Zastosowanie destruktu asfaltowego - Bll
Transkrypt
Zastosowanie destruktu asfaltowego - Bll
Zastosowanie destruktu asfaltowego Ożarów 2010 Destrukt asfaltowy w Wielkiej Brytanii Jan P Heczko Konsultant E-mail [email protected] www.pavement-consultants.com 1 Obszary działalności Grontmij | Carl Bro A/S Roller: = oddziały firmy 2 Destrukt asfaltowy w Wielkiej Brytanii 3 Plan prezentacji 1.0 Wprowadzenie 2.0 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii 2.1 Recykling na gorąco 2.2 Recykling na zimno 3.0 Ustawodawstwo 3.1 Instrukcja do Projektowania Dróg i Mostów 3.2 Specyfikacja Robót Drogowych 4.0 Działalność Badawczo Rozwojowa 5.0 Podsumowanie 4 Wprowadzenie Wielka Brytania – krótka charakterystyka Zjednoczonego Królestwa W ostatnim dziesięcioleciu populacja Wielkiej Brytanii wykazuje tendencje wzrostowe, jak przedstawiono w poniższej tabeli. Nie uwzględnia ona jednak migracji zarobkowej wewnątrz Unii Europejskiej. Prawie 84 procent ludności wysp brytyjskich zamieszkuje w Anglii Najgęściej zaludnione regiony Anglii to okolice głównych miast takich jak Londyn, regiony południowo wschodnie, południowe, południowe oraz zachodnie Yorkshire, Greater Manchester i Merseyside, West Midlands (Birmingham) oraz okolice Newcastle na północy. Londyn posiada najwyższą populację, wynosi ona 4,000 osób na km kwadratowy. Anglia jest najgęściej zaludnionym krajem Zjednoczonego Królestwa. 5 Wielka Brytania – krótka charakterystyka Zjednoczonego Królestwa Podział Administracyjny England Populacja ( 2004) Populac ja ( 2005) Populacja ( 2006) 50,093, 50,431,700 50,762,900 800 Populacja ( 2007) 51.1m Northern Irelan d 1,710,300 1,724,400 1,741,600 1.8 m Scotland 5,078,400 5,094,800 5,116,900 5.1 m Wales 2,952,500 2,958,600 2,965,900 3.0 m United Kingdom 59,834.900 60,209.500 60,587,600 60,975,000 6 Wprowadzenie Wielka Brytania – krótka charakterystyka Zjednoczonego Królestwa, Autostrada M6, Spaghetti Junction, Birmingham 7 Wprowadzenie Wielka Brytania – krótka charakterystyka Zjednoczonego KrólestwaM60 Swinton Interchange, Manchester 8 Wprowadzenie Wielka Brytania – krótka charakterystyka Zjednoczonego Królestwa Największa gestość zaludnienia występuje w południowo wschodniej części Wielkiej Brytanii, w okolicach Londynu, gdzie istnieje najbardziej rozbudowana i zarazem najbardziej obciążona sieć drogowa, składająca się głównie z autostrad. Z uwagi na aluwialny charakter geologii, region ten, boryka się z najpoważniejszymi brakami surowców naturalnych do konstrukcji wszelkiego rodzaju nawierzchni. Nie jest zatem przypadkiem, że właśnie na południowym wschodzie kraju podjęto pierwsze, zakrojone na szeroką skalę próby wykorzystania szerokiej gamy materiałów wtórnych, w tym destruktu asfaltowego. U schyłku 20-go stulecia, roczne zapotrzebowanie na kruszywa w Wielkiej Brytanii szacowano na 400 milionów ton, zatem zmiana strategii gospodarczej pozwalającej na wykorzystanie materiałów wtórnych, określanych również jako alternatywne, stała się uzasadnioną koniecznością, uzupełnioną racjonalną polityką ochrony środowiska naturalnego. 9 Wprowadzenie Wielka Brytania – krótka charakterystyka Zjednoczonego Królestwa; Mountsorrel Quarry, Lafarge 10 Wprowadzenie – destrukt asfaltowy w Wielkiej Brytanii Zastosowanie destruktu asfaltowego, początkowo traktowano, z dużą dozą nieufności i każdorazowe jego wykorzystanie oznaczało konieczność uzyskania zgody jednostki nadzorującej. Wszystko to zmieniło się w 1996 roku, po wprowadzeniu przez Ministra Ochrony Środowiska w Rządzie Konserwatystów, John`a Gummer`a dodatkowego opodatkowania za składowanie odpadów. Tak zwany Landfill Tax, był postrzegany jako główny instrument, pozwalający na zrealizowanie założeń polityki zagospodarowania odpadów przyjętej przez rząd brytyjski. Wzrost kosztów składowania odpadów, spowodował i przyspieszył rozwój technologii przetwarzania i utylizacji odpadów, które okazały się również atrakcyjne finansowo. Obecnie opłata za składowanie 1 tony odpadów nieaktywnych, obejmujących również destrukt asfaltowy, wynosi, £2.50, co spowodowało, że składowanie tego materiału jest drogie a zatem nie opłacalne. 