Građenje lokalnih puteva

Građenje lokalnih puteva

31

3. Građenje lokalnih puteva

Građenje lokalnih puteva zavisi od rešenja do kojih se došlo u procesima planiranja i projektovanja, a direktno utiče na održavanje i eksploataciju istih. Izbor geometijskih elemanata puta i tipa kolovoznih konstrukcija znatno utiče na izgradnju lokalnih puteva. U odnosu na ukupne troškove građenja lokalnih puteva, ulaganja u izgradnju kolovoznih konstrukcija čine 70–90 % ukupno uloženih sredstava, s obzirom da trasa skoro po pravilu leži po terenu. Zbog toga je važno detaljno se upoznati sa lokalnim karakteristikama terena, materijalima, klimom, specifičnostima saobraćaja, sezonskim poromenama, itd. Do znatnih ušteda može se doći dobrom analizom geomehaničkih i geoloških karakteristika terena. Parametri za projektovanje kolovoznih konstrukcija su :

3.1.



Saobraćaj – ekvivalentno osovinsko operećenje, opterećenje po točku kontaktno optrećenje



Svojstva materijala – efektivni povratni modul, koeficijent slojeva, modul elastičnosti i modul krutosti



Projektni period



Prirodna sredina – klima, prodiranje mraza, novo podzemne vode, bubrenje tla i odvodnjavanje



Tip kolovoza



Troškovi – građenja, održavanja i eksploatacije



Pouzdanost – projektovanja kolovoza



Kriterijum kvaliteta – upotrebljivost, dozvoljeni kolotrazi i gubitak agregata

Saobraćaj

Neki od navedenih parametara za lokalne puteve, kod puteva višeg ranga imaju potpuno drukčiji značaj. Kod autoputeva, na primer osnovni parametar je ekvivalentno osovinsko operećenje, dok je na lokalnim putevima to opterećenje po točku tj. kontaktno opterećenje. Veličina ovog opterećenja na lokalni putevima utiče na naponska stanja, a broj njegovih ponavljanja na zamor materijala. Kod teretnih vozila naležuća površina aproksimira se krugom, pa imamo:

Građenje lokalnih puteva

r=

P p

32

,

r – radijus kontakta P – opterećenje, KN P – jednako raspodeljen pritisak po dodirnoj površini, KN/m3 Veoma je bitno imati podatke o tipovima vozila koja saobraćaju na određenom lokalnom putu, jer kontaktno opterećenje je kod putničkih vozila veće na obodima pneumatika, a kod teretnih vozila u tredini kontaktne površine. Projektovanje i građenje kolovoznih konstrukcija podrazumeva i procenu saobraćajnog opterećenja puta. Prosečan broj vozila na našim lokalnim putevima je 100-500 vozila za 24 časa, izuzev u ekstremnim slučajevima kada dostiže čak 3.000 vozila za 24 časa. Projektom može biti definisano opterećenje manje od 100 vozila po danu, a put može biti takav da je u upoterebi samo povremeno u toku godine. Prema američkim propisima opterećenost lokalnih puteva je 50-400 vozila na dan. Prema nemačkim propisima za lokalne puteve namenjene poljoprivredi i šumarstvu, utvrđeno je da se njihovo opterećenje menja u zavisnosti od vrste, obima i tehnologije radova, kao i godišnjeg doba. Kod poljoprivrednih puteva za dimezionisanje kolovozne konstrukcije opterećenje se prema načinu dejstva deli na tri kategorije: 

jako prometno opterećenje



srednje prometno opterećenje



slabo prometno opterećenje

Prometno opterećenje potrebno je ocenjivati i prema očekivanoj masi prevoza izraženoj u brutto tonama dnevno kao godišnji prosek. Prema istim propisima, opterećenje na šumskim putevima dato je u tabeli: Tabela 13. Klasifikacija prometnog opterećenja na šumskim putevima Kategorija prometnog opterećenja Prometno opterećenje u brutto tonama/24 h Srednje teško 500-500 Lako 100-500 Neznatno Ispod 100 Po definiciji – Opterećenje po točku (EOJT) predstavlja opterećenje od jednog pneumatika koje izaziva iste napone, dilatacije i nagibe u kolovoznoj konstrukciji i podtlu, kao i opterećenje grupe pneumatuka u nekom složenom stajnom trapu.

Opterećenje dvojnih točkova - Pd Sd Pd / 2

h

2

 Sd

2

h



h = 76 cm

Analiza EOJT po metodi mornarice SAD Ekvivalentno saopraćajno opterećenje (ESO) predstavlja broj prelaza osovina sa ekvivalentnim opterećenjem kroz određeni presek saobraćajne trake u posmatranom intrevalu vremena. ESO = DD . DL . eso , gde je: DD – koeficijent raspodele saobraćaja po smerovima; obično iznosi 0,5 (50 % po smeru), a može da se kreće od 0,3 do 0,7 DL – koeficijent raspodele saobraćaja po trakama kod puteva sa više traka u jednom smeru; za puteve sa jednom trakom po smeru je 100 eso – zbirno ekvivalentno saobraćajno opterećenje u oba smera koje se očekuje na određenoj deonici puta u okviru projektnog perioda Projektni period je vremensko razdoblje u godinama za koje se kolovozna konstrukcija projektuje, a zavisi od važnosti puta, merodavnog saobraćajnog opterećenja, itd. Uobičajene vrednosti date su u tabeli: Tabela 14. Projektni period kolovozne konstrukcije Vrsta puta

Projektni period (godina)

Gradski putevi sa većim opterećenjem

30-50

Vangradski putevi sa većim opterećenjem

15-25

Malo opterećeni putevi

15-25

Malo opterećeni putevi sa zastorima od nevezanih materijala

10-20

Na američkim putevima ovaj period je najčešće 20 godina tj. od 10 do 25 godina.

3.4.

Tipovi kolovoznih konstrukcija

Dva osnovna tipa kolovoznih konstrukcija su fleksibilne i krute kolovozne konstrukcije. Fleksibilne se u praksi nazivaju “asfaltne”, koje se najčešće izrađuju od bitumenom vezanih materijala, a za krute važi naziv “cementno betonske” i one se najčešće grade od portland cementom vezanih materijala.

Pod pojmom savremena kolovozne konstrukcije podrazumeva se višeslojna konstrukcija koja se sastoji od slojeva bitumenom vezanih materijala, tj. od asfaltnog zastora i nosećih slojeva (od nevezanog zrnastog materijala, vezanog zrnastog kamenog materijala, pogodne vrste veziva ili kombinacije ovih materijala). Sastav, debljina i raspored slojeva za pojedine tipove fleksibilnih kolovoznih konstrukcija zavise najviše od saobraćajnog opterećenja, svojstava tla u posteljici i klimatskohidroloških islova.

Betonske kolovozne konstrukcije spadaju u grupu krutih kolovoznih konstrukcija. Sastoje se od betonske nearmirane ili armirane ploče preko položene podloge ili direktno preko posteljice. Zbog svoje krutosti i velikog modula elastičnosti, u odnosu na fleksibilne kolovozne konstrikcije, opterećenje prenose na veliku površinu podloge. S obzirom na ovu činjenicu, nosivost podloge ima mali uticaj na nosivost kolovoza. Fleksibilne kolovozne konstrukcije su u odnosu na krute daleko elastičnije i deformabilnije. Betonske kolovozne konstrukcije, zbog svoje velike krutosti, opterećenje prenose na veću površinu posteljice, izazivajući znatno manje napone na pritisak i deformaciju u odnosu na fleksibilne. Tipične kolovozne konstrukcije na lokalnim putevima u Belgiji prikazane su na slici: Tipične fleksibilne i krute kolovozne konstrukcije na lokalnim putevima

1. asfalt beton

2. površinska obrada

3. drobljeni kamen

4. beton

3.5.

Elementi kolovozne konstrukcije

Osnovni elementi kolovoznih konstrukcija su: posteljica, donja podloga, gornja podloga i zastor. 3.3..1 Posteljica Posteljica prdstavlja “temelj” kolovozne konstrukcije. U useku ona je od prirodnog tla, a u nasipu od prirodnog tla transportovanog iz useka ili pozajmišta sa strane. Ako je nosivost posteljice zadovoljavajuća, u izvesnim slučajevima, preko nje se direktno polažu slojevi od bitumenom ili cementom vezanih materijala. Radi zaštite posteljice od dejstva mraza često se iznad nje radi donja podloga. Kod betonskih kolovoznih konstrukcija za posteljicu je najvažnije da ima ujednačenu nosivost, ali brojnim vrednostima se ne pridaje veći značaj. Posteljice se klasifikuju na slabe, normalne i vrlo čvrste, prikazane u tabeli.

Tabela 15.

Klasifikacija posteljice

Tip posteljice

Minimalna debljina donje podloge (cm)

Sve posteljice čije je CBR  2% 2 < CBR < 15 % Sve posteljice čije je CBR  15%

Slaba Normalna Vrlo čvrsta

15 8 0

Čvrstoća slabo nosivih posteljica može se poboljšati mehanički i hemijski. Mehaničkim postupcima vrši se poboljšanje granulometrijskog sastava temeljnog tla i njegovog sabijanja. U hemijskim postupcima koriste se: cement, kreč, pepeo, itd. Površina posteljice se radi sa minimalnim poprečnim nagibom od 3(4)%, što zavisi od karakteristika tla i uslova odvodnjavanja. Na ravnjači od 3 m dozvoljeno je odstupanje ravnosti od  3 cm. Osnovna uloga posteljice je da: 

omogući pravilnu izgradnju slojeva, iznad nje



zaštiti trup puta do momenta gradnje narednih slojeva



da pruži ujednačenu nosivost

Nosivost posteljice se najčešće izražava CBR-om ( kalifornijski indeks nosivosti ),modulom stišljivosti, povratnim modulom i modulom reakcije tla K. Kriterijumi nosivosti posteljice po JUS.U E8.010 dati su u sledećoj tabeli: Tabela 16. Vrsta

materijala

Kriterijumi nosivosti posteljice Kriterijumi

Stepen zbijenosti Sd Modul stišljivosti Modul deformabilnosti (%) Ms ( N/mm2 ) Ev2 ( N/mm2 ) Sitnozrni kohezivni materijal i sitnozrni pesak Mešani kameni i zamljani materijal (glinoviti šljunak, glinovita drobina, itd.) Kameni materijal (kamena drobina, šljunak, itd. )

100

20

30

100

30

45

100

40

60

Prema nemačkim propisima za lokalne puteve poljoprivredne i šumske svrhe posteljica je definisana kao završni sloj nasipa osređene debljine ili sloj tla u useku uređen tako da odgovara traženim zahtevima zbijenosti i nosivosti, kao i projektnoj geometriji. Po njima posteljica u vrema izgradnle mora imati dovoljnu nosivost, a u toku eksploatacije puta ne sme menjati nosivost toliko da bi bila ugrožena stabilnost i predviđena trajnost kolovozne konstrukcije. Debljina sloja koji se smatra posteljicom se kod zemljanih materijala 20 cm, a kod kamenih 30 cm . 3.3. 1.1.1.

Kvalitet materijala (nemački standardi)

Prirodni materijali od kojih se gradi posteljica moraju imati određena svojstva, odnosno kvalitet. Ako za to ne postoje mogućnosti, radi se sa materijalom koji poseduje takva svojstva, treba predvideti neki od načina poboljšanja tla. Materijal za uzradu posteljice može biti: -

zemljani materijal

-

mešani materijal (zemljani i kameni)

-

kameni materijal

Zemljani materijal mora zadovoljavati zahteve iz sledeće tablice: Tabela 17. Zahtevi za zemljane materijale za primenu u posteljici Svojstva Zahtevi Maksimalna suva prostorna masa po 1600 stand. Proctoru, min ( t/m3 ) Granica tečenja, max (%) 50 Indeks plastičnosti, max (%) 20 Bubrenje (4 dana pod vodom), max (%) 3 Sadržaj organskih materija, max (%) 6 Mešani materijali su prirodni materijali ili materijali dobijeni preradom (u kamenolomima) u kojima je jedna komponenata (zemlja ili kamen) zastupljena udelom minimalno 30 %. Radi postizanja mogućnosti dobrog zbijanja materija mora imati stepen neravnomernosti:

U=

d 60 >9 , d 10

gde je: d60 - prečnik zrna od kojih je 60 % sitnije u materijalu d10 - prečnik zrna od kojih je 10 % sitnije u materijalu Najveće zrno (kamenog materijala) ne sme biti sitnije od 15 cm. Kameni materijal može, takođe, biti prirodnog porekla ili dobijen preradom, a mora zadovoljavati sledeće kriterijume: -

stepen neravnomernosti U > 4

-

najveće zrno 15 cm

Prilikom izrade posteljice materijal od kog se ona ili u kome se gradi, najpre mora biti isplaniran pogodnim sredstvom, najčešće grejderom, tako da se postigne približno projektovani oblik posteljice. Zatim se , pre zbijanja, vlažnost materijala mora dovesti u stanje oko optimalne vlažnosti.ako je materijal previše suv, vlaži u određeno vreme i ostavlja da se voda jedmoliko raspodeli po česticama tla. Ako je materijal previše mokar, ostavlja se određeno vreme da se prosuši na suncu i vetru. Zbijanje se vrši pomoću pogodnih sredstava, zavisno od vrste materijala.Za zemljane materijale treba koristiit ježeve i gumene valjke.Za kamenite materijale treba prvenstveno koristiti vibracione, a nekad i statičke valjke.Za mešane materijale treba koristiti vibracione valjke, gumene valjke i eventualno statičke valjke. Po završenom zbijanje posteljica mora imati projektovani oblik. Da bi se to postiglo dopuštenon je i eventualno dosipavanje materijala. Zbijenost posteljice se ispituje: -

puštanjem kamiona sa valjkom 50 kN pri čemu ne smeju ostati trajne deformacije

-

ispitivanjem modula stišljivosti pomoću kružne ploče pri čemu se traži minimalna vrednost Ms = 20 MN/m2.

Odstupanje od ravnosti posteljice može biti najviše 4 cm na letvi dužine 4 m. Nagib planuma posteljice(u pravcu) mora biti najmanje 4 %. Ispitivanje zbijenosti posteljice pomoću kamiona obavlja se kontinuirano duž čitavog puta, dok se ispitivanje modula stišljivosti kružnom pločom obavlja na svakih 100 m puta. 3.3..2 Donja podloga Odmah nakon izrade posteljice, pristupa se, što je moguće brže, izradi donje podloge. Ona se sastoji od jednog ili više slojeva prirodnog ili mehanički stabilizovanog tla, drobljenog agregata, šljunkovito-peskovitog agregata ili otpadnog materijala (drobljeni beton i šljaka). Osnovni zadatak donje podloge je da: -

pruži ujednačenu nosivost

-

poveća nosivost konstrukcije

-

smanji negativne uticaje nastale usled promene zapremine tla u posteljici

-

smanji ili spreći dejstvo mraza ili pumpanja

Praktično njen zadatak je da poveća debljinu kolovozne konstrukcije na najpovoljniji način. U zavisnosti od saobraćajnog opterećenja, dejstva mraza i kvaliteta materijala, debljina donje podloge iznosi 15-50 cm. Ako je nosivost posteljice velika (CBR  10 %) i nema opasnosti od dejstva mraza donja podloga se može izostaviti. Izbor tipa podloge zavisi od raspoloživih materijala i saobraćajnog opterećenja. Jedan od mogućih načina izbora podloge prikazan je u sledećoj tabeli: Tabela 18. Tipovi donjih podloga

Specifikacija

Prolaz kroz sita u % (mm) 37.5 19.0 4.75 0.425 0.075

Tip A Otvorena mešavina

Tip B Zatvorena mešavina

Tip C Stabiliz. cemen.

Tip D Stabiliz. krečom

Tip E Stabiliz. bitumen.

Tip F Zrnasti agregati

100 60-90 35-60 10-25 0-7

100 85-100 50-80 20-35 5-12

100 65-100 25-50 5-20

* -

* -

100 60-100 25-50 0-15

2,8-5,2

0,7

Čvrstoća na pritisak posle 28 dana (MPa) Stabilnost po Maršalu, (KN) Tečenje po Maršalu, (mm)

2,25 min 5 max

Nosivost donje podloge uzražava se istim pokazateljima kao i posteljice: povratni modul, modul reakcije, modul stišljivosti, itd. Potrebne debljine donje podloge za betonske kolovozne konstrukcije, u zavisnosti od nosivosti posteljice date su u tabeli: Tabela 19.

Debljine donje podloge

CBR na posteljici, (%)

Debljine donje podloge, (cm)

Manje od 2

28

2-4

18

4-6

13

6-15

8

Preko 15

0

Kod nearmiranih betonskih konstrukcija stavlja se odgovarajuća membrana da bi se smanjilo trenje između betonske ploče i donje podloge, koje se javlja pri dilatiranju ploče zbog promene temperature i vlage. 3.3..3 Gornja podloga Gornju podlogu čini jedan ili više slojeva koji leže neposredno ispod zastora. Za njenu izradu koriste se materijali otporni na dejstvo vode, mraza, sa CBR  80 %. Najčešće se koriste: drobljeni agregat, mrševi beton, cementom i bitumenom vezani materijali i stabilizovani materijali. Kod krutih kolovoza donjom podlogom se naziva sloj ispod betonske ploge. Uloga gornje podloge zavisi od tipa kolovoza. Kod krutih kolovoznih konstrukcija gornja podloga se koristi da: spreči pumpanje i dejstvo mraza, odvodnjava, smanji dejstvo promene zapremine u posteljici i poveća nosivost konstrukcije. Kod fleksibilnih kolovoznih konstrukcija gornja podloga treba da poveća nosivost kolovoza, poboljša odvodnjavanje i spreči dejstvo mraza. Najpoznatije vrste gornjih podloga su makadamske, betonske i od cementom vezanih ili bitumenom vezanih materijala. Makadam predstavlja podlogu sastavljenu od drobljenog agregata. Osnovni tipovi ovih podloga su: suvo vezani makadam, vodom vazani makadami i penetrisani makadami. Podloge od cementom veznih materijala mogu biti od mršavog betona i stabilizacije cementom. 3.3..4 Zastor Zastor podnosi direktne uticaje od opterećenja vozila i faktora sredine, tj.: -

dejstvo pneumatika (vertikalno i tangencijalno) i habanja

-

dejstvo temperature, sunčevih zraka (oksidacija veziva) i vode

Od pneumatika vozila, intenzitet vertikalnog napona na pritisak, iznosi od 0,5 do 0,8 MN/m2, a napon na smicanje u blizini površine habajućeg sloja 0,5 do 2 inteziteta pritiska u pneumaticima (0,35 do 1,6 MN/m 2 ). Temperaturne razlike mogu iznositi i do 300 C u toku dana, a godišnje i do 800 C (+600 C leti i –200 C zimi). Ovi slojevi se kod fleksibilnih kolovoznih konstrukcija najčešće grade od bitumenom vezanih materijala, a kod kritih od portland cementnih betona. Kod fleksibilnih kolovoznih konstrukcija se sastoji od habajućeg i veznog sloja. Vezni sloj ima zadatak da habajući sloj poveže sa podlogom. On povećava nosivost, otpornost na trajne deformacije, čini promenu kvaliteta materijala od habajućeg ka nižim slojevima umerenijom i stvara uslove za izgradnju kvalitetnijeg habajućeg sloja. U slučajevima kada je primenjen vezni sloj se izrađuje najčešće od “asfalt betonskih mešavina”, a debljina mu je 5-10 cm. Habajući sloj od asfalt betona najčešće je debljine od 2,5 do 8 cm.

