Analiza zużycia energii oraz emisji gazów

Komentarze

Transkrypt

Analiza zużycia energii oraz emisji gazów
Analiza zużycia energii oraz emisji gazów cieplarnianych
w cyklu życia nawierzchni asfaltowej i betonowej*
Inspiracją do napisania pracy był artykuł Pana Harlem Burtland’a opublikowany w Raporcie Narodów Zjednoczonych w 1987 roku [1], który wprowadził pojęcie nawierzchni zrównoważonej. Nawierzchnia taka powinna spełniać kryteria dotyczące:
● optymalizacji zużycia naturalnych złóż,
● ograniczenia zużycia nawierzchni,
● redukcji wpływu gazów na wzrost efektu cieplarnianego,
● zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza, wody i gleby,
● zapewnienia wysokiego poziomu komfortu i bezpieczeństwa dla użytkowników drogi.
Stworzenie nawierzchni zrównoważonej ma na celu znalezienie równowagi pomiędzy
aktualnymi i przyszłymi potrzebami użytkowników dróg oraz wpływem na środowisko.
Stworzenie nawierzchni zrównoważonej pomoże rozwiązać problem nadmiernego zużycia bogactw naturalnych oraz zanieczyszczenia środowiska dzięki możliwości wykorzystania alternatywnych surowców. Zrównoważenie ma prowadzić do wytworzenia
nawierzchni o najlepszych parametrach, zapewniającej optymalny poziom bezpieczeństwa użytkowania przy jednoczesnej minimalizacji zużycia materiałów i energii
oraz emisji takich gazów jak: CO2, N2O, CH4, przyczyniających się do powstawania
efektu cieplarnianego.
Cykl życia nawierzchni rozumie się jako okres czasu począwszy od wykonania nowej
konstrukcji nawierzchni, poprzez wykonywane zabiegi utrzymaniowe w całkowitym
okresie eksploatacji do momentu przebudowy.
Analizie poddano następujące etapy, jako składowe cyklu życia nawierzchni:
● wydobycie surowców,
● produkcja materiałów (rafineria, kamieniołom, cementownia, huta stali),
● wytworzenie mieszanek: mineralno–asfaltowej, betonowej,
● transport materiałów na wszystkich etapach produkcji,
● budowa konstrukcji nawierzchni drogowej,
● utrzymanie w całkowitym okresie eksploatacji.
4 cm
SMA 0–12,8
8 cm
19 cm
22 cm
15 cm
beton asfaltowy 0–25
beton asfaltowy 0–31,5
kruszywo łamane stabilizowane mechanicznie o ciągłym uziarnieniu 0–31,5
kruszywo stabilizowane mechanicznie, CBR 40%
(warstwa odsączająca, platforma robocza)
podłoże wzmocnione (ulepszone) dostosowane do wymagań konstrukcji
nawierzchni E2≥120 MPa podłoże naturalne (grunt rodzimy)
h
Rys. 1. Konstrukcja nawierzchni asfaltowej jezdni głównych
autostradowej obwodnicy Poznania
27 cm
18 cm
20 cm
beton cementowy B40
chudy beton R28=6–9 MPa
grunt stabilizowany cementem podłoże naturalne (grunt rodzimy)
Rys. 2. Konstrukcja nawierzchni betonowej
– alternatywa dla konstrukcji autostradowej obwodnicy Poznania
1
Przedmiotem badań była konstrukcja nawierzchni asfaltowej autostradowej obwodnicy miasta Poznania oraz konstrukcja nawierzchni betonowej zaprojektowana jako
alternatywa dla powyższej nawierzchni asfaltowej (rys. 1, rys. 2).
Analizę przeprowadzono na podstawie danych zaczerpniętych z badań wykonanych
i opublikowanych przez francuską firmę COLAS [1]. Badania te przedstawiają
energochłonność oraz emisję gazów cieplarnianych dla większości materiał ów i procesów technologicznych stosowanych w budownictwie drogowym. Zużycie energii
zostało wyrażone w MJ/t produktu, natomiast wartość emisji gazów cieplarnianych
przedstawiona została za pomocą ekwiwalentu CO2 w kg/t produktu.