11 Wprowadzenie – destrukt asfaltowy w Wielkiej Brytanii W rezultacie tego wyzwania UK Highways Agency (odpowiednik GDDKiA), zleciła szereg kontraktów badawczych, jednostce badawczo – rozwojowej: Transport Research Laboratory (TRL), mających na celu wypracowanie bardziej uniwersalnych metod projektowania konstrukcji nawierzchni, pozwalających na wykorzystanie materiałów wtórnych i alternatywnych. Niniejszy referat omawia pokrótce rozwój procesu wprowadzania zmian w normach do projektowania, oraz specyfikacjach technicznych, stanowiących podstawy wykorzystania materiałów wtórnych, w tym destruktu jako pełno- wartościowego materiału do konstrukcji nawierzchni dróg różnych klas i różnym przeznaczeniu. Od roku 2000, rząd brytyjski sponsoruje również organizację wspierającą zagospodarowanie wszelkiego rodzaju odpadów, opracowującą stosowne poradniki, katalogi, oraz inną literaturę fachową. Organizacja ta działa w Anglii, Szkocji,Walii oraz Irlandii Północnej, pod nazwą WRAP ( Waste and Resources Action Programme). WRAP promuje przemysłową utylizację odpadów a jego motto stanowi „zero odpadów”, a zatem długoterminową ochronę zasobów naturalnych i ochronę środowiska naturalnego, gdzie to możliwe. 12 Wprowadzenie – destrukt asfaltowy w Wielkiej Brytanii Recykling nie jest nową technologią i niektórzy autorzy twierdzą, że była ona stosowana odkąd zaczęto układać nawierzchnie. Jest bardzo prawdopodobne, że materiały usunięte z konstrukcji podczas remontów nawierzchni, nie były marnowane na składowiskach; wykorzystywano je natomiast na drogach dojazdowych do parkingów, wjazdach prywatnych czy tymczasowych placach budowy. Obecnie, destrukt asfaltowy stanowi wartościowy materiał w procesie konstrukcji nawierzchni, a szybko rozwijająca się technologia produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych, powoduje, że mieszanki z dodatkiem destruktu asfaltowego są szeroko stosowane w konstrukcji nawierzchni. Wszystkie metody recyklingu można zakwalifikować do czterech podstawowych kategorii; Wielka Brytania nie stanowi w tym przypadku wyjątku: 13 Wprowadzenie – destrukt asfaltowy w Wielkiej Brytanii Recykling na gorąco jest technologią, w której odzyskany destrukt asfaltowy jest dodawany do “nowej” mieszanki mineralno-asfaltowej w dwojaki sposób: w temperaturze zbliżonej do temperatury produkcyjnej danego typu mieszanek a zatem odpowiednio podgrzewany, lub też bez uprzedniego nagrzewania tzn. w temperaturze otoczenia. Recykling „na zimno” jest technologią, w, której destrukt asfaltowy, jest mieszany z kruszywem naturalnym lub z innym materiałem pochodzącym z odzysku oraz z odpowiednim lepiszczem/spoiwem. Po wytwarzeniu mieszanka ta jest układana w temperaturze otoczenia. Recykling na miejscu jest technologią przetwarzania destruktu przy zastosowaniu urządzenia uzdatniającego, znajdującego się w ruchu. Recykling tego typu odbywa się w miejscu remontu. Recykling poza miejscem robót, jest technologią wykorzystującą urządzenia do produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych jak np. otaczarnie stacjonarne lub mobilne różnego typu. W sumie proces przetwarzania destruktu zawsze znajduje się w jednej z powyższych kategorii; na miejscu lub poza miejscem robót, na gorąco lub na zimno. 