POLAND Nawierzchnie z betonu cementowego gwarancją trwałości dróg lokalnych Sylwester Gruszczyński
Treść prezentacji 1. Drogi w Polsce. (struktura i potencjał dróg lokalnych) 2. Beton wałowany (RCC) definicja pojęcia i porównanie do innych technologii.. 3. Historia rozwoju produktu. 4. Zastosowanie betonu wałowanego przykłady ze świata. 5. Beton wałowany ekonomiczną alternatywą dla asfaltu. (za i przeciw) 6. Przykładowe konstrukcje dróg KR1, KR2. 7. Przykłady realizacji Polska 8. Technologia betonu wałowanego opis realizacji: Opoczno. 9. Promocja nowej technologii. Zagadnienia jakościowe. 12/23/2014 2
Drogi w Polsce Wprowadzenie - Struktura drogi krajowe; 18 520 drogi wojewódzkie; 28 536 drogi gminne; 209 333 drogi powiatowe ; 126 924 Źródło: GUS Samorządy największymi Zarządcami Dróg Drogi zarządzane przez samorządy terytorialne stanowią aż 95% dróg publicznych w Polsce. Łącznie liczą 364 793 km długości. Dla porównania: drogi krajowe, w tym autostrady drogi ekspresowe to tylko 18 520km. 12/23/2014 3
Drogi w Polsce Finansowanie i potencjał Kategoria drogi Długość w km O nawierzchni utwardzonej O nawierzchni utwardzonej [%] Udział w całości sieci drogi krajowe 18520 18414 99% 5% drogi wojewódzkie 28536 28441 100% 7% drogi powiatowe 126924 114416 90% 33% drogi gminne 209333 94270 45% 55% Wydatki średnio-roczne na transport i łączność (dział 600 statystyki GUS). Łączność to ok. 10%. Gminy: 8 mld PLN Powiaty: 4,4 mld PLN Miasta (infrastruktura/transport zbiorowy: 50%/50%): 14 mld PLN Województwa: 6 mld PLN 383313 255541 100% Razem na infrastrukturę dróg lokalnych: ponad 20 mld PLN Potencjał w drogach gminnych (nieutwardzone) ponad 115 tys. km Źródło: GUS, Drogi Samorządowe 6/2014 12/23/2014 4
Beton wałowany (RCC) co to jest? Technologia betonu wałowanego - definicja Definicja: Beton wałowany (z angielskiego: RCC Roller Compacted Concrete) to warstwa mieszanki betonowej o optymalnej wilgotności (zbliżonej do wilgotności naturalnej gruntu), wyznaczanej zmodyfikowaną metodą Proctora - układana i zagęszczana przy użyciu maszyn do robót drogowych. - Materiały są takie same, jak w betonie tradycyjnym, wyselekcjonowane kruszywa, cement i woda, ale stosowane są inne proporcje mieszanki - Zagęszczenie odbywa się z użyciem wibratorów układarek, następnie walców drogowych - Po zagęszczeniu właściwości RCC są podobne do betonu tradycyjnego Beton tradycyjny Beton wałowany Fot: Martin Ashfield Cemex BRMCA 5
Beton wałowany RCC co to jest? Technologia betonu wałowanego - vs. inne nawierzchnie 1. Powierzchnia betonu wałowanego ma bardziej otwartą strukturę powierzchni, która po walcowaniu jest podobna do powierzchni nawierzchni asfaltowych. 2. Cicha nawierzchnia z powodu porowatej struktury. 3. Może nastąpić mały ubytek stracić kruszywa drobnego na powierzchni w ciągu dwóch do czterech lat użytkowania. (nie wpływa na trwałość nawierzchni). 4. Mniejszy skurcz betonu oraz niska przepuszczalność (szczelność), powodują mniejszą ilość spękań. 5. Prawidłowo wykonany beton wałowany charakteryzuje się wysoką mrozoodpornością nawet bez dodatkowego napowietrzenia 6. Powierzchnia wymaga frezowania tarczami diamentowymi gdy projektowa prędkość przekracza 50 km/h (rozwiązania stosowane w USA i EU). Porównanie powierzchni Nawierzchnia frezowana Źródło: Guide for RCC pavements, IOWA State University 2011 12/23/2014 6
