W Polsce postępujący rozwój gospodarki w szczególności sektor budownictwa czy sektor usług, a także dosyć rozwinięte gałęzie przemysłu, generują rosnący z każdym rokiem ruch na polskich drogach. Liczba pojazdów rośnie, w tym również pojazdów ciężarowych, które w szczególności oddziałują na nawierzchnię polskich dróg. Przenosi się to na oddawanie do użytku kolejnych kilometrów dróg ekspresowych i autostrad. W 2019 roku GDDKiA oddała do użytku aż 460 km dróg. Obecnie w realizacji jest 1003,8 km dróg, z czego w 2020 roku planowane jest do oddania, co najmniej 116,8 km. Niestety wzmożony ruch przenosi się również na pozostałe drogi w naszym kraju m.in. drogi wojewódzkie, powiatowe czy gminne. Istotną rolę w ich trwałości stanowi podbudowa drogowa.
Często ich konstrukcja była projektowana wiele lat wstecz, dlatego mogą nie być przystosowane do obecnie wzmożonego ruchu. Bywają drogi, które są wyjątkowo obłożonymi traktami komunikacyjnym z powodu braku alternatyw w postaci dróg szybkiego ruchu. Rosnąca ilość obwodnic polskich miast pozwala zmniejszyć natężenie ruchu, lecz w przypadku braku alternatyw ruch ciężkich pojazdów często odbywa się przez centra miast, co prowadzi do degradacji konstrukcji tych dróg. Podczas projektowania nowych konstrukcji oraz przebudów istniejących dróg, szczególną uwagę należy zwrócić na warstwy podbudowy, które mają za zadanie przenosić obciążenia od nieustannie rosnącego ruchu pojazdów. Istniejące drogi pomimo remontów np. nakładek asfaltowych, mogą dość szybko ulegać degradacji z powodu stanu podbudowy, która nie jest przystosowana do aktualnego natężenia ruchu na tej drodze.
Funkcja podbudowy drogowej w konstrukcji nawierzchni
Podbudowa drogowa jest to część konstrukcji nawierzchni, której podstawową cechą w czasie eksploatacji jest przenoszenie i rozkład naprężenia powodowanego przez ruch poruszających się drogą pojazdów. Stanowi ona bardzo ważny element konstrukcji, gdyż jest podstawą dla pozostałych wyżej położonych warstw. Odpowiednie zaprojektowanie i jakość wykonania pozwala uzyskać warstwę wystarczająco nośną oraz trwałą, aby skutecznie przenosić obciążenia w przyjętym okresie eksploatacji. Dodatkową funkcją podbudowy jest termoizolacja, a zatem ochrona niżej położonych warstw, a także podłoża znajdującego się bezpośrednio pod konstrukcją nawierzchni.
Materiały do podbudów drogowych
Warstwy podbudowy mogą być wykonane z betonu asfaltowego, mieszanek(kruszywo) niezwiązanych bądź związanych spoiwem, a także z gruntów w tym przypadku wyłącznie związanych spoiwem. W zależności od rodzaju i położenia podbudowy w konstrukcji materiały dozwolone do ich wykonania mogą się różnić.
Do wykonania podbudowy zasadniczej dopuszczone materiały to:
- beton asfaltowy,
- mieszanki niezwiązane,
- mieszanki związane spoiwem hydraulicznym,
- grunty związane spoiwem hydraulicznym lub chemicznym,
- mieszanki mineralno-cementowo-emulsyjne (MCE).
Natomiast do wykonania podbudowy pomocniczej używane materiały to:
- mieszanki niezwiązane,
- mieszanki związane spoiwem hydraulicznym,
- grunty związane spoiwem hydraulicznym lub chemicznym.
Najniżej położona warstwa konstrukcji nawierzchni – mrozochronna może się składać z:
- mieszanki niezwiązanej,
- mieszanki związanej spoiwem hydraulicznym,
- gruntu związanego spoiwem hydraulicznym lub chemicznym,
- gruntu niewysadzinowego,
- gruntu stabilizowanego wapnem.