14 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Przed przystąpieniem do przetwarzania destruktu asfaltowego jakąkolwiek metodą; na gorąco lub na zimno, wymaga on należytego przygotowania tzn. przekruszenia, celem uzyskania pożądanego uziarnienia bez naruszenia początkowej zawartości kruszywa. Producenci urządzeń przeznaczonych do przetwarzania destruktu, zaprojektowali granulator pozwalający na rozdrobnienie materiału i uzyskania właściwego materiału do przetwarzania, bez zbędnego rozkruszenia obecnego w nim kruszywa a zatem ograniczając powstawanie bardzo drobnych frakcji-pyłów. Materiał jest ładowany do zasobnika a następnie do granulatora. Z kolei, destrukt za pomocą przenośnika jest transportowany poprzez elektromagnes przeznaczony do usuwania fragmentów metalowych, do urządzenia odsiewającego. Po usunięciu nadwymiarowej frakcji materiału, destrukt jest składowany w celu dalszego przetwarzania. Nadwymiarowa frakcja materiału podlega ponownemu przekruszeniu w kolejnym granulatorze o nastawnych szczękach, co gwarantuje uzyskanie odpowiedniego uziarnienia. Finalny wyrób charakteryzuje się krzywą uziarnienia umożliwiającą efektywne wykorzystanie wstępnie przygotowanego materiału w kolejnym etapie recyklingu. 15 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Granulator/schemat – za zgodą firmy Benninghoven GmbH 16 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Granulator stacjonarny – za zgodą firmy Benninghoven GmbH 17 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Granulator mobilny – za zgodą firmy Benninghoven GmbH 18 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na gorąco Pomimo powszechnej akceptacji recyklingu destruktu asfaltowego w Wielkiej Brytanii oraz wielu krajach europejskich, dopiero od niedawna producenci różnego rodzaju mieszanek mineralno asfaltowych podjęli starania zmierzające do usprawnienia procesu w sensie technologicznym oraz ekonomicznym. W przypadku potrzeby recyklingu znacznej ilości odzyskanego destruktu; od 35% do 100% - technologia przetwarzania na gorąco stanowi preferowaną opcję. Przez szereg lat producenci mieszanek asfaltowych, opracowywali nowoczesne i ulepszone metody przetwarzania tego materiału, który nie tak dawno klasyfikowano, jako odpad przemysłowy. W dalszym ciągu znajduje zastosowanie technologia wytwarzania mieszanek mineralno asfaltowych, w której zimny destrukt jest dodawany bezpośrednio do mieszalnika łopatkowego otaczarki lub też do bębna otaczarki bębnowej. 19 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na gorąco Niemniej jednak, stosowane od niedawna w Wielkiej Brytanii nowoczesne urządzenia stosowane do recyklingu, pozwalają na przetwarzanie znacznie większej ilości odzyskanego materiału. Cechą charakterystyczną urządzenia do recyklingu na gorąco, zyskującego coraz szersze zastosowanie w Wielkiej Brytanii, jest otaczarnia o pracy ciągłej (bębnowa), w której wysokie umieszczenie bębna uzdatniającego destrukt, pozwala na dozowanie przetworzonego materiału do procesu otaczania. Kluczowym elementem systemu jest bęben o długości 11m, w którym zachodzi proces suszenia oraz nagrzewania destruktu do temperatury wymaganej do produkcji danej mieszanki mineralno asfaltowej. Urządzenie jest skonstruowane w taki sposób, aby płomienie nagrzewnicy nie obejmowały przetwarzanego materiału, wirującego wewnątrz bębna. Materiał przemieszcza się we wnętrzu równomiernie, co pozwala na optymalne zużycie energii przy niskiej emisji spalin, o niskiej temperaturze. W kolejnej części urządzenia, gorący materiał jest wstrząsany celem zabezpieczenia obudowy bębna przed przegrzewaniem. 20 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na gorąco W strefie spalania w bębnie zmocowano specjalne trzpienie wibrujące, które zapobiegają zlepianiu się materiału w fazie nagrzewania. Aby ograniczyć straty energii cieplnej, bęben urządzenia wykonano ze stali ocynkowanej. Najczęściej stosuje się palniki uniwersalne, tzn. przystosowane do spalania różnego rodzaju paliw; oleju, gazu ziemnego, LPG oraz węgla. Nagrzewnica jest wyposażona we własny wentylator osiowy, dostarczający powietrze wymagane w procesie spalania. Gorący, przetworzony materiał, jest z kolei transportowany, obudowanym przenośnikiem do silosu przejściowego. Silos jest w pełni izolowany oraz obudowany, w celu podtrzymania temperatury przetworzonego destruktu. Z tego silosu materiał, po