereszthézag általában vakhézagként, befűrészeléssel kerül kialakításra. Egyéb keresztmetszetet gyengítő elem is alkalmazható. Lényege az irányított repedés kialakítás és a dilatációs mozgás biztosítása. A hézagvasak ezért a mozgást biztosító hüvellyel vagy tapadásgátló anyaggal vannak bevonva. Ø25 mm vasak távolsága 25 50 cm. Terjeszkedési hézag kialakítás párnabetonnal
Betonburkolat, kereszthézag vasalás kialakítása Védőhüvely Hézagvas
Betonburkolat, munkahézag kialakítása
Betonburkolat, terjeszkedési hézag kialakítása Terjeszkedési hézag szükséges: Mélyebben alapozott szerkezethez csatlakozásnál (műtárgy) R 400 m ívsugarak elején és végén (ív eltolódás) Körforgalom gyűrű és a be- kivezető szakasz csatlakozásánál
Betonburkolat, kereszthézag vasalás kialakítása M0 autópálya kereszthézag vas kiosztás
Betonburkolat, hossz-hézagok kialakítása Hossz-hézag általában vakhézagként, vagy szoros-hézagként befűrészeléssel kerül kialakításra. Egyéb keresztmetszetet gyengítő elem is alkalmazható. Lényege az irányított repedés kialakítás. A hézagvasak ezért a táblák elcsúszását megakadályozandó, csak rozsdásodást gátló anyaggal vannak bevonva. Tehát mindkét oldalon bekötnek a táblába. Csúszózsalus építés esetén fúrással és ragasztással is elhelyezhetők. Vasak távolsága 60 80 cm.
Betonburkolat, hossz-hézagok kialakítása
Betonburkolat, hossz-hézag vasalás kialakítása
Betonburkolat, hézagvágás Első vágás, 1/3 1/4 h 24 órán belül Rávágás, 3-5 cm Esetleg sarokletörés fózolás
Betonburkolat, hézag kialakítás Technológiai folyamat Gyengítő vágás Rávágás (fózolás) Tisztítás, portalanítás Kellősítés Hézagzsinór Kiöntés esetleg hézagprofil
Folytonosan vasalt burkolat, lehorgonyzás lehorgonyzás Nincs hézag, ezért a hegesztett sínekhez hasonlóan a burkolat végén alakul ki a lélegző szakasz. Ennek megakadályozására lehorgonyzó fogakat kell építeni. (Általában 3 db kb. 1m mély méretezni kell!)
Folytonosan vasalt burkolat, lehorgonyzás Félmerev pályaszerkezet 18 cm AC 1 cm SAM 20 cm CKt-4 KRAFT A csatlakozás részleteit lásd a 3. ábrán Kompozit burkolatú pályaszerkezet 4 cm SMA 11 (F) 25/55-65 23 cm CP4/2,7 folyamatosan vasalt beton teherviselő lemez 3 cm AC-11 kiegyenlítő réteg 20 cm CKt-4 6 m 6 m 6 m Vb. horgonygerenda 4 cm SMA-11 (F) 25/55-65 23 cm CP 4/2,7 folyamatosan vasalt teherviselő lemez 3 cm AC11 kiegyenlítő réteg 20 cm CKt-4 15 cm CTh Vb. horgonygerenda 100 Földmű felső 1 m-es rétege. Ebből CTh =15 cm C30-32/KK 100 60 Földmű
Beton- és aszfalt útpálya csatlakozása Dilatációs hézag Rugalmas aszfalt dilatáció (pl. NAFUTEK HV SUPER MINI, 5 cm) 5 m kiékelés, 26-46 cm 5 m 46 cm vtg horgonylemez 10 m-en CKt kiékelés 4 cm SMA11(F) 26 cm CP 4 / 2,7 hézagaiban vasalt betonburkolat 20 cm Ckt-4 Vasalt vakhézag 1 m x 0,2 m vasalt C20 párnabeton 5 cm-es szerelőbetonon elválasztó réteg a terv szerinti anyagból Földmű felső 1 m-es rétege 15 cm védőréteg II. (E 2 80 MPa) 35 cm védőréteg I. (E 2 60 MPa) 50 cm szemcsés földmű anyag (E 2 40 MPa) Földmű (E 2 30 MPa) 2 7 cm AC22 (NM) 0,5 cm GR-100 SAM 20 cm CKt-4 KRAFT
Folytonosan vasalt beton felülete A folytonosan vasalt burkolat vasmennyiségét a repedésmegnyílásra kell méretezni. A vékony betonfedés hatására kiszúródás jöhet létre
Betonburkolat, helyszínrajz tervezés, tábla kiosztás Éles hegyes csúcsokat el kell kerülni.