Kod krutih kolovoznih konstrukcija debljina zastora tj. betoskih ploča je 10-35 (40) cm, što je u praksi najčešće 20-25 cm. Zastor je najvažniji sloj kolovozne konstrukcije čije su najmanje vrednosti precizirane standardima (dimenzionisanjem). Dozvoljeno odstupanje ravnosti zastora na ravnjači dužine 4 m je  4 mm, a minimalni poprečni nagib kolovoza na pravcu iznosi 2,0 (2,5) %. Prema nemačkim propisima zastor je sloj po kome se neposredno odvija promet i koji štiti kolovoznu konstrukciju od nepovoljnih vremenskih uticaja. Zbog toga je vezan određenim vezivima. Izuzetak čine zastori koji se sastoje od zrnastog kamenog materijala bez veznog sredstva. Oni su manje otporni na promet i slabije štite kolovoznu konstrukciju od vremenskih neprilika, pa se njihova upotreba predviđa samo kod slabije opterećenih puteva. Osnovni tipovi zastora sa gledišta izgradnje lokalnih puteva su:

3.6.



zastori dobijeni obradom prirodnog tla (obrade uljima, mehaničke stabilizacije, stabilizacije sa kalcijum hloridom-CaCl2, cementom, krečom, bitumenskom emulzijom, šljunkom, pepelom, itd.)



neobrađeni zastori od peskovite gline, nekanih krečnjčkih stena, šljake, pepela, šljunka i drobljenog agregata, uključujući saobraćajem i valjcima zbijene makadame



zastori dobijeni površinskim obradama sa bitumenom, materijala navedenih u prethodnoj grupi (uključujuću i stabilizacije tla)



Mešani zastori ili zastori dobijeni mešanjem materijala na licu mesta (uključujući obrade emulzijama drobljenog kamenog agregata, šljake i šljunka)



Zastori od bitumenom vezanih materijala dobijenih u stabilnim postrojenjima (uključujući bitumenizirane peščane mešavine)



Zastori od bitumeniziranih makadama (uključujući penetrisane po hladnom i toplom postupku)



Zastori od asfalt i cement betona

Materijali

Značaj lokalnih puteva za život građana u naseljima van grada ne treba razmatrati, jer se baš iz tog razloga teži na uvećanju lokalne putne mreže. Pritom se uvek polazi od principa da se izgradi što više lokalnih puteva sa što manje uloženih sredstava, tako da je jedan od osnovnih principa pri izradi lokalnih puteva maksimalna upotreba lokalnih materijala, jer su oni najčešće jeftini i anlaze se u naposrednoj blizini trase što smanjuje i troškove transporta i građenja. U zavisnosti od položaja i vrste terena na kome se gradi lokalni put izbor materijala je različit, ravničarskim tereni najčešće imaju znatno manji izbor prirodnih materijala u odnosu na brežuljkaste, brdovite i planinske terene gde je izbor materijala za građenje znatno širi. Presudnu ulogu ima geološki sastav terena, tako da veća otvorenost geoloških profila u brdskim i planinskim terenima omogućava lakše nalaženje i eksploataciju različitih vrsta prirodnih građevinskih materijala.

Veća industrijska postrijenja za preradu mineralnih sirovina, rudnici metala i nemetala sa separacijama i flotacijama, kamenolomi, elektroenergetske postrojenja i toplane na bazi uglja daju velike količine raznovrsnih otpadnih i sekundarnih materijala koji se mogu koristiti za građenje puteva. Posebno treba istaći da se lokalni putevi mogu uspešno graditi i sa lokalnim nastandardnim materijalima, ako se poštuju određena pravila i to: da gornji stroj lokalnog puta bude položen na geološki dobro istraženom i geomehanički dobro definisanom terenu, da posteljica puta leži iznad nivoa podzemnih voda, da je sistem odvodnjavanja rešen tako da se spreči negativan uticaj vode i mraza na postojanost ugrađenih materijala i trajnost kolovozne konstrukcije. U slučaju da njihov kvalitet nije u potpunosti zadovoljavajući, neophodno je izvršiti njihovu delimičnu ili potpunu popravku tj. izmenu karakteristika. Najveći napredak u tehnologiji i standardizaciji metoda građenja postignut je u oblasti primene bitumenom i cementom vezanih materijala. Metode izgradnje, uključujući i opremu, za lokalne puteve u odnosu na puteve višeg reda skoro su identične. Konačno, osnovni materijali za izradu kolovoznih konstrukcija na lokalnim putevima su: vezani, nevezani, kao i razne vrste sekundarnih i otpadnih materijala. 3.4.1

Nevezani materijali Ova vrsta materijala može se naći u prirodi ili dobiti preradom. Bilo koji tvrdi materijal, prirodnog ili veštačkog porekla, smatra se agregatom.

U prvu grupu nevezanih materijala spadaju drobljeni separisani ili neseparisani kameni agregat, drobljena šljaka i drobljeni beton, a i drugu prirodni pesak, šljunak i šljaka. Lokalni putevi mogu se graditi od kvalitetnih materijala, tj. standardnih prirodnih materijala koji zadovoljavaju tehničke uslove za izgradnju regionalnih i magistralnih puteva. Ovoj grupi pripadaju peskovito-šljunkoviti materijali, drobljeni agregati od karbonatnih stena i drobljeni agregati od eruptivnih stena. Svi oni potiču iz aktivnih šljunkara i kamenoloma i koriste se za izradu kolovozne konstrukcije tj.zastora. Lokalni materijali standardnog kvaliteta često se mogu, u znatnim količinama, naći i van aktivnih kamenoloma i šljunkara. Prirodni agregati i peskoviti šljunak mogu se naći kao vučeni nanos u koritima većih rečnih tokova tj.kao nanosi-sedimenti rečnih terasa svih naših reka, kao jezerski sedimenti ili kao sedimenti u krovini neogenih ugljenih basena (kolubarski, kostolački, kovinski i dr.). Oni se uz odgovarajuću tehnološku obradu koriste kao kvalitetni materijali za izgradnju lokalnih puteva. Kvalitetne prirodne drobine, kao što su osulinski materijal kalcitskog sastava ili dolomitske drobine, predstavljaju odličan materijal za izgradnju lokalnih puteva. Kao odličan materijal za građenje treba napomenuti i materijale koji potiču od starih, rušenih kolovoznih konstrukcija koji se zamenjuju novim (u našim uslovima primena ovih materijala je vrlo mala). Prirodni nastandardni materijali predstavljaju prirodne materijale slabijih ili oslabljenih fizičko-mehaničkih svojstava u odnosu na standardne prirodne materijale,

te se često nazivaju i marginalni materijali. Među ovim materijalima, razlikujemo, prema poreklu, dve grupe materijala i to: 

Kameni materijali slabijih i oslabljenih fizičko-mehaničkih svojstava kao što su degradirane karbonatne stene, degradirane metamorfne stene (gnajsevi, mikašisti, škriljci, serpentiniti), škriljci niskog stupnja metamorfizma, jako porozne i intenzivno promenjene vulkanske stene, sedimentne stene sa slabijima vezivom (peščari, konglomerati i beče)



Otpadni materijali koji su isti ili veoma slični prethodnoj podgrupi. To su jalovinski materijali rudnika metala i nemetala, otpadni materijali pri eksploataciji, drobljenju i separisanju kamena, magnezita, azbesta i dr. Uovu grupu, takođe spadaju flotacijske jalovine rudnika metala: olova, cinka, bakra, antimona i dr. O materijalima ove podgrupe više će biti reči kasnije.

Prema nemačkim propisima za lokalne puteve namenjene poljoprivredi i šumarstvu, nevezani materijali za izradu kolovoznih konstrukcija koriste se kod puteva sa relativno malim, povremenim saobraćajnim opterećenjem, a sve zbog male otpornosti kolovozne površine prema opterećenju i male nosivosti. Izgled kolovoznih kontrukcija sa nevezanim zastorom prikazan je na sledećim slikama:

Orijentacioni tipovi kolovoznih konstrukcija kod poljoprivrednih puteva bez vezanog zastora za slabo saobraćajno opterećenje

Ovaj tip kolovoznih konstrukcija ne primenjuje se kod jako opterećenih puteva. Prema ovim propisima kao materijali za izradu kolovoznih konsrukcija sa nevezanim zastorom mogu se upotrebiti prirodni peskovitit šljunkovi, drobljeni kameni materijali, prirodni kameni materijali, lokalni drobčjeni materijali, peskovi i drugi slični zrnasti materijali. 3.4.1.1.

Prirodni peskoviti šljunak

mase zrna manjih od d

Granulometrijska kriva šljunka mora se nalaziti unutar graničnih linija za šljunkovite nosive materijale.

PREČNIK ZRNA d (mm) Koeficijent neravnomernosti U = d60/d10 mora biti između 15 i 50 (d60 je procenat zrna od kojih je 60 % sitnije u materijalu, a d 10 procenat zrna od kojih je 10 % sitnije u materijalu).Sadržaj čestica manjih od 0,02 mm u nepovoljnim uslovima tla i vlažnost mora biti manjaod 3 %, a u povoljnim uslovima mora biti manji od 6 %.Zrna šljunka moraju biti dovoljno čvrsta za predviđenu namenu i moraju biti otporna na vremenske uticaje, a naročito na mraz. 3.4.1.2

Drobljeni kameni agregat

U upotrebi je drobljeni kameni agregat kontinualne granulacije 0/40 mm ili 0/60 mm.Granulometrijska kriva mora se nalaziti unutar propisanih garaničnih krivih prikazanih na sledećim slikama.

% mase zrna manjih od d % mase zrna manjih od d

PREČNIK ZRNA d (mm) PREČNIK ZRNA d (mm)

Traženi granulometrijski sastav postuže se ili neposrednom proizvodnjom ili u drobilišnim postrojenjima kamenoloma ili kombinovanjem nekoliko frakcija drobljenog kamenog materijala, odnosno njihovim mešanjem u odgovarajućem postrojenju.

U pogledu čistoće (čestice manje od 0,02 mm), mehaničke otpornosti samih zrna i njihove otpornost na vremenske prilike važe isti zahtevi kao i za prirodni peskoviti šljunak. 3.4.1.3.

Lokalni zrnasti materijali

U ove materijale spadaju: usitnjeni kameni materijali iz iskopa, otpadni materijali iz kamenolama, škriljci, prirodno izdrobljeni dolomiti, metalurški otpad i sl. Za njihovu granulaciju ne postavljaju se posebni uslov, ali se traži da materijali imaju sposobnost da se mehaničkim sredstvima mogu dobro učvrstiti i zbijati. Veličina najvećeg zrna ograničena je na ½ predviđene debljine sloja, zbog njegove homogenosti i ravnosti površine. Zrnasti materijali moraju imati dovoljnu mehaničku otpornost za predviđenu svrhu i dovoljnu otpornost na vremenske uslove i mraz. Ova svojstva se za pojedine materijale određuju na osnovu iskustva. I prored nesumnjivo malih početnih troškova izgradnje prirodni, nevezani materijali se u praksi sve manje primenjuju. U zadnje vreme mnogi od postojećih zastora od nevezanih materijala su nadograđeni slojem-vima bitumenom vezanih materijala. Sa takvim ojačanjem ovim zastorima se povećava trajnost.nazivaju se “jeftini asfaltni zastori”. 3.4.2. Vezani materijali Dve osnovne grupe vezanih materijala su bitumenom i cementom vezani materijali. 3.4.2.1.

Bitumenom vezani materijali

Ugljovodonična veziva – bitumen, bitumenske emulzije i razređeni bitumen koriste se za izradu asfaltnih mešavina po tolom i hladnom postupku (asfalt beton, porozni asfalt, diskontinualne mešavine) koje se mogu upotrebiti za uzradu kolovoza na putevima za sve vrste saobraćajnog opterećenja. Za uzradu površinskih obrada, asfaltnih mešavina po hlandnom postupku i tankih asfaltnih presvlaka (slurry seal i mikro asfalt) koriste se bitumenske emulzije i razređeni bitumen, a mogu se primeniti kod puteva sa srednjim, lakim i vrlo lakim saobraćajnim opterećenjem. Zadnjih godina sve više su u upoterbi polimer - modifikovana ugljovodonična veziva. -

Jugoslovenski standardi za ugljovodonična veziva koja se koriste za izgradnju i održavanje puteva



Bitumen Za izradu asfaltnih mešavina po toplom postupku tipa asfalt betona AB 11 ili AB 8 koriste se kolovozni bitumeni tipa BIT 90 i BIT 60 koji se proizvode u rafinerijama u Novom Sadu i Pančevu. Osnovne karakteristike bitumena za kolovoze prema JUS-u U.M3.010 prikazane su u tabeli. Tabela 20. Specifikacija za bitumane za kolovoze

Karakteristike bitumena Penetracija na 250C (1/10 mm) Tačka razmekšanja po PK (0C) Indeks penetracije, IP najmanje Duktilitet na 250C (cm), najmanje Tačka loma po Fraass-u (0C), najviše Parafinski broj, % (m/m), najviše Nerastvorljivi sastojci u CCl4, % (m/m), najviše Relativna gustina na 250C/250C, najmanje Gubitak mase posle 5 sati zagrevanja na 1630C, % (m/m), najviše Smanjenje penetracije posle zagrevanja (%), najviše Tačka loma po Fraass-u posle zagrevanja (0C), najviše Dinamička viskoznost na 600C (Pa.s) Kinematička viskoznost na 1350C (mm2/s)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

9.

10.

11. 12. 13. 

Metode ispitivanja JUS

BIT 200 160210

Vrste bitumena prema JUS-u U.M3.010 BIT BIT BIT BIT BIT 130 90 60 45 25 1208050-70 35-50 20-30 150 100

B.H8.613

37-43

41-46

45-51

49-55

54-60

59-66

66-72

B.H8.614

-1,0

-1,0

-1,0

-1,0

-1,0

-1,0

-1,0

B.H8.615

100

100

100

100

50

15

5

B.H8.616

-15

-13

-11

-8

-6

-3

+1

B.H8.605

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

B.H8.617

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

B.H8.618

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

B.H8.619

1,0

0,8

0,6

0,6

0,6

0,5

0,5

B.H8.612

40

40

40

40

35

35

30

B.H8.616

-12

-10

-8

-6

-4

-1

+3

B.H8.612

B.H8.620

Određuje se

B.H8.621

Određuje se

BIT 15 10-20

Bitumenske emulzije – predstavljaju homogen disperzan sistem bitumena u vodi, koji sadrži odgovarajući katjonski ili anjonski tip emulgatora. U zavisnosti od primenjenog sredstva za emulgovanje postoje anjonske emulzije (alkalne), koje se upotrebljavaju za kamene agregate karbonatnog sastava (krečnjak, dolomit) i katjonske (kisele) emulzije koje se upotrebljavaju za kamene agregate silikatnog sastava (andezit, dacit, dijabaz). Za izradu asfaltnih mešavina po hladnom postupku koriste se polustabilne emulzije razređenog bitumena, anjonskog tipa AP-R ili katjonske tipa KP-R. Kod nas u Jugoslaviji bitumenske emulzije se prizvode u “GRMEČ”-u Beograd. Asfaltne mešavine po hladnom postupku najčešće se koriste za izradu kolovoza kod puteva sa srednjim, lakim i vrlo lakim saobraćajnim opterećenjem, kao i za uzradu zastora na trotoarima i pešačkim

stazama i za krpljenje oštećenih mesta na kolovozima. Jugoslovenske specifikacije za anjonske i katjonske bitumenske emilzije prikazane su u sledećim tabelama. Tabela 21. Specifikacije za anjonske emulzije(JUS U.M3.022/96) Metoda AN- AN- AN- AN- AP- AP- APispitivanja Karakteristike 40 55 60 65 55 60 65 JUS Viskoznost na 5 3-15 3-15 >5 U.M3.100 200C( 0E ) Vreme isticanja STV aparatom na 4 2-13 2-13 >4 U.M3.100 200C (otvor 4 mm), (s) Sadržaj vode, % U.M3.020 59-61 44-46 39-41 34-36 44-46 39-41 34-36 (m/m) Stepen stabilnosti U.M3.020 Nestabilna Polustabilna Homogenost prosejavanjem pri isporuci, ostatak na U.M3.020 0,5 0,5 situ 0,63 mm, % (m/m),max Postojanost na U.M3.020 28 dana 56 dana skladištenje, min Ponašanje bitumenskog filma U.M8.0960 100/80 100/80 pod vodom, 20  30C 24 h, min

Karakteristike Viskoznost na 200C( 0E ) Vreme isticanja STV aparatom na 200C (otvor 4 mm), (s) Sadržaj vode, %(m/m)

AS55

AS60

3-15

3-15

2-13

2-13

44-46

39-41

stabilna

0,5

56 dana

100/80

Tabela 22. Specifikacije za katjonske emulzije (JUS U.M3.024/96) Metoda ispitivanja KN- KN- KN- KN- KP- KP- KP- KS- KS40 60 65 70 60 65 70 55 60 JUS

KS65

U.M3.100

5

>7

3-15

>5

>7

3-15

3-15

>5

U.M3.100

4

>6

2-13

>4

>6

2-13

2-13

>4

U.M3.020

59-61

39-41

34-36

29-31

39-41

34-36

29-31

44-46

39-41

34-36

Stepen stabilnosti Homogenost prosejavanjem pri isporuci, ostatak na situ 0,63 mm, % (m/m),max Postojanost na skladištenje, min Ponašanje bitumenskog filma pod vodom, 20  30C 24 h, min

U.M3.020

Nestabilna

polustabilna

Stabilna

U.M3.020

0.5

0.5

0.5

U.M3.020

28 dana

U.M8.096 0

100/80

56 dana

28 dana

100/80

56 dana

100/80

Afaltne mešavine po hladnom postupku, najjednostavnije rečeno predstavljaju mešavinu kamene sitneži i bitumenske emulzije (anjonskog ili katjonskog tipa) ili razređenog bitumena koje se mogu lagerovati na duže vreme (hladni asfalti) ili se mogu odmah ugrađivati i zbijati na temperaturi okoline (površinske obrade). Ove mešavine su izrazito povoljne, jer se mogu ugrađivati na mestu ugrađivanja u stacionarnim ili mobilnim bazama. U odnosu na mešavine po “toplom” postupku ove mešavine imaju niz prednosti, kao na primer: 

Ušteda energije prilikom proizvodnje i ugrađivanja



Jednostavniji način proizvodnje i ugrađivanja



Mogućnost lagerovanja proizvedene mešavine na duži vremenski period i mogućnost neograničene dužine transporta



Neostljivost razastrte mešavine na početak i vreme valjanja

Jedina mana ovih mešavina je manja stabilnost i trajnost u odnosu na mešavine po vrućem postupku. Zastori od hladnog asfalta primenjuju se kod puteva sa lakim i srednjim saobraćajnim opterećenjem, a u gornjoj ili donjoj podlozi za sve vrste saobraćaja. Ove mešavine se mogu primenjivati i kod puteva sa teškim i vrlo teškim saobraćajnim opterećenjem, ukoliko se koriste polimer modifikovane emulzije. Takođe, se mogu upotrebiti za izradu zastora na trotoarima i pešačkim stazama, kao i za krpljenje oštećenih mesta na kolovozima. Ove mešavine su, zbog jednostavnosti izrade, najpogodnije i najekonomičnije za izradu i održavanje lokalnih puteva. Postoje tri tipa ovih mešavina, u zavisnosti od maksimalne veličine zrna kamene sitneži, i to: 0/8, 0/11, 0/16 mm, koje se ugrađuju u debljinama od 2 do 4 cm. Za izradu asfaltnih mešavina po hladnom postupku koriste se: drobljeni pesak 0/2 ili 0/4 mm (ekvivalent peska > 60%), ili frakcije droboljenog agregata od 2 do 16

mm (2/4, 4/8, 8/11 i 11/16 mm). Komercijalno kameno brašno se ne koristi, a za pesak je poželjno da bude proizveden od iste stenske mase kao i kamena sitnež. Kamena sitnež, pored kriterijuma za granulometrijski sastav, mora da zadovolji uslove kvaliteta za: -

otpornost na drobljenje i habanje po Los Anđelesu (srednje saobraćajno opterećenje 28 %)

-

sadržaj trošnih zrna (< 0,5 %)

-

sadržaj zrna nepovoljnog oblika (< 20 %)

Asfaltnu mešavinu je povoljno proizvesti odmah po procesu drobljenja kamenog materijala, a najkasnije posle 48 sati nakon drobljenja. Hladna asfaltna mešavina može se proizvoditi u običnoj betonskoj mešalici, pod uslovom da je rešeno pitanje doziranja kamene sitneži i emulzije.

i na asfaltnom postrojenju – mobilnom ili satcionarnom.

