https://doi.org/10.36246/UL.2025.1.04
2025; 13. évfolyam, 21. szám
Bevezetés
Miből áll a pályaszerkezet, amit vizsgálni akarunk?
A földműről és a pályaszerkezetről szóló cikkben a földmű fogalmát a hazai konvenciótól eltérően definiáltuk.
Ebből következik, hogy a felette lévő rész a pályaszerkezet, ami különböző (funkciójú és anyagú) rétegekből áll
 |
A valóság persze kicsit másképpen néz ki, mint a fenti ábra; vizsgáljunk meg az [1] alapján, egy valódi pályaszerkezetet, földradar által készített felmérésben (2. ábra).
 |
Jól látható, hogy meglévő pályaszerkezeteink felépítése mind a rétegek anyaga, mind a geometriai jellemzői (vastagsága) szempontjából meglehetősen bizonytalan.
Be kell látni, hogy a valóság bonyolultabb, a rétegek szerinti vizsgálódást ezért célszerű olyan útszakaszokon végezni, ahol az előzetes információk kellően megbízhatók. Ebből a szempontból a gyorsforgalmú úthálózat előnyben van, ahol az útszakaszok „története” jobban dokumentált.
A rétegeket pedig célszerű anyaguk (és nem funkciójuk) szerint megkülönböztetni, így vannak
- szemcsés rétegek,
- hidraulikusan (cementtel) kötött rétegek,
- aszfaltrétegek,
amelyeknek tényleges képességeit az FWD technológiával vizsgáljuk.
Miért kell vizsgálni?
Alapvetően három célból:
- a rétegek általános állapotának jellemzése,
- pályaszerkezet felújítás/megerősítés esetében, tervezési/méretezési inputadatok gyűjtése,
- különleges feladatok (pl. kutatás, speciális, főleg jótállási ügyekben adatgyűjtés, fejlesztési feladatok) megalapozása.
Az általános állapotjellemzésre az országos közúthálózaton szabályozott [2] körülmények között rendszeresen sor kerül. A lényegesen hosszabb helyi közúthálózaton ezt nem hajtják végre; ezt pedig a használat és a gazdálkodás sínyli meg.
A felújítás/megerősítés érvényes szabályozása [3] a központi behajlásértéken alapul, ezáltal nem képes a pályaszerkezeti rétegeket külön-külön értékelni, továbbá, alap esetben, a pályaszerkezet vastagításával (ráépítéssel) operál.
A „különleges” feladatok esetében, a szakértő eszközeit és a meteorológiai körülményeket maga választja meg.
Jelen írás alapvetően a gyorsforgalmú úthálózaton a rétegek állapotértékelését és a felújítási esetekben, a közútkezelő/tervező páros számára hasznos információk nyújtását tűzi ki céljául.
Nagykép: pályaszerkezetek állapotának jellemzése a rétegmerevségekkel
A behajlásméréssel meghatározott teknőadatokból lehetséges a pályaszerkezeti rétegek merevségének meghatározása; erre számos szoftver és/vagy a teknőadatokból levezetett képlet használható.
Megjegyzendő, hogy minden ezzel foglalkozó eljárás meglehetősen érzékeny a rétegvastagságokra, de a választott gyorsforgalmi elemek esetében, a számított merevségértékek – a nagyszámú mérési pont miatt – a roncsolásos eljárásoknál reprezentatívabbak lehetnek.
Az így nyert adatok alkalmasak általános értékelésekre, illetve részletesebb elemzésekkel, fontos szakmai döntések megalapozására.
Mindezek bemutatásához három autópályaszakasz behajlásmérési eredményeit használjuk fel. Itt előnyös, hogy a forgalmi sávok eredeti tulajdonságai jellemzően azonosak és a terhelt/nem terhelt sávok összehasonlítása hasznos információkhoz segít hozzá.
Új állapotú pályaszerkezet
Egy gyorsforgalmi úton, az átadás előtt lehetőség nyílt valamennyi forgalmi sávon behajlásmérésre; ennek alapján készült el a 3. ábra.
 |
Az új állapotú pályaszerkezetekre vonatkozó következtetések a következők:
- jól felismerhető, hogy még nincs különbség a sávok között, a merevségek vonalai gyakorlatilag összeérnek mind a haladó, mind pedig az előzősávon,
- vegyük észre, hogy mind a cementstabilizáció, mind pedig a szemcsés réteg esetében, a tapasztalt merevségek a tervezési (méretezési) értékeket lényegesen meghaladják,
- a cementstabilizáció visszaszámított merevsége ugyanakkor a típusvizsgálatban megadott szilárdsági értékből számítható merevségtől érdemlegesen elmarad.
Mindezekre a későbbiekben még visszatérünk.
Az „élete delén” járó pályaszerkezet
A 4. ábra kiugróan nagy forgalomfejlődést „átélő” autópályaszakaszon, a behajlásértékekből meghatározott szerkezeti számokat mutatja be, a haladósávra vonatkozó kumulatív összeggel együtt.