Betonburkolat, helyszínrajz tervezés, tábla kiosztás Éles hegyes csúcsokat el kell kerülni.
Betonburkolat, helyszínrajz tervezés, tábla kiosztás Éles hegyes csúcsokat el kell kerülni.
Betonburkolat, helyszínrajz tervezés, tábla kiosztás Éles hegyes csúcsokat el kell kerülni.
Betonburkolat, útbetonok típusai
Betonburkolat, útbetonok típusai Három szilárdsági osztályba tartozó útbetont alkalmazunk, ezek követelményei:
Betonburkolat, alapanyagok, cement A cementfajtát a betonosztálynak megfelelően kell megválasztani. Elsősorban az MSZ EN 197-1 szabvány szerinti, A jelölésű portlandcementet használunk. Portlandcement: CEM I 42,5 és CEM I 32,5 Kohósalak-portlandcement: CEM II/A-S 42,5 és CEM II/A-S 32,5 Trasz-portlandcement: CEM II/A-P 42,5 és CEM II/A-P 32,5 Pernye.portlandcement: CEM II/A-V 42,5 és CEM II/A-V 32,5 MSZ EN 197-1 szabványban előírt tulajdonságokon túlmenően: Tricalcium aluminát (C 3 A) 8 % Tricalcium-szilikát (C 3 S) 50 % Szabad mész 1,5 % Fajlagos felület < 3300 cm 2 /gramm Blain készülékkel Kötés idő kezdete 20 o C-on > 2 óra; 30 o C-on > 1 óra legyen
Betonburkolat, alapanyagok, ásványi anyag Az MSZ EN 12620 szabvány szerinti homok, homokos-kavics és kavics valamint az ÚT 2-3.601 előírásnak megfelelő NZ és KZ minőségű zúzalék és zúzottkő. Kőzetfizikai besorolása A, B esetleg C1 legyen. (Alsó réteg esetén C2 is)
Betonburkolat, keverék, szemeloszlás A megadott szemeloszlási határok között lépcsős szemeloszlás is tervezhető, azonban a finomsági modulusnak a megadott határok között kell lennie. A finomsági modulus mellett a 0,25 mm-nél kisebb szemek cementtel együttes mennyisége korlátozva van. D=22 mm esetén 380-480 kg/m 3
Betonburkolat, keverék, víz A felhasznált víz elégítse ki az MSZ EN 1008 szabvány követelményeit. Általánosságban ivóvíz minőségű ( amit a ló megiszik ) a keveréshez és az első három napi utókezeléshez használható víz. Az utókezeléshez harmadik nap után olyan víz is használható, amelyik nem tartalmaz szennyvizet agresszív szénsavat 0,3 %-nál több kénsav-anhidridet (SO 3 -gyök)
Betonburkolat, keverék, adalékszerek Csekélymennyiségben adagolt és belekevert folyós vagy szilárd anyag, ami kémiai és/vagy fizikai hatás révén a beton valamely tulajdonságát megváltoztatja. Kémiai hatás: cement és víz közötti kötést, kémiai reakciót befolyásolja vagy közvetlenül a cementtel lép reakcióba. Fizikai hatás: csökkenti a víz felületi feszültségét, csökkenti a beton súrlódását, fokozza a cementrészecskék aprózódását. Útbetonok esetén: Képlékenyítők, folyósítók Légbuborék képzők Gyorsítók, lassítók Fagyásgátlók Fontos, hogy lehetőleg azonos gyártótól származzanak, mert akkor az összeférhetőség biztosított. Egyébként előkísérlettel kell ellenőrizni az összeférhetőséget.
