Asfalty wysokomodyfikowane sposobem na zwiększenie trwałości dróg wojewódzkich.

Transkrypt

1 Asfalty wysokomodyfikowane sposobem na zwiększenie trwałości dróg wojewódzkich. Zbigniew Tabor Warszawa, 29 listopada 2016 r.

2 Asfalt jest to mieszanina wielkocząsteczkowych węglowodorów pochodzenia naturalnego (asfalt naturalny) lub otrzymywany jako jedna z frakcji przerobu ropy naftowej (asfalt ponaftowy). Jest stosowany do budowy nawierzchni dróg oraz jako materiał izolacyjny. Właściwości asfaltu określa m. in. jego penetracja w 25⁰C, temperatura mięknienia oraz temperatura łamliwości.

3 Asfalt, jak każdy materiał, oprócz swoich zalet posiada też wady. Jedną z nich jest duża zależność jego twardości od temperatury. W Polsce temperatury w zimie mogą spaść do -30⁰C, natomiast w lecie temperatura powietrza w cieniu dochodzi do +35⁰C, temperatura nawierzchni +60⁰C Rozpiętość temperatur wynosi więc ok. 90⁰C. Nawierzchnie bitumiczne wykonane z asfaltów drogowych nie spełniają zatem oczekiwań użytkowników dróg. Nawierzchnie wykonane z twardych asfaltów nie koleinują się w lecie, ale pękają w zimie. Nawierzchnie wykonane z miękkich asfaltów nie pękają w zimie, ale deformują się w lecie. Rozwiązaniem tego problemu jest modyfikacja asfaltów polimerami. Pierwsze modyfikacje asfaltów elastomerami SBS to lata pięćdziesiąte dwudziestego wieku. W latach sześćdziesiątych miało miejsce powszechne stosowanie modyfikacji asfaltów polimerami w Europie i USA. W Polsce stosowanie lepiszczy modyfikowanych polimerami na szeroką skalę wystąpiło na początku lat dziewięćdziesiątych.

4 Surowcem do produkcji asfaltów modyfikowanych są specjalnie przygotowane asfalty bazowe o właściwościach dostosowanych do modyfikacji elastomerami. Elastomer dodawany w procesie produkcji to kopolimer blokowy Styren-Butadien-Styren (SBS). Produkcja polega na wprowadzeniu polimeru do gorącego asfaltu, zmieleniu mieszany oraz jej rozpuszczeniu i ujednoliceniu. Dzięki zastosowaniu w procesie produkcji asfaltu elastomeru zmieniają się właściwości lepiszcza w niskich i wysokich temperaturach oraz właściwości sprężyste. Prace badawcze prowadzone w wielu ośrodkach naukowych na świecie pozwoliły stwierdzić, że zwiększenie ilości polimerów w asfalcie daje dodatkowe korzyści poprawiając odporność na pękanie, koleinowanie i zmęczenie. Po zwiększeniu około dwukrotne zawartości polimeru faza polimerowa staje się fazą ciągłą. Zastosowanie tak dużej ilości polimeru powodowało jednak poważne problemy ze stabilnością mieszaniny i bardzo dużą lepkością lepiszczy. Dzięki pracom badawczym prowadzonym przez producentów polimerów opracowano nowe polimery, które umożliwiają wyprodukowanie asfaltu wysokomodyfikowanego pozbawionego wcześniej wspomnianych ograniczeń.

5 W asfaltach wysokomodyfikowanych polimer przekracza połowę objętości lepiszcza asfalt Zastosowany skrót HiMA, zgodny z nomenklaturą z USA, oznacza Highly Modified Asphalt

6 Właściwości asfaltów wysokomodyfikowanych gwarantujące trwałość

7 Porównanie asfaltów drogowych, modyfikowanych i wysokomodyfikowanych

8 Odporność na pękanie nawierzchni metodą TSRST

9 Odporność na koleinowanie

10 Według stosowanego w USA systemu funkcjonalnego Superpave podstawą klasyfikacji lepiszczy jest umowny przedział temperatury PG, w której lepiszcze powinno być stosowane. Dodatkowo wprowadzono oznaczenia lepiszczy w zależności od wielkości ruchu i jego charakterystyki będące wynikiem badania MSCR. Literą E (Extreme) oznaczono ruch ekstremalnie ciężki powyżej 30 mln osi oraz postój pojazdów. PN-EN Superpave MSCR PMB 25/45-80 PG E PMB 45/80-80 PG E PMB 65/ PG E

