Αποκατάσταση Οδικών Τµηµάτων Αυτοκινητοδρόµων µε Χρήση της Τεχνικής της Ανακύκλωσης µε Αφρώδη Άσφαλτο

Αποκατάσταση Οδικών Τµηµάτων Αυτοκινητοδρόµων µε Χρήση της Τεχνικής της Ανακύκλωσης µε Αφρώδη Άσφαλτο Α. Λοΐζος Αν. Καθηγητής ΕΜΠ Β. Παπαβασιλείου Πολιτικός Μηχανικός ΕΜΠ Λέξεις κλειδιά: Ανακύκλωση, αφρώδης άσφαλτος, µη καταστρεπτικές δοκιµές, FWD, GPR. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Για την αποκατάσταση ηµιακάµπτων οδοστρωµάτων του ΠΑΘΕ εφαρµόστηκε πιλοτικά η µέθοδος της ψυχρής ανακύκλωσης µε αφρώδη άσφαλτο. Η παρούσα εργασία εντάσσεται στο πλαίσιο ερευνητικού προγράµµατος µεταξύ του ΥΠΕΧΩ Ε / ΕΥ Ε Αυτοκινητόδροµος ΠΑΘΕ και του Τοµέα ΜΣΥ του ΕΜΠ για την προκαταρκτική αξιολόγηση της δοµικής κατάστασης του πιλοτικού οδικού τµήµατος. Η αξιολόγηση βασίστηκε κυρίως σε αναλύσεις µε χρήση κατάλληλων λογισµικών των επιτόπου µετρήσεων µε το σύστηµα Μη Καταστρεπτικών οκιµών (NDT: Not Destructive Tests) του ΕΜΠ. Στο σύστηµα περιλαµβάνονται µεταξύ άλλων το Παραµορφωσίµετρο Πίπτοντος Βάρους, γνωστό ως Falling Weight Deflectometer (FWD), καθώς και το σύστηµα αποτίµησης της στρωµατογραφίας (GPR). Στην παρούσα εργασία αναλύονται και σχολιάζονται µερικές από τις εµπειρίες από την αξιολόγηση των υλικών αποκατάστασης του οδοστρώµατος. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα ηµιάκαµπτα οδοστρώµατα του ΠΑΘΕ είναι κατασκευασµένα µε βάση από αµµοχάλικο σταθεροποιηµένο µε τσιµέντο (Κατεργασµένο Θραυστό Αµµοχάλικο: ΚΘΑ), σε δύο (2) στρώσεις και µε σχετικά µικρό πάχος ασφαλτικών στρώσεων (8-10 cm). Σε σχετικά σύντοµο χρονικά διάστηµα από την απόδοσή τους στην κυκλοφορία παρουσιάστηκαν ρωγµές, που οφείλονταν στη διάδοση (από ανάκλαση) των ρωγµών του ΚΘΑ στην επιφάνεια του οδοστρώµατος. Το γεγονός αυτό είχε σαν συνέπεια την είσοδο νερού στο σώµα του οδοστρώµατος και την περεταίρω επέκτασή τους, λόγω της αστοχίας κυρίως της άνω στρώσης του ΚΘΑ. Για την αποκατάσταση των υπόψη οδικών τµηµάτων, διερευνήθηκαν διάφορες τεχνικές. Μία εξ αυτών που προκρίθηκαν, είναι η ψυχρή ανακύκλωση µε την τεχνική της αφρώδους ασφάλτου, γνωστή ως «Foamed Asphalt». Εφαρµόστηκε (Εικόνα 1) σε επιλεγµένα επί µέρους τµήµατα, όπου παρατηρήθηκαν εκτεταµένες αστοχίες. ιεθνώς τυγχάνει εφαρµογής µε αυξανόµενους ρυθµούς, λόγω και του γεγονότος, ότι άλλες λύσεις αποκατάστασης είναι τεχνικοοικονοµικά ασύµφορες, αλλά και επιζήµιες για το περιβάλλον. Η τεχνική της αφρώδους ασφάλτου αναπτύχθηκε από τον καθ. Csanyi του Iowa State University (Csanyi, 1957). Η διαδικασία της παραγωγής της έχει σαν βασική αρχή την ανάµιξη θερµής ασφάλτου µε ατµό. Η συγκεκριµένη τεχνολογία παρουσίασε µεγάλη ανάπτυξη τη δεκαετία του 1990 µε την εµφάνιση τεχνολογικά βελτιωµένων µηχανηµάτων ψυχρής ανακύκλωσης. 1

