Streszczenie: Termiczne oddziaływanie zmiennych warunków klimatycznych jest charakterystyczne dla położenia geograficznego naszego kraju. Nawierzchnie komunikacyjne wykonane z betonu cementowego poddawane są cyklicznym zmianom temperatur, których pochodzenie wynika właśnie z naturalnych procesów atmosferycznych. Jest ono przyczyną powstawania w nawierzchniach betonowych dróg i lotnisk stanów naprężeń i odkształceń. Temperaturowe oddziaływanie na konstrukcję nawierzchni jest procesem o charakterze ciągłym. Występuje ono w cyklach jednodobowych oraz rocznych. Zmienne warunki klimatyczne wymagają uwzględnienia ich na etapie przygotowania projektu, budowy nawierzchni oraz w procesie jej utrzymania. Warunki te wymuszają stosowanie szczególnych procedur właściwych dla każdego z wymienionych etapów przedsięwzięcia inwestycyjnego. Ewentualny brak należytej uwagi na występowanie tego rodzaju oddziaływań, na poszczególnych etapach w procesie utrzymania nawierzchni, powoduje trudności łącznie z przedwczesną degradacją nawierzchni. W referacie przedstawiono przybliżony sposób określania zmian temperatury, które mogą powodować i potęgować uszkodzenia płyt w nawierzchni. Sformułowano i określono kryteria termicznej odporności betonu w konstrukcji nawierzchni. Zaproponowano określenie charakterystyk akustycznych, stopnia występujących zmian w warstwie powierzchniowej oraz zmian w wielkości podstawowych parametrów mechanicznych jako kryteria oceny stanu termicznego nawierzchni. Zjawiska zachodzące na powierzchni płyty jezdnej na skutek działających zmiennych temperatur powiązano z równaniem bilansu termicznego nawierzchni. Omówiono również mechanizm niszczenia betonu cementowego w konstrukcji nawierzchni na skutek łącznego oddziaływania zmian temperatury i ruchu pojazdów. Sformułowano kryteria kruchego niszczenia płyty betonowej oraz naprężeń dopuszczalnych dla warstwy betonu w konstrukcji nawierzchni komunikacyjnej. Omówiono modele przepływu ciepła w nawierzchni i powiązano je z powstającymi uszkodzeniami. Przedstawiono charakterystykę procesu niszczenia nawierzchni betonowych pod wpływem działania temperatury. Analizowano przebieg procesu poczynając od utraty spójności matrycy cementowej z ziarnami kruszyw, a kończąc na równoczesnym oddziaływaniu kilku, zróżnicowanych czynników zewnętrznych (tj. wilgotności, temperatury, erozji itp.).
Na podstawie badań własnych oraz obserwacji prowadzonych w warunkach poligonowych, w niniejszej publikacji, przedstawiono analizę naprężeń termicznych. Analizowano poszczególne fazy występowania tego oddziaływania. Stany eksploatacyjne nawierzchni lotniskowej, będącej pod działaniem temperatury, powodują naprężenia i odkształcenia w warstwie wierzchniej. Są one zbieżne ze zjawiskami występującymi w klasycznych zagadnieniach trybologii. W publikacji przedstawiono propozycję ograniczenia skutków działania wymienionych czynników na zakres występujących naprężeń. W analizie nie uwzględniano złożonej problematyki naprężeń termicznych, w nawierzchni betonowej, spowodowanych emisją strumienia gorących gazów spalinowych. Problematyka te jest obecnie przedmiotem kolejnego opracowania naukowego.
Abstract: The project presents the approximate method to specify temperature changes which may cause and intensify the pavement slabs destruction. Criteria of thermal concrete resistance in case of pavement structure were specified. Defining the acoustics performance, the degree of changes occurred in surface layer and changes in basic mechanical parameters as criteria of pavement thermal condition were suggested. The process of cement concrete damage in case of pavement structure, as a result of combined temperature changes and vehicle traffic was also discussed. Criteria of fragile damage of concrete slab and allowable stress of concrete layer in case of pavement structure were described. Types of heat flow within the pavement were discussed and associated with the occurred damages. The destruction process of concrete pavements under the influence of temperature was presented. The publication contains the proposal of reducing the effects of the aforementioned factors on the range of the occurred stress. The analysis does not include the complex issue of thermal stress within concrete pavement, caused by hot exhaust gas stream.
B I B L I O G R A F I A[1] Nita P.: Betonowe nawierzchnie lotniskowe. Teoria i Wymiarowanie Konstrukcyjne. Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, Warszawa, 2005.
[2] Nita P.: Budowa i utrzymanie nawierzchni lotniskowych, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2008.
[3] Staniszewski B.: Wymiana ciepła. Podstawy teoretyczne. Państwowe Wydawnictwa Naukowe, 1980.
[4] NO-17-A204:2015 Nawierzchnie lotniskowe. Nawierzchnie lotniskowe z betonu cementowego. Wymagania i metody badań.
[5] Graczyk M.: Nośność konstrukcji nawierzchni wielowarstwowych w krajowych warunkach klimatycznych. Praca habilitacyjna, Politechnika Warszawska, 2013.
[6] Linek M.: Beton nawierzchniowy o podwyższonych parametrach fizycznych i mechanicznych na działanie wymuszonych obciążeń temperatury. Praca doktorska, Politechnika Świętokrzyska, 2013.
[7] Marszałek J.: Budowa lotnisk cz. II. Obliczenia nawierzchni. Skrypt Wojskowej Akademii Technicznej, 1984.
[8] Trigoni B. E.: Struinnaja erozja aerodromow. Transport. Moskwa, 1981. 
DOI 
YADDA/CEON