Materiały miejscowe, alternatywne i recykling – prof. D. Sybilski

pkd.org.pl

Materiały miejscowe, alternatywne i recykling – prof. D. Sybilski

Materiały miejscowe,

alternatywne i recykling

Prof. dr hab. inŜ. Dariusz

Sybilski

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009

1


O czym będę mówił




Czemu stosować?

Co i jak stosować?

Podsumowanie

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009

2


Czemu stosować?

Co i jak stosować?

Podsumowanie

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009

3


Polityka gospodarki odpadami UE






Zapobieganie powstawaniu odpadów

Minimalizacja ich ilości

Odzyskiwanie

Unieszkodliwianie

Wykorzystanie odpadów



Wykorzystanie do celów przemysłowych,

energetycznych i budowlanych, jako surowców

wtórnych bezpośrednio lub po przetworzeniu

Wykorzystanie do celów nieprzemysłowych, przy

kształtowaniu powierzchni ziemi, a takŜe do

nawoŜenia lub ulepszania gleby

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 4


ZagroŜenia budowy i

modernizacji dróg




Niedostatek materiałów: kruszyw,

asfaltu, cementu

Spiętrzenie dostaw w końcu sezonu

roboczego

Logistyka i Transport



Budowa i remonty dróg

Niewydolność transportu kolejowego

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 5


Czemu stosować?

Co i jak stosować?

Podsumowanie

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009

6


Co stosować?




Materiały miejscowe


Słabe kruszywa




Piaski

Pospółki

Wapienie, dolomity

Materiały alternatywne

Recykling nawierzchni drogowych

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 7


Jak stosować materiały

miejscowe?



Słabe kruszywa

Konstrukcja nawierzchni i technologia

budowy dostosowana do miejscowych

zasobów materiałowych



Przykład: beton asfaltowy o wysokim

module sztywności

Przykład: nawierzchnia półsztywna lub

kompozytowa

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 8


Beton asfaltowy o wysokim

module AC WMS




Praca badawcza IBDiM na zlecenie

GDDKiA

Kruszywa klasy II, III lub pozaklasowe:





