Możliwości stosowania kruszyw polodowcowych do warstw ...

pkd.org.pl

Możliwości stosowania kruszyw polodowcowych do warstw ...

Możliwości stosowania kruszyw

polodowcowych do warstw konstrukcyjnych

asfaltowych nawierzchni drogowych

prof. dr hab. inż. Piotr Radziszewski, Politechnika Warszawska

prof. dr hab. inż. Jerzy Piłat, Politechnika Warszawska

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Zasady zrównoważonego rozwoju

• Rezolucja ONZ 1987

„Zaspokajając potrzeby obecne nie

ograniczajmy przyszłym pokoleniom

możliwości zaspokojenia ich potrzeb”

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL 2


Rozporządzenie UE

• „Obiekt budowlany powinien być tak

zaprojektowany, zrealizowany a także

użytkowany po wyeksploatowaniu,

rozebrany w sposób zgodny z

wymaganiami zrównoważonego rozwoju”

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL 3


Zrównoważony rozwój

Cykl życia budowli

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL 4


Zrównoważenie rozwoju budownictwa

definiuje się w aspekcie:

• ekologicznym,

• ekonomicznym,

• socjalnym.

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL 5


Budownictwo spełniające zasady

zrównoważonego rozwoju:

• zaprojektowane oszczędnie,

• minimum energii przy wznoszeniu i

użytkowaniu,

• brak zanieczyszczenia środowiska,

• ochrona otaczającego środowiska,

• ochrona zasobów wody,

• zapewniające ludziom komfort,

• szanujące lokalny mikroklimat.

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL 6


Konstrukcja nawierzchni asfaltowej –

95% to kruszywo

Warstwa ścieralna

Podbudowa

zasadnicza

Podbudowa

pomocnicza

Warstwa wiążąca

Podbudowa

Podłoże ulepszone

Nawierzchnia

Podłoże

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL 7


Podział i klasyfikacja kruszyw wg PN-EN

• Poddano analizie zmiany w klasyfikacji kruszyw jakie zaszły po

zastąpieniu norm PN normami PN-EN.

PODZIAŁ KRUSZYW wg PN:

Kruszywa

PODZIAŁ KRUSZYW wg PN-EN:

Kruszywa

Naturalne

Łamane

Naturalne

Sztuczne

Z recyklingu

KLASA – podział kruszyw ze względu na

właściwości fizyczne (klasa I, II, III)

Wymagania wobec kruszywa

GATUNEK – podział kruszyw ze względu na

sposób i jakość produkcji (gatunek 1,2,3)

Geometryczne

Fizyczne

Chemiczne

Gęstość ziaren i

nasiąkliwość

Trwałość

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL 8


Historia powstania kruszyw polodowcowych

• Kruszywa polodowcowe to kruszywa żwirowo-piaskowe

powstałe dzięki działalności lodowców czwartorzędowych.

• Lądolód nasuwał się na obszar Polski czterokrotnie

(zlodowacenia: podlaskie, południowopolskie, środkowopolskie i

północnopolskie).

• Materiał skalny był transportowany przez lodowiec w procesie

egzaracji.

• Lodowiec zostawił za sobą formy polodowcowe: moreny

czołowe, denne, drumliny, ozy, kemy, głazy narzutowe, sandry,

pradoliny.

• Formy polodowcowe stanowią złoża kruszyw naturalnych takich

jak: iły, gliny, piaski, żwiry, otoczaki, głazy narzutowe.

Lodowiec.

Erozja lodowcowa.

Maksymalny zasięg lądolodu w Europie.

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 9


Zasoby [mln ton]

Występowanie i zasoby kruszyw w Polsce

Kruszywo kamienne:

• W Polsce skały osadowe stanowią 47%,

skały magmowe 44% i metamorficzne 9%.

• Skały magmowe i metamorficzne występują

prawie w całości na Dolnym Śląsku. Skały

osadowe eksploatuje się w Polsce środkowej

i południowej.

• Zasoby geologiczne udokumentowane w

660 złożach wynoszą 9 203 mln ton.

Kruszywo żwirowo-piaskowe:

• Kopalinę stanowi kruszywo grube (żwiry,

pospółki) i kruszywo drobne (piaski).

• Największe zasoby znajdują się w woj.

Dolnośląskim, Małopolskim, Opolskim i

Podlaskim.

• Zasoby geologiczne udokumentowane w

6625 złożach wynoszą 15 649 mln ton.

2 500

2 000

1 500

1 000

500

0

1 947

196

DOLNOŚLĄSKIE

KUJAWSKO-POMORSKIE

LUBELSKIE

901 1 019 439

LUBUSKIE

ŁÓDZKIE

MAŁOPOLSKIE

1 778

1 008

MAZOWIECKIE

1 394

OPOLSKIE

PODKARPACKIE

1 070 1 182 639

PODLASKIE

Województwa

POMORSKIE

829

610

ŚLĄSKIE

ŚWIĘTOKRZYSKIE

Zasoby kruszywa naturalnego żwirowo-piaszczystego w Polsce

914

WARMIŃSKO-MAZURSKIE

720

WIELKOPOLSKIE

1 002

ZACHODNIOPOMORSKIE

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 10


Producenci oraz wydobycie kruszyw polodowcowych

• Wydobycie kruszyw naturalnych piaskowo-żwirów wyniosło w Polsce w 2008 r. 150,03 mln ton i z każdym

rokiem rośnie.

• Województwo Podlaskie zalicza się do liderów z wydobyciem na poziomie 11,5 mln ton.

Najwięksi producenci kruszyw na obszarze Podlasia to:

• Zakład Produkcji Kruszyw Szumowo

(złoża: Kutyski, Przyborowo, Wąsewo, Osowo, Szumowo, Rostki, Borowce, Rożyńsk)

• Białostockie Kopalnie Surowców Mineralnych

(złoża: Zadworzany, Zadworzany II, Zadworzany III oraz „Racewo),

• Suwalskie Kopalnie Surowców Mineralnych

(złoża Potasznia, Sobolewo/Las Suwalski, Chrzanowo)

• Przedsiębiorstwo Produkcji Materiałów Drogowych Kruszbet z Suwałk

(złoża: Stożne V, Łęgowo, Sobolewo C, Sobolewo C-I, Krzywe I, Potasznia III, Stożne VI oraz Kiliany )

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 11


Złoża kruszyw polodowcowych

w regionie Polski północno-wschodniej

badania

kruszyw ze

złóż

Producentów:

Kruszbet

(Suwałki,

Stożne I,

Stożne II),

Szumowo

(Szumowo,

Kutaski),

Racewo.

złoża surowcowe

pochodzące z

osadów

czwartorzędowych

takich jak: piaski,

żwiry

glacofluwialne

i morenowe,

mieszanki

(pospółka),

otaczaki oraz

głazy narzutowe

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL 12


Suwalski masyw skał głębinowych

o Krzemianka

o Udryń

o Jeleniewo

o Szurpiły

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL 13


Suwalski masyw skał głębinowych

• Głębokość 800–2000m

• Rudy magnetytowo-tytanowo-wanadowe

• Skały



Noryty (zawartość SiO 2 : 39-41%), gabro

anortyzyty (zawartość SiO 2 : 47-51%), labradoryt

• Według „Surowce skalne Polski” S. Kozłowski, Warszawa

1986



Skały jako surowiec odpadowy – produkcja kruszywa 2,0 mln ton/rok

Labradoryty – cenny surowiec ozdobny i budowlany

?

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL 14


Ocena przydatności kruszyw polodowcowych do MMA

pod względem spełnienia wymaganych właściwości

Poddano analizie właściwości trzynastu

rodzajów kruszyw kopalni Kruszbet:

• Żwir płukany spełnia wymagania dla

dolnych warstw dróg niższych kategorii KR

1-2.

• Żwir kruszony można stosować już do

wszystkich warstw KR 1-4.

• Grys nadaje się do wszystkich warstw

KR1-6.