11 W październiku 2013 roku na drodze wojewódzkiej wykonano 1-szy w Polsce i 5-ty w Europie odcinek nawierzchni drogowej z zastosowaniem asfaltu wysokomodyfikowanego PMB 65/ Wykonano dwie sekcje warstwy ścieralnej: AC11S grubości 4 cm SMA5DSH grubości 2 cm

12 Rok 2013 Stan nawierzchni przed remontem drogi wojewódzkiej w powiecie tarnogórskim -odcinek Kalety -Drutarnia

13 Stan nawierzchni przed remontem drogi wojewódzkiej w powiecie tarnogórskim -odcinek Kalety -Drutarnia

14 Pierwsza realizacja w Polsce Remont nawierzchni drogi wojewódzkiej w powiecie tarnogórskim -odcinek Kalety -Drutarnia w trakcie układania nawierzchni.

15 Remont nawierzchni drogi wojewódzkiej w powiecie tarnogórskim -odcinek Kalety Drutarnia-w trakcie układania nawierzchni.

16 Remont nawierzchni drogi wojewódzkiej w powiecie tarnogórskim -odcinek Kalety Drutarnia.

17 Stan nawierzchni w 2016 roku -odcinek Kalety Drutarnia.

18 Rok 2014 Naprawa nawierzchni w ciągu DW793 na odcinku. Myszków Będusz PMB 45/ dla warstwy AC 11 S grubość 4 cm.

19 W roku 2014 wykonano pierwszą w Polsce nawierzchnię na wiadukcie n/torami PKP z zastosowaniem asfaltu wysokomodyfikowanego. Wiadukt w ciągu DW928 km w m. Kobiór. PMB 45/80-80 dla warstwy SMA 11 S grubość 4 cm.

20 Nawierzchnie wykonane w latach W ciągu 2 lat wykonano 18 odcinków dróg wojewódzkich z zastosowaniem asfaltów wysokomodyfikowanych we wszystkich warstwach. L.p DW Miasto Dł. odcinka w m Warstwa Podbudowy Warstwa Wiążąca Warstwa Ścieralna Racibórz 900 PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Racibórz 900 PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Racibórz PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Pawłowice - grobla PMB 25/55-60 AC 22 P PMB 25/55-60 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Miasteczko Śląskie PMB 45/80-80 SMA 11 S Jaworznik Hucisko PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Jaworznik Hucisko PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Racibórz 660 PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Kalety Sośnica PMB 45/80-80 SMA 11 S Szczekociny PMB 45/80-80 AC 22 P PMB 45/80-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Wisła - Szczyrk PMB 45/80-80 AC 16 W PMB 65/ SMA 11 S Wisła PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Ustroń PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 BBTM 8 S Ustroń PMB 45/80-80 SMA 11 S Pradła PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Pradła 510 PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Pyskowice PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 SMA 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Racibórz PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Istebna-Dzielec 400 PMB 45/80-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 25/55-80 SMA 11 S Chruszczobród PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Żywiec-Łękawica PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S /791 Ogrodzieniec skrzyż. PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Zacharzowice PMB 25/55-60 AC 22 P PMB 25/55-60 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Góra PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S Pawłowice PMB 45/80-80 SMA 11 S Krzyżanowice 700 PMB 25/55-80 AC 22 P PMB 25/55-80 AC 16 W PMB 45/80-80 SMA 11 S

21 Remont nawierzchni DW 792 od do km na odcinku Jaworznik-Hucisko PMB 45/80-80 dla warstwy SMA 11 S grubość 4 cm, PMB 25/55-80 dla warstwy AC 16 W grubość 8 cm, PMB 25/55-80 dla warstwy AC 22 P grubość 10 cm.

22 Przebudowa DW 416 wraz z chodnikami w m. Racibórz PMB 45/80-80 dla warstwy SMA 11 S grubość 4 cm, PMB 25/55-80 dla warstwy AC 16 W grubość 8 cm, PMB 25/55-80 dla warstwy AC 22 P grubość 20 cm.

23 Remont ul. Bosackiej DW 935 Racibórz PMB 45/80-80 dla warstwy SMA 11 S -grubość 4 cm, PMB 25/55-80 dla warstwy AC 16 W grubość 8 cm.