Kruszywa możemy podzielić następująco:
- kruszywa skalne naturalne – piasek zwykły, żwir, pospółka, mieszanki piaskowo-żwirowe,
- kruszywa skalne naturalne – piasek zwykły, żwir, pospółka, mieszanki piaskowo-żwirowe,
- kruszywa skalne łamane – kruszywo łamane np. 0/31,5 lub 0/63, tłuczeń, grys, kliniec, piasek łamany.
Gdy projektujemy górne warstwy konstrukcji nawierzchni oraz drogi o wyższych kategoriach ruchu należy stosować wyłącznie kruszywo łamane, posiada one lepsze cechy techniczne niż kruszywo naturalne, przez co warstwa może charakteryzować się wyższymi projektowanymi parametrami.
W przypadku stosowania technologii mieszanki mineralno-cementowo-emulsyjnej (MCE) podbudowę możemy wykonać z następujących materiałów:
- destrukt - materiał mineralno-bitumiczny lub mineralno-cementowy, pochodzący z rozbiórki nawierzchni asfaltowych bądź betonowych. Powinien zostać rozdrobniony do frakcji 0/31,5mm albo 0/63mm. Zawartość nadziarna w destrukcie nie powinna przekraczać 10%,
- w przypadku potrzeby doziarnienia mieszanki MCE można stosować wszystkie rodzaje kruszyw mineralnych naturalnie rozdrobnionych oraz łamanych za wyjątkiem tłucznia 31,5/63 oraz niesortu 0/63,
- cement np. cement portlandzki klasy 32,5R,
- emulsja asfaltowa.
Rodzaje podbudów
Rodzaj, liczba oraz grubość projektowanych warstw będzie zależeć od warunków gruntowo-wodnych, materiałów oraz przyjętej kategorii ruchu projektowanej drogi, przy czym podczas ustalania kategorii ruchu należy pamiętać o rosnącym natężeniu ruchu na polskich drogach. Aktualnie ważnym dodatkowym kryterium jest stosowanie w mieszankach jak największej ilości materiałów z recyklingu czy materiałów antropogenicznych. Rosnące ceny naturalnych kruszyw czy nawet brak ich dostępności powoduje, co raz częstsze wykorzystanie gruntu rodzimego do wykonania podbudowy związanej spoiwem hydraulicznym. Niesie to ze sobą, szereg korzyści dla środowiska, ale również oszczędności, jakie generuje brak konieczności wymiany gruntu czy stosowania, co raz droższych kruszyw.
Podbudowa zasadnicza
Górna część podbudowy, może składać się z jednej lub dwu warstw spełniających funkcję rozkładu naprężeń od ruch pojazdów.
Podbudowa zasadnicza dla kategorii KR1-KR7 może być wykona z betonu asfaltowego (AC), mieszanki niezwiązanej lub mieszanki związanej spoiwem hydraulicznym. W przypadku kategorii KR1-KR4 może być wykonana w technologii MCE. Jeśli chcemy wykonać podbudowę zasadniczą z gruntu stabilizowanego spoiwem hydraulicznym możemy ten rodzaj zastosować tylko dla kategorii KR1-KR2.
Dla nawierzchni kategorii KR3-KR7 mieszanki związane spoiwem mogą być wykonane jedynie metodą produkcji w węzłach stacjonarnych, aby była możliwa dokłada kontrola grubości wykonywanej warstwy. W przypadku niższych kategorii dopuszczone jest wykonywanie stabilizacji na miejscu, lecz wtedy należy zwiększyć grubość warstwy o 2cm z powodu mniejszej jednorodności i grubości warstwy.
Podbudowa pomocnicza
Dolna część podbudowy, tworząca podstawę dla prawidłowego wbudowania podbudowy zasadniczej. Również rozkłada naprężenia wynikające z eksploatacji drogi przez pojazdy.
Podbudowa pomocnicza z mieszanek lub gruntów związanych spoiwem, w przypadku dla każdej kategorii ruchu, może być wykonywana na miejscu lub z dowozu bez konieczności zmian grubości.
Warstwa mrozochronna
Najniżej położona warstwa konstrukcji, ma za zadanie chronić nawierzchnię przed szkodliwym działaniem mrozu oraz zwiększać nośność dolnych warstw konstrukcji.