odważeniu jest wprowadzony bezpośrednio do mieszalnika otaczarki. Według informacji firmy Benninghoven, wydajność urządzenia tego typu wytwórni, w procesie z dodaniem destruktu wynosi 250 ton na godzinę Pierwsze urządzenie tego typu oddano do użytku w West Drayton (Zachodni Londyn) w 2008 roku. 21 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na gorąco/schemat-za zgodą firmy Benninghoven GmbH. 22 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na gorąco- wytwórnia w West Drayton – podczas montażu - za zgodą firmy Benninghoven GmbH. 23 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na gorąco – West Drayton za zgodą firmy Benninghoven GmbH. 24 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na zimno W ostatnich 10-ciu latach utylizacja produktów ubocznych przemysłu budowlanego w tym destruktu asfaltowego rozwijała się w Wielkiej Brytanii bardzo szybko. Metody recyklingu na miejscu oraz poza miejscem budowy są obecnie powszechnie. Na rynku w Wielkiej Brytanii znajduje się szereg specjalistycznych firm oferuje usługi tego typu. Technologia recyklingu na zimno pozwala na mniejsze zużycie energii, paliw oraz materiałów, a niższe wartości temperatury produkcji tego typu mieszanek wymagają mniejszych nakładów finansowych w porównaniu z technologią recyklingu na gorąco. Podkreślić należy, że technologia produkcji jak i układania nawierzchni z udziałem tego typu mieszanek odbywa się a temperaturze otoczenia, a zatem zgodnie z definicją oficjalnej dokumentacji technicznej Wielkiej Brytanii – na zimno. 25 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na zimno Zdecydowany postęp odnotowano w produkcji lepiszczy, gdzie oprócz emulsji asfaltowej oraz asfaltu spienionego, często stosuje się różne ich kombinacje, co pozwala na produkcję mieszanek o wymaganych własnościach wymaganych w procesie konstrukcji nawierzchni dróg o różnej kategorii. W Wielkiej Brytanii popularniejszym procesem, jest recykling poza miejscem budowy (włączając w to wytwórnie mobilne), który pozwala na dokładniejsze przygotowanie destruktu poprzez kruszenie oraz przesiewanie materiału, przed dodaniem lepiszcza/(y) lub spoiw w pobliskiej przetwórni, jak i układanie mieszanki przy zastosowaniu konwencjonalnej rozkładarki w temperaturze otoczenia. Ponadto, recykling poza miejscem budowy pozwala na wykorzystanie innych materiałów wtórnych, takich jak odzyskane kruszywo, niekoniecznie pochodzących z tej samej remontowanej nawierzchni. 26 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na zimno W początkowej fazie recykling na zimno rozpoczyna się od przygotowania materiału, tzn. odzyskany materiał jest poddany wstępnej obróbce polegającej na granulowaniu oraz przesiewie, celem uzyskania materiału o wymaganej krzywej uziarnienia. Tak przygotowany destrukt można dozować bezpośrednio do mieszalnika łopatkowego otaczarki, gdzie następuje mieszanie z dodanym kruszywem naturalnym czy pochodzącym z odzysku, z odpowiednim lepiszczem lub spoiwem. Podana technologia jest nieskomplikowana i cieszy się dużą popularnością w Wielkiej Brytanii oraz Irlandii w przypadku przetwarzania niewielkich ilości destruktu asfaltowego. 27 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na zimno Mobilna wytwórnia do recyklingu na zimno – za zgodą firmy Wirtgen 28 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na zimno Produkcja mieszanki na bazie asfaltu spienionego (urządzenie firmy Wirtgen) 29 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na zimno Bardziej nowoczesny system pozwalający na recykling znacznie większych ilości materiału, to system wykorzystujący istniejące urządzenia suszące otaczarni. W tym przypadku, destrukt asfaltowy wprowadza się za pomocą przenośnika do otaczarki, gdzie następuje mieszanie z nowym materiałem w bębnie otaczarni. W trakcie transportu następuje wymiana ciepła, materiał nie jest poddawany odsiewaniu i po odważeniu jest wprowadzony do bębna otaczarki. Niniejsza technologia ma zastosowanie w recyklingu zachodzącego w otaczarce bębnowej (o pracy ciągłej). 