A szakasz lényeges tulajdonságai a következők:
- a teljes szakasz nehéz forgalma azonos,
- a szakaszon az eredeti tervezési forgalom közel másfélszerese futott le, a tervezési időtartam kb. 80 %-a alatt,
- a teljes szakasz a kiépítéskor a kumulatív összeg szelvényhatárainak megfelelő részszakaszokban épült (azaz külön vezetővel és kivitelező csoporttal),
- valamennyi pályaszerkezeti réteg ugyanolyan összetétellel és keverékeik azonos keverőtelepen készültek, a keverékeket ugyanaz a géplánc építette be → az esetleges különbségek emberi/vezetési dolgokra vezethetők vissza.
 |
Jól látható, hogy a kumulatív összeg a vizsgált szakaszt két, egymástól jelentősen eltérő részre osztja. Az első részen a szerkezeti számok a szükséges értéket nagymértékben meghaladják, a másodikon lényegesen alacsonyabb értékeket mutatnak. Vizsgáljuk meg az egyes rétegek merevségeinek részszakaszonként külön-külön sorrendbe állított értékeit.
 |
Az 5. ábra alapján levonható fő következtetések:
- az „A” (magasabb szerkezeti számot mutató) szakaszon az említett, lényegesen nagyobb forgalomnövekedés ellenére, mindhárom rétegnél a terhelt rétegek merevsége meglehetősen közel van a nem terhelt rétegekéhez, azaz a fáradás nem jelentős,
- a „B” szakaszon a cementstabilizáció merevsége nagymértékben alatta marad az „A” szakaszon tapasztaltaknak, mind a terhelt, mind pedig a terheletlen sávon (megjegyzendő, hogy a mérési pontok közel 40%-ánál a merevség a méretezési értéknél kisebb, ami kiugróan rossz eredmény),
- a szemcsés réteg merevsége a „B” szakaszon nagymértékben elmarad az „A” szakaszétól és a méretezési merevséget nem kevés helyen alulmúlja.
Ezek az eredmények magyarázatot igényelnek, további információk birtokában.
Elhasználódott pályaszerkezet
Végül vizsgáljuk meg (alapvetően a haladósávon) elhasználódott pályaszerkezet rétegmerevségeit.
 |
A levonható következtetések:
- mindhárom rétegnél határozott különbség látható a „használt” és a „nem használt” sávok merevségértékei között, ami nyilvánvalóan, a sokkal nagyobb terhelésszám miatti fáradás következménye,
- a cementstabilizációs és részben a szemcsés réteg merevségei jellemzően nagyobbak, mint a méretezésnél használt értékek.
Az eddigi – hasznos – következtetéseken túl, további fontos tények tárhatók fel, némi pályaszerkezet-mechanikai ismeret hasznosításával.
Az egyes rétegek mechanikai tulajdonságai
A „nagykép” után vizsgáljuk meg a részleteket is, és anyagonként tárjuk fel, hogy az FWD technológia segítségével, milyen további információkat nyerhetünk.
Ezek a következők:
- a rétegre vonatkozó (forgalmi és meteorológiai) igénybevételek,
- a réteg anyagára vonatkozó anyagtörvények sajátosságai,
- az igénybevételekkel szembeni, az FWD-vel meghatározható ellenállási képességek.
A pályaszerkezetméretezési gyakorlat ma a szilárd (rugalmas) anyag, a jellemzően két-irányban végtelen többrétegű lemez feltételezésével él. A határkritérium pedig a rugalmas állapot megszűnése.
Ezek a feltételezések sok szempontból nem igazak, de segítségükkel, alapvető információk megszerzésére, viszonylag egyszerű eljárások alkalmazhatók.
Az egyes rétegekben a járműterhelésből keletkező hatások (feszültségek/alakváltozások) a behajlási teknő adataiból számíthatók [4], [5].
Meteorológiai terhelések (ezek alapvetően hőmérsékletváltozások) a hidraulikus kötőanyagú és az aszfaltrétegeknél jelentkeznek.
A jobb érthetőség kedvért, a szerző szintetikus pályaszerkezet-gyűjteményt hozott létre, amelyben a legfontosabb (járműterhelésből származó) igénybevételek és az anyagtulajdonságokból számítható ellenállási képességek számíthatók.
Az eredményeket a hazai érvényes forgalmi kategóriákhoz kapcsolható, megengedett behajlások függvényében lehet ábrázolni, ezeket mutatjuk be a következőkben.
Szemcsés rétegek
Hazai gyakorlatunk a szemcsés rétegeket leginkább a védő/javító funkcióban használja, és a meglévő pályaszerkezetek esetében, jellemzően nem foglalkoznak vele külön; látni fogjuk, hogy ez a gyakorlat hibákhoz vezethet.
Milyen a szemcsés rétegek mechanikája?
A szemcsés rétegek pályaszerkezeti viselkedése alapvetően empirikus képleteken, eljárásokon alapul [6].
