DOŚWIADCZENIA W REALIZACJI NAWIERZCHNI BETONOWYCH TOMASZ RUDNICKI

PLAN PREZENTACJI 1. Historia budowy nawierzchni betonowych 2. Przykład zastosowania nawierzchni betonowych w GDDKiA 3. Kryteria wyboru rodzaju nawierzchni na lata 2014-2023 4. Analiza kosztu obiektu w czasie (LCA) 5. Podsumowanie Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 2

HISTORIA NAWIERZCHNI BETONOWYCH STAROŻYTNY RZYM Pierwsze drogi powstały w Rzymie rok 200 n. e. - sieć o dł. 80 000 km Korona drogi wyniesiona 2 metry ponad teren Odwodnienie podłużne Użycie materiałów wiążących (wapno i piasek) brak odporności na wodę Następnie dodano popiół wulkaniczny cement pucolanowy od miejscowości Puzzuoli pod Wezuwiuszem Via Appia, internet Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 3

HISTORIA NAWIERZCHNI BETONOWYCH 1845r. Izaak Johnson USA wynalazł prototyp nowoczesnego cementu a po 40 latach czyli w 1885 powstał pierwszy pojazd samochodowy napędzany silnikiem spalinowym 1888r. w Niemczech (m. Wrocław) wybudowano pierwszą nawierzchnię z betonu cementowego (pl. Bluchera) 1892r. w stanie Ohio wybudowano pierwsza nawierzchnię z betonu cementowego (cement-piasek-kruszywo łamane) 1:1,5:3. Nawierzchnia z płyt 1,5*1,5m (w 1962r. wykonano odwierty konstrukcji i uzyskano 56 MPa!) 1909r. W Detroit (kolebka przemysłu samochodowego) wybudowano nawierzchnię o gr 17,5cm szczeliny wypełniano drewnianymi wkładkami co 7,5 metra Via Appia, internet Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 4

HISTORIA NAWIERZCHNI BETONOWYCH 1926r. Profesor Westergard podał teorię płyt o skończonych wymiarach. Była ona wynikiem wielu doświadczeń i obserwacji. Powstała wtedy zasada, że płyta o grubości 20cm ma długość 6 metrów (dylatacje) 1926r. w Niemczech powstały pierwsze wytyczne do budowy nawierzchni z betonu cementowego 1933r. Powstał w Niemczech narodowy plan budowy autostrad i pierwsze wytyczne techniczne do budowy autostrad z betonu cementowego o docelowej długości 14 000 km 1939r. Wybudowano w Niemczech 52mln m2 dróg betonowych Via Appia, internet Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 5

HISTORIA BUDOWY NAWIERZCHNI BETONOWYCH W okresie ostatnich 20 lat wykonano w Polsce odcinki dróg z nawierzchnią betonową o łącznej długości 572 km: A2 Nowy Tomyśl Świecko 104,8 km A4 Jędrzychowice Krzyżowa Wrocław 153 km A4 Korczowa ok. 4,7 km A18 Golnice Krzyżowa 5,6 km i DK18 Olszyna Golnice 67,2 km (jedna jezdnia wyremontowana) w sumie 72,8 km S8 A1 granica województw łódzkiego/mazowieckiego 84 km Kilka krótkich odcinków m.in. S3, S69, DK32, DK50, DK88 ok. 9 km Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 6

HISTORIA BUDOWY NAWIERZCHNI BETONOWYCH Dodatkowo w budowie znajdują się odcinki o sumarycznej długości 300 km: S17 Warszawa Lublin S2/S8 obwodnica Warszawy S8 Warszawa Radziejowice oraz Warszawa Białystok S5 w. Aleksandrowo (w. Bydgoszcz-Północ) Bydgoszcz Szubin Do końca 2020 roku sieć dróg szybkiego ruchu o nawierzchni betonowej będzie liczyć ok 1300 km, co będzie stanowiło ok. 27 % wszystkich dróg szybkiego ruchu Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 7

PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA BERLINKA 1934-1938 A6 Źródło: www.berlinka.pl Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 8

PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA Po 70 latach wykonano badania przed przebudową: Badana cecha Jednostka Wynik średni badania Wymagania Wytrzymałość na ściskanie MPa 63 > 40 MPa Nasiąkliwość % 4,3 < 5 % Mrozoodporność F150 ubytek masy % 0,6 < 5 % ubytek wytrzymałości % 3,8 < 20 % A6 Źródło: GDDKiA Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 9

PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA A4 Budujemy lepsze miasta Źródło: GDDKiA 16.09.2016 10

PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA A2 Źródło: GDDKiA Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 11

PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA BETON O CIĄGŁYM ZBROJENIU A2 Budujemy lepsze miasta Źródło: SPC 16.09.2016 12

PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA BETON O CIĄGŁYM ZBROJENIU A2 Budujemy lepsze miasta Źródło: SPC 16.09.2016 13

PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA S8 Budujemy lepsze miasta Źródło: SPC 16.09.2016 14

KRYTERIA WYBORU RODZAJU NAWIERZCHNI Analiza wielokryterialna: Analiza pod kątem ruchowym Analiza hałasu Analiza zalet i wad wykonania Analiza kosztów budowy i utrzymania Analiza cen materiałów Analiza jednorodności Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 15