Beton wałowany RCC gdzie to się zaczęło? Technologia betonu wałowanego - Historia Lata 30-te: Wykorzystanie wałowania przy układaniu nawierzchni betonowej w Szwecji. Lata 40-te: RCC w USA - budowa lotniska w m. Yakima w stanie Washington Lata 70-te: Kanada. RCC jako standardowa nawierzchnia placów sortowania drewna w Kanadzie Lata 80-te: Korpus Inżynieryjny Armii USA używa RCC do wykonywania nawierzchni w obiektach wojskowych. Koniec lat 80-tych i początek lat 90-tych: RCC w portach i terminalach intermodalnych w USA Pierwsza dekada XXI wieku: RCC w nawierzchniach ulic o niskim do średniego natężeniu ruchu i dróg drugorzędnych. Źródło: Guide for RCC pavements, IOWA State University 2011 7
Powierzchnia (w jardach kw.) Beton wałowany RCC czy temat jest rozwojowy? Technologia betonu wałowanego - Historia Private/ industrial Inwestycje prywatne/ przemysłowe Public Inwestycje użyteczności publicznej Military Inwestycje wojskowe Źródło: Guide for RCC pavements, IOWA State University 2011 1 yard to 0,9144 m 10 000 000 yardów to 8 361 000m2 1 km drogi o szerokości 4m to 4000m2 przeliczeniowo oznacza to 2090 km dróg 12/23/2014 8
Gdzie można zastosować nawierzchnie z betonu wałowanego? Technologia betonu wałowanego - przeznaczenie 1. Nawierzchnie przenoszące duże obciążenia ale dla pojazdów przemieszczających się z prędkością poniżej 50 km/h. Preferowane długie, proste odcinki w płaskim terenie. 2. Parkingi i place manewrowe (w tym MOP). 3. Terminale przeładunkowe i place magazynowe oraz centra dystrybucyjne. 4. Drogi i place przemysłowe. 5. Publiczne drogi lokalne (natężenie ruchu KR1 i KR2). 6. Drogi pomocnicze przy budowie dróg krajowych, postojowe pasy awaryjne dróg szybkiego ruchu. Drogi serwisowe / dojazdowe zlokalizowane wzdłuż dróg ekspresowych i autostrad. 7. Drogi leśne, pomocnicze, osiedlowe oraz ścieżki rowerowe. 8. Budowa nawierzchni o większych projektowych prędkościach ruchu jako: górna warstwę nawierzchni (warstwa jezdną) po teksturowaniu tarczami diamentowymi, dolną warstwę nawierzchni lub jako warstwę podbudowy 12/23/2014 9
Beton wałowany: zastosowanie - świat Technologia betonu wałowanego przykłady zastosowań Nawierzchnia drogi B54 w Westerwald Źródło: Beton RCC szansą na tanie drogi betonowe. Opracowanie SPBT, autor M. Gruszczyński Sprawdzona technologia stosowana od kilkudziesięciu lat do budowy nawierzchni drogowych, placów postojowych i manewrowych. Stany Zjednoczone i Kanada pierwsze nawierzchnie drogowe lata 70. Od lat 80 nawierzchnie w technologii betonu wałowanego są wykonywane na szeroką skale w Europie zachodniej (Niemcy). 12/23/2014 10
Beton wałowany: zastosowanie - świat Technologia betonu wałowanego przykłady zastosowań Powierzchnie postojowe w Hesedorf - 2006 Źródło: Beton RCC szansą na tanie drogi betonowe. Opracowanie SPBT, autor M. Gruszczyński 12/23/2014 11
Beton wałowany: zastosowanie - świat Technologia betonu wałowanego przykłady zastosowań Autostrada A9 okolice Chemnitz, podbudowa zasadnicza X 2012 Źródło: Beton wałowany szansą na tanie drogi betonowe. Opracowanie SPBT, autor M. Gruszczyński 12/23/2014 12