Asfaltno postrojenje mora biti snabdeveno uređajem za doziranje kamene sitneži, peska i emulzije po masi ili zapremini. Ovi uređaji moraju biti tako podešeni da se njihov rad može neprestano kontrolisati. Vreme i način mešanja treba da budu takvi da se postigne potpuno i ravnomerno obavijanje kamenog materijala vezivom. Proizvodnja safaltne mešavine obavlja se bez zagrevanja kamenog materijala i emulzije, ako je spoljna temperatura viša od 10 0 C. ako je temperatura od 5 do 10 0 C emulzija se zagreva na 400 C, a u slučaju da je niža od 5 0 C proizvodnja safaltne mešavine po ovom postupku nije dozvoljena. Ugrađivanje mešavine obavlja se tek po odležavanju na deponiji najmenje 7 dana da bi došlo do raspadanja emulzije i isparavanja vode iz nje. Ispitivanjima je dokazano da se kvalitet hladne mešavine odnosno njena fizičko-mehanička svojstva menjaju tokom vremena tj. da se nakon 7, 14, 21 i 28 dana lagerovanja, stabilnost i zaprreminska masa vremenom povećavaju, a vrednost tečenja opada, što je vrlo povoljno sa aspekta trajnosti i stabilnosti. Asfltni zastori se ugrađuju po hladnom postupku na pravilno uzvedenu ili saniranu podlogu u pogledu ravnosti, zbijenosti i odvodnjavanja. Podloga može biti od:

-

mehanički stabilizovanog granulisanog materijala (stari šljunčani ili tucanički putevi)

-

cementne ili betonske stabilizacije

-

cement.betonskog ili asfaltnog kolovoza

Nakon pripreme nove podloge ili popravke stare, čišćenja i prskanja emulzije (od 0,3 do 1 kg/m2 u zavisnosti od vrste podloge) i sušenja, asfaltni sloj se ugrađuje hladnim postupkom pomoću finišera, a manje površine mogu se obrađivati i ručno. Zbijanje asfaltne mešavine obavlja se odgovarajućim valjcima (6 do 10t), neposredno po završenom razastiranju i traje sve dok se ne izgube tragovi valjka. Po završenom valjanju zastor se ravnomerno posipa neobavijenim drobljenim peskom 0/2 mm u količini od oko 5 kg/m2. Pesak se zatim utiskuje u valjani zastor sa jednim do dva prelaska valjka. Preko ugrađenog zastora zaprežni saobraćaj može se pustiti nakon 7 dana, a motorni, ako je to neophodno, može biti pušten odmah, mada je poželjno da se sačeka 1 do 3 dana. Prema nemačkim propisima kod kolovoznih konstrukcija razlikujemo sledeće slojeve: asfaltni habajući sloj, bitumenizirani noseći sloj i nosivi sloj od nevezanog zrnastog materijala. U nekim slučajevima je bitumenizirani noseći sloj je jedini asfaltni sloj kolovozne konstrukcije, pa u tom slučaju on ima ulogu i nosivog i habajućeg sloja. Asfaltni slojevi za ovaj tip kolovoznih konstrukcija rade se po tzv. “toplom postupku” (uz korišćenje asfaltnih baza) prema odgovarajućim standardima. Nosivi sloj od nevezanog zrnastog materijala može se raditi od drobljenog kamenog materijala, prirodnog peskovitog šljunka ili lokalnog zrnastog materijala, prema standardima za kolovozne konstrukcije sa zastorom od nevezanog materijala. Prema ovim propisima predviđeno je da se ove kolovozne konstrukcije izvode, najčešće, kod poljoprivrednih puteva sa većim prometnim opterećenjem, koji imaju stalni karakter. One mogu biti primenjene i za neke druge površine (skladišta, parkirališta, deponije), gde je bitno da im površina bude vezana.

Orijentacioni tipovi kolovoznih konstrukcija sa asfaltnim zastorom prikazani 3,5 cm 6 cm

asfaltbeton HS 0/11 mm bit. zrnasti materijal BNS, 0/32 mm

15-25 cm

drobljeni kameni agregat 0/40 ili 0/60 mm

3,5 cm 6 cm

asfaltbeton HS 0/11 mm bit.zrnasti materijal BNS, 0/32 mm

20-30 cm

prirodni peskoviti šljunak 0/60 mm

3,5 cm 6 cm

asfaltbeton HS 0/11 mm bit.zrnasti materijal BNS, 0/32 mm

30-35 cm

lokalni kameni materijal

Orijentacioni tipovi kolovoznih konstrukcija poljoprivrednih puteva sa asfaltnim zastorom za jako saobraćajno opterećenje (dvoslojni asfalt)

su na slikama.

8 cm

bit.zrnasti materijal BHNS , 0/22 mm

15-25 cm

drobljeni kameni materijal 0/40 ili 0/60 mm

8 cm

bit.zrnasti materijal BHNS, 0/22 mm

20-30 cm

prirodni peskoviti šljunak 0/60 mm

8 cm

bit.zrnasti materijal BHNS, 0/22 mm

25-35 cm

lokalni kameni materijal

Orijentacioni tipovi kolovoznih konstrukcija poljoprivrednih puteva sa asfaltnim zastorom za jako saobraćajno opterećenje,jednoslojni asfalt

3,5 cm 5 cm 10-20 cm

asfaltbeton HS 0/11mm bit.zrnasti materijal BNS 0/32 mm drobljeni kameni agregat 0/40 ili 0/60 mm

3,5 cm 5 cm

asfaltbeton HS 0/11 mm bit.zrnasti materijal BNS 0/32 mm

6 cm 10-20 cm

bit.zrnasti materijali BNHS 0/22 mm prirodni peskoviti šljunak 0/60 mm

10-20 cm

drobljeni kameno agregat 0/40 ili 0/60 mm

3,5 6 cmcm 5 cm

asfaltbeton HS 0/11BNHS mm 0/22 mm bit.zrasti materijal bit.zrnasti materijal BNS 0/32 mm

15-25 cm

prirodni peskoviti šljunak 0/60 mm

20-25 cm

lokalni kameni materijal

6cm

bit.zrnasti materijal BNHS 0/22 mm

Orijentacioni tipovi kolovoznih konstrukcija poljoprivrednih puteva sa asfaltnim zastorom za srednje saobraćajno opterećenje asfalt) 20-35(dvoslojni cm lokalni kameni materijal

Orijentacioni tipovi kolovoznih konstrukcija poljoprivrednih puteva sa asfaltnim zastorom za srednje saobraćajno opterećenje(jednoslojni asfalt)

5 cm 10-15 cm

bit.zrasti materijal BNHS 0/22 mm drobljeni kameni agregat 0/40 ili 0/60 mm

5 cm

bit.zrnasti materijal BNHS 0/22 mm

15-20 cm

prirodni peskoviti šljunak 0/60 mm

5 cm

bit.zrnasti materijal BNHS 0/22 mm

20-30 cm

lokalni kameni materijal

Orijentacioni tipovi kolovoznih konstrukcija poljoprivrednih puteva sa asfaltnim zastorom za slabo saobraćajno opterećenje

Kao vezivo za izradu asfaltnih slojeva prema ovim propisima upotrebljavaju se bitumeni tipa BIT 90, BIT 130 i BIT 200, a ukoliko je potrebno ostvariti bolju vezu pojedinih slojeva kolovozne konstrukcije primenjuje se bitumenska emulzija tip NE 50. Uslovi za granulometrijski sastav peska dati su u tabeli. Otvor sita (kavdratni), mm 0,09 1,0 2,0 4,0 8,0

Tabela 23. Uslovi za grenulometrijski sastav peska Prirodni ili drobljeni pesak Sitan 0/1 mm Srednji 0/2 mm Krupan 0/4 mm Prolaz kroz sito, % max 5 max 5 max 5 min 90 100 min 90 min 65 100 min 90 100

Kameno brašno koje se upotrebljva mora za dovoljavati odgovarajuće standarde, a za izradu kolovozne konstrukcije može se koristiti separisana kamena sitnež ( tabele sledeća ) i/ili pesak – prirodni ili drobljeni, koji zadovoljava uslove iz prethodne i naredne tabele.

Tabela 24. Zahtevi za čistoću peska Osobine i zahtevi

Prirodni pesak

Drobljeni pesak Silikatnog sastava Karbonatnog sastava

Udeo čestica manjih od 0,09 mm, max (%) Ekvivalent peska, min (%) Udeo gline, max (%) Udeo organskih materija, max (%)

5

5

10

70

60

60

0,5

0,5

0,5

0,3

0,3

0,3

Tabela 25. Zahtevi za čistoću kamene sitneži Frakcije

Svojstva i zahtevi Udeo čestica manjih od 0,09 mm, max (%) Udeo organskih materija, max (%) Udeo gline, max (%)

2/4 mm

4/8 do 16/32 mm

3,0

1,0

0,5

0,25

0,25

0,25

Tabela 26. Zahtevi za fizičko-mehanička svojstva kamene sitneži Svojstva i zahtevi Postojanost prema toploti, postojan Obavijenost bitumenom Postotak obavijenosti površine svih zrna, min (%) Otpornost na smrzavanje natrijum-sulfatom Gubitak mase posle 5 ciklusa, max (%) Upijanje vode, max (%) Udeo zrna nepovoljnog oblika, max (%) Udeo slabih zrna, max (%) Udeo drobljenih zrna u drobljenom šljunku, min (%) Koeficijent Los Angeles, max (%)

Asfaltni sloj u kolovoznoj konstrukciji Bitum. nosivoBitum. nosivi sloj Habajući sloj habajući sloj -

Ispituje se

Ispituje se

100/80

100/90

100/90

5,0

5,0

3,0

1,2

1,2

1,2

30

20

20

5,0

5,0

3,0

-

-

90

35

30

30(25)

U ovim propisima predviđen je bitumenizirani noseći sloj od kamene sitneži krupnoće 32 mm, kamenog brašna i bitumena kao veziva. Prema vrsti kamenog materijala on može biti izgrađen od separisane ili neseparisane kamene sitneži i to:



BNS B od drobljenog kamenog materijala separisanog u najmanje tri frakcije, uz dodatak kamenog brašna (prema potrebi)



BNS C od neseparisanog drobljenog kamenog materijala uz korekciju sastava sa dodatkom peska ili drobljenih frakcija i eventualno kamenog brašna



BNS D od neseparisanog prirodnog zrnastog materijala uz korekciju sastava dodatkom peska i eventualno kamenog brašna

Tip bitumena određuje se prema klimatskim uslovima, a njegov orijentacioni udeo u asfaltnoj mešavini iznosi 3,3 do 4,7 %. Asfaltne mešavine moraju zadovoljavati sledeća svojstva u laboratorijskim uslovima: Tabela 27. Fizičko-mehanička svojstva asfaltne mešavine BNS 32 Svojstva i zahtevi BNS 32 (mašavina) 0 Stabilnost po Maršalu na 60 C, min (kN) 3,0 0 Odnos stabilnosti i deformacije na 60 C, min (kN) 1,8 Udeo šupljina (%) 3,0-9,0 Ispunjenost šupljina kamene smese bitumenom (%) Određuje se Izgrađeni sloj mora zadovoljavati uslove iz tabele: Tabela 28. Fizičko-mehanička svojstva završenog sloja Svojstva i zahtevi BNS 32 (gotovi sloj) Udeo šupljina (%) 2-10 Stepen zbijenosti, min (%) 97 Poprečni nagib izgrađenog sloja u pravcutreba da je min 2,5 %, a odstupanje od projektovanog poprečnog nagiba može iznositi  0,5 %. Za bitumenizirani nosivo-habajući sloj u zavisnosti od vrste upotrebljenog kamenog materijala predviđene su sledeće mešavine: -

BNHS B od drobljenog kamenog materijala separisanog na najmanje tri frakcije uz dodatak kamenog brašna (po potrebi)

-

BNHS C od neseparisanog drobljenog kamenog materijla uz korekciju sastava dodatkom peska i kamenog brašna

-

BNHS D od neseparisanog prirodnog kamenog materijala uz korekciju sastava dodatkom peska i/ili kamenog brašna

Orijentacioni udeo bitumena u asfaltnoj mešavini je 4,0 do 6,0 %, a tip bitumena određuje se na osnovu klimatskih uslova. Mešavine u laboratorijskim uslovima moraju zadovoljavati kriterijume sledeće tabele: Tabela 29. Fizičko-mehanička svojstva asfaltne mešavine BNHS 22 BNHS 22 Svojstva i zahtevi (mešavina)

iz

Stabilnost po Maršalu na 600C, min (kN) Odnos stabilnosti i deformacije na 600C, min (kN) Udeo šupljina (%) Ispunjenost šupljina kamene smese bitumenom (%)

4,0 1,4 1,0 do 5,0 Određuje se

Tabela 30. Fizičko-mehanička svojstva završenog sloja BNHS 22 Svojstva i zahtevi (gotovi sloj) Udeo šupljina (%) 2,5 do 6,5 Stepen zbijenosti, min (%) 96 Poprečni nagib izrađenog sloja i njegovo dopušteno odstupanje isto je kao i za izradu nosivog sloja. Prolikom izrade habajućeg sloja koristi se mešavina kamene sitneži, peska, kamenog brašna i bitumena kao veziva po principu asfalt betona tj. najgušće složene kamene smese. Primenjuje se tip HS11 tj. asfalt sa najvećim zrnom11 mm. Udeo bitumena u mešavini je 5,8 do 7,5 %. Fizičko-mehanička svojstva asfaltne mešavine asfalt betona za habajući sloj moraju zadovoljavati sledeće zahteve iz tabele. Tabela 31. Fizičko-mehanička svojstva safaltne mešavine HS 11 HS 11 Svojstva i zahtevi (mešavina) 0 Stabilnost po Maršalu na 60 C, min (kN) 7,0 0 Odnos stabilnosti i deformacije na 60 C, min (kN) 1,8 Udeo šupljina (%) 2 do 5 Ispunjenost šupljina kamene smese bitumenom (%) 72 do 87 Upijanje vode u vakuumu (%) 0,8 do 3,5 Izgrađeni sloj mora zadovoljavati zahteve iz tabele.

Tabela 32. Fizičko-mehanička svojstva završenog sloja HS 11 Svojstva i zahtevi (gotovi sloj) Udeo šupljina (%) 1,5 do 6,5 Stepen zbijenosti, min (%) 97 Upijanje vode u vakuumu (%) 0,4 do 5,2 Proizvodnja asfaltnih mešavina – pre početka rada pri asfaltnom postrijenju mora biti uskladištena količina potrebnih materijala, koja je dovoljna za neometanu i ujednačenu proizvodnju. Kamena sitnež mora biti skladištena tako da bude

omogućeno mešanje frakcija, a preporučljivo je da se sitne frakcije i pesak skaldište u natkrivenim prostorima. Kameno brašno smešta se u silose, izuzetno u plastične kese. Bitumen se u postrojenju za proizvodnju asfaltnih mešavina skladišti u cisternama sa mogućnošću kontrole temperature. Bitumen je potrebno održavati u zagrejanom stanju na temperaturi od 130 do 1400 C. Za ispravno ugrađivanje asfaltne mešavine važna je njena temperatura pri proizvodnji, i na izlazu iz postrojenja treba da bude: 

za BIT 200

140  10 (max 160) 0 C



za BIT 130

145  10 (max 165) 0 C



za BIT 90

150  10 (max 170) 0 C

Prevoz asfaltne mešavine do gradilišta obavlja se kamionima kiperima. Stranice i dno kamiona moraju biti premazani sredstvom koje sprečava lepljenje asfalta (kaljeva sapunica), a premazivanje naftnim derivatima nije dopušteno, takođe pri hladnom i vetrovitom vremenu mešavinu, pri transportu, treba pokriti. Podloga na koju se polaže asfaltna mešavina treba da bude pripremljena na odgovarajući način. Ona treba da zadovoljava uslove određene ovim propisima, a pre samog asfaltiranja treba da bude dodatno pripremljena radi ostvarivanja dobre veze sa asfaltnim slojem. Nosivi sloj od nevezanog materijala po površini se popravlja, čisti od nečistoće ili nepovezanog materijala, a zatim prska bitumenskom emulzijom u količini 0,5 do 1,0 kg/m 2. U slučaju da se asfaltni - habajući sloj polaže na bitumenuzirani noseći sloj treba se pobrinuti da taj sloj bude čist, suv i poprskan bitumenskom emulzijom u količini 0,25 do 0,5 kg/m2. Asfaltna meševina se sme ugrađivati samo pri povoljnim vremenskim uslovima. Pri ugrađivanju bitumeniziranog nosećeg sloja (BNS) i bitumenizirano nosivo-habajućeg sloja (BNHS) temperatura vazduha mora da bude viša od +5 0 C, a pri ugrađivanju habajućeg sloja (HS), viša od +10 0 C. Treba voditi računa i o temperaturi podloge, koja ne sme biti smrznuta, niti ohlađena toliko da štetno utiče na ugradnju sloja. Asfaltne mešavine se ugrađuju pomoću odgovarajućih finišera koji osim što razastiru mešavinu u sloj odgovarajuće debljine vrše i osiguravanje i određeno predzbijanje. Ove puteve, prema nemačkim propisima, zbog relativno male širine i postizanja boljeg kvaliteta, treba asfaltirati u punoj širini tj. bez uzdužnog spoja, ali se to ne može izbeći kod puteva sa većom širinom. Takođe treba napomenuti da pri prekidu rada treba izvesti određen broj poprečnih spojeva, koji se izvode tako da se cca 10 cm rubne zone ugrađenog asfaltnog sloja vertikalno odseče i pre nastavka asfaltiranja premaže bitumenskom emulzijom. Ručno ugrađivanje asfaltne mešavine dozvoljeno je samo na površinama na kojima nije dozvoljeno ugrađivanje finišerom. Dobro razastrtu mešavinu treba, dok još uvek ima odgovarajuću temperaturu, dobro uvaljati valjcima. Za valjanje se koriste statički valjci, vibracioni valjci i valjci sa gumenim točkovima. Tokom valjanja moraju se poštovati principi i pravila valjanja, kako bi se ostvario zahtevani kvalitet gotovog asfaltnog sloja. Da bi se ostvario traženi kvalitet asfaltnih slojeva, ovim propisima, predviđen je odgovarajući sistem za osiguranje kvaliteta. Ovaj sistem uključuje: 

mere pre početka asfaltnih radova



mere u toku asfaltnih radova

Pre početka asfaltnih radova poterbno je: 

izvršiti prethodno ispitivanje materijala



izraditi prethodni sastav asfaltne mešavine



preneti prethodni sastav na asfaltno postrojenje i utvrditi radni sastav

Sve ove aktivnosti su obaveza izvođača radova. U toku izvođenja asfaltnih radova obavlja se: 

tekuća kontrola kvaliteta – zadatak izvođača radova



kontrolna ispitivanja kvaliteta – ispitivanja u nadležnosti investitora

Asfalt betoni su danas postali standardni materijli za izradu zastora na primarnim, sekundarnim i važnijim lokalnim putevima. Zastori najčešće korišćeni u poslednjih 20 godina su: asfaltni zastori dobijeni od mešavina proizvedenih po hladnom postupku (u stabilnim postrojenjima), postupkom penetracije i razne površinske obrade, koje su , ako su višestruke (sastoje se od 2 do 5 slojeva), izuzetno pogodne i ekonomične za primenu na lokalnim putevima, jer u slučaju dobrog odvodnjavanja i odgovarajuće podloge njihova trajnost ide od 10 do 12, pa čak i 20 godina. 3.4.2.2.

Cementom vezani materijali

Beton je mešavina cementa, agregata i vode, gde je veza između zrna agregata ostvarena kao posledica hemijske reakcije cementa i vode. U grupu cementom vezanih materijala ubrajaju se beton, “mršavi” beton i stabilizacije cementom. U našoj literaturi dominira naziv “beton”, dok se u stranoj koristi izraz “Portland cement concrete”. Valjani beton je mešavina između cementom stabilizovanog materijala i vibriranog betona. Gradi se istom opremom kao i cementom stabilizovani noseći slojevi, tako da predstavlja suv materijal sa smanjenim sadržajem vode, što omogućava zbijanje valjcima. Sadržaj cementa i mnoge druge osobine su slične sa klasičnim betonom za kolovoze, što mu omogućava da direktno nosi saobraćajno opterećenje. Primena valjanog betona je intenzivirana sedamdesetih godina u vreme naftne krize, a pokušaja u izgradnji je bilo još krajem devetnaestog veka i pre drugog svetskog rata. U razvijenim zemljma, naročito u Španiji, postignuti su izvanredni rezultati u primeni valjanog betona na lokalnim putevima (debljine 15 do 20 cm), a sastav primenjivane mešavine je: 

Šljunak od 10 do 30 mm

230 kg/m3



Šljunak od 0 do 10 mm

1630 kg/m3



Pesak od 0 do 5 mm

240 kg/m3



Cement P-450

170 kg/m3



Leteći pepeo



Voda

90 kg/m3 110 kg/m3

Prednost valjanog betona je u tome što za njegovu izgradnju nije potrebna specijalna oprema i to što se saobraćaj može pustiti odmah nakon izgradnje. Od nedostataka treba izdvojiti da ravnost nije dovoljna za velike brzine, što se postiže izgradnjom sloja od asfalt betona od nekoliko centimetara. Zbog osetljivosti na promenu vlažnosti i nedovoljnu zbijenost potrebna je dobra kontrola. Kod ove vrste betona potrebno je maksimalno zrno ograničiti na 20/22 mm ili manje, da bi se izbegla sagregacija, olakšao proces mešanja i poboljšala ravnost. Međutim, baš u Španiji je korišćen agregat do 38 mm, pri čemu su eventualne šupljine na površini mehanički zapunjene. U nekoliko zemalja urađene su granične krive za valjani beton, tako što je količina veziva uključena u granulometrijsku krivu. Granične krive mešavine propisane španskim specifikacijama date su u sledećoj tabeli. Tabela 33. Granične krive mešavine Veličina sita 25 mm 20 mm 16 mm 10 mm 5 mm 2 mm 400 m 80 m

% prolaza Maksimalno zrno: 16 mm Maksimalno zrno: 20 mm 100 100 85-100 88-100 75-100 70-87 60-83 50-70 42-63 35-50 30-47 18-30 16-27 10-20

9-19

Učešće velikog procenta drobljenog materijala na stabilnost tek zbijenog materijala vrlo povoljno. Preporučljivo je agregati u najmanje dve frakcije, kao i da drobljenog agregata bude najmanje 66 %. Prilikom izrade ojačanja sadržaj cementa se kreće u granicama od 10 do 17 % od ukupne težine suvog materijala (najčešće 300  30 kg/m3). Često se koriste mešavine cementa i letećeg pepela, gde leteći pepeo poboljšava poboljšava ugradljivost betona i smanjuje podložnost, ove vrste betona, na pojavu pukotina. Sadržaj vode je, slično kao kod cementom stabilizovanih materijala, u granicama od 4,5 do 6,5 % od suvog materijala. Određivanje potrebne količine vode vrši se metodom zbijanja (npr. Modifikovani Proktorov opit) i opitima za određivanje konzistencije (npr. Modifikovani Vebeov aparat), pri čemu je uočeno da je modifikovani Vebeov aparat prikladniji za upotrebu kod mešavina za valjani beton. Plastifikatori i usporivači vezivanja se koriste u nekim zemljma, npr. Francuskoj, da bi se dostigao potreban period ugrađivanja (vreme potrebno da bi se materijal zbio bez narušavanja njegove unutrašnje strukture), koji zavisi od veličine površine ugrađivanja i uticaja saobraćaja, a koji je u granicama od 6 do 12 časova. U Francuskoj i Španiji propisana čvrstoća na zatezanje cepanjem je 2,8 MPa za lokalne puteve. Vreme ispitivanja čvrstoće zavisi od vrste veziva, a najčešće je 28 dana. U Španiji, zbog česte upotrebe camenta sa dodacima, koristi se čvrstoća na 90

dana, jer je porast čvrstoće između 28-og i 90-og dana preko 25 %. Pošto je sve više u upotrebi statistička obrada podataka za određivanje projektne čvrstoće, valjani beton mora imati prosečnu čvrstoću veću od običnog betona zbog kompenzacije većeg rasipanja rezultata. Kako čvrstoća valjanog betona dosta zavisi od gustine, uzorci treba da budu zbijeni do iste gustine kao na mestu izgradnje. U španskim propisima je za uzorke propisana gustina od 97 % od maksimalne vrednosti po modifikovanom Proktorovom opitu, dok na dnu sloja od valjanog betona ne sme biti manja od 95 %. Modul elastičnosti valjanog betona ima sličnu vezu sa čvrstoćom na savijanje kao i običan betonski kolovoz. Krive zamora valjanog betona dobijene na opitima valjanog betona u SAD i Japanu su slične kao i za vibrirani beton. Podužne ivice su često slaba tačka valjnog betona, jer nema bočnog ograničenja, tako da je korisno kolovoz malo proširiti. 3.5.

