Innowacyjne nawierzchnie ulic Prof. dr hab. inż. Dariusz Sybilski Instytut Badawczy Dróg i Mostów Politechnika Lubelska d.sybilski@ibdim.edu.pl Łódź, 30 września 2010 1
O czym opowiem Nawierzchnie ciche Szybkie remonty ulic w Warszawie Nawierzchnie fotokatalityczne Łódź, 30 września 2010 2
Nawierzchnie ciche Szybkie remonty ulic w Warszawie Nawierzchnie fotokatalityczne Łódź, 30 września 2010 3
Problem hałasu w Europie 55 db(a) - dźwięk nieprzyjemny 65 db(a) - dźwięk nie do zniesienia, np. poważne zakłócenia snu 80 mln Europejczyków cierpi wskutek niedopuszczalnego natężenia hałasu 170 milionów Europejczyków żyje w szarej strefie dokuczliwości hałasu 38 mld euro rocznie - szkody ekonomiczne z powodu hałasu w UE (zakłócenia snu, utrata efektywności pracy, spadek wartości nieruchomości) Łódź, 30 września 2010 4
Hałas Każdy dźwięk, niezależnie od jego sposobu powstawania, głośności i czasu trwania, który powoduje dyskomfort psychiczny lub jest odczuwany jako uciążliwośd Łódź, 30 września 2010 5
Metody zmniejszenia hałasu ruchu pojazdów Zmniejszenie natężenia ruchu Ograniczenie prędkości ruchu Graniczna prędkośd 55 km/h, samochody Ściany dźwiękochłonne Ciche nawierzchnie Asfalt porowaty Dwuwarstwowe nawierzchnie porowate Drobnoziarnista mieszanka o nieciągłym uziarnieniu (SMA, BBTM MNU) Mieszanka modyfikowana gumą Łódź, 30 września 2010 6
Hałas drogowy Przyczyny Interakcja opona-nawierzchnia Dźwięki pojazdu Silnik System napędowy System wydechowy Łódź, 30 września 2010 7
Łódź, 30 września 2010 8
Hałas drogowy Kontakt opony z nawierzchnią jest głównym źródłem hałasu większości samochodów przy prędkości powyżej 55 km/h samochodów ciężarowych przy prędkości powyżej 70 km/h Łódź, 30 września 2010 9
Hałas drogowy Powstawanie hałasu: Zwiększenie szerokości opony o 10 mm powoduje wzrost hałasu od 0,2 do 0,4 db(a) Szorstkośd nawierzchni również bardzo gładkie nawierzchnie mogą byd powodem powstawania hałasu Szybkie tłoczenie i rozprężanie powietrza w miejscu kontaktu opony z nawierzchnią Łódź, 30 września 2010 10
To nie jest cicha nawierzchnia Łódź, 30 września 2010 11
Przegrody Akustyczne: Ekrany dźwiękochłonne Łódź, 30 września 2010 12
Przegrody Akustyczne: Przekrycia akustyczne Łódź, 30 września 2010 13
Przegrody akustyczne: Wały ziemne i przekopy Łódź, 30 września 2010 14
Przegrody akustyczne: Zieleo izolacyjna Łódź, 30 września 2010 15
Przegrody akustyczne: Zieleo izolacyjna Łódź, 30 września 2010 16
Cicha nawierzchnia asfaltowa Cienka warstwa asfaltowa MNU 0/6 Cienka warstwa asfaltowa MNU 0/10 Beton asfaltowy porowaty Beton asfaltowy Beton cementowy Powierzchniowe utrwalenie Hałas, db(a) Hałaśliwośd: wpływ nawierzchni 90 80 70 60 Łódź, 30 września 2010 17
Cicha nawierzchnia Zmniejszenie hałasu o 3 db(a) jest równoważne: lub 100 km/h 80 km/h Cicha nawierzchnia jest równoważna ścianie dźwiękochłonnej Łódź, 30 września 2010 18
Klasyfikacja hałaśliwości nawierzchni we Francji Kategoria R1 Cicha R2 R3 R4 Głośna Rodzaj nawierzchni BBTM 6 BBUTM 6 PA 10 BBTM 10 AC 10 CWZ BBUTM 10 Beton cementowy BBTM 14 AC 14 Bruk kamienny Kostka kamienna lub betonowa. Łódź, 30 września 2010 19
Klasyfikacja hałaśliwości nawierzchni, IBDiM, 2005 Klasa hałaśliwości nawierzchni Cicha Normalna Głośna AC (BA) 5 lub AC 8 SMA 5, SMA 8 BBTM (MNU) 8 (GUFI) PA (asfalt porowaty) BBTM (MNU) 11 SMA 11 BA 11 Warstwa ścieralna nawierzchni BC (beton cementowy) CWZ (cienka warstwa na zimno) Łódź, 30 września 2010 20
Asfalt porowaty Łódź, 30 września 2010 21
Asfalt porowaty Łódź, 30 września 2010 22
Asfalt porowaty Zwiększenie zawartości wolnych przestrzeni w asfalcie porowatym z 15-18 % v/v do co najmniej 22 % v/v pozwala na redukcję hałasu samochodów osobowych o około -6,5 db (A) i ciężarowych o około -4,5 db (A) Układ dwóch warstw asfaltu porowatego zmniejsza hałas drogowy o dodatkowe około 2 db (A) Układ dwuwarstwowy zmniejszenie hałasu drogowego o 8-10 db(a) Uwaga: warstwa nawierzchni (podłoże) pod asfaltem porowatym musi byd uszczelniona membraną asfaltową skropienie asfaltem 2-3 kg/m 2 lub rolowa membrana asfaltowa zbrojona siatką szklaną Łódź, 30 września 2010 23
Ciche nawierzchnie - możliwości stosowania w Polsce Asfalt porowaty: Trudniejsze zimowe utrzymanie Mniejsza trwałośd (średnio 8 lat, szczelna warstwa 10 lat) Łódź, 30 września 2010 24
Ciche nawierzchnie - możliwości stosowania w Polsce Asfalt porowaty: Układ dwuwarstwowy Większa efektywnośd (zmniejszenie hałasu nawet o 10 db(a) Mniejsze problemy zimowego utrzymania Lepsze odwodnienie Mniejsze zanieczyszczenie Łódź, 30 września 2010 25
Ciche nawierzchnie - możliwości stosowania w Polsce Szczelne mieszanki o nieciągłym uziarnieniu, np. SMA 5, SMA 8, BBTM 8 Mieszanki z dodatkiem gumy Granulat gumowy (GUFI) Nowa technologia tecroad: granulat gumowoasfaltowy Łódź, 30 września 2010 26
Nawierzchnie prefabrykowane Łódź, 30 września 2010 27
Nawierzchnie prefabrykowane Łódź, 30 września 2010 28
Ciche nawierzchnie modyfikowane gumą Łódź, 30 września 2010 29
Metody modyfikacji nawierzchni gumą Metody modyfikacji gumą Metoda mokra Pył lub miał gumowy (< 1,0 mm) Dodatek do asfaltu Metoda sucha Miał lub granulat Modyfikator asfaltu lub frakcja kruszywa Dodatek do mieszanki mineralno-asfaltowej Nowośd: Granulat asfaltowo-gumowy (tecroad) Dodatek do mieszanki mineralno-asfaltowej podczas produkcji w otaczarce Łódź, 30 września 2010 30
Arizona, USA Łódź, 30 września 2010 31
Arizona, USA Łódź, 30 września 2010 32
Nevada, USA Łódź, 30 września 2010 33
Nawierzchnie ciche Szybkie remonty ulic w Warszawie Nawierzchnie fotokatalityczne Łódź, 30 września 2010 34
Szybkie remonty ulic w Warszawie: Frezowanie i Wzmocnienie Łódź, 30 września 2010 35
Efekty frezowania i wzmocnienia Wzmocnienie nawierzchni AC WMS Wysoki moduł sztywności Duża trwałośd zmęczeniowa Siatka Wzmocnienie nawierzchni Zapobieganie spękaniom odbitym Zapobieganie deformacjom trwałym SMA 8 Lepsza tekstura niż BA Dobre właściwości przeciwpoślizgowe Mniejsza hałaśliwośd ruchu PmB większa wodo- i mrozoodpornośd Łódź, 30 września 2010 36
Typowa konstrukcja nowej nawierzchni 3 cm SMA 8 9 cm AC WMS 20 Siatka przeciwspękaniowa szklana powlekana asfaltem? cm istniejąca podbudowa z? Podłoże gruntowe Łódź, 30 września 2010 37
Lokalizacja siatki w nawierzchni Nawierzchnia podatna Modernizowana Nowa warstwa ścieralna mma Nowa warstwa wiążąca mma Stara warstwa podbudowy mma Stara warstwa podbudowy mineralnej Siatka Cele: Wzmocnienie Zwiększenie trwałości zmęczeniowej kompozytu mieszanki mma + siatki Zmniejszenie naprężeo i odkształceo w podbudowie Zwiększenie nośności Łódź, 30 września 2010 38
Lokalizacja siatki w nawierzchni Nawierzchnia podatna (lub półsztywna) Modernizowana Nowa warstwa ścieralna mma Nowa warstwa wiążąca mma Stara warstwa podbudowy mma lub związana hydraulicznie Siatka szklanowęglowa Stara warstwa podbudowy mineralnej Cele: Siatka szklana Zwiększenie odporności na koleinowanie Wzmocnienie Zwiększenie trwałości zmęczeniowej kompozytu mieszanki mma + siatki Zmniejszenie naprężeo i odkształceo w podbudowie Zwiększenie nośności Łódź, 30 września 2010 39