Vizsgáljuk meg a szilárd és a rugalmas hipotézis érvényességét szemcsés rétegen. A szemcsés rétegen két mérési pontot jelöltünk ki, és könnyű ejtősúlyos berendezéssel ismételt ejtéseket hajtottunk végre. A behajlásokból számított rétegmerevségeket a 7. ábrán tüntettük fel.
A piros kiegyenlítővonallal rendelkező ponthalmaz „felkeményedési” folyamatot mutat. Ez ismert a hazai gyakorlatban, a HUMU [7] a pályaszerkezetek megerősítésénél, a meglévő szemcsés alapréteg egyenértéktényezőjét magasabbra határozta meg, mint az új esetben, figyelembe véve a „tömörödést”.
Az „A” (kék színű vonal) ponthalmaza esetében, a merevség először növekedett, majd csökkenés után állandó érték alakult ki.
Nos, ez a viselkedést a szilárd anyag feltételezés nem tudja megmagyarázni, a szemcsés szerkezetek más modell szerint viselkednek; többféle megközelítés ismeretes [8]. A legjobban kidolgozott és validált modell az úgynevezett hipoplasztikus anyagtörvény, aminek frappáns bemutatását [9] tartalmazza.
A szemcsés szerkezetek speciális tulajdonságainak felsorolásából – a [10] alapján – néhányat kiemelünk:
a deformáció nem rugalmas, azaz a terhelés és annak eltávolítása után, a szemcseszerkezet alakja megváltozik,
elég nagy monoton, nyírási deformáció után (állandó nyomással) a szemcseszerkezet térfogata már nem változik; ezt az állapotot kritikusnak nevezik,
 |
- mivel a szemcseszerkezet nem rugalmas, merevsége a deformáció történetétől függ, a korábbi történések „emléke” elvész, azaz nincs a szilárd testeknél értelmezhető fáradás.
Az anyagtörvény segítségével a fenti tulajdonságok szemcsés szerkezetre vizsgálhatók és tervezhetők, amivel a réteg teljesítményét (merevségét és deformációmentességét) reális tartományban fokozni lehet.
Nem véletlenül az útpályaszerkezetek kapcsán is folynak kutatások a használatra [11], de az egyre szaporodó térkőburkolatok szemcsés alaprétegeinél – lásd a 8. ábrát – is szükség lenne szakmailag megalapozottabb megoldásokra, ez az elmélet arra is alkalmas.
 |
Szemcsés alaprétegek továbbhasználhatósága
A szemcsés anyagok (földmű, javítóréteg, alapréteg) esetében a pályaszerkezet-méretezés szempontjából igénybevételnek a réteg felületén keletkező összenyomódást (fajlagos alakváltozás) tekintjük. Határigénybevételnek pedig jellemzően empirikus eredetű képlettel meghatározható, megengedett összenyomódást [12] használunk. Ezeket lehet a 9. ábrán tanulmányozni. Az ábrán – összehasonlításként – feltüntettük az érvényes francia és ausztrál szabályozás hasonló értékét, a megengedett tengelyterhelés megfelelő korrekciójával.
 |
Megvizsgálva a 9. ábrát, azonnal feltűnik, hogy a forgalmi terheléshez tartozó hazai, megengedett összenyomódás jóval kisebb, mint a behajlási teknő alapján számított, azaz a kritérium nem teljesül (ugyanakkor a két külföldi előírás megfelelőnek látszik). Meglévő pályaszerkezetek esetében, ez azt jelenti, hogy a ma használt behajlási kritérium nem biztosítja a szemcsés rétegek deformációellenállását; itt további vizsgálatokra és elemzésekre van szükség.
Az Útügyi lapokban közelmúltban jelent meg egy írás, amely a kérdésnek a hazai szabályozásokban levő elégtelen előírásokat kritizálva, mutat be a hipoplasztikus anyagtörvényen alapuló korszerű eljárást, amelynek tanulmányozását javasolja a szerző.
Szemcsés alapréteg továbbhasználhatósága
Meglévő pályaszerkezeteink esetében kézenfekvő lehet a vizsgált réteg továbbhasználhatósága, azaz képes-e károsodás stb. nélkül elviselni a további terheléseket.
A kérdés a hazai gyakorlatban ellenőrizhető módon viszonylag ritkán fordul elő [14] egy, a tervezést megalapozó vizsgálat eredményeihez lehet kapcsolódni.
A 7. ábrán szereplő autópályaszakasz az előző hivatkozásban „érintett” volt, a diszpozició a szemcsés (és a később tárgyalandó) cementstabilizáció eltávolítását javasolta.
Megjegyzendő, hogy a kérdést számos egyéb (forgalomtechnikai, a teljes pályaszerkezet gazdasági vizsgálattal is alátámasztott cseréje stb.) tényező is befolyásolta, de a meglévő gyorsforgalmi utak esetében, sok hasonló helyzet miatt, néhány szempontra érdemes kitérni.
 |
A 10. ábrán világosan látszik, hogy az előzősávon lényegében hiánytalanul, a haladósávon pedig a mérési pontok jelentős részében a szemcsés réteg merevsége kellő mértékű.
