Kiedy i jak zastosować (geo)syntetyki?

Od kilku lat na coraz szerszą skalę w konstrukcjach nawierzchni asfaltowych stosowane są różnego rodzaju wyroby syntetyczne (włókniny, siatki, tkaniny). Rozwój tych technologii jest bardzo dynamiczny zarówno w Polsce, jak i na świecie, jednakże nie zawsze są one poprawnie stosowane. Zdarza się, że ani projektanci, ani wykonawcy nie rozumieją idei wykorzystania poszczególnych syntetyków w nawierzchni oraz nie przestrzegają odpowiednich wymagań wykonawczych, podawanych przez producentów.

Początkowo wyroby syntetyczne w postaci siatek czy włóknin były stosowane wyłącznie w celu ingerencji w podłoże gruntowe (wzmacnianie podłoża, zwiększanie stateczności skarp itd.), w związku z czym w ogólnie stosowanym nazewnictwie otrzymały przedrostek „geo” (geosiatki, geotkaniny, geokraty itp.). Jednakże w przypadku konstrukcji asfaltowych wyroby syntetyczne w żaden sposób nie znajdują się w kontakcie z gruntem, dlatego w dalszej części artykułu stosowane będzie określenie bez przedrostka „geo”.

Poprawnie zaprojektowany oraz wbudowany między warstwy bitumiczne syntetyk może w znaczący sposób poprawić parametry drogi, np. opóźnić wystąpienie spękań od warstw położonych niżej czy spękań zmęczeniowych. Niestety, błędy podczas poszczególnych etapów projektowania nawierzchni i jej budowy mogą spowodować, że syntetyk przyniesie więcej strat niż pożytku i w konsekwencji doprowadzi do znacznie szybszej degradacji nawierzchni (np. poprzez praktycznie całkowite zniszczenie połączeń międzywarstwowych). Każde zastosowanie syntetyków powinno więc być poprzedzone dokładną oceną stanu nawierzchni i analizą przyczyn powstania uszkodzeń. By jednak wiedzieć, jak tego dokonać, trzeba znać pewne ogólne zasady stosowania odpowiednich materiałów syntetycznych w konstrukcjach asfaltowych.

Rodzaje syntetyków

W przypadku nawierzchni bitumicznych najczęściej stosowane są trzy rodzaje syntetyków:

• Włókniny – materiały te odznaczają się znacznie mniejszą sztywnością (modułem sztywności) w porównaniu z modułem sztywności mieszanek mineralno-asfaltowych. Dla drogowców informacja ta oznacza, że włóknin nie należy stosować w celu wzmacniania i zbrojenia nawierzchni, mogą być natomiast wykorzystywane jako warstwy absorbujące naprężenia, ponieważ charakteryzują się stosunkowo dużym wydłużeniem, odpowiadającym granicznej sile, jaką są w stanie przenieść bez uszkodzenia. Są zatem dobrym materiałem przy naprawach spękań odbitych, choć należy pamiętać, że nie poprawią one nośności nawierzchni.
• Siatki – w konstrukcji nawierzchni stanowią element pozwalający przenosić duże siły rozciągające. Charakteryzuje je znacznie wyższy w stosunku do włóknin moduł sztywności, w związku z czym mogą być stosowane w formie zbrojenia warstw asfaltowych. Trzeba jednak zdawać sobie sprawę z faktu, że moduł sztywności mieszanek mineralno-asfaltowych różni się w zależności od temperatury, w związku z czym nie w każdych warunkach atmosferycznych siatka będzie sprawdzać się jako zbrojenie.
• Kompozyty – złożone są najczęściej z siatki oraz włókniny i posiadają cechy wspólne obu tych materiałów. Ich funkcje w nawierzchni zależą od parametrów gotowego wyrobu – przed ich zastosowaniem powinno się bardzo dokładnie przeanalizować zalecenia producentów.

Gdzie stosować?

Wyroby syntetyczne stosowane są najczęściej w nawierzchniach asfaltowych podczas wykonywania remontów dróg. Po sfrezowaniu istniejących warstw bitumicznych rozkładany jest syntetyk, który następnie zostaje przykryty nowymi mieszankami mineralno-asfaltowymi. Wyroby syntetyczne można również z powodzeniem stosować w przypadku miejscowych remontów (np. miejscowe spękania nawierzchni), przy wykonywaniu poszerzeń dróg czy w miejscach wykopów pod instalacje, np. kanalizację sanitarną lub deszczową.

Pozytywne efekty może przynieść także zastosowanie wyrobów w postaci siatek, włóknin czy kompozytów przy remontach nawierzchni betonowych lub półsztywnych. Syntetyki stosuje się tutaj przede wszystkim w celu opóźnienia wystąpienia spękań odbitych na warstwach asfaltowych. Na rysunkach 1–3 przedstawiono w formie graficznej najczęstsze sytuacje zastosowania syntetyków w konstrukcjach asfaltowych nawierzchni drogowych.

Zalecenia projektowe

Poszczególne firmy oraz ośrodki badawcze różnią się w opiniach na temat wpływu działania syntetyków zastosowanych w konstrukcjach nawierzchni asfaltowych. Część producentów i badaczy mówi o 3-krotnym wzroście trwałości nawierzchni, inni o 10- lub 15-krotnym wzroście, a są też tacy, którzy twierdzą, że poprawnie zastosowany syntetyk może podnieść trwałość nawierzchni nawet 35-krotnie. Należy jednak bardzo ostrożnie podchodzić do tego typu informacji. Jeśli bowiem przyjmie się, że nawierzchnia niezbrojona, z przenikającymi całą grubość nawierzchni pęknięciami, wytrzyma w praktyce ok. 7 lat bez remontu, dawałoby to żywotność nawierzchni zbrojonych na poziomie 245 lat! A przecież nawet dla laika jest rzeczą jasną, że 25–30 lat jest górną granicą sprawności technicznej samej nawierzchni asfaltowej. Owszem, istnieją badania (realizowane głównie w USA) dotyczące tzw. nawierzchni długowiecznych, których trwałość można szacować nawet na 50 lat i więcej, jednakże jest to dopiero faza badań i odcinków doświadczalnych, a idea tych konstrukcji na pewno nie polega jedynie na zastosowaniu odpowiedniego syntetyku między warstwy bitumiczne.