Beton asfaltowy AC WMS, jako jedyny skuteczny sposób walki z koleinowaniem?

Transkrypt

1 Beton asfaltowy AC WMS, jako jedyny skuteczny sposób walki z koleinowaniem? Jasne nawierzchnie jako skuteczna metoda zapobiegania zjawisku koleinowania nawierzchni Erwin Filipczyk Śląskie Kruszywa Naturalne Pokrzywna styczeń 2013

2 Wymagania wobec nawierzchni Wymagania wobec nawierzchni z punktu widzenia użytkownika głównie związane z bezpieczeństwem i komfortem: Równość i brak spękań Szorstkość Niska głośność Dobra widoczność (szczególnie o zmroku lub/i przy mokrej nawierzchni Długowieczność Pokrzywna styczeń

3 Wymagania wobec nawierzchni Wymagania wobec nawierzchni z punktu widzenia zarządcy drogi: w/wymienione Długowieczność. Odporność na koleinowanie. Trwałość zmęczeniowa Brak spękań (odbitych i niskotemperaturowych) Ekonomiczna opłacalność. Relacja kosztu do efektywności. Możliwie niskie koszty eksploatacji nawierzchni Bieżące utrzymanie: naprawy, remonty Koszty oświetlenia ulicznego. Pokrzywna styczeń

4 Wymagania wobec nawierzchni Najistotniejsze wymagania wspólne Komfort użytkownika: Równość Szorstkość, Dobra widoczność Efektywność ekonomiczna: Długowieczność nawierzchni Niski koszt utrzymania i eksploatacji Pokrzywna styczeń

5 Wymagania wobec nawierzchni Zjawisko koleinowania nawierzchni jako zasadnicza przyczyna niespełnienia w/w wymagań: Znaczące zmniejszenie bezpieczeństwa i komfortu użytkowników: Brak równości Zjawisko aquaplanningu w koleinach Wysokie koszty społeczne i eksploatacyjne Wysoka wypadkowość Wysokie koszty utrzymania i napraw; bezpośrednie i pośrednie. Wyższe zużycie paliwa wyższe koszty transportu Pokrzywna styczeń

6 Wymagania wobec nawierzchni Główne przyczyny występowania zjawiska koleinowania: Wysokie natężenie ruchu z wysokim udziałem samochodów ciężarowych Ruch pojazdów jednym śladem Wolny ruch pojazdów (podjazdy pod góry, korki) Stosowanie opon pojedynczych o wysokim ciśnieniu Niewłaściwy dobór MMA, błędy przy wbudowywaniu, zagęszczaniu Utrzymująca się w dłuższym czasie wysoka temperatura nawierzchni Pokrzywna styczeń

7 Sposoby walki z koleinowaniem Sposoby przeciwdziałania zjawisku koleinowania: Zmiany składu mieszanek min.-asfaltowych (Zeszyty IBDiM nr 48 i 49). Zmniejszenie zawartości asfaltu, przedwczesne starzenie się nawierzchni Stosowanie asfaltów modyfikowanych lub/i twardych Nawierzchnie o wysokim module sztywności (WMS) Stosowanie dodatków chemicznych Nawierzchnie jasne lub rozjaśnione. Nawierzchnie betonowe. Pokrzywna styczeń

8 WMS założenia i rzeczywistość ZAŁOŻENIA: Uzyskanie nawierzchni długowiecznych (30 40 lat) odpornych na koleinowanie i zmęczenie Obniżenie kosztów budowy i eksploatacji i Redukcja grubości warstw o 5-6 cm Zastosowanie kruszyw gorszej jakości RZECZYWISTOŚĆ : Podwyższenie kosztów; Brak istotnej redukcji grubości warstw Znacząco wyższy koszt ze względu na wyższe zużycie asfaltów 5-5,2% ( BA - 3,8-4,0%), stosowanie asfaltów modyfikowanych (znacząco droższych) Liczne spękania źle prognozują długowieczności Pokrzywna styczeń

9 Zalety i wady WMS Zalety: Wysoka odporność nawierzchni na koleinowanie Podwyższona nośność konstrukcji nawierzchni Wady: Niska odporność na działanie niskich temperatur Spękania nawierzchni Konieczność stosowania asfaltów twardych Podwyższone reżimy technologiczne Konieczność przykrywania warstwy wiążącej przed sezonem zimowym. Konieczność bieżącego monitorowania i uszczelniania planowych spękań Pokrzywna styczeń