A kockázatosnak tekinthető helyeken, a nem megfelelő értékek a földmű nem kielégítő képességére utalnak, azaz az alacsonyabb földműmerevség a szemcsés réteg alacsonyabb merevségének oka. Ezeken a helyeken további vizsgálatok és/vagy a földmű javítását célzó intézkedések szükségesek. Ugyanakkor a teljes javítóréteg eltávolítása (természetesen, pl. geometriai szempontok is létezhetnek) nem tűnik gazdaságosnak.
Vegyük azt még figyelembe, hogy a szemcsés rendszerek tulajdonságait leíró hivatkozásban [10] szerepel, hogy:
a szemcsés rendszerek nem fáradnak, tehát ez nem ad okot a „cserére”,
a szemcsés rétegek az eredeti beépítés és a forgalmi terhelés hatására, nagy valószínűséggel, a kritikus állapotba kerültek, további térfogatváltozásuk (keréknyomképződés) nem valószínű,
a felette lévő rétegek esetleges eltávolítása után a réteg újra tömörítése (megfelelő vizsgálatok után) a kritikus állapot elérését lehetővé teszi.
Ezen elméleti jellegű megfontolások után, ismételten felhívjuk a figyelmet arra, hogy hazai korábbi szabályozásunk [7] lényegében ezeket figyelembe vette. Azaz mérési eredményeink alapján, csak a réteg tulajdonságait nézve, sokkal gazdaságosabb megoldásra van lehetőség.
Hidraulikusan kötött rétegek
A hidraulikusan kötött rétegek, alaprétegként, a motorizációval együtt kiépülő pályaszerkezetekben nagy karriert futottak be.
Ezek viselkedését a hazai szakirodalom főleg Nemesdy [15] alapján ítélte meg, aki az akkoriban szokásos cementadagolás mellett egy hálósan összerepedezett, kvázi hajlékony, jó teherbírású alaprétegről írt, mivel ekkor a cementstabilizáció a mai cementadagolás fele körüli értékekkel készült.
Az utolsó évtizedekben a lehetséges keverék választék a hazai gyakorlatban az egyre nagyobb cement adagolású, egyre igényesebb adalékot igénylő típusok irányába tolódott. Ezek ugyanakkor számos, a hidraulikus kötésből származó problémát felerősítettek. A 11. ábrán ezen problémák egy része felismerhető, a „félig merev, félig hajlékony” hipotézist megkérdőjelezve.
 |
A cementstabilizáció szilárdsági jellemzői
Hazai gyakorlatunkban a hidraulikusan kötött alaprétegek (egyébként előírásaink szerint is nagyon gazdag) választékából a C ¾ szilárdsági osztályú a legelterjedtebb, ezért ennek szilárdsági jellemzőit mutatjuk be.
 |
A 12. ábrán egy nagyobb építésnél készült próbatestek átlagszilárdságából számított merevségek és nyomó/húzószilárdságok láthatók. A különböző időpontokban végrehajtott törésvizsgálatok egyértelmű, a szokásos 28 napon túl is folytatódó értékeket mutatnak; ez szakmánkban ismert, de gyakran figyelmen kívül hagyott jelenség. Felhívjuk a figyelmet a valós eredmények jelentős szórására.
Cementstabilizáció igénybevételei
A cementstabilizációt hazai méretezési gyakorlatunk húzószilárdság nélküli anyagként kezeli, ami azt jelenti, hogy a pályaszerkezet-méretezésben nincs kritérium a húzószilárdság túllépésére, azaz viszonylag alacsony merevségértéket vesznek a méretezésnél figyelembe. Ez látható a három autópályaszakasz merevségeit bemutató ábrán.
A nemzetközi gyakorlatban nagyon hasznos módszert ismertet a [16], ahol bármelyik hidraulikus kötőanyagú réteg megengedett megnyúlása a réteg merevségének és a terhelések darabszámának függvényében számítható.
A 13. ábrán a már ismert diagramformában feltüntettük a keletkező és a hivatkozott (ausztrál) szabályozás szerinti megengedett megnyúlásértékeket; látszik, hogy a forgalmi kategória behajlásaihoz a megengedettnél jóval nagyobb számított megnyúlás tartozik. Ez lényegében altámasztja a húzószilárdság nélküli koncepciót, legfeljebb az a kérdés merül fel, hogy akkor miért alkalmazunk érdemi húzószilárdságra is képes keverékfajtát.
 |
A járműterhelésen kívül nagyon jelentős hatása van a meteorológiai terhelésnek, ezen belül a hőmérsékletváltozásnak. A [8] szerint a hőmérsékletváltozás osztódási folyamatot generál, ami alapvetően keresztirányú repedéseket eredményez.