Εικόνα 1: Εφαρµογή τεχνικής ψυχρής ανακύκλωσης µε αφρώδη άσφαλτο ιεθνώς, υπάρχουν αρκετές αναφορές σχετικά µε εργαστηριακές δοκιµές και κατασκευαστικά θέµατα σχετικά µε την εφαρµογή της αφρώδους ασφάλτου. εν υπάρχουν όµως πολλά στοιχεία για τη συµπεριφορά του υλικού επί τόπου, ενώ αυτά που µπορεί κανείς να βρει σχετίζονται κυρίως σε εφαρµογές σε δρόµους χαµηλών έως µέτριων κυκλοφοριακών φόρτων. Επειδή δεν υπήρχε αντίστοιχη εµπειρία στην Ελλάδα, η Υπηρεσία είχε την πρωτοβουλία της εφαρµογής της πιλοτικά στον οδικό άξονα Αθήνα Κόρινθος, στην περιοχή παράκαµψης διυλιστηρίων Κορίνθου. Η παρούσα εργασία εντάσσεται στο πλαίσιο ερευνητικού προγράµµατος µεταξύ του ΥΠΕΧΩ Ε / ΕΥ Ε Αυτοκινητόδροµος ΠΑΘΕ και του Τοµέα ΜΣΥ του ΕΜΠ για την προκαταρκτική αξιολόγηση της δοµικής κατάστασης του πιλοτικού οδικού τµήµατος. Η αποκατάσταση του οδοστρώµατος, όπως µεταξύ άλλων αναφέρεται στην πηγή (Loizos, Collins and Jenkins, 2004) περιέλαβε αρχικά φρεζάρισµα της επιφάνειας του ασφαλτικού σε βάθος 9 cm και εφαρµογή της τεχνικής της ψυχρής ανακύκλωσης των ασφαλτικών στρώσεων και µέρους των στρώσεων ΚΘΑ µε χρήση αφρώδους ασφάλτου σε βάθος 25 cm. Η ανακυκλωµένη στρώση παίζει το ρόλο της ασφαλτικής βάσης. Στη συνέχεια έγινε διάστρωση ισοπεδωτικής ασφαλτικής στρώσης ονοµαστικού πάχους 5 cm και τέλος διάστρωση αντιολισθηρού ασφαλτοτάπητα ηµιανοικτού τύπου πάχους 4 cm (Εικόνα 2). Το ασφαλτόµιγµα του αντιολισθηρού ασφαλτοτάπητα ήταν κατάλληλα τροποποιηµένο µε πλαστοµερές χηµικό πρόσθετο, για την αποφυγή δηµιουργίας παραµενουσών παραµορφώσεων στην επιφάνεια του οδοστρώµατος. Η αξιολόγηση στηρίχθηκε κατά κύριο λόγο σε επί τόπου µετρήσεις και καταγραφές µε το σύστηµα Μη Καταστρεπτικών οκιµών (Not Destructive Tests: NDT) του ΕΜΠ. Στο σύστηµα περιλαµβάνονται µεταξύ άλλων το Παραµορφωσίµετρο Πίπτοντος Βάρους, γνωστό ως Falling Weight Deflectometer (FWD), που αποτελεί τη βασικότερη µονάδα αξιολόγησης της δοµικής κατάστασης του οδοστρώµατος και µε το οποίο έγιναν καταγραφές ελαστικών υποχωρήσεων. Για την ανάλυση της στρωµατογραφίας των οδοστρωµάτων και την εκτίµηση των παχών των στρώσεων των επί µέρους πιλοτικών τµηµάτων εφαρµόστηκε το σύστηµα Αποτίµησης της Στρωµατογραφίας Ground Penetrating Radar (GPR). Όλες οι µετρήσεις και καταγραφές αναλύθηκαν µε χρήση κατάλληλων λογισµικών, που επίσης αποτελούν µέρος του συστήµατος. 2

Επί πλέον, έγιναν µετρήσεις θερµοκρασίας αέρα, στην επιφάνεια και στο σώµα των ασφαλτικών στρώσεων, καθώς αποκοπή πυρήνων, για την εκτίµηση των παχών των επί µέρους στρώσεων και για περαιτέρω αναλύσεις και εργαστηριακές δοκιµές. Ασφαλτικές στρώσεις πάχους 9 cm Ψυχρή ανακύκλωση πάχους 25 cm Εναποµένουσα στρώση ΚΘΑ Στραγγιστική στρώση Έδαφος έδρασης Εικόνα 2: ιατοµή ανακυκλωµένου οδοστρώµατος 2 ΕΠΙ ΤΟΠΟΥ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΓΡΑΦΕΣ 2.1 Το σύστηµα µη καταστρεπτικών δοκιµών FWD/NDT του ΕΜΠ Κατά την εφαρµογή των µεθόδων σε επί τόπου µη καταστρεπτικών δοκιµών (NDT), επιβάλλεται στο οδόστρωµα κάποια φόρτιση και µετρούνται οι ελαστικές υποχωρήσεις τόσο στο σηµείο επιβολής του φορτίου, όσο και σε διάφορες αποστάσεις από αυτό. Οι πλέον διαδεδοµένες διεθνώς συσκευές µέτρησης ελαστικών υποχωρήσεων είναι αυτές που επιβάλλουν παλµικά φορτία ή αλλιώς οι συσκευές που βασίζονται στην τεχνική του FWD. Οι µη καταστρεπτικές δοκιµές έχουν ως βασικό πλεονέκτηµα, το γεγονός ότι αντικαθιστούν σε µεγάλο βαθµό την εκτεταµένη αποκοπή πυρήνων από το