10 Warunki klimatyczne w Polsce Pokrzywna styczeń

11 Warunki klimatyczne w Polsce Pokrzywna styczeń

12 Nawierzchnie jasne ZALETY NAWIERZCHNI JASNYCH: Bezpieczeństwo uczestników ruchu Znacznie lepsza widoczność w porze nocnej, lub/i w przypadku mokrych nawierzchni. Zwiększenie kontrastowości a przez to lepsza rozpoznawalności obiektów. Szczególnie istotne przy ciemnych obiektach na ciemnych nawierzchniach Zmniejszenie efektu oślepienia ze względu na odbicia lustrzane światła padającego od reflektorów pojazdów (odbicia dyfuzyjne) Pokrzywna styczeń

13 Nawierzchnie jasne Zwiększenie trwałości (długowieczności) nawierzchni poprzez obniżenie temperatury nawierzchni od 8 do10 o C w stosunku do nawierzchni ciemnych Odporność na koleinowanie, Odporność zmęczeniowa, Możliwość stosowania asfaltów bardziej miękkich, o wyższej odporności na działanie niskiej, ujemnej temperatury. Pokrzywna styczeń

14 Nawierzchnie jasne Efekty ekonomiczne jasnych nawierzchni: Na etapie budowy: Możliwość stosowania zwykłych betonów asfaltowych w podbudowach i w. wiążących Koszt budowy jasnych warstw ścieralnych w Polsce nie jest w żaden sposób wyższy od tradycyjnych Na etapie eksploatacji. Znaczące oszczędności w oświetleniu dróg i ulic o jasnych nawierzchniach. (Moc źródeł światła, odległość pomiędzy źródłami światła). Zwiększona długowieczność (trwałość) nawierzchni. Pokrzywna styczeń

15 Nawierzchnie jasne Znacząca redukcja efektu miejskich wysp gorąca w dużych aglomeracjach miejskich Pokrzywna styczeń

16 Nawierzchnie jasne Efekt miejskich wysp gorąca : Wyższe koszty klimatyzacji Negatywny wpływ na zdrowie Spadek sprawności i wydajności u ludzi Wzrost ryzyka wypadkowości Kwestia ograniczenia wzrostu temperatur nie jest kwestią jedynie komfortu ale koniecznością życiową! Pokrzywna styczeń

17 Nawierzchnie jasne Sposoby uzyskania efektu jasnej nawierzchni: Stosowanie jasnych kruszyw Stosowanie sztucznych (bezbarwnych lub barwionych jasnymi pigmentami) asfaltów Stosowanie jasnych kruszyw do uszorstniania nawierzchni. Piaskowanie nawierzchni celem uzyskania natychmiastowego efektu rozjaśnienia. Pokrzywna styczeń

18 Kruszywo jako zdecydowanie najważniejszy czynnik do rozjaśniania nawierzchni Kruszywa sztuczne np. spiekany krzemień Zalety: Kolor bardzo jasny, praktycznie biały. Wysoki wskaźnik luminancji > 0,40 [(cd/m 2 )/lx] Niewielki spadek luminancji w stanie wilgotnym (20%) Wysoki wskaźnik PSV (57) Wady: Wysoka cena: od 57 do 80 /t (ok 330 PLN/t) Znacznie trudniejsza dostępność na rynku polskim Pokrzywna styczeń

19 Kruszywo jako zdecydowanie najważniejszy czynnik do rozjaśniania nawierzchni Kruszywa naturalne Zalety: Powszechna dostępność na rynku polskim Cena porównywalna do cen innych kruszyw Kolor ciemniejszy od białego, lecz wystarczająco jasny 15-35[(cd/m 2 )/lx] Wady: Większy spadek luminancji w stanie wilgotnym Nie wszystkie kruszywa spełniają wymagania w zakresie ścieralności, polerowalności lub przyczpności Pokrzywna styczeń

20 Jasne nawierzchnie. Doświadczenia niemieckie (Hamburg, Dolna Saksonia) Przepisy i wytyczne Zastosowanie kruszyw rozjaśniających. Kruszywa sztuczne i naturalne głównie skandynawskie Ukazanie się pierwszych wytyczne technicznych do rozjaśniania nawierzchni bitumicznych Wprowadzenie do niemieckich przepisów ZTV/Stb- Hmb 68, jako warunku technicznego dla Hamburga i landu Dolna Saksonia Wydanie przez Północnoniemiecką Grupę Ekspertów do Jasnych Nawierzchni poradnika do ogólnego stosowania: Praktyczne Wskazówki do Budowy Jasnych Nawierzchni Asfaltowych Wydanie przez FGSV dokumentu roboczego: Właściwości Refleksyjne Kruszyw i Nawierzchni Asfaltowych. Śladowe wzmianki w literaturze fachowej nt EME Pokrzywna styczeń

