Artykuły

WP3.3 – Optymalizacja projektowania składu mieszanek mineralno-asfaltowych

Stosowanie takich modyfikatorów do asfaltów jak plastomery (EVA, PE) i elastomery (SBS) poprawia określone właściwości mieszanek mineralno-asfaltowych w wysokiej i niskiej temperaturze. Natomiast stosowanie specjalnych włókien do mieszanek SMA oraz środki obniżające temperaturę produkcji i wbudowania przyczyniają się do mniejszego zanieczyszczenia środowiska i mniejszego zużycia energii. Dobór odpowiedniego uziarnienia, rodzaju asfaltu i dodatków oraz optymalne zaprojektowanie składu mieszanki może jednocześnie poprawić właściwości mieszanki mineralno-asfaltowej w wysokiej i niskiej temperaturze, jak i jednocześnie zmniejszyć zużycie energii i zanieczyszczenie środowiska.

Prace w ramach tego zadania prowadzono z zastosowaniem programu PRADO do projektowania mieszanek mineralno-asfaltowych oraz zaawansowanych metod badań lepiszczy i mieszanek. Badania betonu asfaltowego obejmowały dwa rodzaje kruszywa, dwa warianty uziarnienia i cztery rodzaje asfaltu. Natomiast w badaniach mieszanki SMA uwzględniono dwa rodzaje kruszywa, jeden wariant uziarnienia, cztery rodzaje asfaltu i trzy rodzaje włókien.

IBDiM uczestniczył m.in. w badaniach laboratoryjnych odporności niskotemperaturowej wszystkich wariantów mieszanek mineralno-asfaltowych (WP 3.3). Badanie wykonano na stanowisku MTS z zastosowaniem metody TSRST wg normy AASHTO TP-10.

WP4.2 – Zalecenia materiałowe i wymagania funkcjonalne wobec betonu asfaltowego o wysokim module sztywności oraz projektowanie nawierzchni podatnych

Beton asfaltowy o wysokim module sztywności (BAWMS) jest technologią opracowaną i od lat z powodzeniem stosowaną we Francji (mieszanka EME). Stosowany jest do warstwy wiążącej i podbudowy w połączeniu z cienką warstwą ścieralną (2-3 cm). Taka konstrukcja charakteryzuje się zwiększoną trwałością, jak również możliwe jest zmniejszenie grubości warstw asfaltowych w stosunku do typowych konstrukcji. Dzięki temu istnieje możliwość obniżenia kosztów budowy i utrzymania.

W ostatnim czasie obserwuje się na świecie rosnące zainteresowanie tą technologią. Celem tego zadania jest rozwój i przygotowanie do wdrożenia tej technologii w wybranych krajach Środkowej i Wschodniej Europy z uwzględnieniem lokalnych warunków klimatycznych oraz dostępności materiałów i sprzętu. Opracowywane zalecenia uwzględniają lokalne warunki klimatyczne, dobór materiałów (lepiszcza, kruszywa, kruszywa gorszej jakości, materiały alternatywne, specjalne dodatki itd.). W ramach pracy przeprowadzono szerokie badania laboratoryjne lepiszczy i mieszanek mineralno-asfaltowych oraz opracowano typowe konstrukcje z zastosowaniem BAWMS. Przeprowadzono walidację w skali rzeczywistej na odcinkach testowych konstrukcji z BAWMS w porównaniu z konstrukcją z betonem asfaltowym z zastosowaniem symulatora HVS.

