Nawierzchnia drogowa

Nawierzchnia drogowa – warstwa wierzchnia (lub zespół warstw) drogi kołowej^[1].

Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Infrastruktury^[2] do celów statystycznych rozróżnia się:

• nawierzchnie twarde:
  • nawierzchnie ulepszone
    • bitumiczne (asfaltowe)
    • betonowe
    • z kostki, w tym z kostki kamiennej, prefabrykowanej (betonowej), klinkierowej itp.
  • nawierzchnie nieulepszone
    • brukowcowe (z bruku nieciosanego)
    • tłuczniowe
• nawierzchnie gruntowe
  • wzmocnione żwirem, żużlem itp.
  • naturalne (z gruntu rodzimego)

Z nawierzchni, które nie są wymienione w rozporządzeniu można wskazać nawierzchnie żywiczne, z desek drewnianych, z tworzywa sztucznego i stalowe. Te materiały mają marginalne zastosowanie.

Najpowszechniejszą nawierzchnią utwardzoną jest nawierzchnia asfaltowa. Przeszło 90% dróg utwardzonych w Stanach Zjednoczonych^[3], Europie^[4] i Polsce ma nawierzchnię asfaltową^[5]. Popularność nawierzchni asfaltowych wynika z ich wysokich walorów funkcjonalnych – są to nawierzchnie równe, ciche, szorstkie, szybkie w budowie i zapewniające wysoki komfort jazdy. Wykonywane są przy zastosowaniu specjalistycznego sprzętu, co zmniejsza ryzyko błędów wykonawczych oraz skraca czas wykonania i oddania do ruchu. Nawierzchnie asfaltowe stosuje się do wszystkich rodzajów dróg o różnym obciążeniu ruchem, we wszystkich strefach klimatycznych, na każdym kontynencie, zarówno dla ruchu pojazdów, jak również rowerów i pieszych. Specjalistyczne zastosowania obejmują warstwy izolacyjne mostów, wiaduktów, zbiorników wodnych oraz nawierzchnie torów wyścigowych, lotnisk, czy terminali kontenerowych.

Nawierzchnie betonowe należą do drugiej grupy nawierzchni stosowanych na drogach i lotniskach. Z uwagi na właściwości betonu cementowego w głównej mierze przeznaczone są do przenoszenia dużych obciążeń (miejsca postojowe, drogi o dużym obciążeniu), gdyż nie podlegają odkształceniom na obciążenia. Negatywny wpływ na sztywne nawierzchnie betonowe mają zmienne warunki atmosferyczne, a w szczególności temperatura, której zmiany prowadzą do powstawania spękań termicznych w warstwach betonowych – skurcz betonu może prowadzić do powstawania spękań. Aby zapobiec tego typu zjawiskom konieczne jest stosowanie szczelin dylatacyjnych, które pogarszają komfort jazdy i stanowią dodatkowe źródło hałasu. Popularność nawierzchni betonowych głównie na autostradach obserwuje się w takich krajach jak Niemcy, Austria, Belgia i Stany Zjednoczone od ok. lat 70. XX wieku, co jest w głównej mierze związane z ich trwałością oraz dostępnością surowców. Duża energochłonność procesu wytwarzania cementu, konieczność zastosowania wysokiej jakości kruszyw i specjalistycznego sprzętu oraz wydłużony czas oddania do ruchu ograniczają szersze zastosowanie nawierzchni betonowych.

Nawierzchnie z elementów prefabrykowanych (płyty betonowe, kostki betonowe, trylinka, klinkier itp.) w zależności od rozmiaru prefabrykatu są układane ręcznie lub z pomocą maszyn. Osiągnięcie wysokiego poziomu równości jest w tym przypadku bardzo trudne, a w trakcie użytkowania elementy są bardziej podatne na zapadanie się i deformacje. Nawierzchnie prefabrykowane charakteryzują się niskim komfortem jazdy z uwagi na wysokie opory toczenia, nierówności oraz generowany hałas. Główne zastosowania obejmują nawierzchnie przeznaczone dla ruchu pojazdów z małymi prędkościami oraz chodników, zjazdów i parkingów. Z uwagi na brak konieczności użycia specjalistycznego sprzętu i wysoko wykwalifikowanych pracowników oraz możliwości przerywania budowy w dowolnym momencie cechują się niskimi kosztami wykonania. Nawierzchnie z klinkieru mają podobne właściwości co nawierzchnie z kostki betonowej jednak klinkier cechuje się większą trwałością od elementów betonowych, ale jest materiałem droższym.

Nawierzchnie kamienne z kostki kamiennej były najpopularniejsze do lat 50. XX wieku. Nawierzchnie kamienne są wypieraneprzez nawierzchnie asfaltowe ponieważ ich budowa jest czasochłonna. Drogi kamienne są drogami nierównymi ze względu na nierówne płaszczyzny materiału i konieczność fugowania, a także podatność na zapadanie się poszczególnych elementów. Równość można zwiększyć poprzez zastosowanie kamienia ciętego (co zmniejsza trwałość elementów), a kostka kamienna łupana w trakcie użytkowania ulega polerowaniu. Cięcie kamienia i polerowanie wpływa na pogorszenie szorstkości nawierzchni. Nawierzchnie kamienne są nawierzchniami głośnymi. Drogi kamienne mogą być budowane z kamieni polnych lub ciosanych w inną formę niż kostka. Pogarsza to aspekty funkcjonalne nawierzchni użytkowanej przy dużych prędkościach. Aktualnie nawierzchnie kamienne stosowane są dla dróg i ich elementów przeznaczonych dla ruchu wolnego jak zatoki autobusowe, opaski i pierścienie rond, wyspy i progi zwalniające oraz jako element zabytkowy krajobrazu. Z uwagi na ich nierówności, niski komfort poruszania się dla kierowców, rowerzystów i pieszych oraz wysokie koszty budowy ilość nawierzchni kamiennych jest systematycznie ograniczana.

Zależnie od rodzaju użytego materiału kamiennego (granit, bazalt, wapień) nawierzchnie kamienne mają różne właściwości eksploatacyjne. Posiadają jednocześnie wspólne cechy, zalety przemawiające również za ich dalszym stosowaniem:

• zalety estetyczne i podkreślenie walorów historycznych przestrzeni,
• wolne starzenie się materiału i najwyższa trwałość spośród wszystkich nawierzchni drogowych sięgająca tysięcy lat (por. Via Appia),
• element fizycznego uspokojenia ruchu poprzez zmniejszanie prędkości pojazdów samochodowych,
• łatwość uzupełniania ewentualnych ubytków bez konieczności kosztownej przebudowy odcinka,
• zależna od rodzaju podbudowy zwiększona retencja wodna wód opadowych i roztopowych w porównaniu z nawierzchnią lita (bitumiczną lub betonową).

Drogi tłuczniowe i gruntowe są tanie w budowie i zaspokajają podstawowe potrzeby komunikacyjne mieszkańców. Stanowią często dojazd do lasów, pól uprawnych i terenów rekreacyjnych, tam gdzie ruch pojazdów jest niewielki. Odznaczają się niską trwałością oraz obniżonym komfortem jazdy z uwagi na nierówności, hałas oraz zapylenie podczas jazdy. Z uwagi na niskie koszty budowy stanowią często pierwszy etap do budowy utwardzonej nawierzchni asfaltowej, betonowej lub z elementów prefabrykowanych.