• Żwiry oraz grysy nie spełniają warunku

nasiąkliwości W cm 0,5 ale badanie

mrozoodporności klasyfikują te kruszywa

jako mrozoodporne.

• Kruszywa polodowcowe spełniają

wymagania WT-1.

Rodzaj badania

Wymagania wg.

WT-1

Kruszywo z kopalni

Kruszbet Suwałki

SMA KR5-6 grys 6,3-12,5

Uziarnienie G C 90/15 G C 90/10

Zawartość pyłów f 2 f 0,5

Jakość pyłów-kr. drobne MB F 10 MB F 10

Procentowa zawartość ziaren

o powierzchni przekr. i łam.

Kształt kruszywa

Odporność kruszywa na

rozdrabnianie

Odporność kruszywa na

polerowanie

Gęstość ziaren

C 100/0 C 100/0

Fl 20 Fl 10

Sl 20 Sl 15

LA 25 LA 25

PSV 50 PSV 50

ρ a

deklarowana przez

2,65

ρ rd

producenta

2,59

ρ ssd 2,61

Grube zanieczyszczenia

lekkie

m LPC 0,1 m LPC 0,1

Nasiąkliwość W cm 0,5 W cm 1

Mrozoodporność

F 1

F NaCl 7 F NaCl 5

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 15


Adhezja (przyczepność, powinowactwo)

• Podstawowe rodzaje przyczepności:

• mechaniczna (bierna lub względna)

• fizykochemiczna (właściwa, czynna)

• Rodzaje te uzupełniają się wzajemnie

!

• W zależności od powierzchni zwilżanej

(materiału mineralnego) i cieczy zwilżającej

(lepiszcza) jeden z rodzajów przyczepności

może mieć zasadnicze znaczenie

Ostróda 2010

Politechnika Warszawska Wydział IL


Analiza ekonomiczna zastosowania kruszyw

polodowcowych dla północno wschodniej Polski

• Skalkulowano koszty produkcji 40 recept mieszanek MMA.

• W wycenie uwzględniono trzy warianty lokalizacji przyszłych inwestycji drogowych: Warszawa,

Białystok, Augustów.

• Wyceniono MMA na warstwy: podbudowy, wiążącą i ścieralną dla KR1-2, KR3-4 oraz KR 5-6.

• Zastosowano kruszywa:



polodowcowe (żwir sortowany i kruszony z kopalni Kruszbet w Suwałkach, grys z kopalni

SKSM Las Suwalski),

z przekruszonych skał (grys wapienny z kopalni Miedzianka woj. Świętokrzyskie, melafir z

kopalni w Czarnym Borze woj. Dolnośląskie gabro z kopalni Słupiec woj. Dolnośląskie).

• Koszt kruszyw odpowiada aktualnej ofercie handlowej kopalń dla dużych odbiorców.

• Skalkulowany koszt transportu uzależniony jest od odległości dostawy i odpowiada aktualnym

cenom producentów kruszyw i firm transportowych.

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 17


Koszty MMA z uwzględnieniem kosztów transportu

kruszywa

Koszt 1 tony SMA11 dla KR 5-6:

• Warszawa: 225,09 zł/t,

• Białystok: 243,97 zł/t,

• Augustów: 249,83 zł/t,

Augustów

Koszt 1 tony AC16W dla KR 3-4:

• Warszawa: 166,48 zł/t,

• Białystok: 185,02 zł/t,

• Augustów: 191,00 zł/t,

Koszt 1 tony AC22P dla KR 1-2:

• Warszawa: 138,74 zł/t,

• Białystok: 161,1 zł/t,

• Augustów: 167,58 zł/t,

Czarny Bór

Wzrost kosztów transportu wraz ze wzrostem odległości.