ANALIZA POD KĄTEM RUCHOWYM Proponowane odcinki o nawierzchni betonowej do 2020 roku Poniżej przedstawiono warianty długości planowanych odcinków o nawierzchni betonowej w zależności od przyjętego poziomu prognozowanego w 2020 roku natężenia ruchu pojazdów ciężkich: Budujemy lepsze miasta Źródło: GDDKiA 16.09.2016 16

ANALIZA POD KĄTEM RUCHOWYM Źródło: GDDKiA Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 17

ANALIZA POD KĄTEM RUCHOWYM Budujemy lepsze miasta Źródło: GDDKiA 16.09.2016 18

ANALIZA POD KĄTEM RUCHOWYM Budujemy lepsze miasta Źródło: GDDKiA 16.09.2016 19

ANALIZA POD KĄTEM RUCHOWYM 2036 Źródło: GDDKiA Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 20

ANALIZA POD KĄTEM HAŁASU Różnica w hałasie pomiędzy betonem asfaltowym a betonem cementowym wyniosła 2 db B A B A A B Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 21 ŻRÓDŁO: GARDZIEJCZYK DROGOWNICTWO 10/2014

ANALIZA POD KĄTEM HAŁASU ŻRÓDŁO: ADMINISTRACJA DROGOWA CZECH 2014 Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 22

ANALIZA POD KĄTEM ZALET I WAD WYKONANIA Zalety: Duża odporność na wysokie i niskie temperatury Możliwość wykonywania kompletnej nawierzchni w jednym przejściu rozkładarki Duża sztywność nawierzchni w czasie długotrwałego przeciążenia zwłaszcza w wysokich temperaturach Możliwość ponownego użycia materiałów z wyburzenia nawierzchni betonowej (pełen recykling) Większa trwałość w czasie nawierzchni betonowej (nawet 50 lat) Niższe koszty utrzymania nawierzchni Duża jasność nawierzchni - mniejsze koszty oświetlenia Większe bezpieczeństwo Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 23

ANALIZA POD KĄTEM ZALET I WAD WYKONANIA Wady: Wrażliwość mieszanki betonowej na dobór komponentów niskiej jakości (alkalia w kruszywie) Konieczność wykonywania szczelin dylatacyjnych Konieczność okresowej wymiany uszczelnień dylatacji (co 7-8 lat) Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 24

ANALIZA POD KĄTEM KOSZTÓW BUDOWY I KOSZTÓW UTRZYMANIA Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 25

ANALIZA POD KĄTEM CEN MATERIAŁÓW Porównanie światowych cen bitumu, oleju grzewczego i cementu w latach 1969-2009 wskazujące na jego zmienność i zależność od czynników zewnętrznych : ASFALT CEMENT 1969 2009 Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 28 ŻRÓDŁO: European Concrete Paving Association Cocrete Roads: a samrt and sustainable choice

ANALIZA KOSZTU NAWIERZCHNI W CZASIE (LCA) Porównanie dwóch rodzajów konstrukcji nawierzchni wykonanej w technologii (asfaltowej i betonowej) Analizowane konstrukcje to KR6 i KR7 Obciążenie 90 mln osi obliczeniowych Okres eksploatacji 30 lat ŻRÓDŁO: POLTECHNIKA WROCŁAWSKA 2015 Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 29

ANALIZA KOSZTU NAWIERZCHNI W CZASIE (LCA) KOSZTY BUDOWY POD Z KRUSZYWA POD Z BETONU ASFALTOWEGO POD Z MIESZANKI ZWIĄZANEJ CEMENTEM NAWIERZCHNIA ASFALTOWA 2,719 2,764 2,574 NAWIERZCHNIA BETONOWA 1,996 1,995 1,936 Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 30 ŻRÓDŁO: POLTECHNIKA WROCŁAWSKA 2015

ANALIZA KOSZTU NAWIERZCHNI W CZASIE (LCA) KOSZTY UTRZYMANIA POD Z KRUSZYWA POD Z BETONU ASFALTOWEGO POD Z MIESZANKI ZWIĄZANEJ CEMENTEM NAWIERZCHNIA ASFALTOWA 2,613 2,613 2,613 NAWIERZCHNIA BETONOWA 0,514 0,491 0,491 Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 31 ŻRÓDŁO: POLTECHNIKA WROCŁAWSKA 2015

ANALIZA KOSZTU NAWIERZCHNI W CZASIE (LCA) KOSZTY CYKLU ŻYCIA po 30 latach POD Z KRUSZYWA POD Z BETONU ASFALTOWEGO POD Z MIESZANKI ZWIĄZANEJ CEMENTEM NAWIERZCHNIA ASFALTOWA 2,613 2,613 2,613 NAWIERZCHNIA BETONOWA 0,514 0,491 0,491 Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 32 ŻRÓDŁO: POLTECHNIKA WROCŁAWSKA 2015

ANALIZA KOSZTU NAWIERZCHNI W CZASIE (LCA) Koszty budowy nawierzchni betonowych są niższe o 20% od nawierzchni asfaltowych Koszty utrzymania nawierzchni betonowych są niższe o 80% od nawierzchni asfaltowych w 30 letnim cyklu życia koszty nawierzchni betonowych są niższe o 50% Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 33 ŻRÓDŁO: POLTECHNIKA WROCŁAWSKA 2015

WNIOSKI Budujemy lepsze miasta 16.09.2016 34 ŻRÓDŁO: SPC 2015

DOŚWIADCZENIA W REALIZACJI NAWIERZCHNI BETONOWYCH TOMASZ RUDNICKI