projektiranje klimatski in hidrolo.ki pogoji - di.gov.si · majhna, se lahko mraz v njih razmeroma...

REPUBLIKA SLOVENIJAMINISTRSTVO ZA PROMET

TEHNIČNA SPECIFIKACIJAZA JAVNE CESTE

TSC 06.512 : 2003

PROJEKTIRANJEKLIMATSKI IN HIDROLOŠKI POGOJI

Uporaba: ni obvezna

Pripravil:Tehnični odbor za pripravo tehničnihspecifikacij za javne ceste TO 06.

Soglasje ministra:Soglasje ministra, pristojnega za promet , je biloizdano, dne 31.3. 2003, pod št. 2641-6/2001/26-0403.Soglasje ministra, pristojnega za graditev, je biloizdano, dne 5.7.2001, pod št. 343-9/98.

Ključne besede:Klimatski pogoji, hidrološki pogoji, globina zmrzovanja, indeks mraza, zmrzlinski dvig.

Objava izdaje:Sporočila - objave, Slovenski inštitut za standardizacijo, Ljubljana, št. 9/ 2003.

Izdajatelj:Tehnično specifikacijo za javne ceste je založila in izdala Direkcija Republike Slovenije za ceste.

TSC 06.512 : 2003

Ministrstvo za promet - Direkcija RS za ceste 2

VSEBINA

1 Predmet tehnične specifikacije........................................................................................................3

2 Referenčna dokumentacija ..............................................................................................................3

3 Pomen izrazov ..................................................................................................................................3

4 Opredelitev pogojev.........................................................................................................................4

4.1 Klimatske razmere ..........................................................................................................44.1.1 Splošno...........................................................................................................................44.1.2 Opredelitev klimatskih razmer ........................................................................................44.1.3 Osnove za dimenzioniranje voziščnih konstrukcij ..........................................................54.2 Hidrološke razmere.........................................................................................................54.3 Vplivi na dimenzioniranje................................................................................................5

5 Zmrzovanje in odtajevanje ..............................................................................................................6

5.1 Osnovne značilnosti zmrzovanja in odtajanja ................................................................65.1.1 Zmrzovanje vode ............................................................................................................65.1.2 Zmrzovanje vlažnega materiala......................................................................................75.1.3 Prodiranje meje zmrzovanja ...........................................................................................75.1.4 Odtajanje ........................................................................................................................75.2 Poškodbe zaradi zmrzovanja in odtajanja......................................................................75.2.1 Splošni pogoji za nastanek poškodb ..............................................................................75.2.2 Nastanek poškodb ..........................................................................................................85.3 Ukrepi proti poškodovanju ............................................................................................105.3.1 Zmanjšanje učinkov mraza...........................................................................................105.3.2 Odvodnjavanje..............................................................................................................105.3.3 Voziščna konstrukcija ...................................................................................................115.3.4 Omejitev prometnih obremenitev..................................................................................11

TSC 06.512 : 2003


1 Predmet tehnične specifikacije

Tehnična specifikacija za ceste TSC 06.512določa osnove za opredelitev klimatskih inhidroloških pogojev pri gradnji cest, kineposredno vplivajo na določitev vrste in izmervoziščnih konstrukcij.

V tehnični specifikaciji je opredeljen pomennajbolj uporabljenih izrazov v sklopuzmrzovanja in odtajanja materialov v cestnemtelesu, značilnosti zmrzovanja in nastanekpoškodb zaradi zmrzovanja in odtajanja.

Na osnovi tehnične specifikacije za ceste TSC06.512 se določi potrebne ukrepe za zaščitomaterialov proti poškodbam zaradi zmrzovanjapri načrtovanju, gradnji in ohranitvi cest inzagotovi gospodarnost ukrepov.

Vsebine te TSC ni mogoče tolmačiti in izvajatina takšen način, ki bi preprečeval ali pogojevalustrezno uporabo gradbenih proizvodov, danihv promet v skladu z zahtevami Zakona ogradbenih proizvodih.

