wesolowski_swierzewski_kowalewska_jakubek.pdf

(1184 KB) Pobierz
Mariusz Wesołowski
Bartosz Świerzewski
Agata Kowalewska
Marek Jakubek
Lotniskowa płyta prefabrykowana – skuteczna
i szybka technologia odtworzenia stanu
nośności zdegradowanych nawierzchni
lotniskowych z betonu cementowego
AIRPORT PREFABRICATED SLAB – EFFECTIVE AND RAPID TECHNOLOGY
OF THE LOAD CAPACITY RESTORATION OF THE DAMAGED CEMENT
CONCRETE AIRPORT PAVEMENTS
Streszczenie
Wzrost operacji lotniczych zarówno w ruchu pasażerskim, jak i cargo to przede wszystkim
zwiększone oddziaływanie statków powietrznych na nawierzchnie lotniskowe. Będące
w eksploatacji betonowe nawierzchnie lotniskowe w naszym kraju obejmują bardzo sze-
rokie spectrum, czyli nawierzchnie nowobudowane, użytkowane i nawierzchnie będące
przedmiotem remontu. Szczególnej uwagi wymagają nawierzchnie będące w procesie
eksploatacji oraz nawierzchnie, których wiek przekracza projektowany okres użytkowania
i które są już przedmiotem prac remontowych. Na nawierzchniach tych można zidenty-
fikować podstawowe typy i rodzaje uszkodzeń charakterystycznych dla betonowych na-
wierzchni lotniskowych, czyli: złuszczenia powierzchniowe (płytkie i głębokie), pęknięcia
włosowate i mrozowe, odpryski pomarglowe, odłamania i wykruszenia krawędzi oraz naro-
ży płyt betonowych, ubytki głębokie, pęknięcia szczelinowe, progi, ubytki masy zalewowej
w szczelinach dylatacyjnych oraz coraz częściej spotykane płyty betonowe kwalifikowane
w całości do wymiany. Przedstawiony powyżej zakres uszkodzeń betonowych nawierzchni
lotniskowych, wymaga posiadania skutecznych i sprawdzonych technologii do szybkiej
odbudowy płyt lotniskowych będących w eksploatacji.
W artykule zostanie szczegółowo omówiona technologia szybkiej odbudowy beto-
nowych płyt lotniskowych, które zostały zakwalifikowane do wymiany ze względu na
dr inż. Mariusz Wesołowski – Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych
mgr inż. Bartosz Świerzewski – Urząd Lotnictwa Cywilnego
mgr inż. Agata Kowalewska – Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych
mgr inż. Marek Jakubek – REKMA Sp. z o.o.
161
Mariusz Wesołowski, Bartosz Świerzewski, Agata Kowalewska, Marek Jakubek
bezpośrednie zagrożenie bezpieczeństwa wykonywania operacji lotniczych przez statki
powietrzne. Technologia wymiany pojedynczych płyt betonowych zakłada wykorzystanie
skutecznego i sprawdzonego w warunkach rzeczywistych rozwiązania konstrukcyjnego
z zastosowaniem lotniskowych płyt prefabrykowanych. Przedmiotowa technologia gwa-
rantuje odtworzenie, a nawet poprawę stanu nośności wymienianych płyt lotniskowych,
co potwierdzono w trakcie badań laboratoryjnych, terenowych oraz zweryfikowano
praktycznie w procesie rzeczywistej eksploatacji ruchem lotniczym w Międzynarodowym
Porcie Lotniczym Kraków-Balice. Ponadto, należy zwrócić uwagę na bardzo krótki czas
zastosowania przedmiotowej technologii, który nie przekracza 4–5 godzin i jest uzależ-
niony od przerw w ruchu lotniczym pomiędzy realizowanymi operacjami lotniczymi
w warunkach nocnych.
Abstract
Increase of air operations in passenger, as well as in cargo air traffic particularly applies to
increased impact of aircraft on airport pavements. Operational cement concrete pavements
in Poland are represented by broad spectrum of newly built, operational and currently
repaired pavements. Special attention should be paid to the currently operational pave-
ments and those exceeding design life cycle during the repair work. On such pavements
it is possible to identify the main types and forms of cement concrete airfield pavements’
deteriorations: surface scaling (shallow and deep), tension and thermal cracking, marl
chipping, fracturing and chipping of a concrete slab edges and corners, blow holes, cracks,
pavement sills, joint sealant defects and, increasingly frequent, whole concrete slabs in-
tended for replacement. The foregoing cement concrete pavements deteriorations require
efficient and verified rapid repair technologies of concrete slabs in operation.