οδόστρωµα. Αυτό είναι πολύ σηµαντικό στη συγκεκριµένη περίπτωση του πιλοτικού τµήµατος που εξετάστηκε, δεδοµένης και της ιδιαίτερης δυσκολίας, έως αδυναµίας πυρηνοληψίας από τη στρώση µε ανακυκλωµένο υλικό «Foamed Asphalt». Η αποκοπή πυρήνων στην περίπτωση εκτέλεσης επί τόπου µη καταστρεπτικών δοκιµών γίνεται µόνο δειγµατοληπτικά και κατά συνέπεια είναι µικρής έκτασης. Άλλο µεγάλο πλεονέκτηµα αυτών των µεθοδολογιών και αναλύσεων που βασίζονται σε µη καταστρεπτικά συστήµατα συσκευών, είναι ότι η φόρτιση που ασκούν στο οδόστρωµα προσοµοιάζει σε µεγάλο βαθµό την πραγµατική φόρτιση από τη διέλευση του αξονικού φορτίου ενός τροχού. Για τη δηµιουργία του παλµικού αυτού φορτίου η συσκευή FWD ανυψώνει ένα βάρος σε ένα καθορισµένο ύψος και µετά το αφήνει να πέσει. Το βάρος αυτό, προσκρούοντας σε ειδικά σχεδιασµένες µάζες από καουτσούκ (buffers), δηµιουργεί µια παλµική φόρτιση. Η φόρτιση αυτή µεταβιβάζεται σε ένα κυκλικό δίσκο, ο οποίος βρίσκεται σε επαφή µε το οδόστρωµα. Σηµαντικό ρόλο στη συλλογή, αλλά και την ανάλυση των στοιχείων που λαµβάνονται από τις µετρήσεις στην επιφάνεια του οδοστρώµατος παίζουν τα κατάλληλα λογισµικά (software). Για τις αναλύσεις και την ερµηνεία των αποτελεσµάτων των επί τόπου µετρήσεων στο πλαίσιο της αξιολόγησης του οδοστρώµατος, απαιτείται έµπειρος αναλυτής σε αντίστοιχα θέµατα, ο οποίος θα αξιοποιήσει την υπάρχουσα βάση δεδοµένων και τα αποτελέσµατα των εργαστηριακών δοκιµών υποστήριξης των υπόψη µετρήσεων. Το σύστηµα FWD, που χρησιµοποιήθηκε για τις µετρήσεις στο πλαίσιο του παρόντος ερευνητικού έργου, η οποία έχει σαν βάση τη συσκευή Dynatest 8002 του Εργαστηρίου Οδοποιίας του Τοµέα ΜΣΥ του ΕΜΠ, η οποία αποτελείται από µια µονάδα φόρτισης και µέτρησης (Εικόνα 3) και το αυτοκίνητο που τη σύρει. Οι πληροφορίες για το µέγεθος του παλµικού φορτίου καθώς 3

και τις τιµές των ελαστικών υποχωρήσεων (Εικόνα 4), καθώς και άλλα στοιχεία (θερµοκρασία αέρα, επιφάνειας οδοστρώµατος κλπ.), συλλέγονται σε ένα κατάλληλα προσαρµοσµένο φορητό Η/Υ, ο οποίος βρίσκεται µέσα στο όχηµα που σύρει τη συσκευή. Τα αποτελέσµατα αυτά αξιολογούνται στη συνέχεια, είτε µε χρήση διάφορων δεικτών κατάστασης οδοστρώµατος βασιζόµενοι στις ελαστικές υποχωρήσεις, είτε µε διάφορες µεθόδους ανάστροφου υπολογισµού. Εικόνα 3: Το σύστηµα FDW/NDT του Τοµέα ΜΣΥ του ΕΜΠ Εικόνα 4: Κατατοµή ελαστικών υποχωρήσεων 4

Πραγµατοποιήθηκαν επίσης µη καταστρεπτικές µετρήσεις µε το υψηλής τεχνολογίας σύστηµα Αποτίµησης της Στρωµατογραφίας (GPR) του Τοµέα ΜΣΥ του ΕΜΠ, του οποίου η λειτουργία στηρίζεται σε γεωφυσικές παραµέτρους. Η επεξεργασία και ανάλυση των στοιχείων που συλλέχθηκαν, έγινε µε κατάλληλα λογισµικά, τα οποία διαθέτει και έχει αναπτύξει το ΕΜΠ. Περιγραφικά, το σύστηµα λειτουργεί ως εξής (Εικόνα 5): Η συσκευή τοποθετείται κοντά στην υπό µελέτη επιφάνεια, τα ραδιοκύµατα κατευθύνονται στο έδαφος και όταν συναντούν υλικό µε διαφορετικά ηλεκτροµαγνητικά χαρακτηριστικά, µέρος τους ανακλάται πίσω στο δέκτη. Μέσω του συστήµατος υπολογίζονται τα χρονικά διαστήµατα που χρειάζονται τα ηλεκτροµαγνητικά κύµατα να διαπεράσουν τα