A [17] alapján végrehajtott számítás mutatja, hogy a hazai anyagok, meteorológia stb. függvényében az osztódás kb. 4 és 15 m közötti repedéstávolságnál befejeződik, ahogyan a 14. ábra szemlélteti.
 |
Cementstabilizáció továbbhasználhatósága
Hazai gyakorlatunkban felújítási/megerősítési feladatok esetében nagyon ritkán fordul elő, hogy a cementstabilizáció külön vizsgálat tárgya lenne, a már hivatkozott [14] esetben a hidraulikus réteg eltávolítására tettek javaslatot. Vizsgáljuk meg a 6. ábrán szereplő gyorsforgalmi szakaszt ebből a szempontból.
Meteorológiai igénybevételek
A 14. ábrán látható, hogy a hidraulikus alapréteg „osztódásos” repedéseinek van korlátja, azaz a folyamat egy idő után befejeződik; ez az idő, a számítás érzékenységvizsgálata alapján, lényegesen rövidebb, mint a járműterhelésből bekövetkező fáradás miatti repedések megjelenéséig eltelő idő. Ebben az esetben mindkét sávon kellően hosszú idő telt el ahhoz, hogy további osztódás ne következzék be. Ez pedig azt jelenti, hogy a statikai váz végleges, a mérésekből számítható merevségek emiatt már nem változnak.
Merevségek
A 6. ábrán látható merevségek most a szelvényezés függvényében, néhány kiegészítő adattal együtt vizsgálhatók a 15. ábrán.
 |
A 15. ábrán jól felismerhető, hogy a haladósáv merevségértékei lényegesen alacsonyabbak. Az eredeti alapréteg keverékadatai nem ismertek, ezért, referenciaként a CKt ¾ szilárdsági osztály minősítő szilárdságából számítható merevségértéket, továbbá ennek 50%-át is feltüntettük. Jól látható, hogy az előzősáv merevségei egyrészt átlagosan a minősítő merevséget elérik, másrészt nagyobbak, mint az elvi fáradási határ (50%) értékei. Mindezekből adódóan:
- az előzősáv rétege kellő biztonsággal továbbhasználható,
- a haladósáv esetében az eltávolítás/újépítés megfelelő döntés lehet.
Meglévő alapréteg további járműterhelése
A [16] alapján számítottuk a haladó és az előzősáv további járműterhelése esetére megengedett megnyúlás értékét. A 16. ábrán tanulmányozható, hogy az előzősáv megengedett megnyúlása magasabb, mint a számított, tehát a sáv továbbhasználatra alkalmas. A haladósáv hasonló értékei a merevségértékekből levonható következtetéseket alátámasztják. Látható, hogy az FWD technológia a közútkezelő/tervező információbázisát jelentős mértékben kiterjeszti, és ezzel gazdaságosabb megoldásokat tesz lehetővé.
 |
Aszfaltrétegek
Az aszfaltrétegek pályaszerkezeteink legfontosabb elemei, viselkedésük alapvetően befolyá-solja a közlekedés biztonságát, kényelmét és gazdaságosságát; ezért fontos, hogy a haszná-lat során bekövetkező képességváltozásokról a közútkezelőknek releváns információi legye-nek, ezeket az FWD technológia szolgáltatni tudja.
Aszfaltrétegek igénybevételei
Az aszfaltok igénybevételén itt a pályaszerkezet-méretezés használatos eljárásaiban szá-molt, továbbá figyelembe vehető igénybevételeket értjük.
Igénybevétel a járműforgalomból
A méretezési eljárások alapvetően a járműterhelések által kiváltott alakváltozásokon alapulnak, az aszfaltok esetében ezek megnyúlások, amiket a többrétegű rendszerek elméletével tudunk számolni. A 17. ábrán az aszfaltréteg alsó, illetve felső szálában keletkező megnyúlások láthatók a korábbiakban már használt diagramon.
 |
Meteorológiai igénybevételek
A meteorológiai igénybevételek alapvetően lehűlésekből és a gátolt alakváltozásból következnek.
Háromféle igénybevétel létezik:
- a kopórétegben jellemzően a fagypont alatti értékekig terjedő lehűlések indukálnak húzófeszültségeket, ezekre nagyon gyakran a kerékterhelések szélein keletkező húzófeszültségek ráhalmozódnak,
- a teljes aszfaltszerkezetben, elsősorban hidraulikus alaprétegek esetében, az erősen eltérő hőtechnikai tulajdonságok miatt indukálódnak húzófeszültségek,
- végül, a szükségképpen megrepedő, hidraulikus alaprétegek repedései fölött keletkeznek csúcsfeszültségek (ezek az előző pontban tárgyalt feszültségekkel együtt keletkeznek).
Mindhárom feszültségérték számítható, bár a sok független változó miatt, a számítás elég bonyolult.