21 Porównanie warunków Dane za 2010: Maksymalne natężenie ruchu: pojazdów/24h Średnie natężenie ruchu: ok pojazdów/24h Pokrzywna styczeń

22 Porównanie warunków Dane za 2010: Maksymalne natężenie ruchu: pojazdów/24h (sam cięż ) Średnie natężenie ruchu: ok pojazdów/24h (sam cięż ) Pokrzywna styczeń

23 Jasne nawierzchnie. Doświadczenia niemieckie Badania wykazały obniżenie temperatury nawierzchni średnio o 8 10 o C (SMA 0/8), przy zastosowaniu: Kruszywo > 2mm 68% Asfalt modyfikowany polimerami 25/50-55 Kruszywo rozjaśniające: kruszywo sztuczne 25%. Pokrzywna styczeń

24 Jasne nawierzchnie. Doświadczenia niemieckie Zależność głębokości koleiny od twardości asfaltu (badanie penetracji) i temperatury nawierzchni Pokrzywna styczeń

25 Jasne nawierzchnie. Doświadczenia niemieckie Pomiar [L.P.] Temperatura [ o C] Głębokość pomiaru [cm] Temperatur a [ o C] Głębokość pomiaru [cm] Gradient temperatury [ o C/cm] Temperatura [ o C] Głębokość pomiaru [cm] Temperatura [ o C] Głębokość pomiaru [cm] Gradient temperatury [ o C/cm] I 51,90 1,75 42,90 12,00 0,98 42,90 12,00 36,20 30,00 0,37 II 42,80 2,00 32,00 19,00 0,57 III 52,00 0,00 34,00 10,00 1,80 34,00 10,00 26,50 30,00 0,375 IV 45,00 0,00 35,50 10,00 0,95 35,50 10,00 24,00 35,00 0,46 V 55,00 2,00 39,00 11,00 1,78 39,00 11,00 30,00 25,00 0,64 VI 53,00 0,00 40,00 11,00 1,18 VII 49,00 0,00 43,75 8,00 0,66 VIII 42,1-50,90 1,00 35,30-43,20 8,00 0,97-1,27 IX 53,80-70,00 0,00 41,10-43,70 20,00 0,635-1,41 41,10-43,70 20,00 30,60-36,20 60,00 0,135-0,255 Temperatury warstw asfaltowych zmierzone na powierzchni i do głębokości 60 cm Pokrzywna styczeń

26 Jasne nawierzchnie. Doświadczenia niemieckie Przy rozjaśnionej nawierzchni zastosowanie asfaltu B 65 w aspekcie wysokich temperatur odpowiada pod względem sztywności asfaltowi B 45 w nawierzchni nierozjaśnionej Peter Pohlman: Bitumen 1/96 W warunkach letnich temperatur, jest możliwe osiągnięcie takiego samego efektu odporności na odkształcenia dla asfaltu B 80 jak w nawierzchniach nierozjaśnionych dla asfaltu B 65 Pokrzywna styczeń Kluge G.; Range H.D.: Bitumen 48 /96

27 Koleinowanie, % Jasne nawierzchnie. Doświadczenia polskie Badania porównawcze w ramach pracy IBDiM: Wpływ zastosowania kruszywa gabro na właściwości nawierzchni asfaltowej Cykle Bazalt w 60C Gabro w 60C Gabro w 50C Rys. 1. Wyniki badania koleinowania LCPC mieszanek SMA z gabro i bazaltem Pokrzywna styczeń