Wapienne

Granitowe

Przekruszone otoczaki

śuŜel stalowniczy

Bazaltowe kruszywo porównawcze

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 9


Program badań

AC WMS 16

Zawartość wolnych przestrzeni ~3%v/v


Moduł sztywności IT-CY, 4PB-PR, w

10°C

Trwałość zmęczeniowa 4PB-PR, w 10°C,

10 Hz

Koleinowanie, duŜy koleinomierz, 60°C

Odporność na działanie wody

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 10


Koleinowanie

10

BAWMS16B5.1

6,3 %

PLD, %

5

BAWMS16B4.6

2,7 %

BAWMS16W

3,7 %

BAWMS16G

2,6 % BAWMS16O

2,0 %

BAWMS16Z

2,3 %

0

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 11


Moduł sztywności

21118

19756

19272

17950

23511

19837

17241

17291

18918

16927

19325

20713

25000

20000

15000

10000

5000

Moduł sztywności, MPa

0

BAWMS16B4.6 BAWMS16B5.1 BAWMS16W BAWMS16G BAWMS16O BAWMS16Z

Symbol MMA

IT-CY 4PB-PR

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 12


Trwałość zmęczeniowa

100

90

80

Spadek modułu D, %

70

60

50

40

30

20

49

31,7

19,7

15,3

10

0

BAWMS16B4.6 BAWMS16B5.1 BAWMS16W BAWMS16G BAWMS16O BAWMS16Z

Symbol MMA

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 13


Odporność na działanie wody

140

Wodoodporność, %

120

100

80

60

40

114,9

118,7

95,3

107,8

104,8

121,3

20

0

BAWMS16B4.6 BAWMS16B5.1 BAWMS16W BAWMS16G BAWMS16O BAWMS16Z

Symbol MMA

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 14


Wnioski

Kruszywa uznawane za słabsze lub wzbudzające niepewność

i obawy o trwałość wykonanych z nimi nawierzchni

asfaltowych mogą być z powodzeniem stosowane w BA WMS

Pomocne w ich obiektywnej ocenie jest określenie wymagań i

metod badań, które pozwalają obiektywnie i wiarygodnie

ocenić właściwości wytworzonych z nimi mieszanek

mineralno-asfaltowych

Takie moŜliwości daje nowa norma europejska PN-EN 13108-

1, w której podano dwie metody projektowania betonu

asfaltowego empiryczną i funkcjonalną

Metoda funkcjonalna wykorzystuje zaawansowane metody

badań, które umoŜliwiają taką ocenę i dają szansę

inwestorowi i wykonawcy na zastosowanie materiałów, które

pozornie są gorszej jakości

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 15


Nawierzchnia drogowa

Asfaltowa, półsztywna

Warstwa ścieralna

Warstwy

asfaltowe

Warstwa wiąŜąca

Warstwa podbudowy

Podbudowa związana spoiwem hydraulicznym:

cementem, wapnem

PodłoŜe gruntowe ulepszone

PodłoŜe gruntowe nieulepszone

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 16


Nawierzchnia drogowa

Asfaltowa, Kompozytowa

Warstwa (y) asfaltowe

Warstwy podbudowy związane spoiwem

hydraulicznym: cement, wapno, popioły

PodłoŜe gruntowe ulepszone

spoiwem hydraulicznym

PodłoŜe gruntowe

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 17


Nawierzchnia półsztywna lub

kompozytowa



Podstawowy problem spękania

odbite

Konieczność stosowania środków

zapobiegawczych



Dylatacje

Membrany przeciwspękaniowe

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 18


Uszkodzenia:

Nawierzchnia asfaltowa

Spękania odbite

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 19


Szczeliny dylatacyjne


Kontrola rozwartości szczeliny


Częstotliwość szczelin od 2 do 3m

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 20


Szczeliny dylatacyjne


Brak współpracy płyt

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 21


Szczeliny dylatacyjne


Zapewnienie współpracy płyt

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 22


Spękanie odbite prewencja -

szczeliny dylatacyjne

Nacięcie:

inicjacja na górze

Sztywna wkładka

Nacięcie:

inicjacja na dole

Szczelina

z emulsją asfaltową

Wkładka foliowa

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 23


Spękanie odbite membrana

Nowe warstwy asfaltowe

Membrana przeciwspękaniowa

Warstwa wyrównawcza

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 24


Znaczenie połączenia między

warstwami

NapręŜenie rozciągające

brak połączenia

NapręŜenie rozciągające

dobre połączenie

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 25


Materiały do membrany







Asfalt piaskowy

SAMI

Powierzchniowe utrwalenie z wysokomodyfikowanego

elastomeroasfaltu (około 2,5 kg/m 2 )

Włókniny

Pojemnik na asfalt

Siatki

Stalowe

Polimerowe

Szklane

Węglowe

Struktury stalowe plaster miodu

Kompozyty: siatka + włóknina

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 26


Uwaga: włóknina!

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 27


Siatki





Stalowe

Polimerowe

Szklane

Węglowe

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 28


Siatki szklane lub węglowe

powlekane asfaltem





Dobre połączenie z warstwami

asfaltowymi

Łatwość recyklingu nawierzchni

MoŜliwość układania pod cienką

warstwą ścieralną 2-3 cm (siatki

węglowe)

Dopuszczalny przejazd pojazdów

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 29


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 30


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 31


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 32


Materiały alternatywne



Odpad przetworzony w wyniku procesu

technologicznego, odpowiadający po

przetworzeniu wymaganiom norm, aprobat

technicznych na podstawie badań wykonanych

przez akredytowane laboratoria uznaje się za

produkt

Ze względu na uznanie przetworzonych

odpadów przemysłowych (zwanych teŜ często

produktami ubocznymi) za pełnowartościowy

produkt upowszechniana jest ich nazwa -

materiały alternatywne

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 33


Główne odpady przemysłowe w

budownictwie drogowym


Główne gałęzie przemysłu źródła

materiałów alternatywnych:






Budownictwo i przemysł materiałów

budowlanych

Górnictwo

Energetyka

Hutnictwo

Chemia

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 34


śuŜel stalowniczy (ŜuŜel

konwertorowy)


Zastosowania w drogownictwie








Roboty ziemne

Ulepszenie (wzmocnienie) podłoŜa

Warstwy odwadniające

Podbudowy niezwiązane i stabilizowane

spoiwem hydraulicznym

Warstwy nawierzchniowe (podbudowy, wiąŜąca,

ścieralna) z mieszanek mineralno-asfaltowych

Powierzchniowe utrwalenie

Uszorstnienie warstwy ścieralnej (SMA, MNU,

asfalt lany)

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 35


Odpady energetyczne


Zastosowania w drogownictwie

Roboty ziemne - nasypy drogowe: jako samodzielny

materiał budowlany

Roboty ziemne - ulepszone podłoŜe lub warstwa

wzmacniająca (górna warstwa podłoŜa drogowego):

aktywne popioły jako samodzielne spoiwo do stabilizacji i

ulepszania gruntów oraz popioły jako dodatek pucolanowy

do spoiwa hydraulicznego w mieszankach mineralnych

Podbudowa nawierzchni (zasadnicza i pomocnicza): jako

dodatek pucolanowy do spoiwa hydraulicznego w

mieszankach mineralnych

Warstwy asfaltowe nawierzchni: jako wypełniacz dodany

do mieszanek mineralno-asfaltowych

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 36


Odpady powęglowe


Zastosowania w drogownictwie:



Roboty ziemne nasypy, skarpy

Łupki nieprzepalone jako podatne na destrukcję pod

wpływem wody i mrozu są stosowane poniŜej

granicy przemarzania gruntu

Łupki przepalone, odporne na wodę i mróz, bez

ograniczeń

Warstwy mrozoochronne, wzmocnionego podłoŜa i

podbudowy pomocniczej nawierzchni

Twarde łupki przepalone, ewentualnie po ulepszeniu

cementem lub aktywnymi popiołami lotnymi

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 37


Odpady powęglowe


Zastosowania w drogownictwie:

Wykorzystanie odpadów powęglowych w nasypach

komunikacyjnych nie stanowi istotnego zagroŜenia

dla środowiska, przy zachowaniu niezbędnych

środków ostroŜności oraz zastosowaniu w miarę

potrzeb odpowiednich zabezpieczeń, do których

naleŜą:




Dobre zagęszczenie (ograniczające infiltrację wody opadowej i

erozję odpadów oraz moŜliwość ich samozapalenia)

Właściwe zaprojektowany drenaŜ

Wykonanie, w miarę potrzeb, szczelnych ekranów lub warstw

ochronnych (zmniejszających moŜliwość wymywania z odpadów

szkodliwych substancji chemicznych, np. wskutek zmiany

poziomu wód gruntowych)

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 38


Odpady rozbiórkowe

budowlane


Z recyklingu tych surowców moŜna uzyskać

dwa produkty do zastosowania w

drogownictwie:



Kruszywo betonowe: kruszywo sztuczne sortowane

lub niesortowane powstałe w wyniku skruszenia

elementów betonowych takich jak konstrukcje

betonowe i Ŝelbetowe obiektów inŜynierskich,

betonowe nawierzchnie drogowe i lotniskowe

Gruz budowlany: mieszanka składająca się z

odpadów mineralnych, betonu, cegły, dachówek,

zaprawy i itp.

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 39


Odpady rozbiórkowe

budowlane



Zastosowania w drogownictwie:


Kruszywo betonowe moŜe być stosowane w

budownictwie drogowym w:

Podbudowach stabilizowanych mechanicznie

nawierzchni dróg

PodłoŜu i podłoŜu ulepszonym

Robotach ziemnych (nasypach, skarpach, niwelacji

terenu)

Ze względu na gorsze parametry mechaniczne tego kruszywa w

porównaniu do kruszywa mineralnego, naleŜy uwzględnić obciąŜenie

ruchem w nawierzchniach dróg o większym obciąŜeniu ruchem

kruszywo betonowe nie jest stosowane w górnej warstwie

podbudowy (zasadniczej).

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 40


Odpady rozbiórkowe

budowlane


Zastosowania w drogownictwie:


Ze względu na zróŜnicowany skład i

właściwości mechaniczne oraz wodo- i

mrozoodporność gruz budowlany naleŜy

stosować ostroŜnie w:



PodłoŜu nawierzchni, w tym podłoŜu

ulepszonym

Robotach ziemnych (skarpy, nasypy,

niwelacja terenu)

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 41


Budownictwo drogowe

Nawierzchnie asfaltowe




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

Nowość: Granulat asfaltowo-gumowy (tecROAD)


Dodatek do mieszanki mineralno-asfaltowej podczas

produkcji w otaczarce

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 42


TOFIC® Dodatek do mieszanek

mineralno-asfaltowych



Włóknisty materiał stabilizująco-wzmacniająco-modyfikujący:




Stabilizacja lepiszcza asfaltowego w mieszance o nieciągłym

uziarnieniu SMA, BBTM, asfaltu porowatego PA

Wzmocnienie mieszanki mineralno-asfaltowej, w której włókno

polimerowe stanowi zbrojenie rozproszone, wzmacniając

odporność na koleinowanie i pękanie zmęczenie lub

niskotemperaturowe

Modyfikacja lepiszcza asfaltowego pyłem i granulatem

gumowym zawartym w dodatku, poprawiając właściwości

reologiczne i mechaniczne mieszanki mineralno-asfaltowej, jak

równieŜ zmniejszając hałaśliwości nawierzchni.

TOFIC® stosuje są we wszystkich mieszankach mineralnoasfaltowych

na gorąco

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 43


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 44


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 45


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 46


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 47


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 48


TOFIC - zastosowania





Mieszanki o nieciągłym uziarnieniu SMA, BBTM, PA do

warstwy ścieralnej



stabilizacja lepiszcza podczas transportu i rozkładania

poprawa właściwości w eksploatacji nawierzchni: koleinowanie,

zmęczenie, odporność niskotemperaturowa

Beton asfaltowy


poprawa właściwości w eksploatacji nawierzchni: koleinowanie,

zmęczenie, odporność niskotemperaturowa

Specjalna warstwa przeciwzmęczeniowa nowej nawierzchni

asfaltowej lub jako membrana przeciwspękaniowa na

spękanej, remontowanej nawierzchni

Inne zastosowania, w których wymagana jest poprawa

wytrzymałości na rozciąganie warstwy asfaltowej, np.

uciąglone dylatacje mostowe

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 49


Nawierzchnia długowieczna

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 50


Recykling w budownictwie

drogowym


Recyklowane materiały i odpady

drogowe:




Destrukt asfaltowy (ang. reclaimed

asphalt pavement RAP)

Destrukt betonowy (ang. reclaimed

concrete pavement RCP)

Materiały podbudowy nawierzchni (ang.

reclaimed base and subbase)

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 51


Recykling nawierzchni betonowych


Rozwinięte są teŜ techniki naprawy uszkodzonej

nawierzchni betonowej na nawierzchnię asfaltową

na miejscu:



OdpręŜenie płyt betonowych, zagęszczenie

(Crack and Seat) i wykonanie na takiej

podbudowie nowej nawierzchni asfaltowej

Rozdrabnianie nawierzchni betonowej na

kruszywo o wymiarze tłucznia (Rubblizing),

zagęszczenie i wykonanie na takiej podbudowie

nowej nawierzchni asfaltowej

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 52


OdpręŜanie (Crack and Seat)