Građenje

Za spravljnje valjanog betona koriste se postrojenja sa kontinualnim mešanjem, postrojenja sa diskontinualnim mešanjem i u nekim slučajevima mešalice na kamionima – mikseri. Najbolje je koristiti postrojenja sa kontinualnim mešanjem zbog velikog učinka i preciznog doziranja cementa. U svim nabrojanim slučajevima je potrebno smanjiti visinu slobodnog pada betona radi izbegavanja segregacije. Transport se najčešće obavlja otvorenim kiperima, koji se u slučaju vetrovitih i vrućih dana prekrivaju, zbog osetljivosti valjanog betona na promene vlažnosti. Kada je reč o razastiranju, poznato je da u uslovima visokih temperatura površinu nosećeg sloja, neposredno pre razastiranja, treba pokvasiti. Ovo je naročito važno uraditi prilikom pojačanja, ako je podloga tamna i sklona upijanju toplote. U Nemačkoj je razastiranje preko zamrznute podloge zabranjeno. Za razastiranje nezbijenog materijala koristi se različita oprema, npr. grejderi i finišeri. Finišeri obezbeđuju visok stepen podzbijenosti od preko 90 % od maksimalne gustine prema Proktorovom opitu, što je vrlo bitno za poboljšanje ravnosti. Pri njihovoj upotrebi važno je obezbediti kontinualan dovoz materijala da bi se sprečila pojava izbočina i ulegnuća. Ukupna debljina valjanog betona posle zbijanja ne bi trebalo da bude veća od 25 cm u jednom prelazu, radi obezbeđivanja potrebne gustine na čitavoj debljini sloja. Zbijanje valjanog betona vrši se teškim vibracionim valjkom koji se vrlo često kombinuje sa gumenim valjkom. Za vibracione valjke je preporučljivo da njihova statička težina i izvodnice valjka ne budu manji od 30 kg, dok kod gumenih valjaka opterećenje po točku treba da bude manje ili jednako 3 t, sa kontaktnim pritiskom većim od 0,8 MPa. Zbijanje se najčešće obavlja sa dva statička prelaza po svežem materijalu, nakon čega sledi nekoliko prelaza sa vibriranjem (obično 4 ili više), sve dok se ne postigne zahtevana gustina. Šema zbijanja data je na slici.

Zbijanje se završava sa nekoliko prelaza gumenog valjka da bi se zatvorile eventualne površinske šupljine i pukotine. Umesto gumenog, može se koristiit i glatki valjak sa nekoliko statičkih prelaza. Sukcesivni prelazi valjkom moraju biti smaknuti da bi se izbeglo stvaranje ulegnuća. Sadržaj vode u mešavini mora se održavati u uskim granicama. Vibracioni valjci ne smeju stajati na svežem materijalu dok su pod vibracionim dejstvom. U mnogim zamljama obavezno je da se zbijanje završi od 60 do 90 minuta nakon mešanja materijala. Ovi rokovi mogu biti produženi korišćenjem cementa sa dodacima ili usporivačima vezivanja. Ipak, u francuskim i španskim propisima dozvoljeno vreme za ugrađivanje je nekoliko časova. Tokom izgradnje potrebno je kontrolisati i debljinu sloja. U Francuskoj se predlaže razastiranje nekoliko dodatnih centimetara betona koji se planiraju nakon delimičnog zbijanja. Zbijanje ivica kolovoza je jedna od pozicija na koju, takođe, treba obratiti pažnju. Da bi zbijanje bilo izvršeno na odgovarajući način potrebno je postaviti stabilno bočno ograničenje, npr. ivičnjake, jer neka ranija iskustva sa bočnim oplatama nisu dala željene rezultate. U slučaju izrade bankina poželjno je zbijati ih sa slojem valjanog betona, tako što pri prvo prolazu statičkog valjka preko sloja dve trećine valjanja bude preko valjanog betona, a ostatak preko bankine. Sledeći prelaz statičkog valjka je preko sloja od valjanog betona sa ciljem “potiskivanja” sloja u odnosu na bankinu, posle čega se nastavlja sa standardnim zbijanjem. Za vreme zbijanja potrebno je izbeći sušenje betona. Pri izgradnji konstrukcije sa više traka potrebno je ostaviti da uski pojas od 30 do 50 cm prethodne trake ne bude zbijen, dok se ne nanese materijal za sledeću traku. U vrućim i vetrovitim periodima neophodno je često prskanje površine. Interesantno je pomenuti postupak razvijen u Danskoj nazvan “Paver Compacted Concrete” (beton zbijen finišerom). U ovom postupku se suva mešavine znatne čvrstoće zbija finišerom, koji obezbeđuje visoku zbijenost. Zbijanje nije poterbno, a ravnost nije imanjena. Beton se sastoji od običnog portland cementa (200400 kg/m3), letećeg pepela (do 200 kg/m 3), suspenzije silicijum dioksida (20-30 kg/m3), visokokvalitetnog diskontinualnog drobljenog agregata i visokog sadržaja

aditiva za smanjenje količine vode - superplastifikatori. Vodocementni faktor je samo 0,20-0,25, a pritisna čvrstoća na 28 dana je između 60 i 90 MPa. Većina prvih kolovoza od valjanog betona rađena je bez spojnica, pri čemu su se pukotine javljale nekontrolisano, što je dovelo do toga da su pukotine bile previše široke što je nepovoljno uticalo na efikasnost prenošenja opterećenja. Zbog toga je sadašnji trend upotreba spojnica, pri čemu je njihov razmak od 5 do 8 m, da bi se dobile spojnice širine manje od 1 mm. Period nakon koga se seku poprečne spojnice (od nekoliko časova do nekoliko dana), najviše zavisi od klimatskih uslova i čvrstoće valjanog betona. U Francuskoj, Nemačkoj i Španiji su česte spojnice formirane u vlažnom stanju. Sečenje se najčešće vrši vibracionom pločom koja ima nož zavaren sa donje strane. U Francuskoj je konstruisana mašina koja seče celu debljinu nezbijenog materijala, pri čemu se istovremno vrši zalivanje bitumenskom emulzijom da bi se sprečilo ponovno vezivanje dve strane betona. Smanjeni troškovi izrade spojnica u vlažnom stanju omogućavaju njihovu ugradnju i na kratkim razmacima (2,5-4,0 m). Potrebno je da spojevi, na kraju radnog dana, bili oni poprečni ili podužni budu vertikalni što je moguće više. I podužni i poprečni spojevi na kraju dana se mogu formirati uklanjanjem svežeg betona grejderom sa kraja rampi ili spoljne nerazbijene ivice ili opsecanjem očvrslog materijala. Kod podužnog spoja u upotrebi je još jedan način – da se pre završetka zbijanja blizu rampe ukloni uska traka svežeg materijala (oko 30 cm), da se šupljina zatvori nevezanim materijalom i da se završi zbijanje. Sledećeg dana se materijal i kraj rampe uklanja pre početka zbijanja. U većini zamalja spojnice kod valjanog betona se ne zalivaju. Zalivanje se praktikuje u Australiji, Nemačkoj, Argentini i SAD. U Kanadi, pukotine nastale usled skupljanja zalivaju ponekad se zalivaju nakon jedne ili dve godine. Sredstva i postupci za zalivanje su u skladu sa kolovozima od vibriranog betona. Zbog smanjene količine vode kod valjanog betona potrebno je posebno obratiti pažnju na negu, koja mora početi odmah nakon završetka zbijanja. Ako preko sloja od valjanog betona nije predviđena izrada još nekog sloja vrši se negovanje u trajanju od još nedelju dana uz upotrebu sredstava za negu ili bitumenskih emulzija. Bitumenske emulzije se koriste i pri izgradnji sloja od asfalt betona ili površinske obrade preko valjanog betona. Na lokalnim putevima sa malim brzinama nisu predviđeni nikakvi završni radovi na valjanom betonu. U Španiji i Francuskoj saobraćaj se pušta odmah, dok u Kanadi, SAD i Australiji postoji zabrane saobraćaja od tri do četrnaest dana. Na španskim lokalnim putevima se najčešće primenjuje valjani beton debljine 150 mm, a ponekad se grade i noseći slojevi od nevezanog granulisanog materijala. Na dobro izgrađenim kolovozima, čvrstoća betona pri zatezanju cepanjem na uzorcima iz kolovoza je između 2,5 i 4 MPa nakon 28 dana. Pritisna čvrstoća, npr. na kolovozima u Švedskoj, starosti pet godina je od 60 do 95 MPa. Visoke čvrstoće i gustine postignute su čak i na lokalnom putevima na kojima se zbog male debljine zbijanje lako obavlja. Otpornost na habanje valjanog betona je takođe zadovoljavajuće, što najviše zavisi od pravilne nege. Ova otpornost se poboljšava tokom vremena u skladu sa porastom čvrstoće.

Ravnost kolovoza od valjanog betona je zadovoljvajuća za lokalne puteve, što ternutno nije slučaj sa putevima za velike brzine. Ovi kolovozi su povoljni i za primenu u oblastima sa oštrim zimama (Skandinavija, Kanada, severni deo SAD), gde su, takođe, pokazali zadovoljavajuće karakteristike. Na osnovu podataka iz nekoliko zemalja (Nemačka, Australija, Španija, SAD, Kanada) uštede u izgradnji kolovoza od valjanog betona u odnosu na kolovoz od vibriranog betona su 10-40 %. Velike su uštede i u korišćenju opreme, jer se ona može koristiti za raznolike radove, kao i u mogućnosti korišćenja cementa sa dodacima. Prema nemačkim propisima kolovozne konstrukcije sa betonskim zastorom sastoje se od betonske ploče, koja je ujedno i kolovozni zastor i nosivi sloj, te podloge od nevezanog materijala. Primenjuju se nearmirane betonske ploče, a samo izuzetno lako armirane betonske poloče. Kolovozne konstrukcije sa betonskim zastorom primenjuju se na poljoprivrednim putevima sa većim saobraćajnim opterećenjem, koji imaju stalni karakter. Takve konstrukcije imaju veliku nosivost i trajnost, s obzirom na to da dobro raspoređuju opterećenje. Betonske ploče se po pravilu rade kao jednoslojne konstrukcije, tj. ploča se izvodi od betona jednog kvaliteta (bez eventualnog habajućeg sloja od betona drugog kvaliteta). Betonska ploča mora po celoj širini imati istu debljinu. Poprečni nagib ploče na delovima puta u pravcu mora iznositi 1,5 %. Uobičajeni tip poprečnih spojnica pomoću kojih se formiraju betonske ploče prikazane su na slici. umetak (daska)

moždanik ø 22mm

držač ø 5 mm

Poprečna spojnica Spojnice se rade upravno na osu kolovoza sa razmakom od 4 m. Na kolovozima širine veće od 4 m i više potrebno je predvideti podužne spojnice po sredini. Detalji i mere ovih spojnica dati su na sledećim slikama.

moždanik ø 22 mm

Podužna spojnica Moždanik ø 22 mm

Premaz bitumenom Radna spojnica Međusobni razmak moždanika u poprečnom smeru mora biti 30 cm, a kotvi 150 cm. Dužina moždanika i kotvi je 500 mm. Za površini betonskih ploča ne postavljaju se posebni zahtevi u pogledu koeficijenta trenja, osim na velikim usponima gde on mora biti povećan. U tu svrhu može se predvideti urezivanje poprečnih žljebova pomoću dijamantske testere. Ako se kolovozna konstrukcija sa betonskim zastorom predviđa na tlu na kome se očekuju naknadne nejednolika sleganja, može se predvideti određeno armiranje same ploče. Pri čemu se armatura od zavarenih čeličnih mreža 5 mm sa razmakom poprečnih 30 cm, a uzdužnih 15 cm. Mreža se ugrađuje u gornju zonu ploče na dubini 5 cm od površine. Za primenu betona primenjuju se cementi klase 35 ili 45 od portlandcementnog klinkera koji zadovoljava standarde i dodatne zahteve date tabelom. Tabela 34. Zahtevi kvaliteta Osobine Sadržaj dodatka, max (%) Sadržaj pucolana, max (%)

Zahtevi 15 5

Finoća mlevanja – specifična površina po Blaineu, max (m2/kg) Voda potrebna za standardnu konzistenciju, max (%) Početak vezivanja(h) – kod 200C - kod 300C Čvrstoća na savijanje nakon 28 dana, (N/mm2)

370 29 >2 >1 6

Za pripremu betona upotrebljava se agregat od usitnjenog kamenog materijala. Kamen mora biti čvrst i otporan na dejstvo mraza. Kvalitet primenjene vode je takođe propisan standardima. Za moždanike i kotve upotrebljvaju se šipke od glatkog čelika ČO 200 (GA 240/360). Mreža za eventualno armiranje ploča je tipa MAG 500/560 i MAR 500/560. Kod pripreme betona mogu se koristiti određeni dodaci za poboljšanje nekih svojstava betona u toku građenja ili u očvrslom stanju. Primenjuju se dodaci za plastificiranje ili osiguranje nekih drugih svojstava. Za zaštitu ugrađenog betona koriste se odgovarajuća hemijska zaštitna sredstva koja se nanose prskanjem i stvaraju nepropusan film koji štiti beton od isušivanja. Upotrebljeno sredstvo mora biti takvo da film deluje najmanje sedam dana, a da pritom ne utiče na proces vezivanja cementa i da nema štetno fizičko delovanje na površinu betona. Sastav betonske mešavine za izradu kolovozne ploče po nemačkim propisima određuje se na osnovu prethodnih ispitivanja svežeg i očvrslog betona. Podloga od nevezanog zrnastog kamenog materijala izvodi u debljini predviđenoj projektom, pri čemu je potrebno postići modul stišljivosti ispitan kružnom pločom od najmanje Ms = 35,0 MN/m2. Po završetku podloge, a pre betoniranja, na podlogu treba razastrti plastičnu foliju da bi se sprečio gubitak vode iz betona. Beton se ugrađuje unutar oplate koja se postavlja na pripremljenu podlogu i učvršćuje tako da se osigura njena nepomerljivost tokom rada. Oplata se postavlja tako da se obezbedi predviđena širina, visina i debljina ploče i ravnost. Oplata može biti čelična i drvena. Pre betoniranja ona se mora premazati sredstvom koje sprečava lepljenje betona za oplatu. Ako je predviđeno ugrađivanje betona finišerom, tada se u sklopu oplate postavljaju i odgovarajuće trake za kretanje finišera. Prevoz betona obavlja se sredstvima koja onemogućavaju da dođe do segregacije agregata, kao i promena u sastavu i svojstvima betona. U slučaju betona krute konzistencije sa malim vodocementnim faktorom prevoz se obavlja kamionima kiperima. Ugrađivanju betona pristupa se tek posle pripreme podloge na odgovarajući način. Ako se rade nearmirane ploče, beton se ugrađuje u jednom sloju, a u slučaju da se rade ploče armirane mrežastom armaturom beton se ugrađuje u dva sloja, pri čemu se gornji sloj mora ugraditi pre početka vezivanja betona u donjem sloju. Pri ugrađivanju beton se mora ujednačeno sipati i razastirati. Beton se mora ugraditi po

suvom i toplom vremenu u toku od 2 sata nakon pripreme sveže betonske mase, a po vlažnom i hladnom vremenu u roku od 3 sata. Površina betona mora se, dok još nije počelo vezivanje betona, ohrapaviti odgovarajućom mašinom ili ručno - poprečnim prevlačenjem metlom. Pri temperaturama nižim od +50 C i višim od +300 C treba obezbediti posebne mere za ugrađivanje prema propisima za beton i armirani beton. U vreme izrade betonskih ploča, kao i određeno vreme po završetku betoniranja, beton se mora negovati i štititi od nepovoljnih uticaja okoline. Negu betona treba započeti odmah posle završetka obrade površine svežeg betona. Nega se obavlja sedam dana, vlaženjem pomoću odgovarajućin pokrivača postavljenih po površini betona, kao i primenom propisanih tehničkih sredstava koja se prskaju po betonu, a koja stvaraju film koji zatvara površinu. Ne kolovoznim konstrukcijama sa betonskim zastorom gradilišni promet se može pustiti u česu kada beton postigne najmanje 70 % tražene marke betona. Kolovoz se pušta u normalnu eksploataciju ne pre mesec dana od završenog betoniranja. Kada je reč o propisima za kvalitet betona, po nemačkim standardima, za betonsku ploču potrebno je obezbediti minimalne čvrstoće da te tabelom. Tabela 35. Čvrstoće betonske ploče Pritisna čvrstoća – MB Čvrstoća na saavijanje posle 28 dana, 2 MIN (M/mm ) Min (N/mm3) 35 3,5 Beton mora biti aeriran zbog otpornosti na dejstvo mraza. Količina mikropora ( uvučenog vazduha ) u svežem betonu mora biti od 3 do 5 %. Konzistencija svežeg betona treba da bude takva da raspoloživim sredstvima bude omogućeno lako ugrađivanje i dobro zbijanje betona, a da istovremeno ne bude ugroženo postizanje traženih svojstava svežeg i očvrslog betona. Najveća vrednost vodocementnog faktora je 0,5. Po ovim propisima, takođe, je predviđena kontrola kvaliteta, a osnovne stavke su:

3.6.

-

debljina betonske ploče

-

ravnost, visina i nagib betonskog kolovoza-- kontrola proizvodnje betona

-

kontrola proizvodnje betona

-

kontrola kvaliteta ugrađenog betona

Otpadni i sekundarni materijali

Za izradu kolovoznih konstrukcija osim vezanih i nevezanih materijala koriste se i razne vrste sekundarnih i otpadnih materijala. Upotreba standardnih, uobičajenih nevezanih materijala za izradu nasipa i kao agregata zahteva otvaranje mnogih pozajmišta. Sa aspekat prostornog planiranja to

predstavlja nepovoljnost, tako da se moraju dopremati sa većih razdaljina, što povećava troškove. Neupotrebljavanje industrijskih sirovina i otpadaka često dovodi do zagađenja tla i vode, osim ukoliko nisu odgovarajuće deponovani. Oni uzimaju plodno zemljište i iziskuju dosta troškova. Upotreba ovih materijala donosi značajne koristi: 

Zaštita prirodnih izvora materijala



Izbegavanje deponovanja otpadnog materijala



Oslobađanje plodnog zemljišta



Ušteda energije i smanjenje troškova

Sa druge strane, određeni faktori dovode do ograničenja u primeni ovih materijala: 

Karakteristike mnogih sekundarnih materijala su vrlo promenljive, tako da se u praksi primenjuju standardni nevezani materijali. Sekundarni materijali koji se primenjuju po prvi put zahtevaju izradu specifikacija, koje je moguće izraditi uz prethodno i iskustvo u korišćenju ovih materijala



Ukoliko su transportne daljine velike upotreba sekundarnih sirovima je neisplativa



Sekundarni materijali ponekad sadrže zagađuje sastojke koji se rastvaraju u vodi pa je potrebno predvideti zaštitu lokalnog tla i podzemnih voda, dok je beton potrebno zaštititi od sulfata rastvorljivih u vodi.