W niniejszej analizie obliczono wartosci energochłonności oraz emisji gazów powstałych w procesie budowy nawierzchni zarówno asfaltowej jak i betonowej biorąc pod
uwagę wszystkie komponenty każdej z warstw oraz wszystkie procesy towarzyszące
produkcji danej warstwy. W przypadku konstrukcji nawierzchni asfaltowej są to: produkcja kruszywa, produkcja mączki mineralnej, produkcja asfaltu, produkcja gorącej
mieszanki asfaltowej, transport mieszanki z wytwórni na miejsce wbudowania, układanie gorącej mieszanki asfaltowej oraz produkcja dodatków.
Natomiast w przypadku konstrukcji nawierzchni betonowej uwzględniono następujące materiały i procesy: produkcja cementu, produkcja kruszywa, woda, produkcja
stali, produkcja mieszanki betonowej, transport mieszanki na miejsce wbudowania,
układanie nawierzchni z betonu cementowego. Przy ustalaniu zawartości składników
posiłkowano się Ogólnymi Specyfikacjami Technicznymi.
Analiza energochłonności i emisji gazów
cieplarnianych nawierzchni asfaltowej autostradowej
obwodnicy Poznania
Zwartości uzyskanych w wyniku obliczeń można stwierdzić, że najbardziej energochłonnymi warstwami, spośród pięciu analizowanych, są warstwy asfaltowe. Widać
to wyraźnie na wykresie zmieszczonym na rys. 3, który przedstawia ilość potrzebnej
energii do wyprodukowania i ułożenia 1 tony materiału danej warstwy.
��
Emisja gazów
cieplarnianych kg/t
Zużycie energii MJ/t
���
���
���
���
�
Kruszywo naturalne
BA 0-31,5
SMA
��
��
��
�
Kruszywo naturalne
BA 0-31,5
SMA
Kruszywo łamane 0-31,5
BA 0-25
Rys.4
Emisja gazów cieplarnianych podczas produkcji i układania
1 tony danej warstwy nawierzchni asfaltowej
���
���
Zużycie energii MJ/t
Emisja gazów
cieplarnianych kg/t
Zużycie energii MJ/t
��
Kruszywo łamane 0-31,5
BA 0-25
Rys.3
Zużycie energii potrzebnej do wyprodukowania i ułożenia
1 tony materiału danej warstwy nawierzchni asfaltowej
����
����
����
����
���
���
���
���
�
��
���
���
��
�
Grunt stabilizowany cementem
Chudy beton
Beton cementowy
Grunt stabilizowany cementem
Chudy beton
Beton cementowy
Rys.5
Zużycie energii potrzebnej do wyprodukowania i ułożenia
1 tony materiału danej warstwy nawierzchni betonowej
Rys.6
Emisja gazów cieplarnianych podczas produkcji i układania
1 tony materiału danej warstwy nawierzchni betonowej
2
����
����
����
����
���
���
���
���
�
Kruszywo naturalne
BA 0-31,5
SMA
Chudy beton
Kruszywo łamane 0-31,5
BA 0-25
Grunt stabilizowany cem.
Beton cementowy
Rys.7
Zużycie energii analizowanych technologii
Wpływ na ten stan rzeczy ma zarówno duża energochłonność produkcji samego asfaltu jak i wytwarzanie mieszanki mineralno–asfaltowej. Związane jest to z koniecznością utrzymywania bardzo wysokich temperatur we wszystkich cyklach produkcji mieszanki mineralno – asfaltowej, począwszy od procesów destylacji ropy naftowej na
układaniu i zagęszczaniu kończąc.
Wpływ na energochłonność danej warstwy konstrukcji ma również produkcja kruszywa, transport i układanie tej warstwy. Różnice energochłonności w technologiach asfaltowych wynikają głównie z różnych zawartości asfaltu w mieszance. I tak mieszanka mastyksowo–grysowa SMA, która charakteryzuje się dużą zawartością asfaltu jest
mieszanką najbardziej energochłonną (694,0 MJ/t). Podbudowy z kruszyw stabilizowanych mechanicznie są ponad sześciokrotnie mniej energochłonne w porównaniu
z warstwami asfaltowymi, w przeliczeniu na tonę ułożonej mieszanki. Widać wyraźnie
jak duży wpływ na energochłonność ma sam asfalt. Zmniejszenie zawartości asfaltu w
mieszance mineralno–asfaltowej o 1% spowodowałoby zaoszczędzenie prawie 50 MJ
energii na tonę ułożonego materiału.
