Asfalt Beton Za i Przeciw Prof. dr hab. inż. Dariusz Sybilski IBDiM
Black & White Witajcie! Hello Everybody! 2
O czym będę mówił Typy nawierzchni drogowych Rak betonu Za i przeciw Postęp techniczny Udział w sieci drogowej w świecie 3
Nawierzchnia drogowa Asfaltowe Podatna Półsztywna Betonowa Sztywna Kompozytowa Asfaltowo-Betonowa 4
Rak betonu Zjednoczenie Niemiec Pierwszy cel Przebudowa sieci autostrad w Niemczech Wschodnich Po 6-ciu - 10-ciu latach użytkowania Rak betonu Rak betonu to reakcja alkaliów z cementu z kwasem krzemowym ASR z kruszywa Do 10-ciu lat prognoza przebudowy Koszt przebudowy ponad 300 mln Euro 5
Rak betonu Powody uszkodzeń Niska cena Stosowanie lokalnych kruszyw Kruszywa zawierające kwas krzemowy Przykład uszkodzeń po 11-stu miesiącach użytkowania całkowite zniszczenie nawierzchni betonowej 6
Za i przeciw Uszkodzenia Wpływ obciążenia ruchem Szorstkość Hałaśliwość Koszty Budowy Utrzymania 7
Uszkodzenia: Nawierzchnia asfaltowa Deformacje trwałe lepkoplastyczne warstw asfaltowych strukturalne - odkształcenie podłoża Spękania: zmęczeniowe (ruch pojazdów) zmęczeniowe termiczne (cykle termiczne) termiczne (niska temperatura) odbite (z niższych warstw) Uszkodzenia powierzchniowe 8
Uszkodzenia: Nawierzchnia betonowa Deformacje trwałe termiczne różnica przemieszczenia krawędzi - klawiszowanie Spękania: zmęczeniowe (ruch pojazdów) zmęczeniowe termiczne (cykle termiczne) Uszkodzenia powierzchniowe 9
Szorstkość Francja Nawierzchnie betonowe na autostradach płatnych Scétaroute: z odsłoniętym kruszywem: po 9 latach uszorstnienie w postaci cienkiej asfaltowej warstwy ścieralnej kompozytowa z cienką asfaltową warstwą ścieralną 10
Szorstkość USA Nawierzchnie betonowe Rowkowanie (diamond grinding, grooving) Wyrównanie deformacji (średnio 4 mm) Uszorstnienie Zmniejszenie hałaśliwości Trwałość 8-10 lat Do 4 zabiegów w okresie eksploatacji nawierzchni betonowej 11
Hałaśliwość, db(a) Hałaśliwość nawierzchni 85 80 75 70 Sucha Mokra Stan nawierzchni Beton cementowy Beton asfaltowy Beton asfaltowy porowaty AIPCR, 1993 12
Hałaśliwość Niemcy, Huschek, 1997 13
Trwałość - Asfalt Konstrukcja nawierzchni: standardowe założenie 20 lat wiele nawierzchni o dłuższej trwałości (25-35 lat) bez konieczności przebudowy Nawierzchnia asfaltowa projektowana do konkretnych warunków, na życzenie Nowe konstrukcje autostrad UK, USA: 40 lat Warstwa ścieralna: 8-18 lat, średnio 12 lat W Polsce wdrożone przez IBDiM - od kilkunastu lat stosowane nawierzchnie długowieczne na 30 lat z AC WMS (betonem asfaltowym o wysokim module sztywności) Przykład: prawie wszystkie polskie autostrady Pierwsza długowieczna 50-cioletnia nawierzchnia asfaltowa w Polsce Strabag, TPA 14
Trwałość - Beton Konstrukcja nawierzchni USA, (TRB 1999), studium ERES i ACPA, przegląd 76 odcinków nawierzchni oraz Kanada, Ontario (2000), JPC (płyty dyblowane), studium ERES Standard w Ontario 25 lat, Średnio w Ontario 28 lat, Analiza ERES w USA 34±5,4 lat Powierzchniowy zabieg utrzymaniowy co 11±1,5 lat 15
Trwałość - Beton Wymiana wypełnienia szczelin Bardzo uciążliwa dla użytkownika Francja: co 5 7 lat Niemcy: co 5 lat 16
Trwałość - Beton Wymiana szczelin USA, badania SHRP 1200 szczelin, 12 produktów, gumowo-asfaltowe i silikonowe Ocena po 7-miu latach 52% uszczelnień - co najmniej 25% uszkodzeń w zimnym klimacie lepsze gumowo-asfaltowe niż silikonowe w gorącym klimacie lepsze silikonowe niż gumowo-asfaltowe trwałość od 3 lat do 14 lat (ekstrapolacja) 17
Koszty Budowy Utrzymania Użytkownika Strata czasu Eksploatacji pojazdu Wypadków 18
Koszty Wnioski Beton droższy w budowie w każdych warunkach: Niemcy 17%, Norwegia 52% Beton zwiększa koszty użytkownika wzrost natężenia ruchu z 30 tys. do 50 tys. pojazdów/dobę wzrost kosztów użytkownika wskutek remontów nawierzchni: beton o 196%, asfalt o 129% 19