24 Remont drogi wojewódzkiej nr 942 wraz z odwodnieniem i wymianą chodników na odcinku Wisła Malinka skrzyżowanie z drogą powiatową - Wisła rondo przy CPN PMB 45/80-80 dla warstwy SMA 11 S grubość 4 cm, PMB 25/55-80 dla warstwy AC 16 W -grubość 8 cm, PMB 25/55-80 dla warstwy AC 22 P -grubość 20 cm.

25 Remont drogi wojewódzkiej nr 795 wraz z odwodnieniem na odcinku od skrzyżowania z DK 78 w m. Szczekociny do granicy województwa śląskiego. PMB 45/80-80 dla warstwy SMA 11 S grubość 4 cm, PMB 45/80-80 dla warstwy AC 16 W -grubość 8 cm, PMB 45/80-80 dla warstwy AC 22 P -grubość 16 cm.

26 Remont drogi wojewódzkiej nr 901 w Pyskowicach PMB 45/80-80 dla warstwy SMA 11 S -grubość 4 cm, PMB 25/65-80 dla warstwy AC 16 W grubość 8 cm, PMB 25/65-80 dla warstwy AC 22 P -grubość 16 cm.

27 Remont drogi wojewódzkiej nr 941 na odcinku od skrzyżowania z drogą powiatową ul.cieszyńska w m. Ustroń do skrzyżowania z ul.3-maja. PMB 45/80-80 dla warstwy BBTM8 S -grubość 4 cm, PMB 45/80-80 dla warstwy AC 16 W -grubość 8 cm,

28 Remont drogi wojewódzkiej nr 942 na odcinku od skoczni narciarskiej w Wisłe do przełęczy salmopolskiej. PMB 65/ dla warstwy SMA 11 S -grubość 4 cm, PMB 45/80-80 dla warstwy AC 16 W -grubość 8 cm,

29 Ile to kosztuje? Różnica w cenie pomiędzy asfaltem modyfikowanym a wysokomodyfikowanym wynosi obecnie 500zł netto/tonę (615 zł brutto/tonę). Przy założeniu zawartości 5% lepiszcza w pakiecie bitumicznym czyni to dodatkowo kwotę 25 zł netto/tonę (30,75 zł brutto/tonę). Przy grubości pakietu bitumicznego 26 cm (0,65 t/m 2 ) wzrost kosztów wynosi 16,26 zł netto/m 2 (20 zł brutto/m 2 ). Zwiększenie kosztu przebudowy odcinka 1 km drogi o szerokości 7 m wynosi zł netto (140 ooo zł brutto). Przy dotychczasowym koszcie przebudowy wynoszącym ok zł brutto/km stanowi to wzrost kosztu o 3,5%. W przypadku budowy nowej drogi (10 mln/km) wzrost kosztów wynosi ok. 1%.

30 Czy warto dołożyć 3,5%?

31 Dotychczasowe 3 letnie doświaczenia ze stosowania asfaltów wysokomodyfikowanych pozwalają na sformuowanie następujących wniosków: 1. Asfalty wysokomodyfikowane charakteryzuje zdecydowanie wyższa temperatura mięknienia oraz górna temperatura krytyczna (DSR) przy jednoczesnym obniżeniu temperatury pęknięcia (TSRST). 2. Mieszanki mineralno-asfaltowe z asfaltami wysokomodyfikowanymi charakteryzują się największą trwałością zmęczeniową i odpornością na koleinowanie. 3. Dotychczasowe wyniki badań oraz doświadczenia zdobyte przy wykonywaniu nawierzchni z nowymi asfaltami dowodzą, że wzrost ceny lepiszcza o ok. 30% przekłada się na znaczny wzrost trwałości eksploatacyjnej. 4. Po okresie wdrażania od 2017 roku wszystkie remonty, przebudowy i budowy dróg zarządzanych przez ZDW w Katowicach będą wykonywane wyłącznie z zastosowaniem asfaltów wysokomodyfikowanych.

32 Rysunki i wykresy umieszczone w prezentacji pochodzą z Poradnika asfaltowego 2016 wydanego przez ORLEN Asfalt

33 Jakość i trwałość dróg to nasz cel Dziękuję Państwu za uwagę