Mivel az aszfalt merevsége minden számítási eljárásban szerepel, az igénybevételeket annak függvényében láthatjuk a 18. ábrán, az értékek jó tájékoztató értékeknek tekinthetők.
 |
Aszfaltrétegek képességei
A pályaszerkezeti rétegek közül a mérnököket messze az aszfalt érdekli legjobban. A meglévő pályaszerkezetek esetében – ne felejtsük, hogy az FWD technológiáról beszélünk – a többrétegű, rugalmas teherhordó szerkezetben a fontos képességek a következők:
- aszfaltmerevség, ami a pályaszerkezeti alakváltozások korlátozásában fontos,
- aszfalt fáradási képesség, ami az ismételt járműterhelésekkel szembeni repedésmentességet biztosítja,
- aszfalthúzószilárdság, ami a főleg meteorológiai hatásokból keletkező statikus jellegű igénybevételekkel szembeni ellenállást biztosítja,
- tartós fáradási képesség az a határérték, amelynél kisebb megnyúlások esetében, a fáradási folyamat lényegében megáll.
Az ismertetett igénybevételekhez ezek a képességek kapcsolhatók. Ezek közül a merevség a vissza-számolással meghatározható. A meglévő szerkezetek vizsgálatakor tanulmányozásra javasolhatók a következő irodalmakban ismertetett számítási módszerek:
- az aszfalt fáradására [18],
- az aszfalt húzószilárdságára [19],
- a tartós fáradási képességre [20].
A választott eljárások az aszfaltmerevségen kívül a VFA (hézagkitöltöttség) értékét használják; ez vagy az építési iratokból rendelkezésre áll, vagy pedig viszonylag egyszerű aszfaltvizsgálatokkal meghatározható.
Nagyobb (kb. 6 millió tonna aszfaltmennyiséget képviselő) adatgyűjtésből számítottunk reprezentatívnak tekinthető VFA értékeket, a 19. ábrán tanulmányozhatóan, ezzel állapítottunk meg aszfaltképességeket. A 19. ábrán látható értékek a valós tendenciákkal egyeznek; szerkezeti rétegekhez jó tájékoztató értéknek tekinthetők.
 |
Aszfaltrétegek továbbhasználhatósága
Itt ki kell emelni a réteg szót, az aszfalt anyagának újrahasznosíthatósága evidencia.
Az (aszfalt)réteg alkalmasságának nagyon sok szempontja szerepel a [2] alatti gyűjteményben, ezek külön vizsgálat alapján lehetnek a továbbhasználhatóság szempontjából jelentősek.
Az FWD technológia segítségével most vizsgáljuk meg a szemcsés és a hidraulikus rétegnél is elemzett autópályaszakasz aszfaltját. Teherhordó szerkezeti szempontból, mindenféle átalakítás nélkül, FWD technológiával vizsgálható módon, az aszfaltréteg merevsége lehet perdöntő.
Konvenciónak ismerik, de [21] szerint megalapozott kutatások mondják ki, hogy az aszfalt fáradás szempontjából tönkrement, ha a merevsége az eredeti merevség 50%-ára csökken. Ezt, az FWD technológiával úgy lehet (a biztonság javára való közelítéssel) megállapítani, hogy terhelt és terheletlen felületen (pl. haladósáv/előzősáv, keréknyom/keréknyomok között) hajtjuk a vizsgálatot végre.
 |
A fentieket vizsgáljuk meg egy feldolgozás segítségével. Jól látható, hogy a haladósáv merevség percentilisei érdemben kisebbek, mint az – elvileg csak minimális forgalommal terhelt – előzősáv merevségek 50%-a. Megjegyzendő, hogy a forgalommal terhelt/nem terhelt sávok aszfaltrétegét anyag, felépítés és megvalósítási idő szempontjából azonosnak tételezzük fel. Ez a módszer tehát alkalmas a döntés megalapozására; a haladósáv aszfaltrétegét ebből a szempontból fáradtnak lehet tekinteni, változatlan állapotban nem használható. Az előzősáv esetében ez a kritérium megfelelőnek mondható, de az FED technológia segítségével további, a döntést megalapozó elemzés is végrehajtható.
A 19. ábrán bemutattuk az aszfalt képességeit, határozzuk meg ezeket az előzősávra. A 21. ábrán az aszfalt tartós fáradási képességét és a húzószilárdságát tüntettük fel, és mindkettőhöz a hozzá rendelhető igénybevétel értékét is számoltuk (a 17. és a 18. ábrának megfelelően, a konkrét forgalmi sáv aszfaltmerevségével, illetve a mért D0-D300 értékek felhasználásával). A meglévő réteg merevsége kielégítő, így a merevség ismeretében számítható, fáradási és húzószilárdsági képességei valósak. A tartós fáradási képesség és a számított aszfaltnyúlás értékek nagyon közel vannak egymáshoz, azaz feltehető, hogy a rétegnek – a forgalmi terhelés és a felújító technológia függvényében – érdemi fáradási képessége van. A számított megengedett megnyúlás érték, konkrét tervezés esetében, aszfaltvizsgálatokkal ellenőrizendő, de korrekt becslés az is, ha a fáradási tulajdonságot a két számolt érték közé vesszük fel.
 |
A húzószilárdsági képességnél figyelembe veendő, hogy a réteg a csúcsfeszültségi (az alapréteg repedései fölött) helyeken valószínűleg már elrepedt, viszont a teljes rétegben keletkező aszfaltfeszültség felvételére nagyon jó eséllyel alkalmas.