30 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na zimno Zakładając, że materiał, poddany recyklingowi na zimno, jest w stanie osiągnąć wymagane parametry funkcjonalne, jego zastosowanie jest praktycznie nieograniczone. Niemniej jednak, decyzja o podjęciu recyklingu, musi uwzględniać indywidualne uwarunkowania każdego zadania. Rozpatrzyć należy rodzaj oraz jednorodność odzyskanej mieszanki mineralno asfaltowej, oraz innych materiałów przeznaczonych do recyklingu, jak również dostępność specjalistycznych urządzeń i doświadczonej obsługi. Poniżej podano szereg elementów wymagających rozpatrzenia przed przystąpieniem do planowania zabiegów utrzymaniowych: 31 Proces przetwarzania w Wielkiej Brytanii Recykling na zimno Lokalizacja Odległość miejsca, gdzie istnieje możliwość zlokalizowania urządzeń przetwarzających Odległość od źródła materiałów przeznaczonych do recyklingu Rodzaj oraz zaawansowanie uszkodzeń konstrukcji nawierzchni Rozległość degradacji nawierzchni Obecność smoły węglowej Lokalizacja infrastruktury podziemnej/wgłębnej w konstrukcji nawierzchni Stan istniejący odwodnienia Rodzaj i stan istniejący pobocza Ostateczna decyzja dotycząca recyklingu destruktu asfaltowego musi być podjęta w oparciu o korzyści finansowe, jak i te związane z ochroną środowiska naturalnego; wybrać należy pomiędzy recyklingiem na gorąco lub na zimno. 32 Ustawodawstwo Przepisy takie jak np. opodatkowanie składowania odpadów (Landfill Tax) oraz brytyjskie czy europejskie dyrektywy dotyczące wykorzystania odpadów przemysłowych, nie przyniosłyby pożądanego efektu bez instytucjonalnego wsparcia ze strony głównego inwestora Wielkiej Brytanii – Highways Agency. W ciągu ostatnich 10-ciu lat, w Wielkiej Brytanii, nastąpiły fundamentalne zmiany w projektowaniu konstrukcji nawierzchni. Jakość konstrukcji oraz długoterminowe korzyści związane z ochroną środowiska naturalnego znalazły się w centrum procesu powstawania jak i utrzymania infrastruktury drogowej. Organizacje takie jak Highways Agency oraz Transport Research Laboratory współpracujące z firmami wykonawczymi, biurami projektów, firmami konsultingowymi oraz producentami materiałów, opracowały i wdrożyły szereg wytycznych technicznych, poradników, norm i specyfikacji dotyczących optymalnego wykorzystania materiałów wtórnych/alternatywnych. 33 Ustawodawstwo Nastąpiły zasadnicze zmiany w procedurach projektowania nowych oraz istniejących konstrukcji nawierzchni, dopuszczające zastosowanie materiałów uprzednio wykluczonych ze specyfikacji. Stopniowo odstępuje się od tradycyjnej, empirycznej koncepcji projektowania z wykorzystaniem tradycyjnych technologii i materiałów. Promuje się natomiast, funkcjonalne metody projektowania oparte na mechanicznych własnościach materiałów, stosowanych do konstrukcji nawierzchni. Metodologia tego typu pozwala na optymalne wykorzystanie materiałów, w tym wtórnych/alternatywnych, niemniej jednak wymaga wzmożonej kontroli jakości w miejscu oraz w laboratorium, zapewniającej osiągnięcie przyjętych własności materiałów w trakcie budowy jak i w trakcie eksploatacji nawierzchni. W tym rozdziale dokonano przeglądu aktualnych wytycznych do projektowania oraz specyfikacji obowiązujących w Wielkiej Brytanii. 34 Ustawodawstwo Instrukcja do Projektowania Dróg i Mostów – Design Manual for Roads and Bridges, Tom 7, Projektowanie i Utrzymanie Nawierzchni Dokument składa się z czterech części oznaczonych HD, zawierających pełny zestaw procedur projektowania nowych oraz utrzymania istniejących konstrukcji nawierzchni. Rozdziały odnoszące się do stosowania destruktu asfaltowego w konstrukcji nawierzchni to: Rozdział 1 (Section 1), Część 2 ( Part 2), HD35/04, Ochrona Zasobów Naturalnych i Zastosowanie Materiałów Wtórnych (Conservation and use of Reclaimed Materiale). Rozdział ten zawiera informacje oraz poradnik dla organizacji projektujących konstrukcje nawierzchni drogowych, odnoszące się do optymalnego wykorzystania zasobów naturalnych oraz wykorzystania materiałów wtórnych, w tym destruktu asfaltowego, wyszczególnionych w Specyfikacji Robót Drogowych ( Specification for Highway Works), której przegląd nastąpi w póżniejszym rozdziale. Tabela w następnym slajdzie, zawiera listę materiałów, które są dopuszczone do stosowania w procesie konstrukcji nawierzchni drogowej w Wielkiej Brytanii. 