This paper presents selected technology for the rapid repair of damaged cement
concrete airport pavements, the further operation of which directly poses a threat to the
safety of air operations. The repair technology of an individual airport pavement concrete
slab assumes usage of the efficient and verified in actual conditions constructional solu-
tion, with airport prefabricated slabs. The objective technology guarantee improvement,
even the restoration of the load capacity of replaced airport pavement slabs which was
thoroughly tested in the laboratory and terrain conditions and practically verified dur-
ing intense air traffic operation at the John Paul II International Airport Krakow-Balice.
In addition, attention was paid to a very short time period of using these technologies,
which does not exceed 4-5 hours and is dependent on the air traffic interruption between
the air operations carried out at night.
162
DNI BETONU 2018
Lotniskowa płyta prefabrykowana – skuteczna i szybka technologia...
1.
Wstęp
Od stanu technicznego i eksploatacyjnego nawierzchni lotniskowych wykonanych
z betonu cementowego zależy bezpieczeństwo wykonywania operacji lotniczych przez stat-
ki powietrzne. Beton cementowy przeznaczony na warstwę jezdną nawierzchni lotniskowej
musi spełniać szereg wymagań i charakteryzować się wysoką wytrzymałością na zginanie,
od której zależy wielkość liczbowa wskaźnika nośności PCN, odpowiednim stanem równości
i współczynnikiem tarcia, ograniczoną nasiąkliwością, wysoką odpornością mrozową
oraz odpornością na działanie środków odladzających stosowanych w okresie zimowego
utrzymania. Ww. parametry musi spełniać także przedstawiona w artykule technologia
szybkiej odbudowy uszkodzonych nawierzchni lotniskowych z betonu cementowego
z zastosowaniem lotniskowych płyt prefabrykowanych.
Geneza powstania lotniskowych płyt prefabrykowanych odwołuje się do lat 70. XX
wieku, kiedy w warunkach krajowych na obiektach wojskowych budowano nawierzchnie
lotniskowe z płyt wstępnie sprężonych, zgodnie z wymaganiami normy NO-17-A201:1998
Nawierzchnie lotniskowe z betonowych prefabrykowanych płyt wstępnie sprężonych typu LWS
– Wymagania i metody badań
[1]. Takie rozwiązanie konstrukcyjne można jeszcze spotkać
na niektórych lotniskach wojskowych, które są ciągle użytkowane przez wojskowe statki
powietrzne.
Aktualnie stosowana technologia odtworzenia stanu technicznego pojedynczych, zde-
gradowanych płyt betonowych nawierzchni lotniskowych wykorzystuje płytowe elementy
prefabrykowane. Została ona szczegółowo sprawdzona w warunkach laboratoryjnych
i terenowych oraz praktycznie zweryfikowana kilkuletnim procesem intensywnej eks-
ploatacji ruchem lotniczym. Szybka technologia odtworzenia stanu technicznego wyeks-
ploatowanych, betonowych nawierzchni lotniskowych została opracowana przez firmę
REKMA Sp. z o.o. Opracowane rozwiązanie zapewnia odbudowę układu konstrukcyjnego
o przyjętych własnościach fizycznych i mechanicznych, co potwierdziły uzyskane wyniki
badań laboratoryjnych oraz poligonowych. Zastosowana praktycznie na dużą skalę ww.
technologia umożliwia odtworzenie przede wszystkim wymaganego stanu nośności
wymienianych płyt lotniskowych oraz pozwala na bezpieczne wykonywanie operacji lot-
niczych podstawowym typom i rodzajom statków powietrznych operujących na polskich
lotniskach. Olbrzymią zaletą prezentowanego rozwiązania konstrukcyjnego jest bardzo
krótki czas zastosowania. Skuteczność technologii została praktycznie potwierdzona
w warunkach nocnych podczas przerw operacyjnych w ruchu lotniczym.
2. Nawierzchnie lotniskowe z płyt wstępnie sprężonych
Nawierzchnia przegubowa z prefabrykowanych płyt wstępnie sprężonych (LWS) to na-
wierzchnia zbudowana z pojedynczych płyt, połączonych ze sobą za pomocą spawania
stalowych klamer. Płyty LWS miały wymiary: długość 6,0 m, szerokość 2,0 m i grubość
0,14 m. Stalowe klamry stanowiły specyficzny element łączący, który umieszczono w od-
powiednio uformowanych gniazdach płyty przed ich betonowaniem. Były umieszczone
parami na czołowych i bocznych powierzchniach płyty, tworząc charakterystyczne prze-
guby liniowe, które zapewniały dostateczną współpracę między płytami. Płyty tworzące
nawierzchnię lotniskową układano na odpowiednio przygotowanym podłożu. Rozwiąza-
nie konstrukcyjne lotniskowej płyty wstępnie sprężonej przedstawiono na rysunku 1 [2].