Ez a rövid elemzés mutatja, hogy a behajlásértékek birtokában felújítási feladathoz meglepően sok kiinduló információ nyerhető, amivel a feladat gazdaságossága jelentősen javulhat.
A nagykép részletei
A 2. fejezetben vizsgált, nagyság szerint sorba rakott rétegmerevségek számos hasznos in-formációt szolgáltattak; ezek egy részére az előző fejezetben kitértünk.
Új állapotú cementstabilizáció merevségének „üzenete”
A 3. ábrán látható, új állapotú gyorsforgalmi szakasznál a megállapításokban szó volt a cementstabilizáció merevségének a tervezett állapothoz képest lévő alacsonyabb értékéről. Vizsgáljuk meg kicsit részletesebben a kérdést.
A tervezett merevséget [15] alapján a 28 napos előírt nyomószilárdságból lehet számítani (gyakorlatilag függvényszerű összefüggéssel), és figyelembe kell venni, hogy a behajlásmérés időpontjában a szilárdulás még viszonylag gyors, a megállapítást ennek megfelelően kell értelmezni.
A 22. ábrán ábrázoltuk a tapasztalati sűrűségfüggvényt, a középértéket és a minősítő szilárdságból számított merevséget; jól látható, hogy a halmaz jelentős része ez alatt helyezkedik el.
Egyszerű – és itt nem részletezett – számítással megállapítható, hogy a tényleges nyomószilárdság kb. 1 MPa értékkel kisebb, ez pedig majdnem egy osztállyal alacsonyabb kategória, ami a tervezettnél alacsonyabb cementadagolást sejtet. Ez felveti az FWD technológia minőségellenőrzési alkalmazásának lehetőségét.
 |
Az életük „delén” járó szakaszok cementstabilizációi
Az 5. ábrán bemutatott rétegmerevségek a szerkezeti szám szerint is két, egymástól nagymértékben különböző részt mutatnak. A 22. ábrához hasonlóan, kiszerkesztettük a haladósávok tapasztalati sűrűségfüggvényeit, a tartalmában lényegében azonos ábra a két szakasz különbözőségét még világosabban mutatja. Az „A” szakasz középértéke jelentősen meghaladja a szilárdsági osztályból levezethető merevségértéket, és gyakorlatilag a teljes görbe alatti terület a méretezési merevségérték fölött helyezkedik el.
Említettük, hogy a szakaszon a tervezési forgalom másfélszerese lefutott, azaz valamilyen mértékben, de fáradt a réteg, viszont bizonyosan jelen volt (van) a továbbszilárdulás is, ezek eredőjeként teljesítőképes réteget mutatnak az eredmények. A „B” szakasz a szerkezeti szám által mutatott, még éppen megfelelő érték a cementstabilizáció nem megfelelő viselkedésének eredménye (a szakasz felépítése és forgalma azonos az „A” szakaszéval). A tapasztalati középérték messze elmarad a szilárdsági osztályból várható merevségtől és az eredmények jelentős része a méretezési érték alatti. A különbség okára vonatkozóan az FWD mérésekből nem egyszerű következtetni, de a szerzőnek van „bennfentes” információja.
Ez pedig arról szól, hogy a megbízó nevében is eljáró szervezet a reflexiós repedések elleni küzdelem jegyében korlátozta a beépítésnél elérendő tömörséget. Az „A” szakasz építésvezetőjét hidegen hagyta az előírás és a megszokott eljárást követte, míg a „B” szakasz esetében az építésvezető nem ezt tette, az eredmény látható.
 |
A 24. ábrán francia kutatás eredményét látjuk, jól felismerhető, hogy a tömörség csökkenésével mind a minősítő szilárdság, mind pedig a fáradási egyenes hajlása rossz irányba változik.
 |
A szakmailag teljesen hibás beavatkozás az építési folyamatba pusztító eredménnyel járt, és az egyébként szükséges felújítás jelentős többletköltségeket jelentett.
Befejező gondolatok
A háromrészes cikksorozat végén az olvasó engedjen meg némi személyes gondolatot. Amióta a szerző a behajlásmérést megismerte, elég sok munkakörben, különböző helyzetekben használta, alkalmazta. Ehhez pedig olyan indíttatás kellett, amit a szerző minden, a szakmáját szerető mérnöknek kíván. A 23. ábrán látható a cementstabilizációra vonatkozó méretezési merevségérték (fekete szaggatott vonal). Ez dr. Boromisza Tibor vizsgálatának eredménye, ahol viszonylag új állapotú pályaszerkezet-korrekció miatti elbontása adott – még Benkelmann gerendával való – mérésekre lehetőséget. A méréseket a teljes pályaszerkezeten, majd a bontás során minden rétegen hajtották végre és ezekből az adatokból lehetőség nyílt (Odemark eljárásával) a rétegmerevségek meghatározására. Az így nyert cementstabilizáció merevség került be aztán a méretezési utasításba [15]. Az értéket többen – így köztük a szerző is – alacsonynak tartották, és többször nyílt lehetőség „jóízű” szakmai vitára dr. Boromisza Tiborral. A szakmai részen túl a szerzőnek a vitapartner nagy tudása, türelme és következetessége adott olyan élményeket, ami a kérdésterület minél nagyobb megismerésére sarkallta. Ez az, amit csak köszönni lehet Neki, és ha ezzel valamit hozzá tudott a szerző tenni szakmánk problémáinak megoldásához, azért elsősorban dr. Boromisza Tibornak jár köszönet.