υλικά του οδοστρώµατος και να επιστρέψουν στο δέκτη. Ποµπός Αέρας Ασφαλτική στρώση Βάση έκτης ΣήµαΡαντάρ Τάση Χρόνος Έδραση Εικόνα 5: Λειτουργία συστήµατος GPR Από την πειραµατική εφαρµογή του συστήµατος GPR στο υπόψη πιλοτικό τµήµα διαπιστώθηκε η ευχέρεια διάκρισης των επί µέρους στρώσεων του οδοστρώµατος και κατά συνέπεια η δυνατότητα εκτίµησης µε µεγάλη ακρίβεια του πάχους αυτών. Αποφεύγεται έτσι η εκτεταµένη πυρηνοληψία για προσδιορισµό των παχών των διαφόρων στρώσεων. Η δυνατότητα αυτή αξιοποιείται επίσης στη διαδικασία των ανάστροφων υπολογισµών, κατά την οποία η γνώση των παχών των διαφόρων στρώσεων σε κάθε σηµείο εκτέλεσης µετρήσεων µε το σύστηµα FWD/NDT είναι µεγάλης σηµασίας για την εξαγωγή αξιόπιστων αποτελεσµάτων. Οι αβεβαιότητες των αποτελεσµάτων, λόγω έλλειψης στοιχείων παχών, οδηγούν τον αναλυτή Μηχανικό σε διενέργεια µεγάλου αριθµού υπολογισµών, καθιστώντας τη διαδικασία αυτή ιδιαίτερα χρονοβόρα. 2.2 Θέσεις / χρόνος µετρήσεων - κωδικοποίηση επί µέρους τµηµάτων Οι επί τόπου (in situ) µετρήσεις για την αξιολόγηση του υπόψη πιλοτικού τµήµατος µε το σύστηµα FWD/NDT έγιναν σε έξι (6) επί µέρους τµήµατα, αρχίζοντας από τον κλάδο προς Κόρινθο, ο οποίος ήταν αυτός που προηγήθηκε για την αποκατάσταση. Ο χαρακτηρισµός κάθε επί µέρους τµήµατος γίνεται ανάλογα µε τον κλάδο: ΚΑ (Κόρινθος Αθήνα), ή ΑΚ (Αθήνα Κόρινθος) και ακολουθεί ο αριθµός κατά σειρά του επί µέρους τµήµατος (µε ίδια χαρακτηριστικά και κατά συνέπεια ίδιο κωδικό) στο συγκεκριµένο κλάδο. Το επόµενο στάδιο κωδικοποίησης αφορά στη φάση διενέργειας των µετρήσεων, µε κωδικούς: 1, 2, 3, 4, ή 5, όπως αναφέρεται παρακάτω. Στην παρούσα εργασία αναφέρονται τα αποτελέσµατα των µετρήσεων που έγιναν στη δεξιά λωρίδα κυκλοφορίας, στο δεξί ίχνος τροχών, όπου η καταπόνηση από τα φορτία κυκλοφορίας είναι δυσµενέστερη. Επιλεκτικά, έγιναν επίσης µετρήσεις και ανάµεσα στα δύο ίχνη τροχών. Η τελική 5

µορφή του κωδικού είναι π.χ. «ΚΑ1_3» και αφορά στην 3η φάση µέτρησης πάνω στο δεξί ίχνος τροχών, στο πρώτο κατά σειρά επί µέρους τµήµα του κλάδου ΚΑ. Οι µετρήσεις έγιναν σε πέντε (5) διαφορετικές φάσεις (Φ1 έως Φ5), οι οποίες διαφοροποιούνται ως προς το χρόνο, αλλά και ως προς την επιφάνεια διενέργειας των µετρήσεων. Ως προς το χρόνο διενέργειας των µετρήσεων, οι µετρήσεις µπορούν να διακριθούν σε αυτές που έγιναν κατά τη διάρκεια της κατασκευής (Φ1 και Φ2) και µετά την απόδοση του πιλοτικού τµήµατος στην κυκλοφορία (Φ3: ένα (1) µήνα περίπου µετά, Φ4: έξι (6) µήνες περίπου και Φ5: ένα (1) περίπου έτος µετά την κατασκευή). Ως προς την επιφάνεια διενέργειας των µετρήσεων, διακρίνονται οι µετρήσεις που έγιναν: στην επιφάνεια του ανακυκλωµένου υλικού «Foamed Asphalt» (Φ1), στην επιφάνεια της ισοπεδωτικής στρώσης ονοµαστικού πάχους 5 cm (Φ2) και στην επιφάνεια του αντιολισθηρού ασφαλτοτάπητα κυκλοφορίας ονοµαστικού πάχους 4 cm (Φ3 έως Φ5). 