Sekundarni materijali se najčešće primenjuju kao: 

Materijali za izradu nasipa i za zamenu prirodnih agregata



Hidraulička veziva



Modifikacija i delimična zamena bitumana i poboljšanje asfaltnih mešavina



filer

Da bi se dala ocena o mogućnosti korišćenja sekundarnih materijala potrebno je poštovati kriterijume upotrebljivosti: 

maksimalna godišnja proizvodnja sekundarnih sirovina pojedine fabrike



prihvatljiva transportna daljina



povoljni ekološki efekti



vrlo mala rastvorljivost nu vodi ( u cilju izbegavanja sleganja i zagađenja podzemnih voda )

U skladu sa ovim kriterijumima sekundarne sirovine se mogu klasifikovati na sledeći način:

KLASA 1 Materijali koje je najbolje primeniti, odnosno, oni koji najbolje zadovoljavaju ove kriterijume; mogu se primeniti u izvornom obliku ili se mogu primeniti uz vrlo malu obradu ili uz primenu sa drugim materijalima KLASA 2 Materijali koji zahtevaju značajniju obradu ili pripremu i/ili čije karakteristike nisu tako dobre kao kod materijala iz klase 1 KLASA 3 Materijali koji se preporučuju za primenu samo u izuzetnim slučajevima, zbog toga što imaju slabije karakteristike KLASA 4 Materijali koji se preporučuju za upotrebu veoma retko i u malim količinama ( filler ) Sekundarni materijali su veoma značajni, brojni i česti u grupi marginalnih materijala. Oni nastaju kao nuz proizvodi i otpaci pri mehaničkoj i hemijskoj tehnologiji prerade mineralnih sirovina. Od velikog broja sekundarnih materijala pri izgradnji lokalnih puteva u našoj zemlji veliki značaj imaju elektrofilterski pepeli i šljake koji nastaju sagorevanjem ugljau termoenergetskim postrojenjima i topioničke zgure koje nastaju prilikom topljenja sirovog gvožđa u visokim pećima.

3.6.1. Sekundarni materijali za izradu nasipa i za zamenu prirodnih agregata Problemi slabonosivih terena rešavaju se na različite načine u zavisnosti od područja. Jedan od načina rešavanja problema je, ukoliko je to moguće, smanjenje opterećenja. U tom slučaju jedino rešenje je primena lakih materijala, koji su značajan faktor u rešavanju problema nosivosti i sleganja slabonosivih terena, a u funkciji smanjenja opterećenja. Neki od ovih materijala koji se koriste u cilju rešenja problema predstavljeni su u tekstu koji sledi. 3.6.1.1. Metalurški sekundardni materijali (metalurška zgura, čelična i ostale metalne zgure) Metalurška zgura je sekundarni materijal koji se kod nas najviše primenjuje. Asfaltni kolovozi sa zgurom imaju veliku otpornost na deformacije. Površina ovih kolovoza ima veću makroteksturu od uobičajenih asfaltnih kolovoza. Drobljena zgura se koristi i sa hidrauličkim vezivima. Ovaj materijal ima promenljivu zapreminsku masu koja se može regulisati ( odnos procentualnog učešća pojedinih oksida ) što omogućava postizanje potrebnih karakteristika. Zbog otežanog zbijanja preporučljivo je doodati 20-25 % prirodnog peska, dok je u asfalt betonima propisano i učešće zgure-maksimalno 50 %. Kada je reč o topioničkim zgurama treba pomenuti da one predstavljaju očvrsle mase koje se dobijaju kao nuz proizvodi prilikom topljenja sirovog gvožđa u visokim pećima. U zavisnosti od načina i brzine kojom se usijana viskozna masa hladi i očvršćava dobija se zgura različitih fizičko-mehaničkih svojstava.

Vrsta i kvalitet zgure zavise od hemijskog sastava sirovina od kojih se dobija sirovo gvožđe, vrste sirovog gvožđa i postupka ispuštanja zgure iz visoke peći. Prema hemijskom sastavu topioničke zgure mogu biti bazne i kisele. Za njih je najbitnije da imaju izražena hidrulična svojstva, koja su više izražena kod topioničkih zgura baznog sastava. Na osnovu načina ispuštanja zgura iz visokih peći, po strukturno-teksturnim karakteristikama razlikuju se sledeće vrste zgura: topionička zgura, topionički kamen, ekspandirana zgura, granulisana ( zrnasta ) zgura i topionička vuna. U gradnji puteva koriste se jedino topionički kamen ( guste, kristalne zgure ) i granulisana zrnasta zgura. Topionička zgura koristi se pri izardi nosećih slojeva kolovozne konstrukcije kao vezivno sredstvo tako što se drobljenom zrnastom agregatu dodaje 15-29 % granulisane zgure i 1 % kreča. Posle mešanja, razastiranja i mehaničke stabilizacije počinje hemijsko vezivanje i očvršćavanje, odnosno do kompleksne stabilizacije čitavog ugrađenog sloja. Hemijske veze vremenom postaju sve jače i bolje, tako da fleksibilni sloj usled uspostavljanja kompleksne hemijske stabilizacije postaje polukrut. 3.6.1.2.

Sekundarni (otpadni) materijali iz kamenoloma i šljunkara

Otpadni materijal iz kamenoloma, koji je prethodno već pomenut u okviru nevezanih materijala, može biti pesak sa površine tla ( maksimum 7 % površine ), otpaci od drobljenog kamena ( 0-50 mm ili 0-80 mm ) i otpaci kamene sitneži ( 0-5, 012 ili 0-20 mm, kao i 0-30 mm ). Kamena sitnež se koristi za stabilizovane gornje noseće slojeve sa ili bez veziva, pri čemu vezivo može biti hidraulički leteći pepeo, nehidraulički leteći pepeo, kreč ili granulisana metalurška zgura. Otpadni materijal sa površine tla je uklonjena površinska stena sa peskovito-šljunkovitim materijalom. Ispod relativno tankog površinskog sloja, nalazi se prašinasti peskoviti šljunaka i pesak., koji se može stabilizovati hidrauličkim vezivima. On se pored toga može koristiti za mehaničku stabilizaciju ( bez veziva ) i za izgradnju nasipa. Krupan otpadni materijal sa površine tla sa grudvama gline predstavlja peskovito-zemljani materijal sa šljunkovitim zrnima ( preko 20-30 mm), koji se koristi za mehaničku stabilizaciju. Klasifikovani pesk je mešani granulisani materijal 0/5 mm, prosejan iz peskovito-šljunkovitog materijala koji ima suviše peska. Ovakav materijal može biti stabilizovan upoterbom veziva. 3.6.1.3.

Škriljci iz rudnika uglja (nesagoreni škriljci, sagoreni škriljci-zgura)

Sveži nesagoreni škriljci odmah mogu biti transportovani na mesto izgradnje, iako je praksa da se prethodno skladište na deponiji, tako da se kasnije mogu koristiti za nasipe i posteljice bez efekata kapilarnog penjanja. Sadr-aj frakcija manjih od 0,08 mm može biti 10-20 %, maksimalna suva zapreminska težina 18 KN/m3, dok je optimalni sadržaj vode oko 12 %. Slojevi nasipa su debljine 30-40 cm, a za njihovu izradu se koriste vibro i valjci sa gumenim točkovima. Neklasifikovani sagoreni škriljci mogu se koristiti za: 

nasipe i slojeve za zaštitu od mraza – čak i na posteljici koja je podložna kapilarnom penjanju, suva zapreminska težina je 18-20 KN/m3



kolovoze za industrijske, poljoprivredne i prilazne puteve



gornje noseće slojeve kod puteva sa malim saobraćajnim opterećenjem.

Drobljeni i prosejani škriljci mogu se koristiti za: 

gornje noseće slojeve bez veziva – mehanička stabilizacija



kao agregat za vezane noseće slojeve – do 85 % sagoreni škriljci, 15 % granulisana metalurška zgura i 1 % kreč ili 85 % sagoreni škriljci, 13 % leteći pepeo, 3 % kreč ili 3,5-4 % cement)



kao pucolansko vezivo za gornje noseće slojeve – 95 % sagoreni škriljci sa  37 % sitnih frakcija i 5 % kreča

3.6.1.4.

Zgura od spaljenih otpadaka

Zgura sa letećim pepelom sastoji se od 50 % stakla, oko 30 % gvožđa i oko 17 % letećeg pepela, a ostatak čine slomljeni delovi keramike i ostalih metala. Ova zgura se ne sme koristiti u blizini pijaće vode ili podzemnih voda koje se koriste, jer sadrži štetne rastvorljive materijale. Zgura sa letećim pepelom u nasipu može da ima veliku nosivost, na preimer laboratorijski CBR zgure sa 13-16 % vode dostiže vrednost 7080 %. Mehanička stabilizacija bez veziva može se primeniti za sve nevezane slojeve. Zgura se koristi i u bitumeniziranim mešavinama, pri čemu nije potrebno dodavanje filera, jer ga leteći pepeo zamenjuje. Ove mešavine imaju relativno visok procenat bitumena ( 8-10 %) i slabijeg su kvaliteta. Bolji rezultati se postižu ako se zgura sa letećim pepelom meša sa peskovitim šljunkom i uz upotrebu bitumena. 3.6.1.5. Sekundarni materijali iz termoelektrana (zgura iz kotla, leteći pepeo sa dna visoke peći, pepeo iz koša) Zugra iz kotla i leteći pepeo sa dna visoke peći pogodni su za izradu nasipa i mehaničku stabilizaciju. Oni se mogu stabilizovati cementom ili nekim drugim hidrauličkim vezivima. U slučaju da se mešaju sa prirodnim zrnastim materijalima mogu se koristiti u hladnim i toplim bitumeniziranim mešavinama. Kolovozi načinjeni od ovih materijala imaju tendenciju ka stvaranju kolotraga. Upotreba materijala od zgura sa letećim pepelom ima sledeće prednosti: Ima veću nosivost nego nasip od zemljanog materijal



Nije osetljiv na dejstvo vode, pa se čak i za vreme vlažnog vremena može postići dobar kvalitet ( rano proleće ili kasna jesen )



Na podtlo niže nosivosti deluje sa manjim opterećenjem zahvaljujući nižoj zapreminskoj težini



Nije osetljiv na oštećenja usled prolećnog otapanja

3.6.1.6.



Sekundarne sirovine oz drvne industrije – drvena vlakna

Izraz drvena vlakna (wood fibre) obuhvata različite tipove materijala od drveta. Oguljeno drvo (hog fuel) je samleveno drvo i njegova kora, koji su pod uticajem vode pod pritiskom skinuti sa debla u postrojenju pravljenja kaše za hartiju. Sitni delići drveta koji se dobijaju prilikom sečenjem debla u rezanu građu nazivaju se piljevina (sawdust). Strugana sitnež (planer chips) predstavlja višak materijala koji se

dobija pri završnom sečenju debla. Otpad od drveta uključuje piljevinu, oguljeno drvo, sitnež od kore ili kombinaciju bilo koja od ova tri materijala. Težina zemljanog nasipa je između 1800 i 2200kg/m 3, kod nasipa od vlažne ili mokre piljevine od 720 do 960 kg/m3, a zapreminska težina u suvom stanju je između 225 i 320 kg/m3. Ovi materijali mogu se koristiti za zaštitu od dejstva mraza, za izradu lakih nasipa, za izradu puteva na slabonosivom terenu (tresetni i močvarni tereni). 3.6.1.7.

Ostali sekundarni materijali

U ovu vrstu materijala spadaju: građevinski šut, drobljeni otpad od stakla, fosfogips, porcelanski pesak, mulj izvučen bagerom. Na njima su vršena ispitivanja pri čemu su neki od njih dali veoma nepovoljne rezultate, pa je njihova primena vrlo slaba.

3.6.2. Sekundarni materijala kao zamena hidrauličkih veziva 3.6.2.1. Leteći pepeo iz termoelektrana (hidraulički leteći pepeo, nehidraulički leteći pepeo, leteći pepeo iz koša) Leteći pepeo je jedan od materijala koji se najčešće koristi kao zamena uobičajenih hidrauličkih veziva. Ovaj prašinasti materijal dobija se u termoelektranama i sadrži 75-85 % spaljenih produkata, a ostatak čini zgura iz kotla 15-25 %. Postoje dve vrste letećeg pepela, u zavisnosti od vrste sagorenog uglja: - sulfokalcit, tzv. hidraulički leteći pepeo, koji se dobija lignita koji sadrži veliku količinu krečnjaka, koji obezbeđuje dobar kvalitete hidrauličkog veziva (18-31 % slobodnog CaO i 5-11 % CO3) - silikoaluminat, tzv. nehidraulički leteći pepeo, koji se dobija od ostalih vrsta uglja, koji ima pucolanska svojstva, odnosno može da se veže hidraulički samo u prisustvu dovoljno aktivnog CaO; sadrži maksimum 5 % CaO, pri čemu su glavne komponente SiO2 (oko 60 %) i Al2O3 (oko 30 %). Ove komponentevezuju hidraulički, ako su aktivirane hidratisanim krečom u odnosu 4:1 ili 5:1. Hidratisani kreč se može zameniti izvesnim sekundarnim materijalima kreča. Nevezani materijal i pesak mogu biti stabilizovani letećim pepelom i krečom, kao i slabo vezani materijali koji takođe mogu biti uspešno stabilizovani letećim pepelom i krečom. Francusko iskustvo pokazuje da noseći sloj dovoljne čvrstoće može biti izrađen upotrebom sagorenih škriljaca- zgure od otpada iz rudnika, drobljenih u frakciju 0/20 mm, sa doodatkom 13 % letećeg pepela i 2 % kreča. Ako nehidraulički pepeo uz koša ne pokazuje visoku pucolansku aktivnost (najmanje 30 mg CaO/g letećeg pepela), on se takođe može koristiti sa krečom. Važno je napomenuti da je u Francuskoj cement sa 40 % zamenjen u betonskim kolovozima letećim pepelom. Leteći pepeo čini mešavinu tako plastičnom da je potrebno dodati samo 6 % vode. Pri tome se vrlo malo javljaju pukotine prilikom skupljanja.

3.6.2.2.

Granulisana metalurška zgura

Granulisana metalurška zgura donija se naglim hlađenjem mlaza zgure velikom količinom vode, usled čega se zgura raspada u male kristale, sitnozrne delove. Ove zgure sadrže veliku količinu SiO2 (31-36 %) i CaO(35-45 %) i mogu se klasifikovati u četiri grupe na osnovu koeficijenata reaktivnosti, koji primarno zavisi od učešća sitne frakcije. Njihova hidraulička cementacija može biti obezbeđena samo dodavanjem nekog inicijatora (oko 1 %); kreč, gline ili hidraulički leteći pepeo. Izgradnja je jednostavna ukoliko se radi sa negašenim krečom. U Francuskoj, gde se sa granulisanom zgurom eksperimentiše od 1961. godine, a od 1965. godine ovaj materijal se koristi u nosećim slojevima, utvrđeno je da se noseći sloj sa dobrim karalteristikama može izraditi upotrebom mešavine drobljenog, sagorenog (pečenog) škriljca veličine zrna ispod 22 mm i 15 % granulisane zgure srednje aktivnosti (i 1 % kreča). 3.6.2.3. Sekundarni materijali kreča i cementa (prašina kreča i cementa, sekundarni materijali hidratisanog kreča, karbidni kreč, sekundarni materijali kalcijum sulfata) Pojedini sekundarni materijali kreča i cementa mogu se koristiti kao hidrauličko vezivo ili kao zamena za kreč u cilju aktiviranja nehidrauličkog letećeg pepela. Pri proizvodnji kreča i cementa dobijaju se velike količine sekundarnih materijala sa visokim sadržajem kalcijuma. U zavisnosti od primenjene metode, ovi sekundarni materijali mogu se dobiti u vidu prašine i milja. Hemijski sasatav i fizičke osobine ovih materijala variraju, tako da je sadržaj CaO i MgO do 50 %, sadržaj SiO 2 oko 10 % u prašini kreča, a u prašini cementa može dostići 18 %. Sadržaj CaCO3+MgCO3 prašine kreča je 25 %, dok sadržaj Al 2O3+Fe2O3 prašine cementa prelazi 10%, dok je sadržaj SO3 kod ovih sekundarnih materijala 1 % i 6-8 %. Oba sekunadrna materijala su pogodna za stabilizaciju (nasip, posteljica, noseći sloj), naročito ako je materijal koji se stabilizuje u vlažnom stanju. Ispitivanja u Rumuniji pokazala su da je prašina cementa iz nekih cementara pogodna za delimičnu zamenu cementa, što uključuje njihovu upotrebu pri stabilizaciji osrednje vezanih materijala. Pri proizvodnji hidratisanig kreča dobija se velika količina sekundarnog materijala koji sadrži kamenu sitnež krečnjaka i grudve negašenog kreča. Sadržaj aktivnog CaO je 15-20 %. On se uspešno koristi kao zamena hidratisanom kreču za aktiviranje nehidrauličkog letećeg pepela. Dodavanjem ovog materijala obezbeđuje neophodan sadražaj CaO u mešavini. Tokom neophodnih laboratorijskih ispitiavanj, ovaj sekundarni materijal, trebalo bi da bude ugašen da bi se izbeglo raspadanje grudvi negašenog kreča, što bi prouzrokovalo pukotine na uzorcima. Pored toga, može se koristiti i malo zaprljani hidratisani kreč iz postrojenja za kreč u šećeranama. Za vreme proizvodnje acetilena, dolazi do formiranja karbidnog kreča kao sekundarnog materijala. Karbidni kreč se često pojavljuje u obliku mulja; sadrži oko 70 % CaO, a njegov gubitak žarenjem je oko 25 %. Oko 75 % ovog materijala prolazi

kroz sito No.100(0,150 mm), dok oko polovine prolazi kroz sito No.200 (0,075 mm). Karbidni kreč je pogodan za stabilizaciju materijala (naročito kiselih), iako se bolji rezultati postižu sa hidratisanim krečom. On se takođe može koristiti kao zamena hidratisanog kreča u aktiviranju nehidrauličkog letećeg pepela. Mulj karbidnog kreča mora biti rastvoren da bi se sadržaj CaO potreban za cementaciju, dobio dodavanjem vode mešavini. Brza sedimentacija krečnog mleka može da pruzrokuje mnoge nedostatke, jer se tada samo deo potrebnog sadržaja CaO (obično samo polovina) nađe u mešavini. Ova brza sedimentacija može usporiti dodavanjem hidratisanog kreča (obično mešavina 1:1). Sekundarni materijali kalcijum sulfata se dobijaju u velikim količinama prolikom desumporizacije otpadnog gasa i drugih operacija u hemijskoj industriji. Zbog velikih varijacija u sastavu, kvalitet mora biti kontrolisan pre upotrebe u izgradnji, da ne bi došlo do bubrenja. Sulfati ubrzavaju cementaciju mešavina nehidrauličkog letećeg kreča i povećavaju njihovu čvrstoću i vodonepropustljivost. 3.6.2.4. Sitno drobljeni sagoreli škriljci – zgura i staklo (sagoreni škriljcizgura, staklo) Na osnovu iskustva iz Francuske, poznato je da sagorena (pečena) zgura iz rudničkih škriljaca ima pucolanska svojstva kada se izdrobi na male komade. Prvo se vrši zamena granulisane zgure frakcijom zgure 0/6 mm, a zatim mešanje sa hidratisanim krečom u odnosu 4:1, posle čega se može upotrebiti kao hidrauličko vezivo primešanju sa nevezanim materijalom. Pritisna čvrstoća nakon 60 dana je 7 N/mm2 (kao i mešavine koje sadrže leteći pepeo i kreč). Sekundarni materijali od stakla, pri mešanju krečom, vezuje hidraulički. Prema ispitivanjima u Francuskoj pritisna čvrstoća za nedelju dana dostigne vrednost 13 N/mm2 (dodatak kreča od 6-10 %). Ipak, upotreba ovog materijala je ograničena teškoćama pri prikupljanju stakla i značajnim troškovima pri mlevanju. 3.6.3. Sekundarni materijali za modifikaciju ili delimičnu zamenu bitumena Sekundarni materijali koji se mogu koristiti za modifikaciju bitumena su plastomeri i elastomeri. 3.6.3.1.