Koszty Nawierzchnia asfaltowa jest bardziej ekonomicznie opłacalna od nawierzchni betonowej w budowie i eksploatacji przy każdym natężeniu ruchu mniejsze koszty budowy łatwiejsze i tańsze utrzymanie mniejsze koszty użytkownika i środowiska opłacalność zwiększenia trwałości nawierzchni asfaltowej, stosując nowe technologie i materiały 20
Asfalt - Beton: zalety i wady Asfalt Beton Budowa korekta błędów budowy + - koszty + - Utrzymanie szybkość + - koszty -/+ +/? Warunki użytkowania komfort + - szorstkość + - jasność -/+ + hałaśliwość + - 21
Typy nawierzchni drogowych Za i przeciw Postęp techniczny Udział w sieci drogowej w świecie 22
Postęp techniczny Asfalt Polimeroasfalt Asfalt wielorodzajowy SMA Cienka warstwa Beton asfaltowy porowaty Mieszanki o wysokim module sztywności Beton Ciągłe zbrojenie Polimerobeton Beton porowaty Odsłonięte kruszywo Beton na asfalt (Whitetopping) 23
Postęp techniczny: Asfalt Skuteczność nowych rozwiązań materiałowych i technologicznych: Trwałość 40 lat pod ciężkim ruchem (Heavy Duty Pavements) Odporność na koleinowanie Szorstkość - bezpieczeństwo użytkownika Mała hałaśliwość Odporność na paliwa 24
Postęp techniczny: Asfalt Postęp techniczny przyjazny środowisku naturalnemu Nawierzchnie asfaltowe stare i nowe mogą być w całości powtórnie stosowane - recyklowane 25
Typy nawierzchni drogowych Za i przeciw Postęp techniczny Udział w sieci drogowej w świecie 26
Długość, tys. mil USA, drogi główne, 1941-1995 1500 1000 500 0 1941 1951 1961 1971 1981 1991 Rok ASFALT BETON 27
Nawierzchnie dróg we Francji Francja 100 80 60 40 20 0 9 91 Autostrady płatne 19 81 Drogi krajowe Asfalt Beton 28
Nawierzchnie dróg w Niemczech Niemcy 100 1,5 80 28 21,6 1,4 60 40 72 98,5 77 20 0 Autostrady Drogi krajowe Drogi gminne Asfalt Beton DEB 29
Nawierzchnie w Europie Asfaltowa, półsztywna 13,1% Betonowa, sztywna 5,4% Asfaltowa, podatna 81,5% 30
Obniżka cen ropy mniejsza cena asfaltu 31
Analiza PSWNA kosztów budowy konstrukcji 2 wariantów nawierzchni na podstawie cen ofertowych II kwartał 2015 r. Koszt budowy 1km drogi ekspresowej i utrzymania jej przed 30 lat - Odcinek Częstochowa/Jędrzejów (C/J) - Odcinek Białystok (B) Koszt budowy 809 km drogi ekspresowej i utrzymania jej przed 30 lat - Odcinek Częstochowa/Jędrzejów (C/J) - Odcinek Białystok (B) Oszczędność na korzyść technologii asfaltowej - Odcinek Częstochowa/Jędrzejów (C/J) - Odcinek Białystok (B) Asfalt 10 900 000 PLN 11 719 000 PLN 8 818 100 000 PLN 9 480 671 000 PLN 1 241 815 000 PLN 1 264 467 000 PLN Beton 12 435 000 PLN 13 282 000 PLN 10 059 915 000 PLN 10 745 138 000 PLN 32
Oszczędności? GDDKiA, uzasadniając swoje plany budowy ponad 800 km dróg ekspresowych i autostrad w technologii betonowej, stwierdziła, że pozwoli to zaoszczędzić 635 mln złotych Jest wręcz odwrotnie. Gdyby odcinki, które miały powstać w technologii betonowej (łącznie 809 km), wybudować w technologii asfaltowej, pozwoliłoby to wygenerować oszczędności na poziomie ponad 1 mld 264 mln złotych 33
Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami - Koszty emisji CO 2 Produkcja 1t cementu - Emisja ok. 0,7 T CO 2 W latach 2013 2020 pula bezpłatnych uprawnień do emisji CO 2 dla sektora cementowego w Polsce wyniesie 8,6 mln ton rocznie Budowa 809 km w technologii betonowej przyczyni się do wzrostu polskiej emisji CO 2 o 1 365 000 t (zużycie do ich budowy dodatkowej ilości ok. 2,1 mln t cementu) Po zmianach w polityce klimatycznej KE cena uprawnień emisji CO 2 wyniesie ok. 20 Euro/t Wzrost kosztów o 112 mln PLN w cenie cementu 34
Asfaltowe - Betonowe: Podsumowanie Nawierzchnie asfaltowe w porównaniu do nawierzchni betonowych są: bardziej ekonomicznie opłacalne mniej kosztowne w budowie i utrzymaniu bezpieczniejsze (większa szorstkość) i przyjaźniejsze (brak szczelin) dla użytkownika i otoczenia (mniejsza hałaśliwość) W świecie zdecydowanie przeważają nawierzchnie asfaltowe, niezależnie od kategorii drogi (autostrada, krajowa, gminna) 35
Czarne i Białe Black & White Zgoda? Ale może w barze?! 36
BLACK IS BEAUTIFUL