3 ΜΕΘΟ ΟΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ 3.1 Αξιολόγηση µε βάση τις µετρηµένες ελαστικές υποχωρήσεις Η αξιολόγηση του οδοστρώµατος έγινε µε χρήση διαφόρων δεικτών, που προκύπτουν από τις µετρηµένες ελαστικές υποχωρήσεις (deflections) που κατέγραφαν οι εννέα (9) συνολικά αισθητήρες του συστήµατος FWD/NDT. Οι βασικότεροι δείκτες µε βάση τους οποίους αξιολογήθηκε από δοµικής απόψεως το οδόστρωµα µετά την αποκατάσταση είναι αυτοί που αντιπροσωπεύουν τη κατάσταση του οδοστρώµατος συνολικά ( ΣΟ: είκτης Συνόλου Οδοστρώµατος), καθώς την κατάσταση των άνω στρώσεων ( ΑΣ: είκτης Άνω Στρώσεων) (Brown et al, 1987), (Brunton et al, 1992), (Hakim et al, 2002). Όσο µικρότερη τιµή παρουσιάζουν οι δείκτες αυτοί, τόσο καλύτερη χαρακτηρίζεται η δοµική κατάσταση του οδοστρώµατος. Η αξιολόγηση γίνεται συγκριτικά για τις διάφορες φάσεις µέτρησης κάθε επί µέρους τµήµατος. Με βάση το συντελεστή µεταβλητότητας των δεικτών, ελέγχεται επίσης και η οµοιοµορφία της δοµικής κατάστασης του τµήµατος. 3.2 Ανάστροφοι υπολογισµοί Με τον όρο «ανάστροφος υπολογισµός» εννοούνται οι διαδικασίες αυτές, µε τις οποίες προσδιορίζονται τα µέτρα δυσκαµψίας / ελαστικότητας των στρώσεων του οδοστρώµατος βάσει των µετρηµένων ελαστικών υποχωρήσεων. Οι µέθοδοι έχουν εξελιχθεί τα τελευταία 25 χρόνια, έτσι ώστε από απλές µεθόδους που βασίζονταν σε νοµογραφήµατα, εφαρµόζονται σήµερα σύγχρονες µέθοδοι µε Η/Υ, που αντικειµενικό σκοπό έχουν την κατά το δυνατόν καλύτερη προσέγγιση της κατατοµής των µετρηµένων ελαστικών υποχωρήσεων. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας χρησιµοποιήθηκε για τις αναλύσεις κατάλληλο λογισµικό (ELMOD manual, 2001), το οποίο ανήκει στην κατηγορία προγραµµάτων προσεγγίζουν τις µετρηµένες ελαστικές υποχωρήσεις µε διαδοχικούς κύκλους υπολογισµών. Σκοπός αυτής της προσέγγισης είναι να καθοριστεί µια οµάδα µέτρων δυσκαµψίας / ελαστικότητας των στρώσεων του οδοστρώµατος, που να ελαχιστοποιεί τη διαφορά µεταξύ µετρηµένων και υπολογισµένων ελαστικών υποχωρήσεων. 4 ΕΙΚΤΕΣ ΟΜΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ 4.1 είκτης δοµικής κατάστασης του οδοστρώµατος συνολικά Ο δείκτης αυτός ( ΣΟ) παρουσίασε µειωµένες τιµές µε την πάροδο του χρόνου από τη µέτρηση επάνω στην επιφάνεια του ανακυκλωµένου υλικού (φάση Φ1), έως τις φάσεις Φ4 και Φ5 (αντίστοιχα 6 µήνες και ένα έτος περίπου µετά). Κατά τις δύο τελευταίες φάσεις παρατηρείται σταθεροποίηση, ενώ και οι χαµηλές τιµές του δείκτη υποδηλώνουν βελτίωση της δοµικής κατάστασης του οδοστρώµατος. Επί πλέον, παρουσιάζεται µείωση της τυπικής απόκλισης και του συντελεστή µεταβλητότητας των αποτελεσµάτων, γεγονός το οποίο δείχνει βελτίωση της 6

οµοιοµορφίας της δοµικής κατάστασης του οδοστρώµατος. Στον Πίνακα 1 και στην Εικόνα 6 παρουσιάζονται χαρακτηριστικά αποτελέσµατα των µετρήσεων. 450 Επί µέρους τµήµα: ΑΚ1 Φ1 Φ2 Φ3 Φ4 Φ5 είκτης δοµιικής κατάστασης οδοστρώµατος: συνολικά ( ΣΟ) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 2,350 2,400 2,450 2,500 2,550 2,600 Km θέση Εικόνα 6: είκτης δοµικής κατάστασης οδοστρώµατος συνολικά Πίνακας 1: είκτης δοµικής κατάστασης οδοστρώµατος συνολικά ( ΣΟ). Τµήµα / Φάση µετρήσεων KA1_1 KA1_2 KA1_3 KA1_4 KA1_5 Μέσος Όρος ΣΟ 324 189 101 56 62 Τυπική Απόκλιση 111 44 36 12 10 Συντ. Μεταβλητότητας [%] 34,4 23,2 35,4 21,7 15,6 