Nie można w tym miejscu pominąć problemu emisji gazów cieplarnianych wytwarzanych jako produkt uboczny podczas cyklu produkcji poszczególnych warstw. Gazy
cieplarniane są bardzo szkodliwe i niebezpieczne dla środowiska naturalnego. Wzrost
efektu cieplarnianego jest uważany za główną przyczynę zmian klimatycznych, z powodu których według Âwiatowej Organizacji Zdrowia (WHO) co roku na całym świecie umieran ponad 150 tysięcy ludzi. Tylko w roku 2003 fala upałów we Francji zabiła
kilkanaście tysięcy osób.
Do najistotniejszych gazów cieplarnianych emitowanych podczas budowy drogi można zaliczyć: CO2, N2O i CH4. Ponieważ udział tych gazów nie jest jednakowy, ich
wpływ na efekt cieplarniany został w niniejszej pracy zgodnie z badaniami francuskiej
firmy COLAS [1] wyrażony przez ekwiwalent CO2.
Emisja gazów cieplarnianych jest ściśle powiązana ze zużyciem energii i wraz z jej wzrostem rośnie ilość emitowanych gazów. Zależność tę łatwo zauważyć porównując wykresy na rys. 3 i rys. 4 przedstawiające ilość emitowanych gazów podczas produkcji i
układania 1 tony materia-łu danej warstwy analizowanej konstrukcji nawierzchni. Można zauważyć, że podobnie jak w przypadku zużycia energii, największe wartości dotyczą warstw nawierzchni do produkcji których niezbędne jest użycie asfaltu. Zmianę
wartości zużytej energii i wyemitowanych gazów w technologiach asfaltowych można przyjąć za funkcję liniową w zależności od zawartości asfaltu w danej mieszance.
Natomiast w przypadku technologii z zastosowaniem kruszyw łamanych lub naturalnych, zmiany i zależności pomiędzy zużyciem energii i emisją gazów przedstawiają się
odmiennie. Wynika to przede wszystkim z różnicy w technologii produkcji tych dwóch
materiałów. Kruszywo łamane wymaga o 30% większych nakładów energetycznych
na produkcję w porównaniu z kruszywem naturalnym, a emituje się podczas tego procesu aż o 300% więcej gazów cieplarnianych, niż w przypadku produkcji kruszywa
naturalnego.
Analiza energochłonności i emisji gazów cieplarnianych nawierzchni betonowej jako rozwiązania alternatywnego nawierzchni autostradowej obwodnicy Poznania
Na wykresach zamieszczonych na rys.5 i rys. 6 można zauważyć, że pomimo iż wszystkie
warstwy w przyjętej do analizy konstrukcji zawierają cement, różnice energochłonności między nimi są znaczące. Wynika to przede wszystkim z konieczności zastosowania
stali zbrojeniowej w postaci dybli i kotew w górnej warstwie konstrukcji oraz w mniejszym stopniu z różnego udziału procentowego cementu w każdej z warstw. Fakt stosowania zbrojenia ma istotny wpływ na energochłonność procesu budowy nawierzchni
betonowych. Pomimo że procentowy udział stali w betonie cementowym wydawać
3
by się mógł znikomy, bo wynosi zaledwie 0,67% przekroju betonowego (tj. około 50
kg na 1 betonu), to o ponad 50% zwiększa on energochłonność warstwy zbrojonej w
porównaniu z warstwą nie zbrojoną. Na wyprodukowanie tony stali potrzeba około
25100 MJ, jest to trzykrotnie więcej, niż na produkcję tony tworzywa sztucznego (7 890
MJ) i aż pięciokrotnie więcej, niż na produkcję cementu (4976 MJ) i asfaltu (4900 MJ).