Lokalizacja siatki w nawierzchni Nawierzchnia podatna (lub półsztywna) Modernizowana Nowa warstwa ścieralna mma Stara nawierzchnia z kostki kamiennej Stara warstwa podbudowy związana hydraulicznie Siatka szklanowęglowa Stara warstwa podbudowy mineralnej Cele: Zwiększenie odporności na koleinowanie Wzmocnienie Zwiększenie trwałości zmęczeniowej kompozytu mieszanki mma + siatki Zmniejszenie naprężeo i odkształceo w podbudowie Zwiększenie nośności Łódź, 30 września 2010 40
Skutecznośd siatki Bardzo dobre połączenie międzywarstwowe (w przeciwieostwie do włókniny) Sztywnośd siatki Ujawnienie działania siatki na spękanym, osłabionym podłożu Łódź, 30 września 2010 41
Frezowanie i wzmocnienie: Doświadczenia warszawskie Harmonogram robót Rozpoczęcie robót: piątek 18.00 Oddanie nawierzchni do ruchu: poniedziałek 6.00 W ciągu 7 lat (2004-2010) wykonano ponad odnowę nawierzchni ponad 300 km ulic warszawskich Dotychczasowy rekord w 2008 r. ponad 100 km Łódź, 30 września 2010 42
Frezowanie i wzmocnienie: Doświadczenia warszawskie Szybka i skuteczna poprawa stanu nawierzchni ulic Mniejsze koszty odnowy niż generalnego remontu od 2,5 do 10-ciokrotnie niż klasycznych przebudów Szybkośd odnowy i zmniejszenie utrudnienia ruchu - małe koszty społeczne 1 miesiąc utrudnieo ruchu z powodu przebudowy skrzyżowania to 1,2 mld PLN kosztów społecznych Utrudnienia ruchu tylko w weekend Poprawa komfortu jazdy po mieście (wzrost komfortu życia użytkowników) Poprawa komfortu otoczenia zmniejszenie hałasu Łódź, 30 września 2010 43
ul. Marszałkowska, Łódź, 30 września 2004 2010 44
ul. Marszałkowska, 2004 Łódź, 30 września 2010 45
ul. Marszałkowska, 2004 Łódź, 30 września 2010 46
ul. Koszykowa, 2005 Łódź, 30 września 2010 47
ul. Koszykowa, 2005 Łódź, 30 września 2010 48
ul. Koszykowa, 2005 Łódź, 30 września 2010 49
Łódź, 30 września ul. 2010 Koszykowa, 2005 50
ul. Koszykowa, 2005 Łódź, 30 września 2010 51
Plac Teatralny, 2005 Łódź, 30 września 2010 52
ul. Moliera, 2005 Łódź, 30 września 2010 53
Al. Krakowska, 2006 Łódź, 30 września 2010 54
Al. Krakowska, 2006 Łódź, 30 września 2010 55
Al. Krakowska, 2006 Łódź, 30 września 2010 56
Nawierzchnie ciche Szybkie remonty ulic w Warszawie Nawierzchnie fotokatalityczne Łódź, 30 września 2010 57
Nawierzchnie fotokatalityczne Idea użycia TiO 2 jako fotokatalizatora zgłoszona przez japooskich badaczy Fujishima i Honda w 1972 Hydroliza wody na tlen i wodór w obecności światła wykorzystując anodę z TiO 2 w komorze fotochemicznej W latach 1980-tych uzyskano rozkład organicznych zanieczyszczeo wody przez dodatek TiO 2 pod wpływem światła UV Pierwsze zastosowanie TiO 2 w Japonii w 1996: oczyszczanie powietrza Obecne zastosowania: oczyszczanie wody i powietrza (klimatyzacja) samooczyszczające szyby samooczyszczające (antybakteryjne) płytki ceramiczne tkaniny (antyzapachowe), lustra niezaparowujące (antykondensacyjne) itd. Lintec 10 czerwca 2010 58
Obszary zanieczyszczone w Europie Lintec 10 czerwca 2010 59
Główne źródła zanieczyszczeo powietrza Ruch pojazdów (NO; NO 2 ; CO; CO 2 ; PM10 pył zawieszony) Ogrzewanie termoelektryczne (SO 2 ) Rolnictwo i hodowla zwierząt (NH 3 - amoniak; CH 4 metan) Rozpuszczalniki (VOC Volatile Organic Compound Lotne Związki Organiczne) Lintec 10 czerwca 2010 60
Proces fotokatalityczny substancje szkodliwe przetworzone w rozpuszczalne i nieszkodliwe Lintec 10 czerwca 2010 61
Odcinek testowy w Monza, Włochy Lintec 10 czerwca 2010 62
Dziękuję za uwagę Łódź, 30 września 2010 63