IBDiM był liderem prowadzącym to zadanie. Poniżej przedstawiono zadania realizowane przez pracowników Instytutu wraz z krótką charakterystyką:

• Opracowanie wstępnych zaleceń obejmujących wymagania i dobór materiałów z uwzględnieniem warunków klimatycznych, materiałów i metod badań w poszczególnych krajach (WP4.2). Cel tego zadania to przygotowanie wstępnej wersji zaleceń stosowania mieszanek typu BAWMS. Podstawą opracowania są zalecenia przygotowane do warunków polskich, przetłumaczone na język angielski i dostosowane do warunków w wybranych krajach. Dostosowanie to obejmie dobór materiałów, wybór metod badawczych, zalecenia dotyczące projektowania składu, wybór metod badawczych oraz wybór wymagań. Uwzględniono warunki klimatyczne – wyznaczono temperaturę efektywną ze względu na zmęczenie (stosowana później w badaniach zmęczenia i modułu sztywności oraz w projektowaniu konstrukcji) oraz określono temperatury PG wg systemu SUPERPAVE, które posłużą do wyboru asfaltów.
• Wdrożenie zaleceń w laboratorium (WP4.2). W dalszej części pracy przeprowadzono wdrożenie laboratoryjne polskich zaleceń. Przeprowadzono badania laboratoryjne materiałów oraz przygotowano recepty na mieszanki BAWMS z zastosowaniem różnych rodzajów asfaltów oraz różnych rodzajów kruszywa. Cel tych badań to ocena możliwości zastosowania różnych materiałów, łącznie z materiałami o niższej jakości i różnym pochodzeniu, jak również kruszywa z żużla stalowniczego (odpad przemysłowy).
• Przygotowania do wybudowania odcinków testowych w Polsce (WP4.2). Zgodnie z założeniami projektu przeprowadzono badania na odcinkach testowych w wielkiej skali z zastosowaniem symulatora HVS. W tym celu zaprojektowano konstrukcje dwóch odcinków: porównawczego z zastosowaniem betonu asfaltowego oraz z BAWMS. Przygotowano recepty laboratoryjne na mieszanki do poszczególnych warstw konstrukcji odcinków testowych, które sprawdzono metodami funkcjonalnymi: sztywność, zmęczenie, odporność na koleinowanie, odporność na niskie temperatury (porównanie BA i BAWMS).
• Badania laboratoryjne i terenowe przed i po teście HVS (WP4.2). Przeprowadzono badania laboratoryjne (zmęczenie, sztywność, koleinowanie, badania podstawowe) oraz terenowe (FWD) przed i po obciążeniu konstrukcji. Celem tych badań była ocena wpływu obciążenia HVS na badane konstrukcje i zmianę właściwości mieszanek. Badania do próbek laboratoryjnych pobierano z nawierzchni z miejsc obciążanych i nieobciążanych.
• Analiza wyników (WP4.2). Zgromadzone wyniki badań terenowych oraz laboratoryjnych poddano analizie. Podstawowym celem jest porównanie konstrukcji z BA z konstrukcją z BAWMS. Ponadto oczekiwane rezultaty analizy dotyczyły: weryfikacji wymagań dotyczących BAWMS, weryfikacji metody projektowania, porównania różnych kryteriów zmęczeniowych oraz oszacowania współczynnika przeniesienia (wynik laboratoryjny a rzeczywiste zachowanie nawierzchni).

***

Współpraca z partnerami zagranicznymi, wymiana wiedzy i doświadczeń, wykorzystanie unikatowego urządzenia do badań nawierzchni w skali rzeczywistej (HVS), a następnie rozpowszechnianie i wdrażanie wyników projektu SPENS będzie niewątpliwie korzystne dla polskiego drogownictwa. Rozwój technologii nawierzchni drogowych to poprawa bezpieczeństwa i komfortu użytkowników, zwiększenie trwałości, a w perspektywie czasu zmniejszenie koniecznych nakładów finansowych na remonty nawierzchni. Projekt SPENS.

Wojciech Bańkowski
Instytut Badawczy Dróg i Mostów

„Nowoczesne nawierzchnie drogowe dla nowych krajów członkowskich Unii Europejskiej” – prezentacja z seminarium poświęconego projektowi SPENS, które odbyło się 14 października 2009 r. podczas Targów INFRASTRUKTURA w Warszawie.

Projekt SPENS

Tweet