Energochłonność stali związana jest ściśle z procesami jej wytwarzania, obróbka cieplna stali to cały zespół bardzo energochłonnych zabiegów termicznych, w których
temperatury sięgają 1000°C (hartowanie stali). Jak widzimy procesy te mają znaczący
wpływ na energochłonność nawierzchni betonowej w znaczeniu globalnym. Mała
energochłonność warstw chudego betonu i gruntu stabilizowanego cementem w
porównaniu z warstwą betonową zbrojoną wynika nie tylko z faktu zastosowania stali,
ale również z innych proporcji cementu, kruszywa i wody. Widać wyraźnie jak duży
wpływ na energooszczędność ma „niewielka” ilość stali i redukcja cementu. Woda
nie ma większego znaczenia w analizie energetycznej, gdyż energochłonność procesów jej pozyskania jest nieduża. Technologia stabilizacji gruntu cementem na miejscu
pozwala zaoszczędzić dużo energii na produkcji kruszywa i jego transporcie na miejsce wbudowywania, jednakże nie tyle, aby można było jednoznacznie stwierdzić, że
jest bardziej energooszczędna od technologii stabilizacji mechanicznej. Stal i cement
są najbardziej energochłonnymi materiałami stosowanymi w budownictwie drogowym. Nie należy obok tego faktu przechodzić obojętnie, i na każdym etapie produkcji
materiałów użytych w konstrukcji mieć świadomość ich energochłonności. Skutkami
tego mogą być nie tylko korzyści ekonomiczne, ale przede wszystkim korzyści środowiskowe. Każdy bowiem zużyty joul ma swoje odzwierciedlenie w postaci emisji gazów
powodujących efekt cieplarniany oraz zanieczyszczenia powietrza, wody i gleby. Tak
więc powinno się dążyć do optymalizacji zużycia energii i ograniczania wpływu na
efekt cieplarniany poprzez rozważne projektowanie nawierzchni.
Analiza porównawcza konstrukcji nawierzchni
asfaltowej z konstrukcją nawierzchni betonowej
Spory wśród drogowców na temat wad i zalet nawierzchni betonowych i asfaltowych to���
���
��
�
����
����
���
���
���
���
�
Kruszywo łamane 0-31,5
BA 0-25
Grunt stabilizowany cem.
Beton cementowy
Rys.8
Emisja gazów cieplarnianych analizowanych technologii
Emisja gazów
cieplarnianych kg/m2
���
Kruszywo naturalne
BA 0-31,5
SMA
Chudy beton
Nawierzchnia asfaltowa
Nawierzchnia betonowa
Kruszywo naturalne
BA 0-31,5
SMA
Chudy beton
����
����
���
���
���
���
�
���
���
��
�
Nawierzchnia asfaltowa
Kruszywo naturalne
BA 0-31,5
SMA
Chudy beton
Nawierzchnia betonowa
Kruszywo łamane 0-31,5
BA 0-25
Grunt stabilizowany cem.
Beton cementowy
Rys.10
Emisja gazów cieplarnianych na 1m2 konstrukcji nawierzchni
Rys.9
Zużycie energii na 1m2 konstrukcji nawierzchni
����
���
Kruszywo łamane 0-31,5
BA 0-25
Grunt stabilizowany cem.
Beton cementowy
Energochłonność MJ/t
Energochłonność MJ/t
���
����
Zużycie energii MJ/m2
Emisja gazów
cieplarnianych kg/t
���
���
��
��
��
��
�
Grupa1: Zabiegi utrzymymaniowe niewymagające procesu wytworzenia mieszanki
Grupa1: Zabiegi utrzymymaniowe niewymagające procesu wytworzenia mieszanki
Grupa2: Powierzchniowe utrwalanie
Grupa2: Powierzchniowe utrwalanie oraz recykling
Grupa3: Technologie recyklingu „na gorąco” i „slurry seal”
Grupa3: Technologie „na zimno” i „na gorąco”
Grupa4: Technologie „na gorąco” przy wykorzystaniu w procesie produkcji otaczarek
Grupa4: Asfalt lany
Grupa5: Asfalt lany i twardolany
Grupa5: Frezowanie i przykrycie cienką warstwą „na zimno” i remixing plus
Grupa6: Remixing plus
Rys.12
Emisja gazów cieplarnianych zabiegów utrzymaniowych
wyrażona równoważnikiem CO2
Rys.11
Energochłonność zabiegów utrzymaniowych , w MJ/t
4
czą się od wielu lat, każda bowiem ze stron ma swoje racje. Nie jest jednak celem autorów
rozstrzyganie tego sporu. Przeprowadzone badania zawarte w pracy mogą być poważnym argumentem w tej dyskusji.
Z przeprowadzonych analiz i obliczeń jasno wynika, że technologie wykorzystujące cement
i stal charakteryzują się dużo większymi nakładami energetycznymi, niż pozostałe technologie. Sytuację tą przedstawia wykres na rys. 7, w którym zestawiono energochłonność
wszystkich analizowanych wcześniej technologii.
