PCC-beläggning

Stela beläggningar kallas så eftersom beläggningsstrukturen böjs mycket lite under belastning på grund av den höga elasticitetsmodulen hos ytskiktet. En styv beläggningsstruktur består vanligtvis av en PCC-täckskikt som byggs ovanpå antingen (1) underlaget eller (2) ett underliggande bärlager. På grund av sin relativa styvhet distribuerar beläggningsstrukturen belastningar över ett stort område med endast ett, eller högst två, strukturella lager (se figur 1).
Figur 1. Rigid Pavement Load DistributionDetta avsnitt beskriver den typiska rigida beläggningsstrukturen som består av:

Täcklagret

Detta är det översta lagret, som består av PCC-plattan.

Baslager

Detta är lagret direkt under PCC-skiktet och består i allmänhet av aggregat eller stabiliserat underlag.

Baslager

Detta är lagret (eller lagren) under baslagret. Ett underlagslager behövs inte alltid och kan därför ofta utelämnas.

Strukturella element

En typisk styv beläggningsstruktur (se figur 2) består av ytskiktet och de underliggande bas- och underlagslagren (om de används). Ytskiktet (av PCC) är det styvaste (mätt med elasticitetsmodul) och står för den största delen av hållfastheten. De underliggande lagren är i storleksordning mindre styva men ger ändå viktiga bidrag till vägbanans hållfasthet samt till dränering och frostskydd.

Figur 2. Grundläggande styv beläggningsstruktur

Täckskikt

Täckskiktet är det lager som kommer i kontakt med trafiklaster och består av PCC. Det ger egenskaper som friktion (se figur 3), jämnhet, bullerdämpning och dränering. Dessutom fungerar den som ett vattentätt skikt mot den underliggande basen, underlaget och undergrunden. Ytskiktet kan variera i tjocklek men är vanligtvis mellan 150 mm (6 tum) (för lätt belastning) och 300 mm (12 tum) (för tunga belastningar och hög trafik). Figur 4 visar ett 300 mm (12 tum) tjockt ytskikt.

Base Course

Basskiktet ligger omedelbart under ytskiktet. Den ger (1) ytterligare lastfördelning, (2) bidrar till dränering och frostbeständighet, (3) jämnt stöd för beläggningen och (4) en stabil plattform för anläggningsutrustning (ACPA, 2001). Underlag bidrar också till att förhindra rörelser i marken under markytan på grund av pumpning av plattan. Underlagskikt konstrueras vanligtvis av:

1. Aggregatunderlag. Ett enkelt underlag av krossat aggregat har varit ett vanligt alternativ sedan början av 1900-talet och är fortfarande lämpligt i många situationer idag.
2. Stabiliserat aggregat eller jord (se figur 5). Stabiliseringsmedel används för att binda annars lösa partiklar till varandra, vilket ger styrka och sammanhållning. Cementbehandlade underlag (CTB) kan byggas upp till så mycket som 20-25 procent av ytskiktets styrka (FHWA, 1999). Cementbehandlade underlag som användes på 1950-talet och i början av 1960-talet hade dock en tendens att förlora för stora mängder material, vilket ledde till sprickbildning och sättningar i panelen.
3. Tätgraderad HMA. I situationer där hög styvhet i underlaget önskas kan underlagskikt konstrueras med hjälp av ett tätgraderat HMA-skikt.
4. Permeabel HMA. I vissa situationer där hög styvhet i underlaget och utmärkt dränering önskas, kan underlaget konstrueras med ett öppet graderat HMA-lager. Ny forskning kan tyda på vissa betydande problem med användning av ATPB.
5. Mager betong (se figur 6). Innehåller mindre portlandcementpasta än en typisk PCC och är starkare än ett stabiliserat aggregat. Magra betongunderlag (LCB) kan byggas upp till så mycket som 25 – 50 procent av ytskiktets hållfasthet (FHWA, 1999). Ett magert betongunderlag fungerar ungefär som ett vanligt PCC-ytskikt och kräver därför konstruktionsfogar och kommer att spricka med tiden. Dessa fogar och sprickor kan potentiellt orsaka reflexsprickor i ytskiktet om de inte är noggrant anpassade.

Underlagsbeläggning

Underlagsbeläggningen är den del av beläggningsstrukturen som ligger mellan bärlagret och underlaget. Den fungerar främst som strukturellt stöd, men den kan också:

1. Minimera inträngningen av finkorn från underlaget i beläggningsstrukturen.
2. Förbättra dräneringen.
3. Minimera frostskador.
4. Skapa en arbetsplattform för byggandet.

Underlaget består i allmänhet av material av sämre kvalitet än grundskiktet men bättre än de underliggande jordarna. Lämpliga material är aggregat och strukturell fyllning av hög kvalitet. Ett underlagstak behövs eller används inte alltid.

Typer

Nästan alla styva beläggningar tillverkas av portlandcementbetong (PCC). Styva beläggningar delas in i tre huvudkategorier efter deras sätt att kontrollera sprickor:

Jointed plain concrete pavement (JPCP)

Detta är den vanligaste typen av styva beläggningar. JPCP kontrollerar sprickor genom att dela upp beläggningen i enskilda plattor som skiljs åt av krympningsfogar. Plattorna är vanligtvis ett körfält breda och mellan 3,7 m (12 fot) och 6,1 m (20 fot) långa. JPCP använder inget armeringsstål men använder dowel bars och tie bars.

Jointed reinforced concrete pavement (JRCP)

Precis som med JPCP kontrollerar JRCP sprickor genom att dela upp beläggningen i enskilda plattor som skiljs åt av kontraktionsfogar. Dessa plattor är dock mycket längre (upp till 15 m) än JPCP-plattor, så JRCP använder armeringsstål inom varje platta för att kontrollera sprickbildning inom plattan. Denna typ av beläggning byggs inte längre i USA på grund av vissa långsiktiga problem.

Continuously reinforced concrete pavement (CRCP)

Denna typ av styv beläggning använder armeringsstål i stället för kontraktionsfogar för sprickbekämpning. Sprickor uppträder vanligen varje 1,1 – 2,4 m (3,5 – 8 fot) och hålls tätt samman av det underliggande armeringsstålet. FHWA Tech Brief.