Beton wałowany RCC ekonomiczny wariant dla dróg lokalnych Technologia betonu wałowanego - zalety Czy można pogodzić ekonomię realizacji i dostać wysoką jakość? TAK Odpowiedzią jest BETON WAŁOWANY. To rozwiązanie, które łączy rozsądny koszt budowy, trwałość i bezpieczeństwo Jaka jest przewaga dróg z betonu wałowanego nad drogami asfaltowymi? 1. Niższy koszt realizacji. Koszt wykonania 1m 2 drogi betonowej może być obecnie nawet do 20% niższy od drogi wykonanej w technologii asfaltowej (zależnie od warunków lokalnych). 2. Niskie koszty utrzymania przez podwyższoną trwałość. Zakładany okres użytkowania to minimum 30 lat. 3. Krótszy czas wykonania:. Drogę betonowa, w technologii betonu wałowanego, realizuje się bardzo szybko. Przeciętna wydajność budowy, to: 60 120 m/godz. Szybko uzyskuje ona sprawność użytkową nawierzchni obciążenie ruchem pojazdów osobowych i busów, możliwe jest już po 24 48 godz. 4. Łatwe wykonanie. Nie ma konieczności zastosowania specjalistycznego sprzętu. Realizacja budowy odbywa się z wykorzystaniem sprzętu przeznaczonego do wykonywania tradycyjnych nawierzchni bitumicznych (rozściełacze, walce), przez te same ekipy wykonawcze. 5. Podwyższone bezpieczeństwo. Nawierzchnia z betonu wałowanego, posiada podstawowe zalety konwencjonalnego betonu drogowego: wysoka trwałość, możliwość przenoszenia dużych obciążeń bez zjawiska koleinowania (przez co brak aquaplaningu). Droga betonowa jest bezpieczna. Niemieckie badania dowodzą że na drogach z nawierzchnia betonową jest o 32% mniej wypadków, niż na drogach asfaltowych. 6. Jaśniejsza powierzchnia. Jasny kolor nawierzchni z betonu wałowanego zmniejsza zapotrzebowanie w zakresie oświetlenia powierzchni parkingowych i magazynowych w stosunku do nawierzchni bitumicznej. 12/23/2014 14
Beton wałowany RCC ograniczenia Technologia betonu wałowanego - uwagi 1. Uzyskana równość podłużna i gładkość powierzchni może być niewystarczająca dla większych prędkości ruchu bez wykonania dodatkowego teksturowania tarczami diamentowymi lub wyrównania warstwa bitumiczną. 2. Ilość mieszanki, jaką można przygotować w mieszalniku i/lub transportować, z uwagi na jej suchą konsystencję, jest niższa niż w przypadku zwykłego betonu cementowego. Większy nakład energii na produkcję mieszanki skutkuje mniejszą wydajnością wytwórni. 3. Kolejne warstwy technologiczne oraz sąsiadujące płyty należy wbudowywać w czasie nie dłuższym niż jedna godzina dla zapewnienia jakości ich wzajemnego połączenia. 4. Krawędzie są trudniejsze do zagęszczenia. 5. Z uwagi na relatywnie niską zawartość wody w mieszance betonu wałowanego, szczególnie w warunkach wysokiej temperatury, na etapie transportu i układania należy podejmować działania w kierunku ograniczenia do minimum utraty wody wskutek parowania. 6. Z uwagi na relatywnie suchą konsystencję mieszanka betonu wałowanego może wymagać wyższego poziomu dozowania domieszek chemicznych niż w przypadku ilości stosowanych dla zwykłego betonu cementowego. 7. Decydując się na zastosowanie nawierzchni z betonu wałowanego, zwłaszcza w obszarze zabudowanym, należy mieć świadomość potrzeby wykonania wcześniej wszelkich przewidywanych pod nią instalacji przesyłowych. Przezornie, na etapie budowy nawierzchni, można również celowo umieścić pod nią rury lub inne elementy, żeby w przyszłości uniknąć jej burzenia chcąc rozbudować instalację. 12/23/2014
Beton wałowany: zastosowanie - Polska Technologia betonu wałowanego w Polsce Fot 1. Pierwsza droga RCC wykonana w Polsce (Miastko ul. Fabryczna) 2009 rok Fot 2. Droga z betonu nawierzchniowego wykonana w miejscowości Polanów 2013. Fot 3. Droga z betonu nawierzchniowego wykonana w miejscowości Tuchomie 2013. Wszystkie realizacje wykonała firma Harat z Miastka. Firma Harat wykonała na terenie województw: pomorskiego i zachodniopomorskiego ok. 10 realizacji odcinków dróg z wykorzystaniem rozściełacza asfaltowego, do realizacji użyto kruszyw oraz cementu z koncernu Lafarge. Fot.: 1 i 2 wyk. Konrad Harat, Fot. 3 wyk. S. Gruszczyński Lafarge 12/23/2014 16
Beton wałowany: zastosowanie - Polska Technologia betonu wałowanego w Polsce Fot1: Droga w Lasek Lesica gm. Piekoszów : wykonawca Lafarge/Rolmech Piekoszów (pierwsza realizacja Lafarge) październik 2012 Fot 2: Droga wewnętrzna : Prefabet Białe Błota: wykonawca Lafarge/Prefabet Białe Błota lipiec 2013 Zakończona 10.10.2014 inwestycja w Opocznie firma Promont Parametry: Plac o powierzchni 11000m2 Beton cementowy B30/37 Fot: archiwum Lafarge Fot 3: Droga dojazdowa Promont Opoczno wrzesień/październik 2013 12/23/2014 17
Plac RCC w Opocznie: etapy inwestycji Technologia betonu wałowanego case study 1. Przygotowanie podłoża: Podłoże pod nawierzchnię powinno być równomierne zagęszczone. Przed przystąpieniem do wykonywania nawierzchni z betonu wałowanego teren robót należy zniwelować i ukształtować zgodnie z liniami i pochyleniami określonymi w dokumentacji projektowej lub zgodnie z poleceniami projektanta. W przypadku nawierzchni, dla których określono niskie tolerancje równości, wymaga się zapewnienia odpowiedniej równości warstwy podbudowy. 2. Transport: Niezależnie od wybranej metody mieszania i dozowania składników mieszankę typowo dowozi się na teren robót wywrotkami. W celu zapewnienia odpowiednich warunków układania należy maksymalnie skrócić czas dostawy mieszanki z węzła, od chwili pierwszego kontaktu cementu z wodą, do zasobnika układarki. Fot: archiwum Lafarge 12/23/2014 18
Plac RCC w Opocznie: etapy inwestycji Technologia betonu wałowanego case study 3. Układanie: Beton wałowany typowo układa się przy wykorzystaniu rozściełacza mas bitumicznych. Układarki standardowo wyposażone są w blaty i listwy wibracyjne, zapewniające wstępny zagęszczenie mieszanki. Przestrzeganie reżimu czasowego układania i zagęszczania ułożonych pasów mieszanki ma decydujące znaczenie dla uzyskania odpowiedniego zagęszczenia i równości wykończonej nawierzchni z betonu wałowanego. Mieszankę należy układać, gdy jest ciągle świeża i urabialna, standardowo w ciągu 90 minut od momentu wymieszania składników 4. Zagęszczanie: Etap zagęszczenia ma duże znaczenie ze względu na jego wpływ na gęstość, wytrzymałość, przepuszczalność oraz równość nawierzchni z betonu wałowanego. Beton wałowany typowo zagęszcza się bezpośrednio po ułożeniu 8-tonowym dwubębnowym walcem wibracyjnym. Z powodzeniem można również wykorzystać walce ogumione, szczególnie w ostatnim przejściu, w celu zasklepienia spękań i rozdarć z korzyścią dla równości i szczelności powierzchni Fot: archiwum Lafarge 12/23/2014 19
Plac RCC w Opocznie: etapy inwestycji Technologia RCC case study 5. Wykonywanie dylatacji dla nawierzchni: Podobnie jak w przypadku zwykłego betonu cementowego, nacięcia wykonuje się w takim momencie, by nie dochodziło do wykruszeń i wyrywania ziaren kruszywa a przed wystąpieniem zjawiska niekontrolowanego pękania. Nacięcia wykonuje się na głębokość wynoszącą 1/3 grubości nawierzchni. Poprzeczne nacięcia dylatacyjne wykonuje się typowo w rozstawie 6 m w przypadku nawierzchni o grubości poniżej 20 cm oraz 36-48 razy grubość nawierzchni w przypadku nawierzchni o grubości od 20 cm wzwyż. 6. Pielęgnacja oraz warunki pogodowe: Pielęgnacja ma pierwszorzędne znaczenie dla wytrzymałości i trwałości betonu wałowanego. Oprócz zapewnienia wytrzymałości projektowej właściwa pielęgnacja ma wpływ na trwałość powierzchni betonu, eliminuje potencjalne złuszczenia, pylenie oraz wykruszanie ziaren kruszywa. W większości zadań wykorzystuje się biały preparat do pielęgnacji betonu. W przypadku braku dostępności preparatu można używać wodę. Fot: archiwum Lafarge 12/23/2014 20
Plac RCC w Opocznie: etapy inwestycji Technologia betonu wałowanego case study 7. Efekt końcowy: Położono ok. 11 000m2 powierzchni. Prace trwały 6 dni roboczych. Ze względu na konieczność przemieszczania towarów magazynowych oraz zapewnienia ciągłości dostaw, proces był etapowy. Obciążenie ruchem lekkim (samochody osobowe) w ciągu 24 godzin, ciężkim w 4 tej dobie po położeniu betonu.. Fot: archiwum Lafarge 12/23/2014 21
Plac RCC w Opocznie: etapy inwestycji Technologia betonu wałowanego badania jakościowe Kontrolę mieszanki prowadzi się, określając takie parametry jak: 1. Gęstość betonu, obliczaną z masy wszystkich materiałów składowych i całkowitej objętości poszczególnych składników. Badanie gęstości betonu wykonuje się wg normy PN-EN 12390-7. 2. Wytrzymałość na ściskanie wykonuje się wg normy PN- EN 12390-3. 3. Wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu wykonuje się na próbkach sześciennych o wymiarach 150 x 150 x 150 mm lub na próbkach walcowych o średnicy 150 mm i wysokości 300 mm wg normy PN- EN 12390-6. 4. Oznaczenie odporności na zamrażanie/rozmrażanie z udziałem soli odladzającej należy wykonać wg PKN- CEN/TS EN 12390-9. Z badania odporności na zamrażanie/rozmrażanie z udziałem soli odladzających zwolnione są betony, przeznaczone na drogi polne i leśne, place składowe, podłogi hal fabrycznych, ścieżki rowerowe i inne, nie narażone na równoczesne oddziaływanie mrozu i chemicznych środków zimowego utrzymania dróg. Fot: archiwum Lafarge 12/23/2014 22
Przyszłość dróg z betonu wałowanego oferta Lafarge Technologia betonu wałowanego oferta Lafarge Dlaczego warto współpracować z Lafarge: 1. Bo jest dużym, międzynarodowym koncernem o ugruntowanej pozycji na rynku. 2. Korzysta z szerokiego spektrum doświadczeń wykonawców betonu wałowanego na świecie. (Francja, Kanada, Niemcy). 3. Prowadzi zintegrowany, międzynarodowy program badawczy mający na celu zoptymalizowanie mieszanki betonu wałowanego i dostosowanie receptur do lokalnych zasobów surowcowych. (LCR w Lyonie) 4. Dysponuje kompletnym zapleczem badawczym w Polsce (2xCBB oraz CLB), które pozwalają na pełna obsługę techniczną inwestycji. - badania gruntu, - projektowanie mieszanki, - nadzór wykonawczy, - serwis powykonawczy obejmujący kompletne badania parametrów nawierzchni. -wsparcie na etapie projektowania oraz w kwestiach formalnoprawnych. 5. Jest dostawcą wyselekcjonowanych składników dla mieszanki betonowej. Na określonych obszarach kraju możliwe jest dostarczanie gotowej mieszanki betonowej z własnych węzłów Lafarge. 12/23/2014 23
Ilość kilometrów dróg lokalnych do rekonstrukcji Technologia betonu wałowanego - potencjał Drogi gminne bez nawierzchni utwardzonej [km] Źródło: GUS 12/23/2014 24
Geografia rynku Technologia betonu wałowanego - potencjał Pięć województw: West: kujawsko-pomorskie, pomorskie, wielkopolskie East: małopolskie i świętokrzyskie 12/23/2014 25
Dziękuję za uwagę Źródło: GUS 12/23/2014 26