Irodalomjegyzék
[1]: Primusz, P. & Tóth, Cs.: Virtuális inerciapont módszeren alapuló útpályaszerkezet diagnosztikai eljárás validálása. Útügyi Lapok, 11. évf. 18. szám, 2023, https://doi.org/10.36246/UL.2023.2.05
[2]: Országos Közúti Adatbank: https://internet.kozut.hu/kozerdeku-adatok/orszagos-kozuti-adatbank/az-allami-kozuthalozatrol
[3]: ÚT 2-1.202 [e-UT 06.03.13] Aszfaltburkolatú útpályaszerkezetek méretezése és megerősítése
[4]: Park, H.M. 2001. Use of Falling Weight Deflectometer multi-load level data for pavement strength estimation. PhD dissertation, North Carolina State University.
[5]: Van, Gurp, C.A.P.M. & Wennink, P.M. 1997. Design, structural evaluation an overlay design of rural roads (in Dutch) KOAC – WMD consultans; Apeldoorn.
[6]: Karoliny, M. 2013. Közlekedési pályák teherbíró-képessége – Az alaprétegek hatásai. Útügyi Lapok 1. évfolyam, 2. szám.
[7]: KPM (Közlekedés- és Postaügyi Minisztérium): Hajlékony Útpályaszerkezetek Méretezési Utasítása (HUMU), 1971.
[8]: Fellin, W.: Hypoplasticity for beginners. https://www2.uibk.ac.at/downloads/igt/publications
[9]: Kolymbas, D. 2022. A Primer on Theoretical Soil Mechanics. 55 p. ISBN:9781009210331 Published online by Cambridge University Press.
[10]: Herle, I. 1997. Hypoplastizität und Granulometrie einfacher Korngerüste. PhD Dissertation Universität Karlsruhe.
[11]: Rondon, H. A. et al. 2007. Hypoplastic material constants for a well-graded granular materi-al (UGM) for base and subbase layers of flexible pavements. Acta Geotechnica, Vol. 1, No. 2, pp. 113-126.
[12]: Nyomvonal 2008 Mérnökiroda Kft. 2016. Közlekedésfejlesztési Koordinációs Központ Alternatív méretezési eljárásokra vonatkozó tanulmány és az alternatív módszerek bevezetését segítő irányelv, (Kézirat).
[13]: Vámos, M. & Szendefy, J. 2024. Magyar német típus-pályaszerkezetek várható süllyedésének összehasonlítása Útügyi Lapok 12. évf. 20. szám. https://doi.org/10.36246/UL.2024.2.06
[14]: Gáspár L. & Keleti, I. et al. 2010. Az M1-es autópálya Törökbálint és Tata közötti szakasza kapacitásbővítő rekonstrukciójához készült tervezési diszpozíció. Közlekedésépítési Szemle 60. évf. 6. szám, pp. 15-27.
[15]: Nemesdy, E. 1992. Az új magyar típus – útpályaszerkezetek mechanikai méretezésének háttere. Közlekedés és Mélyépítéstudományi Szemle 62. évf. 8. szám.
[16]: AUSTROADS. 2004. Guide to Pavement Technology Part 2: Pavement Structural Design Sydney.
[17]: de Bondt, A. H. 1999. Anti-reflective cracking design of (reinforced) asphaltic overlays. PhD dissertation; Delft University of Technology, Delft.
[18]: Development of the 2002 Guide for the Design of New and Rehabilitated Pavement structures, Draft Part 2-Design Inputs Chapter 2 Material characterisation. ERES Division of ARA, Inc., Champaign, Illinois, 2001.
[19]: Molenaar, A. A. A., & Li, N. 2014. Prediction of compressive and tensile strength of asphalt concrete. International Journal of Pavement Research and Technology, 7, pp. 324-331. https://doi.org/10.6135/ijprt.org.tw/2014.7(5).324
[20]: Sullivan, B.W. 2015. Development of a Long Life Design Procedure for Australian Asphalt Pavements. PhD dissertation, Curtin University.
[21]: Pellinen, T. K., Christensen, D.W., Rowe, G. M. 2004. Sharrock M.: Fatigue-Transfer Functions, Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board1896(1), pp. 77-87.
Erre a szövegre így hivatkozhat:
Karoliny Márton: Pályaszerkezet tulajdonságainak meghatározása FWD készülék segítségével; Harmadik rész: Pályaszerkezeti rétegek 2025, DOI: 10.36246/UL.2025.1.04