Τµήµα / Φάση µετρήσεων KA4_1 KA4_2 KA4_3 KA4_4 KA4_5 Μέσος Όρος ΣΟ 223 105 107 61 49 Τυπική Απόκλιση 70 54 43 18 12 Συντ. Μεταβλητότητας [%] 31,6 51,8 40,5 28,9 24,1 4.2 είκτης κατάστασης άνω στρώσεων οδοστρώµατος Ο υπόψη δείκτης ( ΑΣ) αντιπροσωπεύει τη δοµική κατάσταση των νέων ασφαλτικών στρώσεων, καθώς και το µεγαλύτερο τµήµα του ανακυκλωµένου υλικού. Αντίστοιχα µε το δείκτη συνολικής κατάστασης οδοστρώµατος, ο δείκτης ΑΣ παρουσίασε µειωµένες τιµές, αλλά και σχετικά καλή οµοιοµορφία κατά τις φάσεις Φ4 και Φ5. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα των µετρήσεων (µέσος όρος δείκτη) στο τµήµα KA1. Η εξέλιξη του µέσου δείκτης κατάστασης των άνω στρώσεων του οδοστρώµατος κατά τον πρώτο χρόνο ζωής του οδοστρώµατος φαίνεται στο παράδειγµα της Εικόνας 7. Εκεί φαίνεται και η γραµµή «τάσης», όπου διαπιστώνεται τάση σταθεροποίησης της κατάστασης, µέχρι το πρώτο έτος λειτουργίας του τµήµατος. 7

Πίνακας 2: είκτης κατάστασης άνω στρώσεων οδοστρώµατος ( ΑΣ) Τµήµα / Φάση µετρήσεων KA1_1 KA1_2 KA1_3 KA1_4 KA1_5 Μέσος Όρος ΑΣ 219 121 46 20 24 Τυπική Απόκλιση 80 36 19 6 4 Συντ. Μεταβλητότητας [%] 36,8 29,7 40,1 29,0 15,3 250 Κόρινθος - Αθήνα (επί µέρους τµήµα: ΚΑ1) Μέσος δείκτης κατάστασης άνω στρώσεων ( ΑΣ) 200 150 100 50 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Χρόνος από κατασκευή (ηµέρες) Εικόνα 7: Εξέλιξη του µέσου δείκτη κατάστασης άνω στρώσεων οδοστρώµατος κατά το πρώτο έτος λειτουργίας Ο µέσος δείκτης κατάστασης των άνω στρώσεων του οδοστρώµατος κατά τις φάσεις µετρήσεων στα διάφορα επί µέρους τµήµατα φαίνεται γραφικά στην Εικόνα 8, από όπου διαπιστώνονται: ιαφορετικός «ρυθµός» µεταβολής (ως επί το πλείστον µείωση) του µέσου όρου ανά φάση µέτρησης. ιαφοροποιήσεις της µέσης τιµής του δείκτη παρατηρούνται στα διάφορα επί µέρους τµήµατα (για συγκεκριµένη φάση µέτρησης) και κατά συνέπεια διαφορετική δοµική κατάσταση. Αντίστοιχη εικόνα παρουσιάζει και ο δείκτης δοµικής κατάστασης του οδοστρώµατος συνολικά, γεγονός το οποίο οδηγεί στο συµπέρασµα, ότι η κατάσταση του οδοστρώµατος συνολικά είναι απόρροια της δοµικής κατάστασης των άνω στρώσεων του οδοστρώµατος. Επί πλέον, λαµβάνοντας υπόψη και την αναµενόµενη βελτίωση της δοµικής κατάστασης του ανακυκλωµένου υλικού µε την πάροδο του χρόνου, εκτιµάται, ότι η δοµική κατάσταση των άνω στρώσεων και κατ επέκταση του οδοστρώµατος, οφείλεται σε αρκετά µεγάλο βαθµό σε διαφοροποιήσεις της δοµικής κατάστασης, καθώς και πιθανότατα στο διαφορετικό χρόνο ωρίµανσης του ανακυκλωµένου υλικού. 8

300 Φ1 Φ2 Φ3 Φ4 Φ5 Μέσος δείκτης δοµικής κατάστασης άνω στρώσεων οδοστρώµατος ( ΑΣ) 250 200 150 100 50 0 KA1 KA2 KA3 KA4 AK1 AK2 Κωδικός επί µέρους τµήµατος Εικόνα 8: Μέσος δείκτης δοµικής κατάστασης άνω στρώσεων οδοστρώµατος 5 ΑΝΑΣΤΡΟΦΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ Η αξιολόγηση της τεχνικής «foamed asphalt» βασίστηκε επίσης, σε µεγάλης κλίµακας ανάστροφους υπολογισµούς των µετρηµένων ελαστικών υποχωρήσεων, που σκοπό είχαν την εκτίµηση του µέτρου ελαστικότητας του ανακυκλωµένου υλικού. Υπολογίστηκαν επίσης οι τιµές του σύνθετου µέτρου