Najbardziej energooszczędne są oczywiście warstwy podbudów pomocniczych w szczególności wykonane z kruszywa stabilizowanego mechanicznie. Podbudowy z chudego
betonu, czy też z gruntu stabilizowanego cementem charakteryzują się już kilkukrotnie
większymi nakładami energii. Należy zwrócić uwagę na grunt stabilizowany cementem,
na którego wytworzenie potrzeba więcej energii, niż na stabilizację mechaniczną kruszywa, pomimo że w technologii tej nie ma zużycia energii na produkcję kruszywa i transport
na miejsce budowy. Taki stan rzeczy spowodowany jest energią zużytą na produkcję cementu (według danych francuskich jest to 4976 MJ/t), która w ogólnym bilansie ma znaczny wpływ na energochłonność technologii z użyciem cementu. W technologii stabilizacji
gruntu cementem na miejscu ponad 95% zużytej energii to energia wykorzystana na produkcję cementu.
Warstwy asfaltowe charakteryzują bardzo zbliżonymi właściwościami energetycznymi, minimalne różnice wynikają tylko z faktu zróżnicowanego udziału asfaltu w danej technologii.
I tak warstwa SMA, w której udział procentowy asfaltu jest największy, jest najbardziej energochłonną spośród analizowanych technologii asfaltowych. Należy zwrócić uwagę, że
podbudowa z betonu asfaltowego BA 0–31,5 o ponad 200 MJ na tonie przewyższa energochłonnością podbudowę z chudego betonu. Prawidłowość tą tłumaczą dużo większe
nakłady energetyczne na produkcję gorącej mieszanki mineralno–asfaltowej, niż na produkcję mieszanki cementowej na zimno.
Wykres na rys. 8, który przedstawia emisję gazów cieplarnianych obrazuje ciekawą zależność. Pomimo, że jak już wcześniej wspomniano emisja gazów wiąże się ściśle ze zużytą
energią, w przypadku porównywania różnych technologii zależność ta nie jest wprost proporcjonalna. Przyczyną tego stanu rzeczy jest emisja gazów cieplarnianych podczas produkcji cementu. O ile w trakcie procesu wytwarzania cementu i asfaltu zużywa się zbliżoną
ilość energii, o tyle procesy te są bardzo zróżnicowane pod względem emisji gazów cieplarnianych. Według raportu [1] przy produkcji cementu wytwarza się ponad trzykrotnie
więcej gazów cieplarnianych (980 kg/t), niż w przypadku produkcji asfaltu (285 kg/t). Dlatego technologie wykonywania nawierzchni betonowych nie zbrojonych, pomimo że wymagają mniejszych nakładów energetycznych, niż technologie wykonywania nawierzchni asfaltowych, charakteryzują się większą emisją gazów cieplarnianych.
Oczywiście nie można też pominąć emisji gazów podczas wytwarzania nawierzchni z betonu cementowego zbrojonego. Proces ten jest znacznie bardziej szkodliwy dla naszego
środowiska,niż reszta analizowanych technologii. Produkcja 1 tony warstwy jezdnej z betonu cementowego emituje ponad czterokrotnie więcej szkodliwych gazów, niż produkcja 1
tony warstwy ścieralnej z SMA.
Wykresy na rys. 9 i 10 przedstawiają bardzo czytelnie różnice zużycia energii oraz emisji
gazów cieplarnianych analizowanych konstrukcji w przeliczeniu na 1m2 ułożonej nawierzchni.