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 53


Rozdrabnianie (Rubblizing)

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 54


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 55


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 56


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 57


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 58


Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 59


Spękania odbite


Największy problem

nakładki asfaltowej na

podbudowie sztywnej,

np. płytach

betonowych

Przyczyna

przemieszczenia w

połączeniach płyt

szczelinach i

pęknięciach

Pęknięcie odbite

Przemieszczenie

generowane

obciąŜeniem kołem

pojazdu

Asfalt

Beton

Skurcz płyt

Rozszerzanie płyt

Otwarcie szczeliny

Zamknięcie szczeliny

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 60


Spękania odbite

Warstwy asfaltowe

Beton

PodłoŜe


Większe elementy Większe

przemieszczenie Pękanie

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 61


Spękania odbite

Warstwy asfaltowe

Beton

PodłoŜe



Mniejsze elementy Mniejsze

przemieszczenie Brak spękań

Zalecana częstotliwość dylatacji: od 2 do 3 m

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 62


Recykling nawierzchni

asfaltowych: wskazania



Rozwój recyklingu na zimno na

miejscu podbudowy

Rozwój recyklingu na gorąco w

wytwórni konieczność racjonalnego

wykorzystania destruktu asfaltowego

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 63


Cel i dobór metody recyklingu

Cel

Zabieg utrzymaniowy

(powierzchniowy)

Remont (odnowa)

Przebudowa (wzmocnienie)

Metoda recyklingu

Na gorąco na miejscu

(płytki): Remixing lub

Remixing Plus

Na gorąco na miejscu lub w

wytwórni

Frezowanie

Na zimno na miejscu lub w

wytwórni

Nowe warstwy asfaltowe

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 64


Udział granulatu w recyklingu na

gorąco w wytwórni według WT-2

Mieszanka do

warstwy

Udział granulatu,

%m/m

Ścieralna do 10 (30*)

WiąŜąca do 20÷30 (50*)

Podbudowa do 20÷30 (50*)

* Według doświadczeń w innych krajach

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 65


Recykling na gorąco w wytwórni

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 66


Proekologiczna nawierzchnia




W czasie budowy:


Nawierzchnia wybudowana z materiałów i w

sposób nie zagraŜający środowisku

W czasie uŜytkowania:


Nawierzchnia przyczynia się do zmniejszenia

uciąŜliwości transportu samochodowego dla

uŜytkownika drogi i otaczającego środowiska

Po wyeksploatowaniu:


Materiały uŜyte do jej budowy będą mogły być

przetworzone i powtórnie uŜyte - nie staną się

uciąŜliwymi dla środowiska odpadami

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 67


Czemu stosować?

Co i jak stosować?

Podsumowanie

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009

68


Podsumowanie




Materiały miejscowe mogą być z powodzeniem

stosowane, jeśli zostaną odpowiednio

przygotowane lub odpowiednio wybrana

technologia

Nawierzchnie dostosowane do dostępności

materiałów lokalnych, np. ściana wschodnia

Dostępność piasków, pospółek, ŜuŜli i

cementu

Nawierzchnie półsztywne i kompozytowe

Recykling materiałów remontowanych

nawierzchni

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 69


Podsumowanie





Odpady przemysłowe po przetworzeniu i

spełnieniu odpowiednich wymagań są

pełnowartościowymi produktami

Obiektywna ocena przydatności materiału

alternatywnego na podstawie badań

właściwości funkcjonalnych, na równi z

materiałami naturalnymi

ZuŜycie odpadów to eliminacja składowisk i

ochrona złóŜ surowców naturalnych

Nie ma złych materiałów, są jedynie złe

zastosowania

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 70


Dziękuję za uwagę

Seminarium PKD, Warszawa, 9 listopada 2009 71

More magazines by this user
Similar magazines