δυσκαµψίας (composite modulus) ασφαλτικών στρώσεων και υλικού «foamed asphalt». Η πρακτική αυτή προτείνεται και από την έως τώρα διεθνή εµπειρία (Milton et all, 1999) και δίνει πληρέστερη εικόνα της κατάστασης του οδοστρώµατος που αποκαταστάθηκε. Το µοντέλο, σύµφωνα µε το οποίο έγιναν οι ανάστροφοι υπολογισµοί φαίνεται στην Εικόνα 9. Τα πάχη των επί µέρους στρώσεων εκτιµήθηκαν είτε µε πυρηνοληψίες (ασφαλτικές στρώσεις), είτε µε το σύστηµα GPR (στρώση «Foamed asphalt», εναποµένουσα στρώση ΚΘΑ). Ασφαλτικές στρώσεις πάχους 9 cm Ψυχρή ανακύκλωση πάχους 25 cm Εναποµένουσα στρώση ΚΘΑ Έδαφος έδρασης Εικόνα 9: Μοντέλο οδοστρώµατος για ανάστροφους υπολογισµούς 9

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την αξιολόγηση της κατασκευής παρουσιάζει η εξέλιξη του σύνθετου µέτρου δυσκαµψίας των ασφαλτικών στρώσεων και του «foamed asphalt», κατά τη διάρκεια του πρώτου χρόνου λειτουργίας. Χαρακτηριστικό παράδειγµα παρουσιάζεται στην Εικόνα 10, όπου διαπιστώθηκαν διαφοροποιήσεις στις τιµές των µέτρων δυσκαµψίας, καθώς και στην εξέλιξή τους κατά τον πρώτο χρόνο λειτουργίας του δρόµου, µεταξύ των επί µέρους τµηµάτων. Μεγάλες τιµές παρατηρήθηκαν κατά τους ελέγχους µετά την παρέλευση των έξι πρώτων µηνών από την αποκατάσταση του οδικού τµήµατος. Οι τιµές αυτές ήταν µεγαλύτερες από αυτές της µελέτης ( 2800 MPa) (Loizos, Collins and Jenkins, 2004). Σύνθετο (composite) µέτρο δυσκαµψίας [MPa] 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 ΑΚ1 ΚΑ1 Μελέτη 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 Χρόνος από κατασκευή (ηµέρες) Εικόνα 10: Εξέλιξη του σύνθετου µέτρου δυσκαµψίας 6 ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα µέσα πάχη των ασφαλτικών στρώσεων βρέθηκαν µεγαλύτερα από το συνολικό πάχος των 9 cm που προβλεπόταν για εφαρµογή στο υπόψη πιλοτικό έργο. Αναφορικά µε το πάχος των στρώσεων «foamed asphalt», από τα στοιχεία των αναλύσεων µε το σύστηµα Αποτίµησης της Στρωµατογραφίας GPR, δεν διαπιστώθηκαν ιδιαίτερες διαφοροποιήσεις, ως προς το προβλεπόµενο πάχος των 25 cm. Με βάση τους δείκτες κατάστασης του οδοστρώµατος, η δοµική κατάσταση του οδοστρώµατος παρουσίασε σηµαντική ανοµοιοµορφία κατά το στάδιο της κατασκευής. Κατά τις επόµενες όµως φάσεις µετρήσεων (6 µήνες και ένα έτος περίπου από την κατασκευή) παρατηρήθηκε βελτίωση, µεγαλύτερη οµοιοµορφία και τάση σταθεροποίησης της δοµικής κατάστασης του οδοστρώµατος,. Κατά το στάδιο της κατασκευής τα µέτρα ελαστικότητας του ανακυκλωµένου υλικού δεν ήταν ιδιαίτερα υψηλά, µε συνέπεια τη µεγαλύτερη επιπόνηση των νέων ασφαλτικών στρώσεων από τα 10

φορτία της κυκλοφορίας. Κατά τις δύο τελευταίες φάσεις µετρήσεων (6 µήνες και ένα έτος περίπου από την κατασκευή) οι τιµές του σύνθετο µέτρο δυσκαµψίας (ασφαλτικών στρώσεων και της στρώσης «foamed asphalt») παρουσίασε τιµές σηµαντικά υψηλότερες από αυτές που ελήφθησαν υπόψη κατά τους υπολογισµούς της µελέτης. Με βάση τα µηχανικά χαρακτηριστικά των υλικών κατασκευής (ασφαλτικές στρώσεις, στρώση ανακυκλωµένου υλικού), σε συνδυασµό µε τα πάχη των στρώσεων αυτών, όπως προσδιορίστηκαν ή/και