35 Ustawodawstwo Instrukcja do Projektowania Dróg i Mostów – Design Manual for Roads and Bridges, Tom 7, Projektowanie i Utrzymanie Nawierzchni 36 Ustawodawstwo Instrukcja do Projektowania Dróg i Mostów – Design Manual for Roads and Bridges, Tom 7, Projektowanie i Utrzymanie Nawierzchni Rozdział 1 (Section 1), Part 2, HD 25, Podbudowy, (Foundations). Rozdział ten znajduje się na etapie gruntownej modyfikacji, zastąpiony jest zatem Tymczasową Instrukcją ( Interim Advice Note 73/96). Dokument zawiera szereg istotnych oraz podstawowych zmian w procedurze projektowania warstw stanowiących podbudowy konstrukcji nawierzchni Obowiązująca obecnie procedura składa się z dwóch części; pierwsza to tradycyjnie pojmowany empiryczny model ( Restricted Designs), druga to metodologia funkcjonalna (Performance Design) oparta na pomiarze Sztywności Sprężystej (Stiffness Modulus), każdej warstwy stanowiącej podbudowę. Grubość warstw oblicza się za pomocą modelu wielowarstwowej półprzestrzeni sprężystej ( multi-layered linear elastic model). Metoda ta pozwala na zastosowanie przetworzonego destruktu w różnych warstwach podbudowy, w zależności od ilości oraz dostępności materiału. 37 Ustawodawstwo Instrukcja do Projektowania Dróg i Mostów – Design Manual for Roads and Bridges, Tom 7, Projektowanie i Utrzymanie Nawierzchni Procedury podane w tym rozdziale, uzależnione są od dokładnego oznaczenia modułu sztywności sprężystej materiału, stąd wymaganie zwiększonej ilości badań. Wykorzystuje się w tym celu urządzenia do dynamicznego oznaczenia nośności w terenie, takie jak ugięciomierze udarowe typu FWD (Falling Weight Deflectometer), lub przenośne lekkie ugięciomierze udarowe typu LWD (Light Weight Deflectometer). Urządzenia wymagają regularnej kalibracji, zgodnej z zaleceniami producenta. Do badań laboratoryjnych, stosuje się między innymi urządzenie do pomiaru modułu sztywności sprężystej w rozciąganiu pośrednim. (NAT) 38 Ustawodawstwo Instrukcja do Projektowania Dróg i Mostów – Design Manual for Roads and Bridges, Tom 7, Projektowanie i Utrzymanie Nawierzchni Ugięciomierze udarowe typu FWD do badań w terenie 39 Ustawodawstwo Instrukcja do Projektowania Dróg i Mostów – Design Manual for Roads and Bridges, Tom 7, Projektowanie i Utrzymanie Nawierzchni; od lewej: Nottingham Asphalt Tester oraz lekki ugięciomierz udarowy (LWD) 40 Ustawodawstwo Instrukcja do Projektowania Dróg i Mostów – Design Manual for Roads and Bridges, Tom 7, Projektowanie i Utrzymanie Nawierzchni Rozdział 4 (Section 4), Część 1 ( Part 1), HD 31, Recykling. W tej części podano szereg procedur przetwarzania odzyskanego destruktu asfaltowego: na gorąco, na zimno, w miejscu oraz poza miejscem budowy. Dla recyklingu na gorąco w wytwórni, dopuszczalną ilość destruktu w mieszankach mineralno asfaltowych ograniczono do 60%. Nie dotyczy to jednakże warstw ścieralnych, w których dopuszcza się stosowanie destruktu, niemniej jednak wymagana jest akceptacja dla każdej recepty. Instrukcja nie wprowadza ograniczeń ilościowych dla przetwarzania destruktu metodą recyklingu na zimno. Należy podkreślić, że wszystkie procedury oraz wymagania zawarte w Instrukcji Projektowania Dróg i Mostów ( DMRB Standards), są ściśle powiązane ze Specyfikacją Robót Drogowych ( Specification for Highway Works), która zawiera uszczegółowione wymagania procesu konstrukcji nawierzchni drogowych. 41 Ustawodawstwo Specyfikacja Robót Drogowych ( