Badanie MMA na koleinowanie: Norma PN-EN 12697-22 Poradnik

Definicja i charakterystyka zjawiska koleinowania

KoleinowanieKoleinowanie asfaltu powstaje głównie przez trwałą deformację plastyczną warstw bitumicznych pod ciężkim ruchem i/lub niewystarczającą konstrukcję podbudowy; najskuteczniejsze rozwiązania to poprawa mieszanki (SMA/PMB), właściwa zagęszczalność i zastosowanie geosyntetyków (uniaxial/biaxial lub geokraty) tam, gdzie podłoże jest słabe. to proces powstawania trwałych deformacji podłużnych w śladach kół pojazdów, będący jednym z najpoważniejszych problemów eksploatacyjnych współczesnych nawierzchni asfaltowych. Zjawisko to wynika z kumulacji odkształceń plastycznych w warstwach bitumicznych, zachodzących pod wpływem cyklicznych obciążeń dynamicznych, szczególnie w warunkach wysokich temperatur otoczenia oraz przy niskich prędkościach poruszania się ciężkich pojazdów.

Wyróżnia się dwa podstawowe mechanizmy powstawania kolein:

Dogęszczanie wtórne: redukcja wolnych przestrzeni w mieszance mineralno-asfaltowej (MMA) pod wpływem ruchu kołowego, wynikająca z niewłaściwego zagęszczenia warstwy na etapie budowy.
Płynięcie plastyczne: przemieszczanie się materiału na boki względem osi obciążenia, co jest efektem niewystarczającej sztywności i stabilności strukturalnej mieszanki w wysokich temperaturach.

Metodyka badania według normy PN-EN 12697-22

Norma PN-EN 12697-22 określa procedury badania odporności mieszanek mineralno-asfaltowych na deformacje trwałeBadanie odporności na deformacje trwałe (koleinowanie) to jeden z kluczowych testów wykonywanych w drogownictwie, mający na celu ocenę, jak mieszanka mineralno-asfaltowa (MMA) zachowa się pod wpływem ciężkiego ruchu w wysokich temperaturach. Mówiąc prościej: sprawdzamy, czy droga nie „płynie” i nie tworzą się na niej niebezpieczne koleiny, gdy słońce mocno grzeje, a po asfalcie przejeżdżają tysiące ciężarówek. przy użyciu urządzenia do symulacji obciążenia kołem (tzw. koleinomierza). Badanie polega na wielokrotnym przejeździe obciążonego koła po powierzchni próbki MMA w kontrolowanych warunkach temperatury i nacisku.

Badania koleinowania asfaltu - odwierty i badanie laboratoryjne

Zgodnie z normą, stosuje się trzy główne procedury badawcze:

Procedura z małym urządzeniem (Small Device): najpowszechniej stosowana w Polsce, wykonywana na próbkach o wymiarach 260 x 300 mm lub na próbkach cylindrycznych o średnicy 200 mm (odwierty).
Procedura z dużym urządzeniem (Large Device): stosowana do mieszanek o większym uziarnieniu, wymagająca próbek o wymiarach 500 x 180 mm.
Procedura z bardzo dużym urządzeniem: wykorzystywana rzadziej, głównie w celach badawczych przy symulacji ekstremalnych obciążeń.

Kluczowe parametry techniczne i wskaźniki

Wynikiem badania odporności na koleinowanieKoleinowanie asfaltu powstaje głównie przez trwałą deformację plastyczną warstw bitumicznych pod ciężkim ruchem i/lub niewystarczającą konstrukcję podbudowy; najskuteczniejsze rozwiązania to poprawa mieszanki (SMA/PMB), właściwa zagęszczalność i zastosowanie geosyntetyków (uniaxial/biaxial lub geokraty) tam, gdzie podłoże jest słabe. są wskaźniki opisujące podatność mieszanki na odkształcenia. Do najważniejszych parametrów należą:

Badanie odporności asfaltu na deformacje trwałe czyli koleinowanie

WTS_AIR (Wheel Tracking Slope): nachylenie wykresu koleinowania, określające szybkość przyrostu głębokości koleiny w końcowej fazie badania (mm/1000 cykli).
PRD_AIR (Proportional Rut Depth): proporcjonalna głębokość koleiny, wyrażona jako stosunek głębokości koleiny do grubości próbki (%).
RD_AIR (Rut Depth): końcowa głębokość koleiny po określonej liczbie cykli (zwykle 10 000 cykli).

Przygotowanie próbek do badań laboratoryjnych

Badanie koleinowaniaBadanie odporności asfaltu na koleinowanie (badanie koleinowania) ocenia skłonność mieszanki bitumicznej do trwałych odkształceń pod obciążeniem; jednostką raportową dla lokalizacji pomiaru jest miejsce pomiaru. Najczęściej stosowane metody to laboratoryjne testy wheel‑tracking (PN‑EN 12697‑22 / 10 000 cykli) oraz polskie procedury oceny odporności na deformacje trwałe. może być przeprowadzone zarówno na próbkach przygotowanych w laboratorium, jak i na próbkach wyciętych z gotowej nawierzchni drogowej (tzw. odwierty rdzeniowe). W warunkach laboratoryjnych próbki są zagęszczane za pomocą walca sektorowego, co ma na celu jak najwierniejsze odwzorowanie procesów zachodzących podczas rzeczywistego wałowania mieszanki na budowie.

W przypadku diagnostyki istniejących dróg, kompleksowa usługa obejmuje wykonanie odwiertów oraz późniejszą analizę parametrów fizyko-mechanicznych w akredytowanym laboratorium, co pozwala na ocenę stanu technicznego nawierzchni i prognozowanie jej dalszej trwałości.

Wymagania techniczne zgodnie z WT-2

Wymagania dotyczące odporności na deformacje trwałe są ściśle skorelowane z kategorią ruchu (KR) oraz rodzajem warstwy nawierzchni (ścieralna, wiążąca, podbudowa). Dokumentacja WT-2 (Wymagania Techniczne) definiuje dopuszczalne wartości wskaźników WTS oraz PRD dla poszczególnych klas obciążenia ruchem.

Kategoria Ruchu	Parametr	Warstwa Ścieralna (wymaganie)	Warstwa Wiążąca (wymaganie)
KR1 - KR2	PRD_AIR	≤ 9,0 %	≤ 7,0 %
KR3 - KR4	WTS_AIR	≤ 0,15 mm/1000 cykli	≤ 0,10 mm/1000 cykli
KR5 - KR7	WTS_AIR	≤ 0,10 mm/1000 cykli	≤ 0,07 mm/1000 cykli

Czynniki wpływające na odporność MMA na koleinowanieKoleinowanie asfaltu powstaje głównie przez trwałą deformację plastyczną warstw bitumicznych pod ciężkim ruchem i/lub niewystarczającą konstrukcję podbudowy; najskuteczniejsze rozwiązania to poprawa mieszanki (SMA/PMB), właściwa zagęszczalność i zastosowanie geosyntetyków (uniaxial/biaxial lub geokraty) tam, gdzie podłoże jest słabe.

Odporność mieszanek mineralno-asfaltowych na deformacje trwałe jest wypadkową kilku czynników materiałowych i konstrukcyjnych:

Rodzaj lepiszcza: zastosowanie asfaltów modyfikowanych polimerami (PMB) znacząco zwiększa sztywność mieszanki w wysokich temperaturach, co bezpośrednio redukuje głębokość kolein.
Struktura kruszywa: stosowanie kruszyw łamanych o wysokiej szorstkości zapewnia lepsze klinowanie się ziaren, tworząc stabilny szkielet mineralny.
Zawartość wolnych przestrzeni: optymalny poziom wolnych przestrzeni zapobiega zjawisku „wypocenia” asfaltu i utracie stabilności pod wpływem dogęszczania wtórnego.
Warunki temperaturowe: ekstremalnie wysokie temperatury powietrza osłabiają wiązania wewnątrz lepiszcza, co sprawia, że badanie laboratoryjne w temperaturze 60°C (zgodnie z PN-EN 12697-22) jest miarodajnym testem bezpieczeństwa nawierzchni.

Zastosowanie wyników badań w inżynierii drogowej

Badanie odporności na koleinowanieBadanie odporności asfaltu na koleinowanie (badanie koleinowania) ocenia skłonność mieszanki bitumicznej do trwałych odkształceń pod obciążeniem; jednostką raportową dla lokalizacji pomiaru jest miejsce pomiaru. Najczęściej stosowane metody to laboratoryjne testy wheel‑tracking (PN‑EN 12697‑22 / 10 000 cykli) oraz polskie procedury oceny odporności na deformacje trwałe. jest kluczowe na etapie projektowania składu MMA (recepty typu Marshall lub projektowanie funkcjonalne). Pozwala ono wyeliminować mieszanki, które mimo spełnienia innych parametrów, mogłyby ulec szybkiej degradacji pod ciężkim transportem. Jest to również niezbędny element kontroli jakości podczas realizacji inwestycji oraz podstawa do odbioru robót bitumicznych na drogach krajowych i autostradach.