Betonburkolat, képlékenyítő szer hatása 1. Azonos V/C mellett javítja a bedolgozhatóságot 2. Azonos bedolgozhatóság, kisebb V/C esetén 3. Két fenti hatás egyszerre
Betonburkolat, keverék, tervezési követelmények
Légpórus képzés hatása
Fagyhámlás
Betonburkolat, földmű tükör, víztelenítés A merev szerkezet esetén a burkolat terhelése a földmű nagyobb felületén oszlik meg, így kisebb, viszont hatása mélyebben érvényesül. Ezért a földmű felső 1 m-es rétegét kell jó minőségű anyagból elkészíteni, erre kell tömörségi és teherbírási követelményeket előírni. A földmű és tükör tömörségi és teherbírási követelményeit az e-ut 06.03.15 (ÚT 2-3.211) előírás szerint kell tervezni. Tükörszinten a tervezési előírás E2 = 80 Mpa teherbírást ír elő. Az alapréteg alatt legalább 100 mm vastagságú homokoskavics védőréteget kell építeni. (szivárgó, kapilláris megszakítás)
Betonburkolat, alapréteg Alapréteg egyenletes vastagságú, oldalesése megegyezik a burkolatéval. Amennyiben hidraulikus (Ckt, soványbeton) az alapréteg, akkor elválasztó réteget kell tervezni. Ez lehet - aszfaltréteg, - bitumenemulziós bevonat, (pl. a párazáró réteg, ha nem kopik le) -műanyag fólia, -műszaki textília.
Betonburkolat, réteg elválasztás Rétegek együttdolgozásának megakadályozása, bitumenemulzió vagy fólia alkalmazásával
Betonburkolat, réteg elválasztás M7 autópálya, 6 cm vtg. kavicsaszfalt Rétegek együttdolgozásának, pumping hatásnak megakadályozása és egyenletes beépítési felület kialakítására vékony aszfaltréteg.
Betonburkolat, feszültség számítás Westegard féle képletek, rugalmasan ágyazott lemez l = 4 E h 3 2 ( 1 µ ) 12 C l = lemez merevségi hossza σ σ s sz = 4,2 1 ( l / r) l = 0,572 4 log r 1/ 2 0,925 0,22 + P 2 ( l / r) h P 0,359 2 h 3 2,5 2 1,5 1 k C = ágyazási tényező Betontábla igénybevételének gőrbéi Sarok Szél Közép σ k l = 0,316 4 log r Általános alakban: σ = k + 1,069 P 2 h P h 2 0,5 0 l / r 0 2 4 6 8 10
Beton pályaszerkezet felépítése a különböző terhelési osztályban
Betonburkolat, felület érdesítés
Betonburkolat, érdesítés Piasava seprű, hosszanti irányban
Betonburkolat érdesítés, mosott felület Dipl.-Ing. Klaus Böhme II. Betonstraßensymposium Budapest 2007
Víztelenítés megoldása: szivárgó szalag a hézagok alatt
Párazárás műanyag fóliával
Körforgalom építése Vecsés Forrás: BENCZE ZSOLT - KTI Nonprofit Kft.
Betonburkolat, táblaszámozás
Betonburkolat hibái Üregek - tömörítés hiba Foltos, rosszul érdesített felület Vadrepedés - zsugorodás, szilárdság Letörés a vágás mentén
Betonburkolat, folytonosan vasalt burkolat hiba
Beton kapcsoló elem Vasalás nélküli hézagok / repedések utólagos javítására.
Köszönöm a figyelmet!
Betonburkolat, keverék, adalékszerek