2 Referenčna dokumentacija

Tehnična specifikacija TSC 06.512 jezasnovana na naslednji referenčnidokumentaciji:

SN 640 317a: 1988 Dimensionierung, Unterbauund Untergrund

SN 670 140a: 1988 Frost

SN 670 005: 1970 Klassifikation derLockergesteine, Feldmethode nach USCS

SN 670 008: 1970 Klassifikation derLockergesteine, Laboratoriumsmethode nachUSCS

Zusätzliche Technische Vertrags-bedingungen und Richtlinien für Erdarbeitenim Strasenbau - ZTVE 94, DIN 18196,Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke

V tehnično specifikacijo TSC 06.512 so zdatiranimi referencami vključena določila drugihpublikacij. Poznejša dopolnila ali spremembemorajo biti upoštevane, če so vključene zdopolnilom ali revizijo.

3 Pomen izrazov

V tej tehnični specifikaciji uporabljeni strokovniizrazi imajo naslednji pomen:

Globina zmrzovanja (frost depth, Frosttiefe) jenajvečja globina, do katere seže izoterma 0°C vdolgotrajnem mrazu.

Hidrološki pogoji (hydrological conditions,hydrologische Verhältnisse) so pogoji, kiopredeljujejo stanje voda v tleh v bližini ceste.

Indeks mraza (frost index, Frostindex) je vsotasrednjih (negativnih) dnevnih temperatur zrakaod začetka do konca obdobja zmrzovanja;označuje trajanje in intenzivnost mraza nadoločenem kraju.

Klimatski pogoji (climatic conditions,klimatische Verhältnisse) so pogoji, ki jihopredeljujejo temperature zraka v določenemčasovnem obdobju in na določenem kraju alipodročju, skozi katero poteka cesta.

Ledena leča (ice lens, Eislinse) je značilnaoblika porne vode, ki pri zmrzovanju nastanezaradi povečanja vsebnosti vode v materialu.

Mikroklima (micro climate, Mikroklima) jeskupek enakih pogojev, kot je temperatura,osončenje, vlažnost, padavine, snežne razmerein veter, značilnih za omejeno področje.

Na zmrzovanje neobčutljiv material (frostinsensible material, frostunempfindlichesMaterial) je material, v katerem zmrzujočaporna voda ne povzroči pomembnejšega dviganiti odtajanje pomembnejšega zmanjšanjanosilnosti.

Odtajanje (thaw, Auftauen) je sklop fizikalnihpojavov, ki nastajajo v materialih, ko po obdobjuzmrzovanja temperatura naraste nad 0 °C.

Poškodba zaradi zmrzovanja (zmrzlinskapoškodba) (frost damage, Frostbeschädigung)je poškodba na objektu, ki je neposredna aliposredna posledica učinkovanja mraza vpovezavi z vodo; pomeni lahko porušitevobjekta.

Zmrzlinski dvig (frost heave, Frosthebung) jelokalni dvig vozišča zaradi nastanka ledenih lečv neustreznem materialu, vgrajenem do globinezmrzovanja.

Zmrzovanje (freeze, Frieren) je sklop fizikalnihpojavov, ki nastajajo v materialih, ko znašatemperatura manj kot 0 °C.

TSC 06.512 : 2003


4 Opredelitev pogojev

Obseg sprememb pri zmrzovanju in odtajanju vcestno telo vgrajenih materialov je odvisenpredvsem od značilnih dogajanj pri tehprocesih. Proces zmrzovanja in odtajanja jeodvisen predvsem

- od značilnosti materialov in- od lokalnih klimatskih in hidroloških razmer.

Vpliv značilnosti materialov je podrobnoopredeljen v tč. 5. Vpliv lokalnih klimatskih inhidroloških razmer na zmrzovanje in odtajanjepa je osnovni pogoj za določitev dimenzijvoziščne konstrukcije.

4.1 Klimatske razmere

4.1.1 Splošno

Pri oceni nevarnosti sprememb značilnostizgrajenih voziščnih konstrukcij oziroma vcestno telo vgrajenih materialov zaradizmrzovanja in odtajanja je treba upoštevatinajneugodnejše predvidljive lokalne pogoje, toje

- dolgotrajen mraz in počasno prodiranjeizoterme 0 °C v material ter

- hitro odtajanje.

Oceniti je mogoče, da ne obstoji nevarnostškodljivih sprememb zaradi zmrzovanja inodtajanja

- med kratkotrajnim obdobjem zmrzovanja(tudi pri ostrem mrazu), če prodre izoterma0 °C samo v na zmrzovanje odporne plastimaterialov ter

- med kratkotrajnim obdobjem odtajanja(fen).

Globina prodiranja mraza v cestno telo(zmrzovanja) je odvisna od termičnih lastnostimaterialov, predvsem od njihove zgoščenosti invsebnosti vode.

Ker je vsebnost vode v materialih, vgrajenih vnevezane nosilne plasti in posteljico, pravilomamajhna, se lahko mraz v njih razmeroma hitroširi. V drobnozrnatih materialih, ki vsebujejovečje količine vode, se mraz širi počasneje. Topomeni, da povečanje debeline voziščnekonstrukcije za zaščito proti spremembamznačilnosti materialov, ki so neodporni nazmrzovanje, pogojuje deloma globlje prodiranjemraza in zmrzovanje.

4.1.2 Opredelitev klimatskih razmer

Klimatske razmere v določenem okolju jemogoče opredeliti

- z globino zmrzovanja (prodiranja mraza) hmali

- z indeksom mraza Im.

Obe vrednosti je treba določiti z ustreznimipostopki meritev.

4.1.2.1 Globina zmrzovanja hm

Za meritve globine zmrzovanja so uveljavljenipostopki

- s sondo z merilnimi stekleničkami,- s sondo z indikatorjem globine zmrzovanja

in- z električno sondo.

Medij za meritev oziroma določitev temperaturev območju točke zmrzovanja ali širše jevstavljen v ustrezno cev, ta pa v navpično vrtinov cestnem telesu.

V osnovi so meritve globin zmrzovanjanamenjene spremljanju temperatur v voziščnihkonstrukcijah.

Na osnovi ugotovljenih največjih globinprodiranja mraza v značilnih okoljih v Slovenijije pripravljena karta informativnih globinprodiranja mraza (priloga 1), ki omogočaenostavno in hitro določitev merodajne globineprodiranja mraza v določenem okolju.

4.1.2.2 Indeks mraza Im

Indeks mraza je opredeljen z absolutno razlikomed najvišjo in najnižjo točko vsotne krivuljesrednjih dnevnih (negativnih) temperatur zraka(°C x dni). Predstavlja intenzivnost in vplivnizkih temperatur v določenem okolju.

Določitev srednje dnevne temperature zrakatemelji na postopku, uveljavljenem vhidrometeorološki službi (povprečje meritevtemperatur ob 7., 14. in 21. uri 1,2 m nad tlemi).Vsotna krivulja srednjih dnevnih temperaturnarašča, ko so pozitivne, in prične upadati, kose zniža temperatura pod 0 °C. V primeru, da jev obdobju zmrzovanja nastala krajša otoplitev,ki pa ni povzročila odtajanja materiala v celoti,je treba upoštevati kot merodajno vrednostindeksa mraza celotno razliko med najvišjo innajnižjo točko vsotne krivulje.

TSC 06.512 : 2003


Za dimenzioniranje voziščne konstrukcije inopredelitev ukrepov za njeno zaščito predškodljivimi učinki zmrzovanja in odtajanja jetreba določiti merodajni indeks mraza zanačrtovano dobo trajanja. Praviloma je tosrednja vrednost indeksa mraza v trehnajhladnejših zimah v izbranem nizu let.

Na osnovi podatkov Hidrometeorološkegazavoda o temperaturah v značilnih okoljih vSloveniji je (za niz 1951 – 1970) pripravljenakarta informativnih vrednosti merodajnegaindeksa mraza Im (priloga 2).

Vpliv indeksa mraza Im na določitev potrebnezaščite materialov F2 in F3, občutljivih nazmrzovanje, je določen posredno z globinoprodiranja mraza hm (diagram 1).

Diagram 1: Odvisnost globine prodiranjamraza v materialih F2 in F3 odindeksa mraza

4.1.3 Osnove za dimenzioniranjevoziščnih konstrukcij

Informativne vrednosti globin prodiranja mrazahm (na karti v prilogi 1) in merodajnega indeksamraza Im (na karti v prilogi 2) so določene nadelno različnih osnovah.

Za dimenzioniranje voziščnih konstrukcij jetreba upoštevati večjo vrednost globinezmrzovanja, ugotovljeno pri postopkihneposrednega ali posrednega določanjavrednosti (hm oziroma Im → hm).

4.2 Hidrološke razmere

Hidrološke razmere v določenem okolju sopomembne za oceno občutljivosti voziščnekonstrukcije oziroma vgrajenih materialov nazmrzovanje ter za določitev ukrepov zapreprečitev poškodb.

Hidrološke razmere so določene z

- nivojem talne vode,- globino zmrzovanja in- občutljivostjo materiala na zmrzovanje.

Na osnovi teh vplivov jih je mogoče razvrstiti v

- ugodne in- neugodne.

Hidrološke razmere so ugodne, če je

- nasip ceste visok najmanj 1,5 m,- gladina talne vode stalno globje od globine

zmrzovanja hm,- plitev ukop dobro odvodnjavan in- nad gladino talne vode preprečeno

dotekanje vode v cestno telo s strani (izvodnih žil) ali s površine.

Hidrološke razmere pa so neugodne, če je

- nasip ceste nižji od 1,5 m,- gladina talne vode v območju globine

zmrzovanja hm,- plitev ukop slabo odvodnjavan,- ukop globok in- omogočeno kapilarno dviganje vode ali

dotekanje vode s strani ali s površine.

V drobnozrnatih materialih, ki so praviloma boljobčutljivi na zmrzovanje, je kapilarno dviganjevode lahko veliko. Zato je v pretežnih primerihtreba upoštevati neugodne hidrološke razmere,tudi če je gladina talne vode več metrov podplanumom podlage (posteljice).

4.3 Vplivi na dimenzioniranje

Tveganje za nastanek poškodb na cestahzaradi zmrzovanja in odtajanja je odvisno od

- globine prodiranja mraza hm (tč. 4.1),- hidroloških pogojev (tč. 4.2),- občutljivosti materialov na zmrzovanje, ki je

z razredi opredeljena v tč. 5.1,- debeline na zmrzovanje neobčutljive

voziščne konstrukcije.

TSC 06.512 : 2003


Ukrepi za preprečitev škodljivega učinkazmrzovanja so potrebni in merodajni samo primaterialih, uvrščenih v razreda F2 in F3, vprimerih, ko sega globina zmrzovanja do njih inje treba upoštevati neugodne hidrološkerazmere (slika 1c).

V vseh drugačnih pogojih (slika 1a in 1b) pa jeza dimenzioniranje merodajna potrebnaodpornost voziščne konstrukcije proti utrujanju.

a) b) c)

hVK hm hm hm

F1 … F3 F1 … F21 F2 … F3

Legenda:

hVK - debelina voziščne konstrukcijehm - merodajna globina prodiranja mrazaF1 … F3 - občutljivost materiala na zmrzovanje1 - materiali, razvrščeni v F1, če je izpolnjen pogoj po diagramu 2

Slika 1: Vrste ukrepov za preprečitev škodljivih učinkov zmrzovanja

Da bi bila voziščna konstrukcija zavarovanaproti škodljivim učinkom zmrzovanja oziromapoškodbam, mora biti v določeni debelinizgrajena iz odpornih materialov. Izkušnje,pridobljene na cestah s težko prometnoobremenitvijo, kjer ni bilo poškodb zaradizmrzovanja in odtajanja, so pokazale, da naj-

manjša potrebna debelina voziščne konstrukcijehmin oziroma odpornih materialov ni enakaizmerjeni največji globini prodiranja mraza hm,ampak da praviloma zadostuje manjša skupnadebelina plasti na zmrzovanje odpornihmaterialov hmin. Na tej osnovi je prirejenarazpredelnica 1.

Razpredelnica 1: Najmanjše potrebne debeline voziščnih konstrukcij hmin

Odpornost materiala Hidrološki Debelinapod voziščno konstrukcijo proti pogoji voziščne konstrukcije

učinkom zmrzovanja in odtajevanja hmin

odporen ugodnineugodni

≥ 0,6 hm≥ 0,7 hm

neodporen ugodnineugodni

≥ 0,7 hm≥ 0,8 hm

5 Zmrzovanje in odtajevanje

5.1 Osnovne značilnosti zmrzovanja inodtajanja

5.1.1 Zmrzovanje vode

Voda preide pri približno 0 °C iz tekočegastanja v kristalno strukturo. Pri tem se njena

specifična prostornina poveča za približno10 %, gostota pa za približno 9 % zmanjša.Med procesom zmrzovanja vode se sprostitoplotna energija in sicer 335 kJ/kg.

Če v vodi ni kristalizacijskih jeder, če so v njejkemične raztopine ali če je voda pod pritiskom,se točka zmrzovanja lahko premakne proti nižjitemperaturi.

TSC 06.512 : 2003


Ker v čisti vodi ni kristalizacijskih jeder, lahkonastane znatna podhladitev vode, ne da binastal led.

5.1.2 Zmrzovanje vlažnega materiala

Ko porna voda v materialu zmrzuje, naraščanjeledenih kristalov spremeni naravno ravnotežjevode odvisno od zrnavosti in mineraloških zna-čilnosti materiala. To zmanjšanje vsebnostinezmrznjene vode v materialu pogojujenastanek podtlaka (natezne napetosti), kipovzroči dotok vode, predvsem iz območja podizotermo 0 °C (globino zamrznjenja). Ta vodapovzroči po dotoku v območje zmrzovanjapovečanje količine ledu v obliki ledenih leč inplasti, ki zmrznjeni material razrivajo indvigujejo. Tako nastanejo zmrzlinski dvigi.

Povečanje količine ledu (ledenih leč) vmaterialu je odvisno od

- vsebnosti vode,- premera in deleža drobnih zrn,- vodoprepustnosti materiala,- trajanja zmrzovanja in- ostrine mraza,

posredno pa od nastalega podtlaka.

Navedene značilnosti stanja kažejo, da nisoobčutljivi na zmrzovanje grobozrnati materiali, kiso dobro prepustni, kot tudi ne zemljine (npr.gline), ker otežujejo dotok porne vode vobmočje zmrzovanja. Z naraščanjem deležadrobnih zrn (v meljnih peskih in meljih) pa senevarnost nastanka prekomernih količin ledu vmaterialu zelo poveča.

Pri zmrzovanju porne vode v vezanih materialihin vlažnih kamninah lahko nastane zaradipovečane prostornine ledu pojav, podoben kotpri razstreljevanju, če trdnost vezi ne zdržikristalizacijskega pritiska. Vendar pa ta pojavnastane šele pri temperaturah, znatno nižjih od0 °C, kajti točka zmrzovanja vode se zaradinaraščajočega pritiska zniža.

5.1.3 Prodiranje meje zmrzovanja

V obdobju mraza prodira meja zmrzovanja vmaterial. Prodiranje je tem globlje in temhitrejše, čim ostrejši je mraz in čim daljše jenjegovo učinkovanje.

Informativna globina prodiranja mejezmrzovanja v material je približno sorazmernakvadratnemu korenu iz časa prodiranja.

5.1.4 Odtajanje

Led, nastal v cestnem telesu v obdobjuzmrzovanja, se taja, ko mu je dovedena toplota

- od zgoraj zaradi otoplitve in- od spodaj iz Zemlje.

Z odtajanjem povečane količine ledu, tj. ledenihleč oziroma plasti ledu, se spreminjajo plastičnelastnosti oziroma konsistenca pri zmrzovanjuzrahljanega materiala (zemljine), ki v določenihpogojih lahko postane kašasta ali celo tekoča.S tem pa se bistveno spremeni tudi nosilnosttakšnega materiala.

Pogosto je odtajanje vlažnega materiala odzgoraj hitrejše kot od spodaj, tako da odtajani inz vodo obogateni material leži na še zmrznjenipodlagi in se navzdol ne more odvodnjavati. Vtakšnih pogojih se kašasti ali tekoči materiallahko tudi iztiska skozi razpoke na voznopovršino.

Šele ko so proste poti za odvajanje vodenavzdol, lahko prekomerna voda odteče inmaterial postopoma ponovno pridobi prvotneznačilnosti.

5.2 Poškodbe zaradi zmrzovanja inodtajanja

5.2.1 Splošni pogoji za nastanek poškodb

Poškodbe na voziščnih konstrukcijah lahkonastanejo, če obstojijo naslednji pogoji:

- dovolj oster in trajen mraz- v voziščno konstrukcijo v območju

zmrzovanja vgrajen material, občutljiv nazmrzovanje

- voda, ki lahko priteče v voziščnokonstrukcijo do meje zmrzovanja

- prometna obremenitev- premajhna nosilnost voziščne konstrukcije.

Poškodbe na voziščnih konstrukcijah lahkopraviloma nastanejo samo takrat, ko nastopijovsi navedeni pogoji. Zaščitni ukrepi protipoškodbam zaradi zmrzovanja in odtajanja paso v splošnem namenjeni samo posameznemuod navedenih pogojev.

S preskusi je ugotovljeno, da zaradi zmrzovanjapoškodbe ne bodo nastale ali pa bodo nastalele v zelo majhnem obsegu,

TSC 06.512 : 2003


- če zmrzovanje ne sega globlje odspodnjega roba odporne voziščnekonstrukcije,

- če oster mraz hitro nastopi in ni dovolj časaza kopičenje ledu v območju občutljivegamateriala; poškodbe so lahko samoposledica otrditve in krčenja asfaltne zmesi(odpiranje razpok).

Manjše poškodbe zaradi zmrzovanja nastanejo,če je zmrzovanje hitro, mraz pa dolgotrajen insega globoko; kopičenje ledu običajno nastanetako globoko, da razen širokih zmrzlinskihdvigov nima škodljivih učinkov na voznopovršino.

Večje poškodbe na voziščni konstrukciji panastanejo, če mraz prodre samo nekoliko podvoziščno konstrukcijo v sicer občutljiv materialna zmrzovanje, vendar pa vztraja dalj časa inpri tem povzroči veliko kopičenje leduneposredno pod voziščno konstrukcijo.

5.2.2 Nastanek poškodb

Razdiralni učinek vode pri zmrzovanju lahkoporuši vezi v materialu. Vendar pa so takšnespremembe praviloma manjšega obsega inbrez pomembnejšega vpliva na stanje ceste.

Pretežne poškodbe pri zmrzovanju nastanejona cestah zaradi neenakomernih zmrzlinskihdvigov, ki so posledica povečane količine vodeoziroma ledu, praviloma v podlagi.

Neenakomerni zmrzlinski dvigi nastanejopredvsem takrat, če je prodiranje mraza obrobu ceste manjše kot v sredini. To nastopi,

- če je toplotna prevodnost večinomaporaščenih humoznih tal manjša kot navoziščni konstrukciji ali

- če je zaradi odloženega snega ob robovihvozišča prodiranje mraza v občutljivozemljino različno.

Neenakomerni oziroma različni zmrzlinski dvigipa so lahko tudi posledica lokalno različnihvoziščnih konstrukcij ali pa različnega dotokavode v območje zmrzovanja.

Pri zmrzlinskih dvigih nastanejo na voznipovršini izbočenja, ki pri asfaltnih voziščihpovzročijo odprte vzdolžne razpoke, pri togihcementnobetonskih krovnih plasteh pa bolj alimanj neenakomerne dvige plošč (stopnice).Zaradi nastalih neravnin pa se poslabša tudiuporabnost vozišča.

Zmanjšana nosilnost voziščne konstrukcije včasu odtajanja lahko povzroči pod prometnoobremenitvijo deformacije in razpoke. Slednjeso lahko oblikovane v drobno mrežo (slonovakoža) ali pa večje grude (bloke), pomenijo pazačetek porušitve voziščne konstrukcije.

Predno se vzpostavi prvotno stanje nosilnosti,lahko pretečejo dnevi, a tudi tedni.

Voziščna konstrukcija pa se lahko poruši tudi,če je razmeroma tanka asfaltna krovna plast,vgrajena na slabše nosilni podlagi,izpostavljena kratkotrajnemu ostremu mrazu.Zaradi otrditve bitumenskega veziva, ki jepogojena z nizko temperaturo, in termičnozbujenih napetosti se lahko krovna plastvoziščne konstrukcije (skorja) pod mehanskoobremenitvijo zdrobi in v kosih izleti.

5.2.2.1 Vpliv občutljivosti materialov nazmrzovanje

Material je treba oceniti kot občutljiv nazmrzovanje, če zaradi učinkovanja mrazanastanejo v njem ledene leče ali plasti ledu, boljali manj vzporedne z mejo zmrzovanja, kipovzročijo na vozišču zmrzlinske dvige, ali čese pri odtajanju zmanjša njegova nosilnost.

Občutljivost materiala na zmrzovanje je odvisnaod

- zrnavosti,- oblike zrn,- zgoščenosti,- vrste mineralov v finih frakcijah in- mineraloško-kemijskih lastnosti.

Na osnovi kriterijev za zrnavost in mineraloškihkriterijev so materiali, uporabljeni v cesto-gradnji, razvrščeni v tri razrede občutljivosti nazmrzovanje (razpredelnica 2).

Na osnovi količnika neenakomernostioblikovanosti presejne krivulje materiala U =d60/d10 in deleža drobnih zrn (velikosti do 0,063mm) je izvršena podrobnejša razmejitevrazredov občutljivosti materiala F1 in F2(diagram 2).

Po razvrstitvi materialov v razpredelnici 1 so vsigrobozrnati materiali, ki vsebujejo do 5 m.-%zrn velikosti do 0,063 mm, neobčutljivi nazmrzovanje.

TSC 06.512 : 2003


Prav tako neobčutljivi ali zanemarljivo občutljiviso mešani materiali, ki vsebujejo do 15 m.-%drobnih zrn, če znaša količnik neenakomernostioblikovanosti presejne krivulje U = d60/d10 ≤ 6.

Če količnik U znaša 6 do 15, je treba dopustnidelež drobnih zrn v materialu linearnointerpolirati med 15 m.-% in 5 m.-%. Če primešanih materialih ta kriterij ni izpolnjen, jih jetreba uvrstiti v razred občutljivosti F2.

Razpredelnica 2: Razvrstitev materialov na osnovi občutljivosti na zmrzovanje

Razred ObčutljivostDelež zrn

do 0,063 mm Klasifikacija1

m.-%

F1 neobčutljiv < 5 GW, GPSW, SP

F2 malo do srednje občutljiv 5 … 15GC2, GM2

SC2, SM2

CL, CH

F3 zelo občutljiv > 15SM – MLML, MHCL - ML

Legenda:1 - klasifikacija po DIN 18 196 oziroma USCS

G – gramozS – pesekM – meljC – glina

2 - razvrščeni v F1, če je izpolnjen pogoj po diagramu 2

Diagram 2: Razmejitev razredov občutljivostiF1 in F2 v odvisnosti od količnikaU in deleža drobnih zrn

Občutljivost mešanih in drobnozrnatihmaterialov na zmrzovanje izhaja iz zapletenegasočasnega učinkovanja

- nastajajočega podpritiska pri zmrzovanjuporne vode na meji led – voda,

- primesi različnih mineralov gline,- prepustnosti materiala za vodo v povezavi s

stopnjo zgoščenosti,- gibljivosti vode,- plastičnosti drobnih zrn in- pogojev uležanja materiala (naravno ali z

izkopom in vgraditvijo porušeno).

Zato so potrebne za natančno poznavanjeobčutljivosti lokalnih materialov na zmrzovanjepodrobne laboratorijske raziskave in sicer

- vrednosti CBR po zmrzovanju in odtajanju(CBR3) in v posebnih primerih tudi

- zmrzlinskih dvigov na vzorcih materiala zrazlično vsebnostjo vode.

Na osnovi rezultatov meritev nosilnosti popostopku CBR3 (po zmrzovanju in odtajanju) jemogoče razvrstiti materiale v razredeobčutljivosti na zmrzovanje, kot je navedeno vrazpredelnici 3.

TSC 06.512 : 2003


Razpredelnica 3: Razvrstitev materialov poobčutljivosti na zmrzovanjena osnovi vrednosti CBR3

Razred občutljivosti materialaF1 F2 F3

Vrednost CBR3 > 30 % 8 .. 30 % < 8 %

5.2.2.2 Vpliv vode

Poškodbe zaradi zmrzovanja nastanejo zaradisočasnega učinkovanja mraza in vode. Zatoima voda v voziščni konstrukciji ter njen dotokin odvajanje poseben pomen.

Zaščita materiala, občutljivega na zmrzovanje,proti vdiranju vode in njegovo učinkovitoodvodnjavanje je namenjeno ohranitvi nosilnostiin preprečitvi poškodb. To velja za vse načinegradenj na podlagi, ki je občutljiva nazmrzovanje.

Odvisno od izvora vode je treba razlikovatiučinke površinske vode, vode, ki vdira s straniin talno vodo.

Skozi nezaščitene bankine in srednji ločilni paslahko padavinska voda pronica v voziščnokonstrukcijo in podlago (posteljico, nasip,temeljno tlo).

Vodo, ki vdira s strani, je mogoče uspešno in vceloti odvesti samo z učinkovitim globinskimodvodnjavanjem (drenažami).

Soodvisnost oddaljenosti meje zmrzovanja odtalne vode in poškodb zaradi zmrzovanja jezelo zapletena. Talna voda se lahko v sicermalo prepustnih vezljivih zemljinah kapilarnodvigne zelo visoko. Ker pa je zemljina maloprepustna, je količina kapilarno dvignjene vodebolj ali manj omejena, kar nevarnost poškodbzmanjšuje.

