Technologia nowoczesnych nawierzchni asfaltowych

Nowoczesne nawierzchnie drogowe powinny być trwałe, bezpieczne, przyjazne dla środowiska i spełniać wymagania zrównoważonego rozwoju. Wymaga się, by materiały stosowane do budowy tych nawierzchni wpływały na ograniczenie hałasu od ruchu samochodowego, przyczyniały się do redukcji emisji gazów cieplarnianych i zanieczyszczeń związanych z ruchem samochodowym oraz poddawały się recyklingowi. Analizując technologię budowy i eksploatacji nawierzchni asfaltowej w całym cyklu życia, należy stwierdzić, że technologia ta bardzo korzystnie wpisuje się w te wymagania.

Niniejsza książka przeznaczona jest dla kadry technicznej, firm wykonawczych, personelu laboratoriów naukowo-badawczych oraz studentów wyższych uczelni technicznych, studiów doktoranckich i uczestników studiów podyplomowych. Pomoże im zdobyć wiedzę z zakresu technologii nawierzchni asfaltowych, spełnić aktualne wymagania techniczne i środowiskowe oraz stosować najnowsze rozwiązania materiałowo-technologiczne i konstrukcyjne.

Inżynieria betonowych nawierzchni drogowych

W Polsce, w ciągu ostatnich dwóch dekad, widoczna jest znaczna intensyfikacja budowy autostrad i dróg ekspresowych oraz modernizacji już istniejących. Ważną kwestią jest przy tym wybór odpowiedniego rodzaju nawierzchni, zapewniającej bezpieczeństwo i długotrwałą przydatność eksploatacyjną dróg. Taką rolę spełniają nawierzchnie betonowe.
W nieniejszej publikacji autor prezentuje technologię budowy nawierzchni betonowych, wraz z nowoczesnymi metodami zapewnienia i kontroli jakości na budowie. Pokazuje liczne przykłady rozwiązań materiałowych i technologicznych, a także wyniki badań diagnostycznych nawierzchni betonowych w Polsce. Całość zilustrowano fotografiami z budów dróg ekspresowych, prowadzonych przy wykorzystaniu najnowszych rodzajów maszyn i urządzeń specjalistycznych.
Zalety drogowych nawierzchni betonowych ujawniają się w postaci długotrwałej przydatności eksploatacyjnej bez konieczności remontów, zwłaszcza w przypadku dużych obciążeń ruchem pojazdów, występujących na głównych trasach komunikacyjnych. Dlatego głównym tematem książki są nawierzchnie dróg samochodowych odpowiednie do intensywnego ruchu ciężkich pojazdów, określanego w Polsce kategorią ruchu od KR5 do KR7. Przedstawione zasady inżynierii nawierzchni betonowych są słuszne również przy mniejszych obciążeniach ruchem pojazdów, więc mogą być wykorzystane jak ogólne wskazówki dotyczące nawierzchni o niższych kategoriach ruchu pojazdów.
Książka będzie przydatna przede wysztkim osobom zawodowo związanym z drogownictwem: decydentom, zarządcom, inwestorom, projektantom, wykonawcom i reprezentantom służb utrzymaniowych. Z pewnością zaintresuje także studentów specjalizujących się w budownictwie drogowym.
Przy pisaniu książki Autor wykorzystał doświadczenia badacza i konsultanta uczestniczącego w projektowaniu i ocenie materiałów na nawierzchnie, diagnostyce obiektów oraz rozwijaniu metod badawczych, zwłaszcza w odniesieniu do betonowych dróg ekspresowych i autostrad.
"Książka stanowi kompendium najnowszej wiedzy o nawierzchniach betonowych w aspektach badawczym, projektowym, wykonawczym i eksploatacyjnym. Jej wartość podnosi to, że w dużym stopniu jej treść oparta jest na oryginalnych pracach naukowych autora oraz jego wykładach na jednym z czołowych uniwersytetów w USA."
Z opinii prof. dra hab. inż. Wojciecha Radomskiego, Politechnika Warszawska
"Autor oferuje kompleksowy i nowoczesny przegląd „najlepszych praktyk” w odniesieniu do tematu betonowych nawierzchni drogowych."
Z opinii prof. dra inż. Jana Olka, Purdue University, USA

Mieczkowski, Paweł Modelowanie procesu wymiany ciepła między gorącą mieszanką mineralno-asfaltową a środowiskiem na etapie zagęszczania / Paweł Mieczkowski ; Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie. Szczecin : Wydawnictwo Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego, 2014. Print

Monitoring sensoryczny obiektów mostowych w trakcie ich eksploatacji

Tytuł ten podsumowuje seminarium Naukowo-Techniczne, które odbyło się we Wrocławiu w dniach 23-25 listopada 2022 roku, organizowane przez Katedrę Mostów i Kolei Wydziału Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej.
Wstęp:
W Polsce od ponad 20 lat intensywnie jest budowana sieć autostrad i dróg ekspresowych oraz modernizowane są układy komunikacyjne miast. Z pewnym opóźnieniem, w stosunku do inwestycji drogowych, ruszyły prace związane z unowocześnieniem linii kolejowych. Na drogowych i kolejowych liniach komunikacyjnych powstało ponad 2000 obiektów mostowych oraz kilka tuneli. W budownictwie mostowym pojawiły się nowe rozwiązania konstrukcyjne i technologiczne.
Na szczególną uwagę zasługuje rozwój mostów hybrydowych stalowo-żelbetowych budowanych przy wykorzystaniu nowego typu połączeń części stalowej z betonową. Konstrukcje te są rozwijane w ramach szerokiej współpracy międzynarodowej z istotnym udziałem polskiej grupy badawczo-naukowej. Powstające w Polsce rozwiązania konstrukcyjne są dostrzegane i stosowane w wielu krajach.
Drugim ważnym obszarem badań innowacyjnych są konstrukcje kompozytowe. W Polsce wybudowano już kilkanaście prototypowych kładek dla pieszych i mostów. I w końcu tunele, najbardziej skuteczne rozwiązanie komunikacyjne chroniące środowisko naturalne.
Wraz z rozwojem nowych rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych pojawia się problem utrzymania infrastruktury technicznej w stanie zapewniającym jej bezpieczną eksploatację, a co za tym idzie nowe możliwości diagnostyczne.
Te i inne przesłani były motywacją dla Organizatorów, aby tegoroczną edycję Wrocławskich Dni Mostowych poświęcić wyzwaniom jakie stawia przed Inżynierem współczesne mostownictwo.

Terminologia to – zgodnie ze Słownikiem języka polskiego PWN (Warszawa, 2021) – „ogół terminów i słownictwa używanego w danej dziedzinie wiedzy, zwłaszcza nauki lub techniki”. Ten dwujęzyczny słownik adresowany jest do osób pracujących w dziedzinie inżynierii mostowej oraz posługujących się językiem polskim i angielskim. Określenia stosowane w dziedzinie inżynierii mostowej w poszczególnych krajach, a w szczególności ich definicje i interpretacje, często różnią się, co może prowadzić do niepotrzebnych nieporozumień. Zróżnicowane rozumienie poszczególnych pojęć można spotkać także w poszczególnych środowiskach działających w jednym kraju. Ujednolicona interpretacja specjalistycznych terminów jest szczególnie ważna w świetle intensywnie rozwijającej się międzynarodowej współpracy w zakresie projektowania, budowy, eksploatacji i utrzymania infrastruktury mostowej w naszym kraju, a także w obszarze międzynarodowej współpracy naukowo-badawczej. W warunkach wspólnych międzynarodowych działań powszechnie używana jest terminologia angielskojęzyczna, co zadecydowało o formie i zakresie niniejszego opracowania.
Przedstawiona propozycja obejmuje ponad tysiąc podstawowych określeń w języku polskim oraz w języku angielskim używanych w inżynierii mostowej. W odniesieniu do każdego terminu zaprezentowano krótką definicję oraz odpowiednik lub odpowiedniki w drugim języku. W przedstawionych definicjach wykorzystano przede wszystkim przepisy prawne (ustawy, normy) i inne oficjalne dokumenty (instrukcje, zalecenia itp.) związane z inżynierią mostową w Polsce, w innych krajach Unii Europejskiej, Wielkiej Brytanii oraz USA. W sytuacjach braku oficjalnych interpretacji prezentowanych pojęć przedstawiono definicje najpowszechniej akceptowane ‒ z uwzględnieniem także rozwiązań wypracowanych w trakcie międzynarodowych projektów naukowo-badawczych. Zestawienie wykorzystywanych źródeł zamieszczono na końcu opracowania.
Zaprezentowane krótkie definicje pojęć nie mogą, oczywiście, precyzyjnie przedstawić specjalistycznych, często bardzo złożonych terminów, a głównie mają pomagać w znalezieniu właściwego odpowiednika w drugim języku. W niektórych przypadkach jedno określenie ma więcej niż jedno znaczenie – w takich sytuacjach przedstawiono podstawowe interpretacje związane z inżynierią mostową.
Opracowanie jest adresowane do zagranicznych studentów coraz liczniej kształcących się na naszych uczelniach oraz polskich studentów odbywających studia poza granicami kraju. Adresatami opracowania są także osoby uczestniczące w różnych formach międzynarodowej współpracy w dziedzinie inżynierii mostowej w naszym kraju oraz polscy specjaliści zaangażowani we współpracę poza krajem, w szczególności osoby rozpoczynające taką działalność.

monografia dotyczy problematyki zmęczenia i pękania mieszanek mineralno-asfaltowych. Stosując badanie zmęczeniowe w warunkach kontrolowanego odkształcenia, zaprezentowano zależności prędkości propagacji pęknięć w różnych temperaturach. Omówiono metodę identyfikacji parametrów opisujących kinetykę pękania. Analiza zmian strukturalnych, z uwzględnieniem procesów energetycznych zachodzących w trakcie badania, pozwoliła opracować kryteria zmęczeniowe dla próbek z karbami i bez karbów. Przeanalizowano również powstawanie makropęknięć w zależności od zmiany modułu sztywności oraz zmian energetycznych zachodzących w procesie zmęczeniowym. Stwierdzono, że opis trwałości zmęczeniowej uwzględniający procesy energetyczne jest skuteczny ze względu na specyfikę mieszanek mineralno-asfaltowych. Przeprowadzoną identyfikację parametrów lepkosprężystych modelu Burgersa w badaniu dynamicznym wykorzystano w opracowanych modelach badania i określono wymagane współczynniki do opisu procesu pękania. Na podstawie opracowanego modelu mikrostrukturalnego wyznaczono współczynniki progowe, a na podstawie badania zginania parametry krytyczne pękania. Szczególną uwagę zwrócono na zjawisko pękania zachodzące w nawierzchniach drogowych. Na podstawie opracowanego modelu nawierzchni ze szczelinami przeprowadzono ocenę rozwoju mikropęknięć i makropęknięć z uwzględnieniem różnej grubości warstw nawierzchni drogowej. Przeanalizowano powstawanie klasycznych pęknięć „z dołu do góry” oraz „z góry do dołu”, wskazując na mechanizm uwarunkowany sposobem obciążenia nawierzchni.

Książka jest przeznaczona zarówno dla osób zajmujących się badaniami i analizami zmęczeniowymi nawierzchni drogowych (w zakresie doświadczalnym i teoretycznym), jak i projektantów, wykonawców, doktorantów, studentów oraz pracowników naukowych specjalności drogowej.

Wzmacnianie podłoża w gruntach zapadowych i nienasyconych przedstawiono metody wyznaczania zmian podciśnienia wody w porach gruntu oraz opisano wpływ wilgotności na zmianę cech fizycznych i wytrzymałościowych podłoża. Podjęto zagadnienia dotyczące zabezpieczenia podłoża zapadowego za pomocą wielowarstwowych kolumn gruntowych oraz materiału wzmocnionego włóknami, a także podano przykłady fundamentu pośredniego obciążonego siłami pionowymi i poziomymi oraz fundamentu palowego współpracującego z oczepem. Analizowane w pracy technologie udokumentowano przykładami realizacji. Ze względu na znaczne niepewności, jakimi obarczony jest opis materiałów geotechnicznych, wprowadzono analizę niezawodnościową jako element rozwiązania oraz wnioskowania.

Książka może być przydatna nie tylko dla geotechników, lecz także dla innych osób zainteresowanych tematyką wzmacniania podłoża zapadowego metodami o małej energochłonności, niewymagającymi zaawansowanego sprzętu technicznego.

W monografii przedstawiono niestosowany dotychczas wektorowy opis kinematyki brył mostów położonych na terenach z deformującym się podłożem. Ten w pełni przestrzenny model pozwala na jednoznaczne określanie zakresu swobody przemieszczeń spowodowanych ruchami terenu, których źródło może być dowolne, ale w warunkach polskich dotyczy głównie eksploatacji górniczej. Razem z wiedzą na temat identyfikacji zagrożeń i rodzajów uszkodzeń obiektów narażonych na takie wpływy oraz na temat sposobów ich zabezpieczania i monitorowania daje on kompleksowe podejście do ochrony konstrukcji mostowych zlokalizowanych w obszarach wykazujących się odkształcalnością podłoża.

Treść monografii zawarto w ośmiu rozdziałach, a jej zakres obejmuje zagadnienia formułowania relacji konstytutywnych materiałów warstw konstrukcyjnych nawierzchni drogowych oraz prezentację ich wykorzystania w symulacjach numerycznych. W opracowaniu uwzględniono niesprężyste własności mieszanek mineralno-asfaltowych, poprzez zastosowanie modeli konstytutywnych sformułowanych w ramach fenomenologicznej teorii sprężysto-lepkoplastyczności.
 
Symulacje przeprowadzono z wykorzystaniem modeli zaproponowanych i zaimplementowanych przez autorów w systemie metody elementów skończonych Abaqus. Badano układy wielowarstwowe odwzorowujące podatne rozwiązania konstrukcyjne stosowane w budownictwie drogowym. Kluczowym zagadnieniem był dobór odpowiednich relacji konstytutywnych definiujących odpowiedź konstrukcji poddanej działaniu obciążeń komunikacyjnych i środowiskowych.
 
Powszechnie stosowany model sprężysty nie pozwala w pełni uwzględnić wpływu temperatury, czasu oraz intensywności obciążenia na zjawiska zachodzące w nawierzchni podatnej.
 
Przedstawiony w pracy sposób modelowania, uwzględniający oddziaływania dynamiczne, parametry reologiczne oraz ich zmienność wraz z temperaturą, jest bardziej uniwersalny.
 
Istotnym zagadnieniem podjętym w pracy jest również problematyka doboru parametrów (stałych materiałowych) występujących w relacjach konstytutywnych. Rozwiązanie tego złożonego zagadnienia wymaga wyników badań laboratoryjnych, ale jest też możliwe dzięki umiejętnemu wykorzystaniu danych dostępnych w literaturze. W pracy posłużono się w tym celu autorskim oprogramowaniem, w którym zaimplementowano algorytmy optymalizacyjne dopasowania krzywych reprezentujących charakterystyki teoretyczne modeli konstytutywnych do wyników badań. Poniżej zaprezentowano szczegółowo układ monografii.

Tytuł ten podsumowuje seminarium Naukowo-Techniczne, które odbyło się we Wrocławiu w dniach 24-26 listopada 2021 roku, organizowane przez Katedrę Mostów i Kolei Wydziału Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej.
Wstęp:
W ostatnich latach zdarzyło się na świecie kilka głośnych katastrof mostów eksploatowanych często od kilkudziesięciu lat. W wyniku tych katastrof zginęło kilkadziesiąt osób. Te tragiczne zdarzenia zwróciły uwagę wielu rządów na problem właściwego utrzymania bądź jego braku, istniejącej infrastruktury komunikacyjnej. Problem ten dotyczy również naszego kraju, gdyż w ostatnich latach zanotowaliśmy kilka spektakularnych awarii mostów, które miały miejsce już po kilku latach od oddania obiektu do użytku. Jest to niepokojący sygnał, gdyż świadczy on o niewystarczającej kontroli projektów kierowanych do realizacji oraz niedostatecznej jakości wykonywanych prac budowlanych.
Problem utrzymania i bezpiecznej eksploatacji obiektów mostowych będzie w Polsce narastał, albowiem na sieci linii kolejowych są użytkowane liczne mosty będące w eksploatacji już ponad 100 lat. Również na sieci drogowej liczba mostów o znacznym zużyciu jest liczna. Na przykład we Wrocławiu prawie wszystkie mosty położone w centrum miasta mają ponad 100 lat.
Dlatego 16. edycję Seminarium Wrocławskie Dni Mostowe poświęciliśmy problematyce poprawy bezpieczeństwa eksploatacji obiektów mostowych.

Ta monografi a jest znacznie rozszerzoną i w wielu fragmentach napisaną od nowa wersją referatu o tym samym tytule, który został przygotowany na tradycyjne już Wrocławskie Dni Mostowe, planowane na listopad 2020 roku. Niestety, wobec znanych ograniczeń związanych z pandemią, zostały one przełożone na rok 2021. Wtedy – tradycyjnie już – niniejsza pozycja wydawnicza trafi zapewne do rąk uczestników tego spotkania. Miejmy nadzieję, że tak będzie. Niezależnie jednak od tego, czy okoliczności na to pozwolą, czy też nie, będzie ona i tak dostępna na polskim rynku księgarskim dla zainteresowanych tematyką mostową i stanie się – tak pozwolę sobie przypuszczać – lekturą wielu zainteresowanych jej tematem czytelników.
A tematyka katastrof mostowych jest ważna i pouczająca przed wszystkim dlatego, że mimo ich często tragicznych skutków w postaci ofiar śmiertelnych i rannych, oraz szkód materialnych, paradoksalnie katastrofy te służą rozwojowi wiedzy mostowej. Ich analiza umożliwia bowiem eliminację błędnych rozwiązań materiałowych lub konstrukcyjnych oraz uczy ogromnej odpowiedzialności projektantów, budowniczych, służby utrzymaniowe i użytkowników obiektów mostowych. Jest to niezwykle istotne, ponieważ większość tych nieszczęśliwych zdarzeń ma swoje źródła w błędach ludzkich.
Monografia jest pierwszą tak obszerną krajową pozycją poświęconą różnym aspektom katastrof mostowych – historycznym i współczesnym. Mimo iż autor starał się zachować jak najwięcej staranności w jej opracowaniu, to jednak ma ona pewne luki, które wynikają głównie z niedostępności dostatecznie szczegółowych danych lub nieumiejętności dotarcia do nich. Autor liczy w tym zakresie na pomoc czytelników, których prosi o nadsyłanie bezpośrednio do niego lub do Dolnośląskiego Wydawnictwa Edukacyjnego ewentualnych uzupełnień lub sprostowań.