Plastomeri

Osobina plastomera je da su termoplastični, što znači da omekšavaju pri zagrevanju i da se stvrdnjavaju pri hlađenju. U ovoj grupi materijala nalaze se: polietilen, polivinil hlorid i etilen vinilacetat (EBA). Najviše se primenjuje EBA u količini od 5 % sa bitumenom 70 pen. Ovi materijali imaju dobru otpornost na deformacije. 3.6.3.2.

Elastomeri

Elastomeri su polimeri sa elastičnim izduženjem od najmanje 100 % od početne dužine, u prilično širokom temperaturnom opsegu. Bitumenima sa elastomerima se povećava viskozitet, a temperaturna osetljivost opada. Najkorisniji

elastomer za modifikaciju bitumena su samlevene automobilske gume. Prednosti gumiranog bitumena su sledeće: 

poseduju elastična svojstva, tako da imaju veliku otpornost na deformaciju



opseg temperaturne osetljivosti im je značajno proširen u odnosu na klasične bitumene, tako da na visokim temperaturama dolazi do isplivavanja, a pukotine se ne javljaju ni na niskim temperaturama



njihova otpornost na starenje i oksidaciju je veća nego kod klasičnih bitumena



asfaltni zastori na kojima su primenjeni mogu imati veoma male debljine, pri čemu se ostvaruje ušteda u bitumenu i agregatu.

3.6.3.3.

Sumpor i sekundarni materijali koji sadrže sumpor

Upoterba sumpora u cilju zamene dela veziva, bilo u obliku sumpor-bitumena ili direktnim dodavanjem asfaltnim mešavinama u asfaltnu bazu, ima pozitivne efekte na karakteristike, kako asrfaltne mešavine, tako i kolovozne konstrukcije.prednosti upotrebe sumpora su sledeće: 

ušteda značajne količine bitumena njegovom zamenom u asfaltnoj mešavini



sniženje temperature mešanja i zbijanja, zbog manjeg viskoziteta sumporbitumena od originalnog bitumena



bolji kvalitet safaltnih kolovoza sa sumpor-bitumenom u odnosu na kolovoze rađene samo sa bitumenom, što podrazumeva bolju stabilnost, otpornost na deformaciju, smanjenje tendencije ka pojavi pukotin na niskim temperaturama i povećana čvrstoća na zamor.

3.6.4. Sekundarni materijali pogodni za filer u safaltnim mešavinama Dobro je poznato da se generalno kao filer koristi kameno brašno (proizvod mlevenja i drobljenja krečnjaka). Ostali sekundarni materijali koji se mogu uzeti u obzir kvalifikovani su po metodi pripreme pre upotrebe: a) sekundarni materijali koji se mogu upotrebiti bez prethodne pripreme: 

suvi leteći pepeo iz termoelektrana



sitna prašina eruptivnih ili karbonatnih stena (dobijena za vreme sušenja iz drobilica, za vreme prosejavanja ili iz asfaltnih baza)



ciklonsko brašno iz cementara

b) sekundarni materijali upotrebljivi posle sušenja i rastresanja (nastali od stena ili sličnog sastava i granulometrijskog sastva kao filer, odabrani-dobijeni ispiranjem ili uskladišteni u muljevitom stanju): 

leteći pepeo iz koša



sitni materijali iz raznih procesa flotacije

c) sekundarni meterijali upotrebljivi kao filer posle mlevanja u brašno (nastali od stena ili sličnog sastava kao filer, ali od sitnih čestica): 

krupnozrni suvi leteći pepeo iz termoelektrana



granulisana metalurška zgura



livnička zgura



filerizovani pesak

d) sekundarni materijali upotrebljivi posle prethodne pripreme: 

karboidni leteći pepeo iz lignita, obavijen sa tankim filmom bitumenom duvanim vazduhom



crveni fero-oksid mulj (sluz), posle obrade sa BaCl2 i mlevenja.

Leteći pepeo iz termoelektrane i fine prašine uz eruptivnih i karbonatnih stena su jedini materijali čija je primenljivost dokazana u praksi; ostali spomenuti materijali su još uvek u fazi eksperimentalne primene u nekim zemljama. U sledećim tabelama data je sistematizacija prema vrsti, klasi i primeni sekundarnih materijala u kolovoznim konstrukcijama, a na osnovu praktičnih iskustava u Minesoti. Tabela 36. Primena otpadnog materijala kao agregata u nosećim slojevima Klasa 1

Klasa 2

Klasa 3

Klasa 4

1

Leteći pepeo

Škriljavi otpad iz rudnika

Fosfatni mulj

Sitnež iz rude gvožđa

2

Leteći pepeo sa dna visoke peći

Čelična zgura

Automobilske gume

Mulj iz otpadnih voda

3

Zgura iz kotla

Otpad od kamenog uglja-antracita

Livnički otpad

4

Šljunkoviti otpad

Sitnež od takonita

Mulj izvučen bagerom

5

Otpad pri topljenju cinka

Sitnež od olova i zinka

Otpad od bituminoznog uglja

6

Otpad iz rudnika zlata

Fosfatna zgura

Akumulatorske gume automobila

7

Otpad od kolovoza

Spaljeni otpad (zgura)

Sulfatni mulj

8

Otpad od stakla

Sitnež od feldspata

9

Metalurška zgura

Građevinski šut

Tabela 37. Primena otpadnog materijala kao agregata u asfaltnim mešavinama Klasa 1

Klasa 2

Klasa 3

Klasa 4

1

Leteći pepeo

Otpad od kamenog uglja-antracita

Automobilske gume

Mulj iz otpadnih voda

2

Leteći pepeo sa dna visoke peći

Sitnež od olova i zinka

Otpad od bituminoznog uglja

3

Šljunkoviti otpad

Građevinski šut

Livnički otpad

4

Zgura iz kotla

Čelična zgura

Akumulatorske obloge automobila

5

Otpad pri topljenju cinka

Sitnež od feldspata

Škriljavi otpad iz rudnika

6

Otpad iz rudnika zlata

Sitnež od bakra

Mulj izvučen bagerom

7

Otpad od kolovoza

Fosfatna zgura

Sulfatni mulj

8

Metalurška zgura

Fosfatni mulj

9

Otpad od stakla

Spaljeni otpad (zgura)

Tabela 38. Primena otpadnog materijala kao agregata u betonskim mešavinama Klasa 1

Klasa 2

Klasa 3

Klasa 4

1

Leteći pepeo

Sitnež od feldspata

Otpad od bituminoznog uglja

Mulj iz otpadnih voda

2

Leteći pepeo sa dna visoke peći

Sitnež od takonita

Građevinski šut

Otpad od stakla

3

Šljunkoviti otpad

Otpad od kamenog uglja-antracita

Sitnež iz rude gvožđa

4

Zgura iz kotla

Čelična zgura

Otpad pri topljenju cinka

5

Otpad pri topljenju cinka

Livnički otpad

Automobilske gume

6

Otpad iz rudnika zlata

Spaljeni otpad

Škriljavi otpad iz rudnika

7

Otpad od kolovoza

Fosfatni mulj

Mulj izvučen

bagerom 8

Metalurška zgura

Sitnež od bakra

Akumulatorske obloge automobila

9

Otpad od stakla

Sitnež od olova i zinka

Sulfatni mulj

3.6.5. Karakteristike nekih sekundarnih (otpadnih) materijala Neki od materijala koji su u upotrebi, a prethodno nisu posebno pomenuti, kao i oni o kojima je već bilo reči. Za sve njih je zajedničko to što predstavljaju lake materijale. Posebno će biti razmotreni: drvena vlakna (wood fibre)

-

leteći pepeo (fly ash)

-

laki penasti beton (lighweight foamed concrete fill)

-

laki agregat od ekspandirne gline (light expanded clay aggregate)

-

ekspandirani polistren (expanded polystyrene-EPS)

-

ultralaki ćelijasti materijali (ultra light cellular structures)

-

plastični sekundarni (otpadni) materijal (plastic wastes)

-

sečene gume (shrededd tyres).

3.6.5.1.

-

Drvena vlakna

Izraz drvena vlakna obuhvata različite tipove materijala od drveta. Oguljeno drvo (hog fuel) je samleveno drvo i kora, koje ej voda, pod visokim pritiskom, skinula sa debla u postrojenju za pravljenje kaše za hartiju. Sitni delići drveta koji se dobijaju prilikom sečenja debla u rezanu građu zove se piljevina (sawdust). Strugana sitnež (planer chips) je višak materijala koji se dobija pri završnom sečenju debla. Otpad od drveta uključuje piljevinu, oguljeno drvo, sitnež od kore ili kombunaciju bilo koja od tri navedena materijala. Drvena vlakna se koriste u drvnoprerađivačkim kompanijama za sanaciju klizišta i nasipanje preko tresetnih ili močvarnih terena. O težinama ovih materijala već je bilo reči. Treba još napomenuti da nehomogena priroda drvenih vlakana onemogućava precizniju korelaciju između materijala i ponašanja nasipa, kada drvena vlakna upotrebljavaju u te svrhe. Prilikom izgradnje nasipa, izgradnja slojeva od drvenih vlakana se vrši na isti način kao za standardne konstrukcije. Skoro svako izvođenje ovakvih slojeva je specifično, a postojeće preporuke za građenje zasnivaju se na iskustvu pojedinih stručnjaka sa terena. Razastiranje drvenih vlakana se vrši u debljinama od 30 do 50 cm, u zavisnosti od oruđa za zbijanje, a najbolji efekti postižu se statičkim zbijanjem. Na osnovu iskustvenih podataka, zaključeno je da se sa dva prelaza kamionom težine 15 t, postiže bolji efekat od valjka sa gumenim ili čeličnim točkovima. Valjci sa gumenim točkovima mogu stvarati kolotrage, a za manevrisanje po nasipu im je potrebna veća snaga. Maksimalna preporučljiva veličina drvenih vlakana je 150 mm, zbog sprečavanja pojave velikih šupljina tokom izgradnje i zbijanja nasipa. U

specifikacijama na treba dozvoliti prolaz na situ 12,5 mm veći od 30 %, radi sprečavanja upotrebe uniformne sitne piljevine (primenom piljevine veličine zrna manje od 6 mm može odći do stvaranja kolotraga). Dobro granulisani materijal obezbeđuje fleksibilniji nasip. Materijal mora biti svež (ne u procesu razgradnje) i trebalo bi da sadrži 100 % drvenih vlakana bez dodatnih produkata drveta. Preporučuje se nagib kosina 1:1,5 ili blaži. Obrada kosina je neophodna u cilju obezbeđenja nagiba, kao i radi smanjenja dekompozicije spoljnih 30 do 60 cm nasipa. Pri ovim radovima najčešće se koriste koherentni materijali. Kosina se može pokriti zemljom ili agregatom da bi se poboljšala stabilnost, sprečila erozija ili obezbedila podloga za vegetaciju. Podaci dobijeni pri opitu pločom ukazuju da nasip od piljevine ima na koti posteljice modul E = 9,7 MPa na poslednjih 30 do 60 cm, što približno odgovara vrednosti CBR = 1 %. Na osnovu postupaka za dimenzionisanje,može se zaključiti da je potrebno najmanje 60 cm kolovoznih slojeva preko nasipa od drvenih vlakana. Vek trajanja drveni nasipa procenjuje se najmanje na 15 do 20 godina,u većini slučajeva. Istraživanjima je dokazano da trajnost može biti i preko 50 godina uz dobro projektovanje i tehnologiju izgradnje. Cena drvenih vlakana varira u zavisnosti od projekta. Na nju utiču različiti faktori na koje treba obratiti pažnju, kao što su: materijal, transportni troškovi, raspoloživost materijala i ukupna potrebna količina materijala. 3.6.5.2.

Leteći pepeo

Leteći pepeo predstavlja ostatak koji se dobija sagorevanjem uglja i ugljenog praha i transportuje se iz komore za sagorevanje sa ispuštenim gasovima. To je silicijumski materijal, koji u prosustvu vode, daje cementizovan materijal odličnih srukturnih karakteristika. Leteći pepeo se uvek dobija iz termoelektrana. U ovom procesu, ugalj se usitnjava i uduvava u komoru za sagorevanje (peć), gde se užaruje i zagreva cevi kotla. Teži delovi padaju na dno peći, dok lakši lebde sa gasovima (leteći pepeo). Pre uzlaska iz dimnjaka oval leteći pepeo se uklanja elektrostatičkim taložnicima ili drugim metodama. Hemijski i fizički sastav letećeg pepela je u funkciji mnogih faktora, kao što su: kvalitet uglja, stepen pripreme uglja, čistoća, mlavenje, tip peći u termoelektrani, uslovi punjenja i sagorevanja, prikupljanje i način skladištenja. Po hemijskom sastavi leteći pepeli mogu biti bazni i kiseli. Bazni leteći pepeo poseduje izražena hidraulična svojstva, što omogućava njegovu upotrebu kao građevinskog materijala ili kao vezivnog sredstva. Kiseli leteći pepeo pomešan sa krečom, takođe se koristi kao hidraulično vezivo. Leteći pepeo sadrži se od veoma sitnih čestica, uglavnom staklastih loptica sa ostatkom ugljenika i kristalastih čestica. Leteći pepeo je obično uniformno granulisan materijal sa česticama koje su najčešće veličine prašine – čestice prečnika između 0,005 mm i 0,074 mm. Uobičajene vrednosti prirodne vlažnosti su od 5 %, za pepeo iz silosa, do 40 %, za pepeo sa deponije, i od 50 % do 110 %, za pepeo iz laguna. Leteći pepeo iz silosa obezbeđuje da se relativno malom korekcijom povećenja vlage on može upotrebiti, što predstavlja najpovoljniju varijantu.

suva zapreminska te`ina (kg/m3)

Maksimalna zapreminska težina bituminoznog letećeg pepela u suvom stanju je u granicama od 1200 do 1700 kg/m 3 , pri čemu je optimalna vlažnost od 15 do 30 %. Optimalna vlažnost određuje se prema modifikovanom Proktorovom opitu.

2000 1800 1600 1400 1200 1000

0

5

10

15

20

sadr`aj vode (%

25

30

35

40

)

U letećem pepelu javlja se kapilarno penanje, čija visina zavisi od granulacije materijala. Ispitivanjim letećeg pepela dokazano je da on bubri usled dejstva mraza, koje se može sprečiti odgovarajućim aditivima, a upotrebom 5 do 10 % cementa značajno se smanjuje. Građenje primenom latećeg pepela obavlja se primenom opštih principa kao i kod primene klasičnih materijala. On se koristi u izgradnji lokalnih puteva u sledeće svrhe: za stabilizaciju tla, za izradu donjeg strija puta,za izradu nosećih slojeva tj. stabilizaciju nosećih slojeva od zrnastih kamenih materijala uz dodatak kreča. Leteći pepeo se, u zavisnosti od težine i oruđa koje se koristi za zbijanje, razastire buldozerima u rastresitim slojevima debljine 20 do 30 cm, a pri manjim radovima muesto buldozera koriste se grejderi. Veliki blokovi zgrudvanog letećeg pepela (pepeo sa deponije) razbijaju se i usitnjavaju rotofrezerima ili sličnim oruđima. Najbolja zbijenost postiže se primenom valjkova sa bodljama (ježevi) i vibracionom valjcima. Ekonomičnost primene letećeg pepela zavisi od transportnih troškova. U Velikoj Britaniji, u poslednjih deset godina, cena letećeg pepela kreće se u granicama od 5 do 10 £/t . U Republici Srbiji osnovan sirovina je ugalj. Naša termoenergetska postrojenja godišnje troše oko 35 miliona toan uglja pri čemu se kao jalovi nuz proizvod pri proizvodnji energije stvara oko 7 miliona tona pepela i šljake, što predstavlja sirovinu koju terba iskoristiti. 3.6.5.3.

Laki penasti beton

Laki penasti beton ja ćelijasti beton male zapreminske težine, koji se sastoji od portland cementnog matriksa, i sadrži uniformno raspoređene vazdušaste šupljine. Ove šupljine se stvaraju pomoću agensa za stvaranje penaste strukture, pri čemu su gustine u vlažnom stanju od 290-1289 kg/m 3, a odgovarajuće pritisne čvrstoće nakon 28 dana od 69-2067 kPa. Gustine lakog penastog betona u vlažnom stanju su od 290 do 1300 kg/m3 sa odgovarajućim pritisnim čvrstoćama nakon 28 dana od 70 do 2000 kPa. Uobičajene primenjene maksimalne gustine u vlažnom stanju su od 480 do 640 kg/m3, u zavisnosti od mesta građenja i specifičnosti izgradnje. Na Univerzitetu Kentaki vršena su ispitivanja vodopropustljivosti lakog penastog betona, gde je utvrđeno da pri padu koeficijenta vodopropustljivosti raste gustina. Generalno, upijanje nije toliko značajno kod velikih zapremina, ako se spreči da kontaktna površina dođe u dodir sa izvorima vode. Pošto se laki penasti beton najčešće koristi pri izradi nasipa, da bi se smanjila mogućnost potiskivanja materijala donji deo nasipa od ovog materijala potrebno je graditi iznad nivoa podzemnih voda. Laki penasti betoni slabo su postojani pri ciklusima smrzavanja i odmrzavanja. Pri ispitivanju na penastom betonu, gustine 480 kg/m 3 u vlažnom stanju, uočavaju se značajna oštećenja pri ciklusima odmrzavanja i smrzavanja. Da bi se smanjila mogućnost oštećenja, potrebno je penaste betone manje gustine koji se nalaze u nasipima zaštititi zaptivanjem ili penastim betonom veće gustine. Ugrađivanje penastog betona zahteva posebnu opremu. Uređaj za mešanje se obično nalazi an kamionu i njime upravlja jedan operater. Dobijena količina lakog penastog betona pri jednom ciklusu je veoma mala, vreme mešanja je 1 do 3 minuta, pa se pri kontinualnom radu može ugarditi oko 115 m 3 dnevno. Da bi ugradnja tekla kontinualno potrebno je obezbediti veliku količinu cementa, vode i agensa. Debljina jednog sloja trebalo bi da bude do 60 cm. Nagib i profili se obezbeđuju polaganjem penastog betona u stepenastim slojevima debljine 15 do 30 cm, koji se kasnije oblikuju i pokrivaju. Donji noseći sloj ili sloj lakog penastog betona veće gustine može da bude ugrađen na površinu lakog penastog betona manje gustine, u cilju izolacije od dejstva niskih tempertura. Laki penasti beton odgovara tipično zbijeno donjem nosećem sloju. Pri velikom saobraćaju površinski sloj nasutog materijala se ardi od lakog penastog betona veće gustine. Kada se betonski kolovoz postavlja direktno na laki penasti beton postoji opasnost da bi bitumenska emulzija mogla kolovozu da omogući pomeranje u odnosu na nasuti materijal pri dejstvu velikog saobraćaja. U tom slučaju se preporučuje uklinjenje betonske ploče u podlogu od lakog penastog betona. Cena nasutog materijala od lakog penastog betona, zavisi od zahtevane gustine, količine materijala, mesta izgradnje i iskustva izvođača, a kreće se od 88 do 123 $/m3. 3.6.5.4.

Laki agregat od ekspandirane gline

Lake glinene granule se proizvode zagrevanjem gline u velikim rotacionim pećima. Gline ekspandiraju na temperaturama između 1000 i 12000 C i formiraju kuglice različite veličine sa čvrstom keramičkom oblogom i poroznim jezgrom.