DNI BETONU 2018
163
Mariusz Wesołowski, Bartosz Świerzewski, Agata Kowalewska, Marek Jakubek
1 – boczne klamry transportowe
i łączące
2 – czołowe klamry łączące
Rys. 1. Lotniskowa płyta wstępnie sprężona (LWS)
Podstawową klasą betonu stosowanego do produkcji płyt LWS był beton klasy B-40,
który charakteryzował się:
– możliwością przenoszenia dużych obciążeń ściskających w całym przekroju płyty,
– możliwością przenoszenia dużych naprężeń rozciągających spowodowanych podsta-
wowym obciążeniem od statku powietrznego,
– odpornością na rozwarstwienie w strefie kotwienia cięgien.
Wysoka klasa betonu B-40 dawała gwarancję przenoszenia dużych obciążeń sprężają-
cych oraz bezpośrednie korzyści w postaci redukcji przekroju betonowego w nawierzchni
i tym samym ciężaru całej konstrukcji.
Do wykonania lotniskowych płyt wstępnie sprężonych stosowano cement portlandzki
czystoklinkierowy. Kruszywo do betonu pochodziło z surowca granitowego, ze złóż ka-
mieniołomu Graniczna. Szkielet mineralny stanowił granit o uziarnieniu: 2/8 i 8/16 mm,
zaś kruszywo drobne (wypełniające) stanowił piasek płukany frakcji 0/2 mm. Wymagania
dla kruszywa były określone tak, jak dla kruszyw do betonów nawierzchniowych. Przy-
kładowy skład mieszanki betonowej do produkcji płyt LWS przedstawiał się następująco:
– cement portlandzki
- 480 kg/m
3
,
– piasek płukany frakcji 0/2 mm
- 668 kg/m
3
,
– grys granitowy frakcji 2/8 mm
- 170 kg/m
3
,
– grys granitowy frakcji 8/16 mm
- 962 kg/m
3
,
– woda
- 181 l/m
3
,
– gęstość pozorna betonu
2 461 kg/m
3
.
Beton wykonywano w warunkach przemysłowych, a konsystencja była plastyczna.
164
DNI BETONU 2018
Lotniskowa płyta prefabrykowana – skuteczna i szybka technologia...
Do zbrojenia lotniskowych płyt wstępnie sprężonych stosowano stal o różnych wła-
snościach i przeznaczeniu, tj.:
– zbrojenie sprężające,
– zbrojenie niesprężające,
– zbrojenie pomocnicze.
Zbrojenie sprężające płyt wstępnie sprężonych stanowił splot 18 strun o nominalnej
średnicy 7,8 mm. Zbrojenie niesprężające wykonano ze stali klasy A-II i A-III w postaci
siatek ułożonych w górnej i dolnej strefie płyty. Czołowe odcinki płyt były wykonywane
w postaci siatek z prętów o średnicy 8,0 mm ze stali żebrowanej klasy A-III i rozstawie
w obu kierunkach co 8,0 cm. Natomiast w środkowej części płyty LWS wykonano zbrojenie
w postaci siatek z prętów o średnicy 6,0 mm ze stali żebrowanej klasy A-II o rozstawie
14,0 cm. Zbrojenie pomocnicze płyt wstępnie sprężonych wykonano w postaci klamer
stykowych i transportowych, które służyły jednocześnie do łączenia płyt między sobą.
Klamry stykowe wykonano ze stali gładkiej klasy A-I o średnicy 16,0 mm. Klamry trans-
portowe były wykonane z tej samej stali, lecz miały średnicę równą 20,0 mm. Fragment
zbrojenia i sposób formowania płyty LWS przedstawiono na fotografii 1 [2].
Fot. 1. Proces formowania płyty wstępnie sprężonej
Do wykonania płyt wstępnie sprężonych stosowano formy stalowe, dwuelementowe
o specjalnej konstrukcji zapewniającej uzyskanie odpowiedniej, wymaganej tolerancji
wymiarowej płyt. Kotwienie strun odbywało się na wzmocnionych blokach czołowych
formy. Każda struna naciągana była siłą równą 46,0 kN. Widok formy do wykonania płyt
LWS zamieszczono na fotografii 2 [2].
Ustawioną na stanowisku wibracyjnym formę stalową uzupełniano mieszanką betono-
wą o konsystencji plastycznej z samojezdnego zasobnika poruszającego się wzdłuż formy,
w dwóch etapach. Następnie odbywał się proces zagęszczania na stole wibracyjnym,
który trwał około 180 s. Dojrzewanie betonu odbywało się w autoklawie w parze pod
normalnym ciśnieniem atmosferycznym. Naciąg płyty zwalniało się poprzez przecięcie
zbrojenia. Następnie płyta była rozformowywana i składowana z ogólnie przyjętymi za-
sadami, a końce cięgien były zabezpieczane środkiem antykorozyjnym. Rozformowanie
DNI BETONU 2018
165

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin