A merev burkolatok azért kapták ezt a nevet, mert a burkolatszerkezet a felületi réteg nagy rugalmassági modulusának köszönhetően terhelés hatására csak nagyon kis mértékben hajlik el. A merev burkolatszerkezet jellemzően egy PCC felületi rétegből áll, amely vagy (1) az alépítményre, vagy (2) egy alatta lévő alaprétegre épül. A viszonylagos merevség miatt a burkolatszerkezet csak egy, vagy legfeljebb két szerkezeti réteggel osztja el a terheléseket széles területen (lásd az 1. ábrát).
1. ábra. Merev burkolat tehereloszlásaEz a szakasz a tipikus merev burkolatszerkezetet írja le, amely a következőkből áll:
Fedőréteg
Ez a felső réteg, amely a PCC födémből áll.
alapréteg
Ez a közvetlenül a PCC réteg alatti réteg, amely általában aggregátumból vagy stabilizált aljzatból áll.
aljzatréteg
Ez az alapréteg alatti réteg (vagy rétegek). Az alépítményre nem mindig van szükség, ezért gyakran elhagyható.
Szerkezeti elemek
A tipikus merev burkolatszerkezet (lásd a 2. ábrát) a felületi rétegből és az alatta lévő alap- és alépítményrétegekből áll (ha használnak). A (PCC-ből készült) felületi réteg a legmerevebb (rugalmassági modulus szerint mérve), és ez adja a szilárdság nagy részét. Az alatta lévő rétegek nagyságrendekkel kevésbé merevek, de még mindig jelentősen hozzájárulnak az útburkolat szilárdságához, valamint a vízelvezetéshez és a fagyvédelemhez.
2. ábra. Alapvető merev burkolatszerkezet
Felületi réteg
A felszíni réteg a forgalmi terhekkel érintkező réteg, és PCC-ből készül. Olyan tulajdonságokat biztosít, mint a súrlódás (lásd a 3. ábrát), a simaság, a zajvédelem és a vízelvezetés. Ezenkívül vízszigetelő rétegként szolgál az alatta lévő alap, az alépítmény és az alépítményhez. A felületi réteg vastagsága változhat, de általában 150 mm (6 hüvelyk) (könnyű terhelés esetén) és 300 mm (12 hüvelyk) (nagy terhelés és nagy forgalom esetén) között van. A 4. ábra egy 300 mm-es (12 hüvelykes) felületi réteget mutat.
|
|
|
alapréteg
Az alapréteg közvetlenül a felületi réteg alatt helyezkedik el. Ez biztosítja (1) a további teherelosztást, (2) hozzájárul a vízelvezetéshez és a fagyállósághoz, (3) az útburkolat egyenletes alátámasztását és (4) stabil platformot biztosít az építőgépek számára (ACPA, 2001). Az alépítmények segítenek megakadályozni a födém szivattyúzása miatti talajmozgást is. Az alaprétegek általában a következőkből készülnek:
- Aggregált alap. Az 1900-as évek eleje óta elterjedt megoldás a zúzott aggregátumból készült egyszerű alapréteg, és ma is sok helyzetben megfelelő.
- Stabilizált aggregátum vagy talaj (lásd az 5. ábrát). A stabilizálószereket arra használják, hogy az egyébként laza részecskéket egymáshoz kössék, szilárdságot és kohéziót biztosítva. A cementtel kezelt alapokat (CTB) a felületi réteg szilárdságának akár 20-25 százalékára is ki lehet építeni (FHWA, 1999). Az 1950-es években és az 1960-as évek elején használt cementtel kezelt alapok (CTB) azonban hajlamosak voltak túlzott mennyiségű anyagot veszíteni, ami panelrepedésekhez és ülepedéshez vezetett.
- Sűrűn osztályozott HMA. Azokban a helyzetekben, amikor nagy aljzatmerevségre van szükség, az alaprétegek sűrűn osztályozott HMA réteggel is kialakíthatók.
- Áteresztő HMA. Bizonyos helyzetekben, amikor nagy alapmerevségre és kiváló vízelvezetésre van szükség, az alaprétegek építhetők nyílt osztályozású HMA felhasználásával. A legújabb kutatások jelentős problémákra utalhatnak az ATPB alkalmazásával kapcsolatban.
- Sovány beton (lásd a 6. ábrát). Kevesebb portlandcement tésztát tartalmaz, mint egy tipikus PCC, és erősebb, mint egy stabilizált aggregátum. A sovány betonalapok (LCB) a felületi réteg szilárdságának akár 25-50 százalékáig is felépíthetők (FHWA, 1999). A sovány betonalap úgy működik, mint a hagyományos PCC felületi réteg, ezért építési hézagokat igényel, és idővel repedezni fog. Ezek a hézagok és repedések potenciálisan reflexiós repedéseket okozhatnak a felületi rétegben, ha nem gondosan illeszkednek egymáshoz.
|
|
|
aljzatréteg
Az aljzatréteg a burkolatszerkezetnek az alapréteg és az aljzat közötti része. Elsősorban szerkezeti alátámasztásként funkcionál, de emellett:
- Minimalizálja az alépítményből az útburkolat szerkezetébe jutó finomszemcsék bejutását.
- Javítja a vízelvezetést.
- Minimalizálja a fagykárokat.
- Munkalapot biztosít az építéshez.
Az alépítmény általában rosszabb minőségű anyagokból áll, mint az alapréteg, de jobb, mint az altalaj. Megfelelő anyagok az aggregátum és a jó minőségű szerkezeti töltés. Az alépítményrétegre nem mindig van szükség, illetve nem mindig használják.
Típusok
Majdnem minden merev burkolat Portlandcement betonnal (PCC) készül. A merev burkolatokat a repedésszabályozás eszközei alapján három fő kategóriába sorolják:
Jointed plain concrete pavement (JPCP)
Ez a merev burkolatok leggyakoribb típusa. A JPCP úgy szabályozza a repedéseket, hogy az útburkolatot összehúzódási hézagokkal elválasztott egyes lapokra osztja. A födémek jellemzően egy sáv szélesek és 3,7 m (12 láb) és 6,1 m (20 láb) hosszúak. A JPCP nem használ betonacélt, de használ dűbelrudakat és kötőrudakat.
Az illesztett vasbeton burkolat (JRCP)
A JPCP-hez hasonlóan a JRCP is úgy szabályozza a repedéseket, hogy az útburkolatot összehúzódási hézagokkal elválasztott egyes födémekre osztja. Ezek a födémek azonban sokkal hosszabbak (akár 15 m (50 láb) hosszúak), mint a JPCP födémek, ezért a JRCP a födémen belüli repedések ellenőrzésére az egyes födémeken belül betonacélt használ. Ezt az útburkolattípust az Egyesült Államokban már nem építik, mivel hosszú távú teljesítményproblémák merültek fel.
Folyamatosan vasbeton burkolat (CRCP)
Ez a merev burkolattípus a repedésszabályozáshoz nem összehúzódási hézagokat, hanem betonacélt használ. A repedések jellemzően minden 1,1 – 2,4 m (3,5 – 8 láb) magasságban megjelennek, és az alatta lévő betonacél szorosan összetartja őket. FHWA Tech Brief.