Analiza zabiegów utrzymaniowych
w cyklu życia nawierzchni
Pierwszym etapem analizy zabiegów utrzymaniowych stosowanych w Polsce była energochłonność i emisja gazów cieplarnianych poszczególnych technologii począwszy od
momentu wydobycia surowców, poprzez kolejne etapy produkcji i transportu, aż do momentu wykonania samego zabiegu utrzymaniowego na drodze. Przeprowadzono szcze-
5
Wagi przyporządkowane poszczególnym kryteriom
Energochłonność
Emisja gazów cieplarnianych
Ocena stopnia skomplikowania zabiegów
ze względu na wymagania sprzętowe
Ocena bezpieczeństwa (szorstkość, tekstura)
Komfort
Hałaśliwość
Trwałość
Z punktu widzenia
inwestora
0,15
0,15
0,05
Z punktu widzenia
użytkownika
0,05
0,05
0,05
Z punktu widzenia
wykonawcy
0,20
0,10
0,30
0,20
0,10
0,05
0,30
0,25
0,20
0,10
0,30
0,10
0,05
0,05
0,20
Tablica 1. Wagi kryteriów dla analizy wielokryterialnej zabiegów utrzymanowych nawierzchni drogowych
gółową analize wszystkich zabiegów utrzymaniowych nawierzchni. Z uwagi na ograniczenia edytorskie niniejszego artykułu zamieszczono syntezę tej pracy na rys. 11 i 12. Na
rysunkach tych przedstawiono własną klasyfikację zabiegów utrzymaniowych. Wydzielono
6 grup zabiegów utrzymaniowych z punktu widzenia zużycia energii oraz 5 grup z punktu
widzenia wartości równoważnika CO2.
Do najbardziej „ekologicznych” można zatem zaliczyć zabiegi utrzymaniowe nie wymagające szeroko rozumianego procesu wytwarzania mieszanki mineralno–asfaltowej (emulsyjnej) oraz frezowanie na zimno (energochłonność 0–200 MJ/t; emisja gazów cieplarnianych
0–20kg/t). Niskie zużycie energii i emisję gazów cieplarnianych wykazują również technologie powierzchniowego utrwalania oraz recyklingu. Bardziej uciążliwe dla środowiska są
zabiegi utrzymaniowe,, na gorącoîz wyraźnym rozróżnieniem technologii, dla których w
procesie produkcji wykorzystuje się otaczarki i kotły.
Przeprowadzona analiza wskazuje, iż najbardziej niekorzystnym zabiegiem utrzymaniowym
z punktu widzenia wpływu na środowisko jest remixing plus (energochłonność 1345,3 MJ/t;
emisja gazów cieplarnianych 108,43 kg/t). Należy zwrócić uwagę, iż w przeciwieństwie do
analizy zużycia energii, w analizie emisji gazów cieplarnianych nie rozróżnia się tak wyraźnie
technologii „na zimno” i „na gorąco”, choć zabiegi utrzymaniowe „na gorąco” wykazują
nieco większą emisję gazów cieplarnianych.
Analiza wielokryterialna zabiegów utrzymaniowych
nawierzchni drogowych
W analizie uwzględniono: punkt widzenia inwestora, użytkownika drogi oraz wykonawcy zabiegów utrzymaniowych stosowanych na drogach różnej klasy technicznej. Jako
narzędzie badawcze zastosowano program komputerowy „Punkt idealny”1, biorąc
pod uwagę kryteria tj:
● energochłonność zabiegów,
● emisja gazów cieplarnianych,
● ocena stopnia skomplikowania zabiegów ze względu na wymagania sprzętowe,
● ocena bezpieczeństwa ruchu,
● komfort jazdy,
● hałaśliwość nawierzchni,
● trwałość nawierzchni.
Wprowadzono następujące wagi poszczególnych kryteriów, które zamieszczono w tablicy 1.
Analiza poszczególnych zabiegów utrzymaniowych uwzględniająca te kryteria oraz przypisaną im wagę dla decydenta, wykonawcy, czy użytkownika pozwala na podjęcie decyzji o wyborze najlepszego rozwiązania. Przyjęta hierarchia ważności poszczególnych
kryteriów i ich ilość może być różna w zależności od lokalizacji drogi, jej klasy technicznej,
6
warunków środowiskowych, kategorii ruchu, potrzeb
użytkowników, możliwości poszczególnych wykonaw11% Utrzymanie
ców i wielu innych czynników.
Dla przyjętych przez autorów kryteriów okazało się, że
najlepszym rozwiązaniem z punktu widzenia zarówno
decydentów, jak i użytkowników jest recykling na zimno na miejscu z przykryciem warstwami asfaltowymi
na gorąco. Innymi bardzo dobrymi rozwiązaniami są:
frezowanie z przykryciem cienką warstwą na gorąco i 89% Budowa
cienka warstwa na gorąco. Stosunkowo dobre wyniki
otrzymały także zabiegi recyklingu na zimno na miejscu z przykryciem powierzchniowym utrwaleniem lub
Rys.13
cienką warstwą na zimno.
