edroga.pl - portal drogowy

Pomysł wykorzystania popiołów i żużli w drogownictwie zrodził się już ponad trzydzieści lat temu w Europie Zachodniej, gdzie szeroko rozumiana ochrona środowiska i rachunek ekonomiczny sprawiły, że pozornie bezwartościowy materiał odpadowy z energetyki stał się materiałem budowlanym stanowiącym alternatywę rozwiązań tradycyjnych.

Obecnie przykłady zastosowań popiołów i żużli w drogownictwie można znaleźć na całym świecie. Według danych statystycznych ECOBA za rok 2002 wynika, że w tym właśnie roku w krajach „piętnastki” w drogownictwie zagospodarowano 6,47 mln Mg UPS (ubocznych produktów spalania).

Doświadczenia w zakresie zastosowania UPS w drogownictwie

W Polsce drogi z tych materiałów powstają między innymi w rejonie Gdańska, Opola, Konina, Poznania i Rybnika. W roku 2003 w ramach budowy obwodnicy Sochaczewa w ciągu drogi krajowej nr 2 wykonano trzy nasypy z zastosowaniem 250 000 Mg popioło-żużli. Drogownictwo coraz chętniej stosuje UPS, dostrzegając ich zalety nie tylko po stronie atrakcyjności cenowej i w ochronie środowiska, ale również jako bardzo dobrego materiału drogowego.

Obecny stan normalizacji polskiej w zakresie wykorzystania UPS w drogownictwie

Obecnie obowiązują następujące normy związane ze stosowaniem popiołów i żużli w drogownictwie, pochodzących ze spalania w kotłach tradycyjnych (normy te nie dotyczą popiołów nowej generacji - popiołów fluidalnych oraz popiołów zawierających produkty odsiarczania spalin):

a) PN-S-96035:1997 Drogi samochodowe. Popioły lotne. Norma podaje systematykę i wymagane właściwości popiołów lotnych przydatnych w drogownictwie. Norma obejmuje popioły z węgla kamiennego PK i brunatnego PB. Dodatkowo występuje podział na trzy odmiany popiołów:

• PK odmiana a - popiół jako dodatek hydrauliczny do materiałów wiążących,
• PK odmiana b - popiół jako materiał doziarniający do materiałów mineralnych o słabszym uziarnieniu,
• PB odmiana c - popiół jako samodzielny materiał wiążący.

Ponadto norma podaje wymagania i badania dla każdego rodzaju popiołów i stanowi ogólne wytyczne dotyczące przydatności popiołów w drogownictwie.

b) PN-S-02205:1998 - Drogi samochodowe. Roboty ziemne. Wymagania i badania. Norma dopuszcza między innymi popioły lotne oraz mieszaniny popiołowo-żużlowe jako materiały przydatne do budowy nasypów drogowych. Dla mieszanin popiołowożużlowych podano wymagania jakie powinny one spełniać, natomiast popioły lotne powinny odpowiadać PN-S-96035:1997. Według normy popioły lotne i mieszaniny popiołowo-żużlowe mogą być wykorzystane na dolne warstwy nasypów, pod warunkiem zabudowania ich w miejsca suche. Natomiast stosowanie tych materiałów w górnych warstwach nasypów dopuszczone jest pod warunkiem ulepszenia spoiwem. Ponadto norma podaje wymagania jakim powinny odpowiadać poszczególne warstwy nasypów, które są identyczne zarówno dla materiałów mineralnych jak i dla popiołów bądź popioło-żużli.

c) PN-S-06103:1997 - Drogi samochodowe. Podbudowa z betonu popiołowego dotyczy stosowania popiołów z węgla kamiennego lub brunatnego (wg wymagań PN-S96035:1997) w kompozycjach z kruszywami do wykorzystania w podbudowach. Norma wyróżnia trzy klasy wytrzymałościowe betonu popiołowego:

• klasa o wytrzymałości R₄₂^m =1.5-7÷3 MPa,
• klasa o wytrzymałości R₄₂^m =3.0-7÷5.0 MPa,
• klasa o wytrzymałości R₄₂^m =5.0-7÷8.0 MPa.

Zastosowanie podbudowy o odpowiedniej klasie wytrzymałościowej uzależnione jest od obciążenia ruchem oraz od umiejscowienia podbudowy w konstrukcji nawierzchni (podbudowa zasadnicza czy pomocnicza). Popiół w betonie oprócz kruszywa stanowi jeden z zasadniczych składników mieszanki. Praktycznie zawartość popiołu z węgla kamiennego PK w mieszance może wynosić do 35% oraz aktywnych popiołów PB do 15%. Ponadto norma podaje wymagania dla poszczególnych składników betonu popiołowego oraz dla stwardniałego betonu.

d) PN-S-06102:1997 - Drogi samochodowe. Podbudowy z kruszyw stabilizowanych mechanicznie, gdzie popiół może stanowić dodatek polepszający parametry mieszanki. Mieszanka kruszywa nie spełniająca stawianych wymagań może być ulepszona dodatkiem popiołów. Stosowanie popiołów zalecane jest w następujących przypadkach:

• gdy wskaźnik piaskowy WP kruszywa jest niski i wynosi 20÷30% należy stosować popioły lotne odmiany PBc, które stanowią spoiwo mające na celu związanie drobnych frakcji w kruszywie,
• gdy wskaźnik piaskowy WP jest za wysoki i wynosi powyżej 70%, popioły lotne odmiany PBb lub PKb są wypełniaczem do poprawy uziarnienia mieszanki, lub popioły odmiany PBc mogą stanowić aktywator żużla granulowanego jeżeli występuje on w mieszance.

e) PN-S-96012:1997 - Drogi samochodowe. Podbudowa i ulepszone podłoże z gruntu stabilizowanego cementem, dopuszczająca stosowanie popiołów jako środka doziarniającego lub ulepszającego właściwości stabilizowanego gruntu. Popiół w tym przypadku ma poprawić uziarnienie stabilizowanego gruntu lub kruszywa. W przypadku gruntów kwaśnych o pH<5, które charakteryzują się ograniczoną przydatnością do stabilizacji cementem popiół lotny stanowić może środek odkwaszający grunty.

Jak wynika z powyższego opisu normy dopuszczają szerokie stosowanie popiołów w drogownictwie. W szczególności można wydzielić trzy sfery zastosowań:

• roboty ziemne (nasypy drogowe), gdzie zastosować można bardzo duże ilości popiołów i popioło-żużli jako samodzielnego materiału drogowego,
• ulepszone podłoże, warstwy wzmacniające (górna warstwa podłoża drogowego), aktywne popioły jako samodzielne spoiwo do stabilizacji i ulepszania gruntów, oraz popioły w kompozycjach z materiałami mineralnymi w technologiach stabilizacji cementem o niskich wytrzymałościach,
• podbudowy (zasadnicze i pomocnicze), gdzie popioły bądź mieszaniny popiołowożużlowe są składnikiem mieszanek mineralnych z dodatkiem cementu o większych wytrzymałościach.

Oprócz norm wymienionych powyżej adoptować można normy, które nie dotyczą bezpośrednio popiołów. Chodzi o następujące normy:

• PN-S-96012:1997 Drogi samochodowe. Podbudowa i ulepszone podłoże z gruntu stabilizowanego cementem.
• PN-S-96013:1997 Drogi samochodowe. Podbudowa z chudego betonu.