Nawierzchnie bitumiczne i betonowe w budownictwie drogowym. Projektowanie dróg

Tematem monografii są nawierzchnie bitumiczne i betonowe w budownictwie drogowym, szczególnie projektowanie dróg powiatowych i gminnych. Asfalt, jako materiał wiążący zalicza się do jednego z najstarszych materiałów budowlanych na świecie. Pierwsze zastosowanie asfaltu w budownictwie znane było już około 2800 lat p.n.e., gdzie wykorzystywany był jako lepiszcze spajające bloki kamienne i ceramiczne. Już w okresie starożytności na terenie Imperium Rzymskiego, Bliskiego Wschodu i Persji asfalt naturalny był stosowany do budowy dróg oraz jako materiał uszczelniający. Prawdziwy rozwój technologiczny w drogownictwie rozpoczął się jednak dopiero na początku XIX w. za sprawą szkockiego inżyniera Johna Loudon MacAdam, który w 1832 r. w Wielkiej Brytanii wykonał pierwsze mieszanki macadamowe. Składały się one z jednofrakcyjnych warstw kruszywa, układanych jedna po drugiej w kolejności od mieszanek o największym uziarnieniu do najmniejszego, tak by zapewnić ich wzajemne klinowanie. Główne założenia mieszanek macadamowych stosowanych w drogownictwie w zasadzie przetrwały do dnia dzisiejszego, jednak technologia ich produkowania, wbudowywania oraz rozwój metod badawczych pozwalają na realizację trwałych, bezpiecznych i komfortowych dróg. Rozwój technologii w zakresie nawierzchni asfaltowych jest podyktowany bez wątpienia stale rosnącym natężeniem ruchu pojazdów, coraz większymi oczekiwaniami użytkowników dróg względem ich trwałego bezpieczeństwa i komfortu jazdy oraz koniecznością racjonalnego gospodarowania odpadami przemysłowymi. Wraz z rozwojem nowych metod badawczych otwierają się nowe możliwości zrozumienia pracy konstrukcji, przyjmowania właściwego poziomu wymagań funkcjonalnych oraz możliwości symulacji zachowania się konstrukcji nawierzchni w wyniku jej obciążenia ruchem pojazdów i warunkami klimatycznymi. Niniejsza praca pozwala zrozumieć najważniejsze zagadnienia techniczne dla materiałów służących do produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych, zasady pracy konstrukcji, najnowsze metody badawcze oraz trendy nowych technologii, które sprawiają, że mieszanki mineralno-asfaltowe ciągle są najlepszym materiałem do budowania nawierzchni drogowych na świecie. Prawidłowo zaprojektowana i wykonana nawierzchnia jest odporna na odkształcenia. W Polsce bardzo duży odsetek dróg zajmują te, które zostały wykonane w latach 70. i 80. Posiadają one nawierzchnie wykonane w przestarzałych technologiach, niedostosowane do wielokrotnie większych obciążeń ruchem niż przewidywano w czasie ich projektowania i budowy. Takie nawierzchnie wykonane z mieszanek mineralno asfaltowych są najbardziej narażone na deformacje i odkształcenia w okresach długotrwałych upałów. W naszym klimacie występują duże amplitudy temeratur, latem temperatury nasłonecznionej nawierzchni sięgają 70°C, a zimą nawet -30°C. W okresie letnim asfalt mięknie i mogą tworzyć się koleiny, a zimą sztywnieje i wzrasta ryzyko powstania spękań niskotemperaturowych. Inną niedogodnością dla drogi jest opad deszczu lub woda gruntowa, która po przeniknięciu pod nawierzchnię, obniża odporność nawierzchni na niszczące działanie ruchu pojazdów. Woda gruntowa może zostać pociągnięta kapilarnie przez grunt słabo przepuszczalny podłoża np. gliny piaszczyste, piaski gliniaste, pyły.