Średni procentowy udział zużycia energii i emisji
gazów cieplarnianych w cyklu życia nawierzchni
Natomiast najgorsze wyniki uzyskały zabiegi termoprofilowania i remixingu warstwy ścieralnej, które zarówno
dla decydentów, jak i użytkowników otrzymały bardzo
niskie noty. Zabiegami, które okazały się być bardzo
niekorzystnymi z punktu widzenia inwestora jest frezowanie z przykryciem cienką warstwą na zimno oraz
remixing plus warstwy ścieralnej. Rozwiązaniem najbardziej oddalonym od idealnego z punktu widzenia użytkowników jest frezowanie częściowe
lub płytkie.
Dla wykonawcy najbardziej korzystnymi rozwiązaniami okazały się: frezowanie częściowe lub płytkie, powierzchniowe utrwalanie i frezowanie z przykryciem powierzchniowym
utrwaleniem (Należy w tym miejscu zwrócić uwagę, iż wzięto pod uwagę wykonawcę,
który dysponuje bardzo małym zapleczem sprzętowym, wykonuje roboty na drogach niższych klas, na „rynku lokalnym”.
Dla każdej firmy hierarchia ta jest sprawą indywidualną i ściśle uzależnioną od zaplecza
sprzętowego oraz możliwości wykonawczych.) Innymi zabiegami utrzymaniowymi, które
otrzymały wysokie noty są: cienka warstwa na zimno typu „slurry sealî, cienka warstwa na
gorąco, frezowanie z przykryciem powierzchniowym utrwaleniem i cienka warstwa na zimno z MMA wytwarzanych i wbudowywanych na zimno; natomiast najbardziej niekorzystnymi: recykling na zimno na miejscu z przykryciem cienką warstwą na zimno, remixing plus
warstwy ścieralnej, i frezowanie z przykryciem cienką warstwą na zimno.
Badania wykazały, iż znalezienie konsensusu pomiędzy oceną zabiegów utrzymaniowych;
z jednej strony pod kątem typowych parametrów oceniających zarówno stan techniczny
jak i funkcjonalny nawierzchni, tj. trwałość, szorstkość, tekstura, hałaśliwość, komfort użytkowania, zastosowanie do określonej klasy drogi; z drugiej pod kątem wpływu danej technologii na środowisko jest niezwykle trudne, ale co ważne: jest możliwe. Dopiero analiza
wielokryterialna obejmującą możliwie wiele czynników, daje pełny obraz tej oceny.
7
Podsumowanie
Przeprowadzona analiza zużycia energii oraz emisji gazów cieplarnianych w cyklu życia nawierzchni pozwala na wysunięcie trzech najważniejszych wniosków:
1. Technologie asfaltowe wymagają zdecydowanie mniejszych nakładów energetycznych i przy ich wykonywaniu emitowana jest znacznie mniejsza ilość gazów
cieplarnianych, niż w przypadku technologii betonowych.
2. Badania wykazały, że proces budowy nawierzchni obejmuje średnio 89% nakładów energetycznych oraz emisji gazów cieplarnianych w cyklu życia nawierzchni
asfaltowych. Nakłady energetyczne oraz emisja gazów cieplarnianych w procesie
utrzymania nawierzchni asfaltowych są bardzo zróżnicowane w zależności od rodzaju zastosowanej technologii. Analiza przeprowadzona w niniejszej pracy wykazała, że nakłady te wynoszą średnio 11%. Zależności te pokazano na rys. 13.
3. Przeprowadzona analiza wielokryterialna zabiegów utrzymaniowych nawierzchni
wykazała, że możliwa jest globalna ocena z uwzględnieniem wymogów technicznych oraz wpływu technologii na środowisko człowieka.
WOJCIECH GRABOWSKI
(Politechnika Poznańska),
ŁUKASZ JANOWSKI
(Hermann Kirchner Polska),
ANTONI MICHALIK
(Lafrentz Polska)
Bibliografia:
1. Chappat M., Bilal J., „The enviromental road of the future, Life cycle analysis, Energy consumption and
greenhouse gas emissions” COLAS 2003
2. Berwid J., Janowski Ł., Michalik A., „Analiza techniczna i ekonomiczna cykli życia nawierzchni asfaltowych”
Praca dyplomowa, Politechnika Poznańska, 2004 r.
8

Podobne dokumenty