Materijal sa visokim sadržajem šupljina je pogodan za izolaciju. Granule koje se stvaraju imaju relativno veliku pritisnu čvrstoću. Glavna primena ekspandirane gline je u visokogradnji, gde se glinene granule mešaju sa cementom i dobijaju blokovi razne veličine (npr. 500  250  250 mm). Ekspandirana glina se, kao laki materijal za nasipanje u putnim konstrukcijama, koristi u Skandinaviji već 30 godina, gde su njenom primenom dobijene duplo lakše konstrukcije. Danas se ekspandirana glina koristi i u zemljma van Skandinavije. Veličina granula ekspandirane gline je od 3 do 32 mm, a az putne konstrukcije se koristi uniformno granulisan materijal sa veličinom zrna od 0-32 mm. Kada je to potrebno sitnija zrna se odstranjuju prosejavanjem. Jedinična težina raste sa povećanjem učešća čestica od 0-3 mm. Za granulaciju 0-32 mm i sadržaj čestica manjih od 2 mm do 4% težine, gustina materijala u suvom i rastresitom stanju može da bude 400 kg/m3 i manje. Kod agregata uobičajene gustine čvrstoća granula je 1200 Kn/m2 , što je dovoljno da se nosi opterećenje od saobraćaja sa nosećim slojem od 60 cm i više. Prilikom ugradnje i zbijanja agregata treba voditi računa da ne dođe do drobljenja granula. Kao i ostali keramički materijali, laki agregat od ekspandirane gline je podložan dejstvu hemikalija. Ovaj materijal je nezapaljiv i otporan na dejstvo mraza, pa se može posmatrati zajedno sa ostalim neorganskim materijalima koji se koriste za izgradnju putnih konsrukcija. Nasipi od ekspandirane gline moraju biti projektovani tako da imaju odgovarajuću stabilnost i sleganje, a potrebno je postići i nosivost kao kod običnih materijala. U slučaju da se laki agregat od ekspandirane gline polaže na plastično podtlo, potrebno je koristiti geotekstile u cilju sprečavanja prrdiranja tog materijala u laki agregat. Agregat se ugrađuje u slojevima maksimalno dozvoljene debljine od 1 m. kada je materijal razastrt i nivelisan završava se zbijanje sa još tri prelaza traktorom guseničarom. Crevo pod pritiskom se koristi za transportovanje agregata u slučaju da su u pitanju manji radivi ili je traktor guseničar neprimenljiv. U tom slučaju zbijanje se obavlja vibracionim pločama sa niskim pritiskom. Zbijanje se može vršiti i sa teškim valjcima u slučaju da je laki agregat od ekspandirane gline ugrađen u slojevima debljine 50 cm sa međuslojem od običnih granularnih materijala debljine 20 cm, koji je služio kao platforma za oruđa za zbijanje. Povećanje zapremine agregata, kao posledica zbijanja, je oko 15 %. Pri izgradnji pod normalnim uslovima deformacije ovih nasipa su male (2-3 % od visine nasipa), ali u slučajevima kada su radovi izvođeni za vreme padavina, na temperaturi oko 00 C, deformacije su znatno veće (15 %) zbog formiranja leda u granulama, pa je preporučljivo izbegavati građenje u ovakvim vremenskim uslovima. Kosine nasipa od lakog agregata od ekspandirane gline treba da budu prekrivene materijalima normalne gustine (šljunak ili glina) da bi bila obezbeđena unutrašnja stabilnost gline i dovoljna nosivost bermi. Kod nasipa sa debljinom većom od 3 m, mogu se uraditi ispune od običnog materijala na dnu nasipa sa obe strane, što obezbeđuje dodatnu podršku pri zbijanju

sloja na dnu nasipa. Propisani nagib kosina treba da bude 1:1,5 ili manji, a debljina sloja od materijala za zaštitu kosina mora imati debljinu manju od 80 cm. Pre izrade nosećeg sloja, na površinu nasipa treba postaviti geotekstil, koji ima funkciju filtera. Potrebna debljina kolovoza određuje se standardnim metodama, pri čemu se uzima u obzir stanje podloge (agregat od ekspandirane gline) i saobraćajno opterećenje. Nosivost lakog agregata od ekspandirane gline lsičnih je veličina kao kod šljunka, peska i morenskog materijala sa osrednjom osetljivošću na dejstvo mraza. Debljina kolovoza na putevima sa saobraćajnim opterećenjem manjim od 700 vozila je 50 cm, dok je za veći saobraćaj debljina najmanje 60 cm za prosečne uslove. Cena lakog agregata od ekspandirane gline varira od zemlje do zemlje, u zavisnosti od troškova energije i razvijenosti distributivne mreže. Ovaj materijal primenjuje se uglavnom u Skandinaviji, Francuskoj, Italiji, Holandiji, Velikoj Britaniji. 3.6.5.5.

Ekspandirani polistren

Ekspandirani polistren je materijal koji se proizvodi ekspandiranjem malih zrna polistrena u vakuum komori uz dejstvo toplote i gasaa (pentan). Toplota spaja ekspandirana zrna pri čemu se formira ultra lak materijal sa visokim procentom šupljina. EPS sa visokom poroznošću je dobar za izolaciju. Pored toga, EPS poseduje takve karakteristike otpornosti na opterećenje i deformaciju, da opterećenje utiče na deformaciju pojedinih zrna, dok ostala ostaju neoštećena. Krajem šezdesetih godina uočeno je da se ploče od EPS-a mogu koristiti za zaštitu od dejstva mraza, pri čemu je potrebno ograničiti dozvoljene napone. Blokovi EPS-a koriste se u nekoliko zemalja ( Evropa, Azija, Severna Amerika ) za izgradnju puteva preko slabonosivih terena gde preovlađuju mala opterećenja. Osnovni razlig upotrebe blokova EPS-a je mogućnost proizvodnje blokova i do 100 puta manje gustine u odnosu na obične materijale. Veličina zrna polistrena koji se koriste za proizvodnju EPS-a je prečnika oko 0,5 mm, a kada zrna ekspandiraju veličina im je 2-4 mm. EPS može biti različitih gustina. Od gustine zavisi i čvrstoća materijala, koja se povećava sa porastom gustine što utiče i na povećanje cene ovog materijala. Uobičajena gustina materijala koji se koristi pri izgradnji puteva je 20 kg/m3, dok u specijalnim sučajevima ona može iznositi 30 ili 40 kg/m 3. EPS kada je ugrađen upija vodu, tako da je gustina pri proračunima stabilnosti i sleganja 100 kg/m 3. Kod ugrađenih blokova EPS-a koji su iznad ili blizu podzemne vode gustina je 30-50 kg/m3 (10 godina nakon izgradnje), dok je kod uzoraka uzvađenih iz potopljenih blokova srednja gustina bila 75-100 kg/m 3 posle 10 godina. U slučaju da su blokovi od EPS-a ugrađeni na nivou koji je povremeno ili stalno ispod nivoa podzemne vode, gustina je 20 kg/m3. Polistren je hemijski vrlo stabilan i nije podložan razgradnji i smanjenju čvrstoće ukoliko je pokriven odgovarajućim materijalom. Na osnovu opita opterćenja utvrđeno je da materijal može da izdrži neograničen broj prelaza ukoliko su ponovljena opterećenja ispod 80 %-ne vrednosti pritisne čvrstoće. Veličina blokova treba da bude što veća, da bi se smanjio broj spojeva između blokova. Najkraća strana bilo kog bloka treba da bude najmanje 50 cm, ukoliko nije drukčije predviđeno, a predviđena minimalna dužina bloka je 25 m. Blokovi bi

trebalo da budu ravni i pod pravim uglom jedan u odnosu na drugi.u nasipima EPS-a pod dejstvom stalnog opterećenjaod težine betonske ploče i slojeva kolovozne konstrukcije, uočene su deformacije oko 1 % od visine nasipa nakon dejstva opterećenja. Nasipi od blokova EPS treba da budu tako projektovani da imaju prihvatljivu stabilnost i sleganje. Faktor sigurnosti za nosivost treba da bude kao kod običnih nasipa. Projektna pritisna čvrstoća treba da bude  100 kN/m2. Za specijalne konstrukcije i konstrukcije gde je stalno opterećenje blokova od EPS-a veće od 30 kN/m2, potrebno je razmotriti potrebu za većom projektnom pritisnom čvrstoćom. Maksimalni dozvoljeni stalni napon ne bi trebalo da pređe 30 % od pritisne čvrstoće materijala pri 5 % deformacije, dok uključivanjem i saobraćajnog opterećenja, kombinovani napon treba da bude do 2/3 od pritisne čvrstoće (npr. 100 kN/m 2, 140 kN/m2, 180 kN/m2). Izbor ovih čvrstoća nije u cilju zaštite EPS, već da bi se ograničile defleksije kolovoza. Blokovi od EPS-a se obično ugrađuju u dreniranim uslovima iznad nivoa podzemne vode. Podloga mora da se izravna izradom izravnavajućeg međusloja od peska ili šljunka. Blokovi EPS-a u različitim slojevima treba da budu ugrađeni pod pravim uglom jedan u odnosu na drugi, da bi se izbeglo stvaranje kontinualnih vertikalnih slojeva i da bi se obezbedilo uklještenje između blokova. Za nasipe sa nagibom kosina od 1:1,5 ili 1:2, nagib kosine EPS-a ne sme da bude strmiji od 2:1. Za zaštitu kosina mogu se koristiti svi materijali koji se i inače koriste za ispune, pri čemu minimalna debljina treba da bude 25 cm. Cilj u korišćenju blokova od EPS-a je da se što više smanji opterećenje na podtlo, tako da se sve čini da debljina kolovozne konstrukcije bude što manja. Da bi se zadovoljio ovaj uslov, a i zaštitili blokovi od EPS-a od eventualnih rastvarača, na površini blokova često se radi betonska ploča. U slučaju da se gradi betonski kolovoz ploča se izostavlja. Ako težina materijala na površini kolovoza nije kritična, betonska ploča se može izostaviti povećavanjem debljina slojeva kolovoza. Betonska ploča mora da bude debljine  100 mm. Betonska mešavina treba da bude čvrstoće  25 N/mm2. Zavarena čelična mreža se postavlja u sredini ploče. Armatura u mreži može da bude prečnika od 5 mm sa međusobnim rastojanjem od 150 mm. Mreže se mogu raditi u veličinama 2  5 m i ugraditi sa preklapanjem. Poterbna debljina kolovozne konstrukcije određuje se uobičajenim metodama za dimenzionisanje, uzimajući u obzir karakteristike podloge (EPS) i saobraćajno opterećenje (PGDS). Sloj EPS-a ima nosivost (defleksiju) sličnu kao glina i prašina. Ukoliko se na površini blokova od EPS-a primenjuje betonska ploča, koeficijent distribucije opterećenja je 3,0. Koeficijent distribucije za šljunak je 1,0, što znači da u slučaju izostavljanja betonske ploče ukupnu debljinu kolovoz treba povećati za 200 mm (300 mm šljunka zamenje 100 mm betona). Tokom zadnjih dvadeset godina cena EPS-a (u V.Britaniji 40-50 £/m 3) je bila dosta promenljiva, kao rezultat promene cene nafte, jer se polistren dobija iz naftnih proizvoda. Pored toga, cena zavisi i od transportnih troškova (kamion sa prikolicom može da nosi 100 m3 blokova od EPS-a) distributivne mreže.

3.6.5.6.

Ultralaki ćelijasti materijal (ULCS)

U Francuskoj se u zadnje vreme , za izradu nasipa, sve više koriste ultralaki ćelijasti materijali. (oko 30000 m3 materijala). Ovi materijali ispitivani su u Istraživačkom centru za puteve u Rouen-u. Oni imaju nisku gustinu, laki su za manipulaciju na gradilištu, kompatibilni su sa betonom ili čelikom i ne zagađuju podzemnu vodu. Na tržištu se trenutno mogu naći dva proizvoda ULCS-a za izgradnju lakih nasipa. Nidaplast H20PP je termoplastični materijal saćaste strukture dobijene istiskivanjem polipropilena. Proizvodi se kao šestougaona rešetka od 20 mm uzmeđu paralelnih ravni. Geotekstil se termalno vezuje po otvorenim stranama, štiteći svaki blok od ispunjavanja drugim materijalom. kako je ovaj materijal u standardnim blokovima, geotekstil se može delimično ili potpuno ukloniti. Geolight 400 je šestougaona ćelijasta konstrukcija napravljena od termički napravljenih listova polivinilhlorida vezanih zajedno. Blokovi se mogu, od listova, formirati u fabrici ili na gradilištu, što može da utiče na treoškove. Tabela 39. Fizičko-hemijske karakteristike napred navedenih proizvoda date su tabelom. NIDAPLAST H20PP

GEOLIGHT 400

42 kg/m3

50 kg/m3

2,00 m

2,00 m

Širina

1,00 m

1,00 m

Visina

0,48 m

0,50 m

Polipropilen

Polivinilhlorid

Vertikalna pritisna čvrstoća

400 kPa

400 kPa

Početni modul elastičnosti

30-35 MPa

30-35 MPa

20 kPa

30 kPa

240C (=0,45)

350C (=0,7)

Osetljiv

Osetljiv

Otpornost na ugljovodonike

Dobra

Dobra

Otpornost na vatru

slaba

Dobra

Gustina Dimenzije blokova: Dužina

Primenjeni polimer

Bočna pritisna čvrstoća Ugao trenja (blok sa blokom) Otpornost na UV zrake

Projektovanje nasipa od ULCS sastoji se u sledećem: -

potrebna debljina lakog materijala zavisi od visine nasipa i nosivosti podtla. Nosivost se određuje poznatim metodama. Nakon određenog dozvoljenog opterećenja na podtlo, vrši se određivanje debljine nasipa, tako i slojeva kolovozne konstrukcije, a sve u zavisnosti od dozvoljenog opterećenja.

-

Položaj lakog materijala u nasipu zavisi od minimalno potrebne debljiine kolovoza, kao i hidrauličkih uslova (promena nivoa vode). Najbolji položaj za laki materijal je iznad nivoa podzemne vode

-

Kolovozna konstrukcija se projektuje metodama koje se koriste u svakoj pojedinoj zemlji

-

Pri izboru oruđa za zbijanje pri izgradnji kosina nasipa ili slojeva kolovozne konstrukcije, potrebno je uzeti u obzir napone nastale dejstvom valjaka na graničnoj površini između tla i lakog materijala

ULCS zadržava karakteristike lakog materijala samo ukoliko se njegove šupljina ne ispune drugim materijalom, tako da je zbog prevencije potrebno prekriti blokove filterom od geotekstila. U oblastima sa promenljivim nivoom vode, ispod blokova se postavlja zaštita od geotekstila i filterski sloj od granuliranog materijala (minimalne debljine od 15 cm), koji ujedno služi i kao izravnavajući sloj. Izravnanje gornje površine ovog sloja mora se posebno dobro uraditi zbog pravilne upotrebe blokova. Za izgradnju kosina nasipa može se koristiti višak Materijala od zemljanih radova. Monolitna struktura zavisi od dobro izgrađenih kosina, tako da je neophodno obezbediti odgovarajuće zbijanjem Ukoliko nema geometrijskih ograničenja (površina lakog nasipa blizu površine kolovoza) koji zahtevaju upotrebu armiranog betona preko lakog nasipa, posteljica se može izgraditi od sloja krupnog šljunka. Dimenzionisanje kolovozne konstrukcije može se vršiti primenom postojećih metoda. 3.6.5.7.

Plastični sekundarni (otpadni) materijal

Poslednjih godina, količina otpadnog materijala se naglo povećava, dok sa druge strane postoji manjak kvalitetnog agregata, pa je opravdana upotreba otpadnog plastičnog materijala. Otpadni plastični materijal se koristi za nasipe na stišljivom tlu kada se zbije u pravougaone blokove (plastblock) zapremine oko 1 m3 i gustine 300-600 kg/m3. Provera postupka je izvršena pod nadzorom Laboratoire Genie Civil Habitat Enviroment. Blok koji se formira kao naslaga jako zbijenih plastičnih materijala oma kvalitet sličan ortotropnima materijalima. Na osnovu nekoliko obavljenih laboratorijskih ispitivanja stišljivosti i deformacija na manjim uzorcima, došlo se do zaključka da nelinearni viskoelastični model opisuje ponašanje ovog materijala. Istraživanja obavljena na probnim nasipima visokim 4 m, pokazala su da ponašanje u mnogome zavisi od početne gustine bloka, kao i od načina proizvodnje bloka. U zavisnosti od početne zapremine i pritiska koji se primenjuje, mogu se dobiti različite gustine, npr. 300, 400, 500 i 600 kg/m3.Na izbor gustine bloka vrlo malo utiče početna deformacija, već je bitna deformacija posle izvesnog perioda opterećenja. Plastbloc gustine 500 kg/m3 ima zadovoljavajuću deformaciju u putnim nasipima. Deformacija pri laboratorijskim ispitivanjima na smanjenim uzorcima (prečnik 20 cm, visina 30 cm) u fukciji napona jedan minut posle nanošenja opterećenja, pokazuje da kriva napon/deformacija ima više linearni oblik za materijale veće gustine. Ukoliko se čvrstoća materijala definiše kao opterećenje pri 5 % deformacije, vrednost čvrstoće je između 100 i 200 kN/m 2 za blokove gustine oko 500 kg/m3. Deformacija opada sa porastom početne čvrstoće bloka. Ukoliko se opterećenje ponavlja dolazi do značajnog povećanja deformacije za istu vrednost napona.

Većina plastičnog otpada koji se koristi sastoji se od polipropilena ili polietilena (hemijski stabilne komponente), a tokom vremena očekuje se vrlo mala razgradnja Plastbloc-a, naročito onda kada se izvrši zaštita kosina nasipa i spreči uticaj UV zraka. 3.6.5.8.

Sečene gume

Tokom svake godine velika količina istrošenih guma se deponuje (npr. 240 miliona godišnje u SAD), što može biit opasno sa aspekta ekologije. Iz tog razloga u SAD je donet propis u kome se zahteva da se kod jedne petine projekta za puteve mora koristiti 10 kg reciklirane gume po toni vruće mešavine i 150 kg reciklirane gume po toni iprskanog veziva. Pored toga, mnogo veća količina otpadnih guma mogla bi se koristiti za lake nasipe (1 m3 gumene sitneži sadrži oko 100 guma). Granulacija sečene gume može mnogo varirati u zavisnosti za drobljenje, razmaka uzmeđu sekača i njihove relativne širine. Sitnež treba da bude uniformno granulisana i ima veličinu zrna šljunka, prema propisima proizvođača u SAD. Gustina u rastresitom stanju je u granicama između 320 i 528 kg/m 3. Postupak za određivanje gustine u zbijenom stanju prilagođen je standardima AASHTO T 18066 od strane istraživača sa Univerziteta Mejn. Istraživanje je pokazalo da opadanje enrgije zbijanja od modifikovanog do 60 % od standarnog Priktorovog opita smanjuje gustinu samo za 30 kg/m3, i da je pri zbijanju vlažne prema zbijanju na vazduhu osušene gumene sitneži razlika u gustinama samo 16 kg/m3. Gustina u zbijenom stanju pri 60 % od energije zbijanja pri standardnom Proktorovom opitu na vazduhu osušene gumene sitneži bila je u granicama između 720 i 900 kg/m 3 na različitim projektima. Rezultati triaksijalnog opita na Univrzitetu Purdue su pokazali da je vrednost ugla unutrašnjeg trenja mnogo veća od 250, što odgovara terenskim osmatranjima. Opiti stišljivosti i u laboratoriji i na terenu pokazuju da je gumena sitnež veoma stišljiva za vreme početnog opterećenja, dok je stišljivost znatno manja pri narednim ciklusima rasterećenja i opterećenja. Pre izgradnje slojeva od sečene gume potrebno je uraditi sledeće (SAD): 

potrebno je predvideti površinsko odvodnjavanje u cilju sprečavanja dotoka vode za vreme izgradnje



potrebno je ukloniti rastinje sa površine predviđene za nasipanje



potrebno je ukloniti humus i lokalitete sa plastičnim, slabonosivim materijalom



ukoliko se za vreme pripreme terena jave filtraciona voda i izdani potrebno je izvršiti dreniranje.

U zavisnosti od efikasnosti oruđa za zbijanje, drobljena sitnež se razastire u debljinama u rastresitom stanju do 90 cm, korišćenjem bagera ili dozera sa pokretnom trakom.

Zbijanje se vrši upotrebom ježeva ili valjaka sa glatkim točkovima ili sa više prelaza dozera D-8. Vibrovaljci nemaju neku značajniju prednost u odnosu na nevibrirajuća oruđa. Smanjenje zapremine gume za vreme zbijanja je oko 35 % i još dodadtnih 10-13 % se može očekivati pri opterećenju sloja narednim slojevima. Geotekstil se koristi na površini sloja od sečene gume da bi se sprečilo prodiranje materijala iz narednog sloja. Pri izradi sloja iznad sloja od sečene gume, mogu se očekivati defleksije pri zbijanju prvih 20 cm, tako da je dozvoljena zbijenost od 90 % za prvi sloj. Pri zbijanju narednih slojeva lako bi se trebalo postići 95 % zbijenosti. Iako ne postoje široko prihvaćeni standardi za projektovanje pri upotrebi sečene gume moguće je preporučiti sledeće: -

maksimalna veličina komada ili sitneži treba da bude manja od ¼ kruga ili 60 cm dužine, pri čemu treba usvojiti manju vrednost;

-

gumena sitnež mora biti bez ulja, masnoća ili zagađivača koji mogi da prodru u tlo ili podzemnu vodu;

-

bilo koji metalni delovi prisutni u komadu gume moraju biti dobro zatvoreni i 98 % utisnuti u materijal.

Da bi se obezbedila konsolidacija ispune od sečene gume usled dejstva saobraćaja, preporučuje se izrada privremenog zastora preko nosećeg sloja u periodu od minimum tri nedelje. Najmanja cena gumene sitneži u SAD je 1,30 $/m 3. Međutim, cena može biti i viša, a sve u zavisnosti od dobavljača i količine potrebnog materijala. U Francuskoj je korišćena nesečena guma u punoj veličini na nekoliko probnih nasipa. Metod Pneuresil se satstoji u slaganju guma teških kamiona u kolone i zaštiti šupljina stvorenih u i između guma od prodiranja običnog materijala. Ova struktura ima gustinu od oko 400 kg/m3. Važno je napomenuti da je pri upotrebi svih navedenih lakih materijala poželjno pre izgradnje kolovoznih konstrukcija uraditi probne deonice. 3.6.5.9.

