Asfalt – Beton. Za i Przeciw

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
 Beton










Polimeroasfalt
Asfalt wielorodzajowy
SMA
Cienka warstwa
Beton asfaltowy
porowaty
 Mieszanki o wysokim
module sztywności
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
USA, drogi główne, 1941-1995
Długość, tys. mil
1500
1000
500
0
1941
1951
1961
1971
1981
1991
Rok
ASFALT
BETON
27
Nawierzchnie dróg we Francji
Francja
100
9
19
80
60
40
91
81
20
0
Autostrady płatne
Drogi krajowe
Asfalt
Beton
28
Nawierzchnie dróg w Niemczech
Niemcy
1,5
100
21,6
28
80
1,4
60
98,5
40
77
72
20
0
Autostrady
Drogi krajowe
Asfalt
Beton
Drogi gminne
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.
Asfalt
Koszt budowy 1km drogi ekspresowej i utrzymania jej
przed 30 lat
- Odcinek Częstochowa/Jędrzejów (C/J)
- Odcinek Białystok (B)
Beton
10 900 000 PLN
11 719 000 PLN
12 435 000 PLN
13 282 000 PLN
Koszt budowy 809 km drogi ekspresowej i utrzymania jej
przed 30 lat
- Odcinek Częstochowa/Jędrzejów (C/J)
- Odcinek Białystok (B)
8 818 100 000 PLN
9 480 671 000 PLN
10 059 915 000 PLN
10 745 138 000 PLN
Oszczędność na korzyść technologii asfaltowej
- Odcinek Częstochowa/Jędrzejów (C/J)
- Odcinek Białystok (B)
1 241 815 000 PLN
1 264 467 000 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 CO2
 Produkcja 1t cementu - Emisja ok. 0,7 T CO2
 W latach 2013 – 2020 pula bezpłatnych
uprawnień do emisji CO2 dla sektora
cementowego w Polsce wyniesie 8,6 mln ton
rocznie
 Budowa 809 km w technologii betonowej
przyczyni się do wzrostu polskiej emisji CO2 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 CO2 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