Vpliv vode je mogoče oceniti kot velik, če jegladina talne vode v obdobju zmrzovanja trajnoali tudi samo občasno manj kot 2 m podplanumom posteljice. Ni ga pa mogočepopolnoma izključiti niti če je gladina talne vodemnogo globlje. Obstoji možnost, da že deležvode (vlage) v materialu v podlagi zadostuje, dase voda koncentrira v obliki plasti ledu.

5.2.2.3 Vpliv prometa

V obdobju zmrzovanja je nosilnost materialapovečana. Zato ni neposredne nevarnosti zanastanek poškodb zaradi prometnihobremenitev.

V obdobju odtajanja lahko povzročijo prometneobremenitve poškodbe na vozišču, ki nimazagotovljene primerne nosilnosti. V takšnihpogojih je odločilna za poškodbe predvsemosna obremenitev vozil, samo v manjši meritudi gostota prometa.

5.3 Ukrepi proti poškodovanju

Zaščita ceste proti poškodbam zaradizmrzovanja in odtajanja je potrebna, čeistočasno obstojita dva pogoja:

- material je občutljiv na zmrzovanje (F2, F3)- prosta kapilarna ali adsorptivno vezana

voda sega v območje zmrzovanja inkoličina zadostuje za nastanek ledu.

Ukrepi za zaščito morajo biti tako načrtovani, daje z njimi najmanj eden od navedenih pogojevza nastanek poškodb izključen.

5.3.1 Zmanjšanje učinkov mraza

Učinke zmrzovanja je mogoče zmanjšati, čeostane sneg na vozišču ali če se namesto soliza tajanje uporabi kamnite posipne materiale.To pa je seveda mogoče samo na cestah zmanjšim prometom, če varnost prometadopušča.

5.3.2 Odvodnjavanje

Odvodnjavanje vozne površine, voziščnekonstrukcije, posteljice, nasipov in temeljnih talmora biti vedno zagotovljeno. Zato je predvsemtreba skrbeti za ustrezno stanje naprav zaodvodnjavanje.

Z rednim vzdrževanjem ceste je mogočepoškodbe zaradi zmrzovanja zmanjšati in jihodstraniti, ne pa tudi vzrokov zanje.

Pri manj občutljivih materialih na zmrzovanjemora znašati prečni nagib planuma najmanj2,5 %, pri bolj občutljivih (vezljivih) materialih panajmanj 4 %. Večji hidravlični padec zagotavljaustrezno krajši čas odvodnjavanja.

TSC 06.512 : 2003


Če vozna površina ni tesna, lahko padavinskavoda prodre v podlago in pospeši poškodbezaradi zmrzovanja. Zatesnitev je lahko tudisamo začasen vzdrževalni ukrep.

5.3.3 Voziščna konstrukcija

Posebno pozornost je pri izgradnji voziščnekonstrukcije treba posvetiti kakovosti zmesikamnitih zrn za nevezane nosilne plasti, kot jeopredeljena v veljavni tehnični regulativi.

Vodovpojnost nevezane zmesi zrn velikosti nad4 mm mora biti ≤ 0,5 m.-%.

V primeru, da je zaradi neobstojnosti prizamrznjenju ali odtajanju potrebna zamenjavadela ali celotne voziščne konstrukcije zneobčutljivim materialom, je treba upoštevati,da je toplotna prevodnost nadomestnegamateriala večja kot na zmrzovanje občutljivega

obstoječega materiala. Zato se globinazmrzovanja po zamenjavi materialov pravilomapoveča. To je treba upoštevati predvsem obstabilnih objektih.

5.3.4 Omejitev prometnih obremenitev

Ceste, pri katerih so v območju globineprodiranja mraza vgrajeni materiali, ki niso od-porni na zmrzovanje, ali pa bodo zaradigospodarnosti takšni materiali vgrajeni, jemogoče v veliki meri zavarovati protipoškodbam v obdobju odtajanja z omejitvijoosnih obremenitev vozil ali celo popolno zaporoza promet. Trajanje omejitev je odvisno odpoteka odtajanja, obsega zmehčanja podlage inurejenosti naprav za odvodnjavanje. Potrebneinformacije o časovnem poteku spremembnosilnosti omogočajo usklajene meritvepodajnosti z Benkelmanovo gredjo, v časutrajanja odjuge tudi vsakodnevno.

Ljubljana, april 2003

TSC 06.512 : 2003


PRILOGA 1

TSC 06.512 : 2003


PRILOGA 2

projektiranje klimatski in hidrolo.ki pogoji - di.gov.si · majhna, se lahko mraz v njih razmeroma...

Documents