Ostali sekundarni materijali

U svetu se veliki značaj pridaje i nekim drugim sekundarnim materijalima koji nisu prethodno pomenuti. Neki od njih su: ostaci od spaljivanja gradskog smeća, otpaci i škart od cigle, vatrostalnih opeka, keramike, stakla, gume i kaučuka, plastike i dr. svi ovi materijeli mogu se koristiti u izgradnji puteva. Posebno treba naglasiti da primenom sekundarnih materijala možemo zaštititi životnu sredinu i uštedeti resurse prirodnih materijala koji su nezamenjivi. 3.6.6. Primena geotekstila kod nemačkih lokalnih puteva Prema nemečkim propisima kolovozne konstrukcije na posteljici ojačanoj geotekstilom izvode se u slučaju vrlo slabog tla tj. kada se na tlu predviđenom za njihovu izgradnju ne mogu primeniti uobičajeni načini građenja. Konstrukcija se

izvodi tako što se na slabonosivo tlo nanosi geotekstil kojim se tlo ojačava, a na geotekstilu se gradi kolovozne konstrukcija od kamenog materijala. Zbog deformabilnosti i elastičnog ponašanja slabog tla ojačanog geotekstilima nemaju vezani asfaltni zastor. Kolovozne konstrukcije ovog tipa primenjuju se na putevima sa srednjim i slabim, odnosno povremenim prometnim opterećenjem. Kolovozne konstrukcije bez vezanog zastora, a ojačane geotekstilima primenjuju se onda kada je vrednost nosivosti zemljane posteljice,odnosno temeljnog tla CBR = 4,0 – 5,0 %. Takav je slučaj kod koherentnog tla u stanju valžnosti znatno većoj od optimalne ili kod geomehaničkih slabih materijala, kao što su organska tla, treset i sl. Pri dimenzionisanju kolovoznih konstrukcija na tlu male nosivosti ojačanom geotekstilima, ne mogu se koristiti metode razvijene za projektovanje i dimenzionisanje konstrukcija sa vezanim zastorima i tlom bolje nosivosti, tako da i ne postiji određena opšta metoda za dimenzionisanje koja uključuje upotrebu geotekstila. Rešenja sa upotrebom netkanih tekstila, odnosno polimernih mreža primenjuju se samo u slučaju kada se geomehanička svojstva ili stanje tla ne pogoršavaju. Oni će biti upotrebljeni u slučaju kada se oceni da postoji mogućnost konsolidacije. Osnova funkcija netkanog tekstila je stvaranje razdvajajućeg sloja između dva sloja materijala različitih geomehaničkih svojstava. Na taj način se postiže da svaki sloj zadržava svoja prvobitna svojstva u uslovima promenljivih hidroloških prilika tj. vodnog režima. Netkani tekstil ima izražen drenažni efekat zbog svoje poroznosti i sposobnosti propuštanja vode. On propušta vodu koja se pod opterećenjem istiskuje iz tla u propusni sloj od zrnastog materijala kroz koji se zatim postupno odvodi van puta. Polimerne mreže upotrebljavaju se onda kada se na slabonosivom tlu ne očekuju bitna poboljšanja (organska tla, močvarna i barska područja...). Ugarđivanjem polimerne mreže između sloja od zrnastog kamenog materijala i lošeg tla, dolazi do ulaska pojedinih većih zrna u otvore mreže i do “uklještenja” zrnastog sloja i mreže. Nosivi sloj je time u donjoj zoni armiran čime se znatno poboljšava ponašanje sloja pod predmetnim opterećenjem i sačuvana je celovitost sloja, koa i njegova efektivna debljina. Tako je omgućeno prenošenje opterećenja na veliku površinu i osigurana potrebna nosivost. Kod kolovoznih konstrukcija sa upotrebom bilo netkanih tekstila bilo polimernih mreža, za nasip se koriste drobljeni kameni materijal, peskoviti šljunak ili lokalni kameni materijal. Kod svih rešenja predpostavlja se da će pod prometnim opterećenjem postepeno doći do pojave kolotraga, koji se kasnije mogu popraviti (zapuniti). Orijentacioni tipovi kolovoznih konstrukcija bez vezanog azstora sa upotrebom geotekstila, za lako i srednje prometno opterećenje prikazani su na sledećim slikama.str 60,61, sl.59,60,61, hrvati

40-50 cm

drobljeni kameni agregat 0/45 ili 0/56 cm

netkani tekstil

45-55 cm

prirodni peskoviti šljunak 0/60 mm

netkani tekstil

50-60 cm

lokalni kameni materijal

netkani tekstil Orijentacioni tipovi kolovoznih konstrukcija poljoprivrednih puteva na posteljici ojačanoj netkanim tekstilima za srednje saobraćajno opterećenje

25-35 cm

drobljeni kameni garegat 0/45 ili 0/60 mm

netkani tekstil

30-40 cm

prirodni peskoviti šljunak 0/60 mm

netkani tekstil

35-45 cm

lokalni kameni materijal

netkani tekstil Orijentacioni tipovi kolovoznih konstrukcija poljoprivrednih puteva na posteljici ojačanoj netkanim geotekstilima za slabo saobraćajno opterećenje

U praksi su dozvoljena određena odstupanja od navedenih debljina kolovoznih konstrukcija u zavisnosti od tipa primenjenog geotekstila i stanja temeljnog tla, odnosno posteljice. Netkani tekstili imaju površinsku masu od 300-500 kg/m2, a polimerne mreže od 450-750 kg/m2. Pri upotrebi polimernih mreža granulacija zrna kamenog materijala kolovozne konstrukcije mora biti usklađena sa otvorom mreže. I netkani tekstili i polimerne mreže moraju zadovoljavati uslove kvaliteta propisane odgovarajućim standardima ili specifikacijama proizvođača. Sloj zrnastog materijala mora biti zbijen tako da gradilišni saobraćaj ne ostavlja tragove prilikom vožnje po njemu. Nakon više prelaza težih vozila po istom tragu na sloju se smeju javiti deformacije u obliku kolotrega dubine najviše 10 cm. Takve deformacije moraju se popuniti zrnastim kamenim materijalom od koga je izgrađen i osnovni zrnasti sloj. Ako se zbijenost meri, primenjuje se postupak ispitivanja kružnom pločom  30 cm pri čemu modul stišljivosti mora biti najmanje Ms = 35 kN/m2.Kontrola kvaliteta obuhvata i kontrolna ispitivanja. U prethodnim ispitivanjima utvrđuje se kvalitet materijala koji će biti upotrebljen za građenje i to: -

granulometrijski sastav zrnastog kamenog materijala

-

kvalitet geotekstila.

Kontrolnim ispitivanjem se proverva: -

debljina sloja zrnastog kamenog materijala

-

zbijenost.

Korišćenje lakih i sekundarnih materjala za građenje lokalnih puteva ima niz prednosti. Potencijali lokalnih građevinskih materijala u našoj zemlji su veliki, kako po vrsti, tako i po količinama, razlozi za njihovo korišćenje su : -

lako i blagovremeno obezbeđenje jeftinog materijala za građenje

-

smanjenje troškova prevoza, racionalno građenje uz korišćenje svih resursa čime se doprinosi zaštiti životne sredine i održivom razvoju, jer štedimo kvalitetne i skupe prirodne materijale koji su neobnovljivi.

Razlozi koji mogu navesti da se koriste sekundarne (otpadne) sirovine su sledeći: -

nedostatak agregata

-

visoki troškovi skladištenja

-

odnos prema prirodi

-

raspoloživost čistih i otpadnih materijala

-

lokalna dostupnost

-

politički uticaj

-

očuvanje životne sredine od zagađenja.

Četiri osnovna faktora pri određivanju mogućnosti korišćenja otpadnih materijala u kolovoznim konstrukcijama: -

ekonomičnost

-

karakteristike odnosno ponašanje materijala

-

raspoloživost materijala

-

politička odluka.

Svaka primena navedenim materijala za građenje puteva zahteva pre početka građenja, još kod izrade projekta, da se izvrše odgovarajuća laboratorijska ispitivanja lokalnih materijala, da se tačno definišu njihova fizičko-mehanička svojstva, urade prethodna ispitivanja u cilju definisanja tehnologije primene odnosno načina ugrađivanja. Sva ova ispitivanja, uz prethodna i ostala istraživanja, treba da budu uključena u projektna rešenja. Na taj način postižemo da građenje lokalnog puta bude racionalno i da stabilnost, trajnost i njegova namena budu u potpunosti ostvareni. 3.7.

Klima i prorodna sredina

Na kolovoznu konstrukciju pored saobraćajnog opterećenja deluje i niz drugih faktora vezanih za sredinu u kojoj se ona nalazi, što se manifestuje preko uticaja na: -

fizičko-mehaničke osobine materijala koji ulaze u sastav kolovozne konstrukcije, kao što su čvrstoća na pritisak i zatezanje

-

međusobne odnose materijala, kao što su trajnost međusobnih veza agregata i spojnog sredstva i vreme fizičko-hemijske integracije

-

promenu zapremine i rezultujuće unutrašnje napone.

Pored faktora sredine, razmatra se i promena zapremine izazvana sleganjem posteljica, uticaj brzine kretanja vozila na naponska stanja u kolovozu, posledice delovanja motornih ulja i hemijskih materijala. Od svih navedenih faktora, po važnosti se ističu dejstvo temperature i vode. 3.7.1. Prenošenje temperature kroz kolovoznu konstrukciju Prema Furijeovom zakonu količina toplote koju kolovozna konstrukcija primi jednak onoj koju ona emituje: dT/dt = /c[(2T/x2) + (2T/z2)] gde je: T – temperatura tela – kolovozne konstrukcije, 0C t – vreme, časova c – specifična toplota tela (J/kg 0K)  -- gustina mase, kg/cm3  -- termička provodljivost tela, w/m 0K x,y – koordinate u ravni, m z – koordinata upravna na ravan (x,y), m. Empirijski obrasci koji se najčešće upotrebljavaju za proračun temperature u kolovoznim konstrukcijama su: 

obrazac Vitcaka MPT = 1,07MAT + 4,53

gde je: MPT – temperatura asfaltnof kolovoza, 0C MAT – temperatura vazduha, 0C 

obrazac Tompsona TAC = (0,67Z – 1,7) + (1,18 – 0,017Z)MMT

gde je: Z – dubina u asfalt betonu, in TAC – temperatura u asfalt betonu, 0 F MMAT – srednja temperatura vazduha, 0 F



obrazac instituta za asfalt 

MMPT = MMAT  1  

1  34 6   Z  4 Z  4

gde je: MMPT – srednja mesečna temperatura asfaltnog kolovoza, 0 F MMAT – srednja mesečna temperatura vazduha, 0 F Z – dubina, in 

obrazac Hvenga Tp1 = Ta[1 + 3/(h1+12)] – 102/(h1 + 12) + 6 TP2 = Ta[1 + 3/(3h1 + h2 + 12)] – 102/(3h1 + h2 + 12) + 6

gde je: Tp1 i TP2 – temperatura prvog i drugog sloja, 0 F Ta – temperatura vazduha, 0 F h1 – debljina zastora, in h2 – debljina podloge, in Parametri od kojih zavisi prodiranje temperature kroz kolovoznu konstrukciju su: -

specifični toplotni kapacitet po jedinici zapremine i termička provodljivost za različite slojeve konstrukcije

-

koeficijent refleksije sunčeve radijacije od površine zastora i veličina vremenskog intervala

-

nivo posmatrane tačke u kolovozu i veličina vremenskog intervala

-

temperatura na dnu vezanih slojeva

-

početne temperature zastora i posteljice.

Termičke osobine asfalt betona i pojedinih materijala, kao i orijentacione vrednosti kapaciteta zagrevanja po jedinici zapremine, date su sledećim tabelama. Tabela 40. Termičke osobine asfalt betona K (W/m 0C)

 (m2/s)

c (J/m3 0C ili J/kg 0C)

Primedbe

1,454 2,88 2,28 1,21 0,74-0,76

1,41  106

-

2,00  106

14,4  10

-7

1,97  106

11,5  10

-7

5,75  10-7 -

0,167-0,172

-

0,65-0,75

-

1,37-1,75

-

1,2

5,9  10-7

iz instituta za asfalt

-

20-560C

-

čist bitumen 20-800C

-

asf.mešavina upotrebljena na ulici

C=879

1000C

C=920

80-1490C

-

-

-

bitumen bez parafina

-

0,14-0,17

-

C=921

-

0,85-2,32

380C, suv

-

2,07  106

-

1,5

180C, suv

C=879-963

7,8  10-7

1,21

-

C=1582-2561

0-3000C

Tabela 41. Orijentacione vrednosti kapaciteta zagrevanja i termičke provodljivosti Sloj u kolovoznoj konstrukciji

Kapacitet zagrevanja po jed.zapremine *

Gustina sloja **

% po masi pojedinih sastavnih elemenata

Specifični toplotni kapacitet pojedinih sstavnih elemenata (KJ/kgC)

Termička provodljivost ***

Vl.

Ve.

Ag.

Vl. Ve. Ag.

Zastor(habajuć i i vezani sloj)

1,93

2,40

6,4 93,6

1,75 0,76

2,28

Gornja podloga od bit.vezanog šljunka

1,95

2,40

5,4 94,6

1,75 0,76

1,79

Donja podlogatampon od šljunkovitog materijala

2,30

2,29

7

Glinovita posteljica

2,38

2,25

1,45

93

4,19

0,76

2,47

85,5

4,19

0,76

2,08

*- (MJ/m3 0C);** - (Mg/m3); *** - (W/m 0C); Vl – vlage; Ve – veziva; Ag – agregata; Termička provodljivost slojeva od nevezanog materijala može se odrediti na osnovu jednačina Kerstena: 

K = 0,144(0,9 log (količina vlažnosti) – 0,2)  100,000625d (W/m

0

C) 

0

C) ,

za prašinast i glinovit nezamrznut materijal

za nezamrznuti pesak K = 0,144(0,9 log (količina vlažnosti) + 0,4)  100,000625d (W/m

gde se valžnost izražava u procentima od mase suvog tla, a “d” je suva gustina u kg/m3. Za donju podlogu, termička provodljivost se nalazi između vrednosti za pesak i glinu, koje su već izračunate. Termička provodljivost nevezanih materijala izračunava se za amplitudu dnevne sinusoidalne promene prosečnih dnevnih temperatura (zadnja kolona prethodne tabele) Koeficijent refleksije sunčeve radijacije od površine kolovoza kreće se od 0,06 od 0,07. Temperatura u kolovoznoj konstrukciji registruje se na svakih 10 minuta u kolovozu i na 1 m od površine kolovoza, u vremenskim intervalima od jednog sata. Temperatura tla na 1 m dubine u toku zimskih meseci je 7-11 0 C. Uticaj temperature na bitumenom vezane materijale manifestuje se promenom modula krutosti tj. nosivosti, a kod cementom vezanih materijala prilikom nastajanja “termičkih” napona.

Dilatiranje asfaltnih zastora je izuzetno malo:   2,3  10-5 3.7.2. Prodiranje mraza kroz kolovoznu konstrukciju Dejstvo mraza na kolovoznu konstrukciju može biti dvojako. U periodu smrzavanja dolazi do formiranja kristala leda, povećanja zapremine i izdizanja zastora, kao posledice ovakvog stanja. U periodu odmrzavanja kristali leda se tope, menjajući vlažnost i zapreminu, što dovodi do trajnih deformacija i loma kolovoza. Smrzavanje tla u velikoj meri zavisi od trajanja niskih temperatura.Temperatura i dužina njenog trajanja izražavaju su u dan-stepenima. Jedan dan-stepen predstavlja jedan dan sa srednjom temperaturom vazduha od 1 0 C ispod temperature smrzavanja.

Kumulativni dani-stepeni negativni pozitivni

Na osnovu očitavanja razlike maksimalne i minimalne temperature sa dijagrama str119, sl5,2, kol.konstr., određuje se indeks smrzavanja.

temperatura iznad 00C

temperatura ispod 00C

temperatura uznad 00C

Određivanje indeksa smrzavanja Dužina dejstva mraza može se izraziti Oldričovom formulom: Z=  gde je:

10000  k L

Z – dubina dejstva mraza u uniformnoj sredini, cm K – termička provodljivost, W/cm0C F – indeks smrzavanja, dan-stepen L – latentna zapreminska toplota- to je količina toplote koja se oslobađa pri zamrzavanju jedinice zapremine tla, J/cm3  -- korekcioni koeficijent 3.8.

Opterećenje

Uticaj saobraćajnog opterećenja na kolovoznu konstrukciju utvrđuje se na osnovu: 

broja i razmaka osovina vozila



veličine opterećenja koje se prenosi preko pojedinih točkova vozila



veličine i oblika kontaktne (dodirne) površine između točkova vozila i kolovoza



raspodele opterećenja na dodirnoj površini



ukupnog broja pojedinih osovinskih opterećenja



raspodele saobraćajnog opterećenja u poprečnom profilu kolovoza



vremena trajanja opterećenja u pojedinim konstrukcije izazvanog prelazom točkova vozila.

slojevima

kolovozne

Vrste opterećenja i načini za izračunavanje opterećenja koje su merodavne pri projektovanju lokalnih puteva predstavljeni su na samom početku ovog poglavlja. 3.9.

Dimenzionisanje

Dimenzionisanje kolovoznih konstrukcija predstavlja kompleksan problem, jer su uticajni parametri brojni. Zbog sigurnog i ekonomičnog odvijanja saobraćaja kolovozne konstrukcije moraju imati potrebnu ravnost i hrapavost. Nekoliko međusobno zavisnih aktivnosti vezano je za proces projektovanja novih kolovoznih konstrukcija, i to su: 

određivanje debljine i sastava pojedinih slojeva kolovozne konstrukcije (dimenzionisanje)



zahtevi kvaliteta i sastava pojedinih mešavina u slojevima kolovozne konstrukcije



definisanje kvaliteta upotrebljenih materijala



tehnologija radova



analiza troškova građenja i održavanja kolovozne konstrukcije



upoređivanje varijantnih rešenja i izbor optimalnog sastava i debljine slojeva sa aspekta strategije korišćenja i upravljanja putevima.

Kako su kolovozne konstrukcije složeni konstruktivni sistemi, na njihovo dimenzionisanje utiče više faktora, a to su: -

opterećenje

-

prirodna sredina

-

konstruktivne karakteristike

-

građenje

-

održavanje

-

nivo usluge, bezbednost i ekonomičnost.

Najpoznatije metode za dimenzionisanje fleksibilnih kolovoznih konstrukcija su metode: -

Američkog udruženja za javne puteve i transport – AASHTO

-

Instituta za safalt SAD

-

Šela – SHELL.

Kod krutih kolovoznih konstrukcija najpoznatije metode dimenzionisanja su metode: -

Vestergarda

-

Piketa i Reja

-

Američkog udruženja za javne puteve i transport – AASHTO

-

Udruženje za portland cement – PCA

-

Konačnih elemenata.

Većina metoda za dimenzionisanje kolovoznih konstrukcija na lokalnim putevima je empirijska i zasniva se na dva ulazna podatka (ekvivalentno osovinsko opterećenje i kalifornijski indeks nosivosti). Zbog malih debljina kolovozne konstrukcije su osetljive na prekoračenje dozvoljenih osovinskih opterećenja, tako da im se za prekoračenja opterećenja za samo 17 % vek trajanja smanjuje za jednu trećinu. Sa građevinske tačke gledišta ove metode su neodgovarajuće, jer ne pružaju mogućnost racionalizacije (u kvalitetu materijala, nosivosti, faznosti izgradnje, debljini slojeva, itd.). Kombinovanjem empirijskih, numeričkih i čisto numeričkih metoda za projektovanje kolovoznih konstrukcija (AASHTO, Instituta za asfalt, Shell) dobijamo metode sa niz prednosti, koje uzimaju u razmatranje sve parametre na osnovu kojih je moguća svestranija analiza problema građenja i održavanja. Kod primene kompleksnih metoda ne treba preterivati, tako da u slučaju jednostavne kolovozne konstrukcije sa slojevima čije su debljine ograničene tehnološkim debljinama ove metode ne treba primenjivati.

U svakom slučaju projektovanje kolovoznih konstrukcija je veoma odgovoran posao, jer direktno utiče na kvalitet, vek trajanja i troškove građenja, održavanja i eksploatacije.

Građenje kolovoznih konstrukcija predstavlja završni čin izrade puta, na koji direktno utiču procesi koji mu prethode planiranje i projektovanje, a od kojih u mnogome zavise i eksploatacija i održavanje.