εκτιµήθηκαν, διαπιστώθηκε -σε γενικές γραµµές- υπερκερασµός των στοιχείων που ελήφθησαν υπόψη κατά τη µελέτη για την αποκατάσταση του οδοστρώµατος. εν υπάρχουν επαρκή στοιχεία ή πληροφορίες για τον τρόπο εξέλιξης και τη συµπεριφορά του υλικού «foamed asphalt» σε βάθος χρόνου λειτουργίας, ιδιαίτερα σε οδούς µεγ κυκλοφοριακού φόρτου. ιεθνώς η έρευνα είναι σε πλήρη εξέλιξη και τα συµπεράσµατα που προκύπτουν µπορούν να χαρακτηριστούν ως ενθαρρυντικά για την εφαρµογή της υπόψη τεχνικής. Πλην όµως, κρίνεται ως απαραίτητη η περαιτέρω παρακολούθηση -κυρίως επί τόπου- της συµπεριφοράς του ανακυκλωµένου υλικού και κατ επέκταση του συνόλου του οδοστρώµατος. Η πειραµατική εφαρµογή του συστήµατος αποτίµησης της στρωµατογραφίας (GPR) στο υπόψη τµήµα έδωσε ενθαρρυντικά αποτελέσµατα ως προς την ευχέρεια διάκρισης των επί µέρους στρώσεων του οδοστρώµατος. ίνεται έτσι η δυνατότητα εκτίµησης µε µεγάλη ακρίβεια του πάχους των διαφόρων στρώσεων, αποφεύγοντας έτσι την αποκοπή µεγάλου αριθµού πυρήνων από το οδόστρωµα. ίδεται έτσι η δυνατότητα να βρεθούν «ασθενείς» θέσεις, όπως για παράδειγµα κάποια ρωγµή στο ΚΘΑ, ή αυξηµένη υγρασία στις ασύνδετες στρώσεις του οδοστρώµατος. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ιδιαίτερα σηµαντική για την εκπόνηση της παρούσας εργασίας ήταν η συνεισφορά της ιεύθυνσης και των στελεχών της ΕΥ Ε / Αυτοκινητόδροµος ΠΑΘΕ, καθώς και του Σ ΠΑΘΕ, τους οποίους και ευχαριστούµε. Πρέπει επίσης να ευχαριστήσουµε και τα στελέχη της εταιρίας ΑΚΤΩΡ ΑΤΕ, ως εκπροσώπου της Κοινοπραξίας κατασκευής του υπόψη έργου, για την υποστήριξη των µετρήσεων κατά τη φάση υλοποίησης του έργου, αλλά και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του δρόµου. Επί πλέον, πολύτιµα στοιχεία αναφορικά µε την τεχνική της ψυχρής ανακύκλωσης µε αφρώδη άσφαλτο µας διετέθησαν από στελέχη των εταιριών AA Loudon & Partners και HELMA, τους οποίους και ευχαριστούµε. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Brown, S.F., Tam, W.S. & Brunton, J.M. 1987. Structural evaluation and overlay design: Analysis and implementation. 6th int. conference on the structural design of asphalt pavements. Proceedings, vol. I: 1013-1029 Brunton, J.M., Armitage, R.J. & Brown, S.F. 1992. Seven years experience on pavement evaluation. 7th int. conference on asphalt pavements. Proceedings, vol. I: 17-30 Csanyi, Y.H. 1957. Foamed asphalt in bituminous paving mixtures. HRB, National Research Council, Washington D.C., Bull. 160:108-122 ELMOD Pavement Evaluation Manual. 2001 Hakim, B.A., Brown, S.F. & Armitage, R.J. 2002, Pavement evaluation and strengthening design: Sixteen years experience. ISAP, 9th int. conference on asphalt pavements. Proceedings, vol. I:1-15 Loizos, A., Collins, D. & Jenkins, K. 2004. Rehabilitation of a major Greek highway by recycling / stabilizing with foamed bitumen. 8 th conference on asphalt pavements for southern Africa (CAPSA 04). Proceedings: 1195-1206 Milton, L.J. & Earland, M.G. 1999. Design guide and specification for structural maintenance of highway pavements by cold in-situ recycling. TRL Report 386 11