28 Jasne nawierzchnie. Doświadczenia polskie SMA bazalt + gabro SMA gabro nawierzchnia mokra Pokrzywna styczeń

29 Jasne nawierzchnie. Doświadczenia polskie DK nr 94, miejscowość Sucha DW nr 459 Opole Sławice Pokrzywna styczeń

30 Jasne nawierzchnie. Doświadczenia polskie DK nr 46 Opole Częstochowa. Stan nawierzchni mokry Pokrzywna styczeń

31 Jasne nawierzchnie. Doświadczenia polskie Pokrzywna styczeń

32 Doświadczenia poligonowe Autostrada A-4 Wrocław Katowice. Odcinek Przylesie - Prądy. Nawierzchnia pod intensywnym ruchem od 2000 roku. Natężenie ruchu pojazdów/ 24 h. SMA 0/12,8 Asfalt D-50. Kruszywo bazaltowe + gabro Stan nawierzchni bardzo dobry. Nawierzchnia nie wykazuje oznak koleinowania. Spękania występują sporadycznie. Pokrzywna styczeń

33 Autostrada A-4 Przylesie- Prądy Stan nawierzchni na dzień Pokrzywna styczeń

34 Autostrada A-4 Przylesie- Prądy Stan nawierzchni nadzień Pokrzywna styczeń

35 Doświadczenia poligonowe Autostrada A-4: Obwodnica Gliwic, Ruda Śląska Katowice, Obwodnica Krakowa, dalsze odcinki aż do Tarnowa. Natężenie ruchu ok 50 tyś poj./ 24 h Poszczególne odcinki przekazywane do ruchu w latach SMA 0/12,8 lub 0/11. Asfalty zwykłe i modyfikowane. Kruszywa bazalt + gabro, lub 100% gabro Nawierzchnie nie wykazują oznak koleinowania DK 81 Katowice Żory Skoczów Nawierzchnia pod intensywnym ruchem od 2002 r.. Natężenie ruchu 27 tyś poj./ 24 h SMA 0/9,6. Asfalt D-50. Kruszywo gabro Stan nawierzchni bardzo dobry. Nawierzchnia nie wykazuje oznak koleinowania, również w obrębie skrzyżowań. Pokrzywna styczeń

36 Autostrada A-4 Gliwice - Katowice Pokrzywna styczeń

37 Autostrada A-1 Węzeł Sośnica Pokrzywna styczeń

38 Doświadczenia poligonowe Trasa Siekierkowska, Most Siekierkowski Prawie wszystkie modernizacje ulic w Warszawie. Niektóre z użyciem AC WMS. (Ul. Marszałkowska, Al. Jerozolimskie) Autostrada A-2 Poznań Konin, Konin Dąbie Autostrada A-1 Gdańsk Toruń. Asfalt Motbit 30B i 80B Droga S- 81 w Katowicach (wylot na Pyrzowice) SMA 0/9,6 Inne: Pas startowy na lotnisku Okęcie w Warszawie. Pas startowy na lotniskach: w Modlinie (część asfaltowa!!!), w Rzeszowie Pokrzywna styczeń

39 Most Siekierkowski, Trasa Pokrzywna styczeń

40 Autostrada A-2 Dąbie - Wartkowice Pokrzywna styczeń

41 Lotnisko Okęcie. Pas startowy Pokrzywna styczeń

42 WNIOSKI Jasne nawierzchnie w istotny sposób wpływają na zwiększenie odporności nawierzchni asfaltowych na koleinowanie Możliwość stosowania asfaltów o wyższej penetracji tzw. miękkich, co zdecydowanie redukuje liczbę spękań niskotemperaturowych i znacząco zwiększa trwałość zmęczeniową Rzeczywiste obniżenie kosztów budowy i eksploatacji dróg Pokrzywna styczeń

43 WNIOSKI Przy zastosowaniu niektórych powszechnie dostępnych kruszyw uzyskuje się oprócz jasności inne istotne efekty jak: Zwiększenie bezpieczeństwa i komfortu użytkowników poprzez szorstkość nawierzchni dzięki wysokiemu wskaźnikowi PSV lepszą widoczność szczególnie w warunkach nocnych Znaczące oszczędności w kosztach oświetlenia ulicznego Poprzez uziarnienie do 22 mm pełne wykorzystanie produkowanych frakcji grysowych w kopalniach Pokrzywna styczeń

44 WNIOSKI W polskich warunkach klimatycznych jasne nawierzchnie stanowią istotną alternatywę w stosunku do betonów asfaltowych AC WMS Asfaltowe warstwy ścieralne z jasnym kruszywem umożliwiają wykonywanie trwalszych, ekonomicznych a przede wszystkim bezpieczniejszych nawierzchni na wszystkich klasach dróg publicznych w Polsce. Pokrzywna styczeń

45 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Pokrzywna styczeń