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 18


Porównanie cen MMA zaprojektowanych na kruszywach

polodowcowych i na kruszywach ze skał z południa

Polski

Ceny MMA dla Białegostoku [zł/t]

Ceny MMA dla Augustowa [zł/t]

208,42 183,94 203,62

Kruszywa z południa Polski

214,29 189,94 209,58

155,52 139,21 166,31

Kruszywa polodowcowe

149,38 127,50 154,76

AC11S

KR1-2

AC22P

KR 3-4

AC16W

KR 5-6

AC11S

KR1-2

AC22P

KR 3-4

AC16W

KR 5-6

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 19


Analiza kosztów budowy drogi gminnej, wojewódzkiej i

ekspresowej przy zastosowaniu kruszyw polodowcowych

Wykorzystując zaprojektowane i wycenione MMA dokonano analizy finansowej:

• Budowy 10 km drogi gminnej o przekroju jezdni 1x2

• z poboczem nie utwardzonym.

warstwa ścieralna AC 11 S gr.5cm

warstwa podbudowy AC 22 P gr. 9cm

• Budowy 10 km drogi wojewódzkiej o przekroju jezdni 1x2

• z poboczem utwardzonym.

warstwa ścieralna AC 11 S gr.5cm

warstwa podbudowy AC 16 W gr. 8cm

warstwa podbudowy AC 22 P gr. 10cm

• Budowy 10 km drogi ekspresowej o przekroju jezdni 1x2

• z poboczem utwardzonym.

warstwa ścieralna SMA 11 S gr.5cm

warstwa podbudowy AC 16 W gr. 8cm

warstwa podbudowy AC 22 P gr. 18cm

Przeprowadzono obliczenia:

• Ułożenia MMA, otrzymano 14,29 zł/t

• Transportu MMA z miejsca produkcji do wbudowania,

otrzymano 9 zł/t ( na odległość 30km).

• Oczyszczenia i skropienia podłoża, otrzymano 1,15 zł/m2

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 20


Analiza kosztów budowy

Koszt budowy 10 km drogi gminnej w okolicach Białegostoku:

• MMA z kruszywami z południa Polski 6 111 000 zł.

• MMA z kruszywami polodowcowymi 4 970 000 zł.

• Oszczędność: 2 km drogi więcej za tą samą cenę.

Koszt budowy 10 km drogi wojewódzkiej w okolicach Białegostoku:

• MMA z kruszywami z południa Polski 14 961 000 zł.

• MMA z kruszywami polodowcowymi 12 718 000 zł.

• Oszczędność: 2 km drogi więcej za tą samą cenę.

Koszt budowy 10 km drogi ekspresowej w okolicach Białegostoku:

• MMA z kruszywami z południa Polski 44 594 000 zł.

• MMA z kruszywami polodowcowymi 37 943 400 zł.

• Oszczędność: 2 km drogi więcej za tą samą cenę.

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 21


Wnioski

• Kruszywa polodowcowe na terenie Polski powstały w wyniku działalności lodowców

głównie czwartorzędowych.

• Województwo podlaskie posiada jedne z największych zasobów kruszywa naturalnego

piaskowo-żwirowego w Polsce i jest jednym z liderów pod względem jego wydobycia.

• Kruszywa polodowcowe nadają się do stosowania do mieszanek mineralno-asfaltowych

wszystkich kategorii ruchu.

• Korzyści wynikające z zastosowania lokalnych kruszyw polodowcowych w stosunku do

kruszyw ze skał litych z południa Polski to oszczędność:

- dla warstwy podbudowy 50,16 zł na tonie,

- dla warstwy wiążącej 45,07 zł/t,

- dla warstwy ścieralnej 50,85 zł/t.

• Stosując kruszywa polodowcowe można wybudować nie 10 km lecz 12 km nawierzchni

drogi w okolicy Białegostoku, a w rejonie Augustowa 13 km nawierzchni.

• Przeprowadzona analiza zasobów i wydobycia kruszyw polodowcowych w regionie

północno-wschodnim Polski wykazała, że zakłady produkujące kruszywa będą w stanie

sprostać zapotrzebowaniu na kruszywo dla drogownictwa w długim okresie czasowym.

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 22


Dziękuję za uwagę

Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 23

More magazines by this user
Similar magazines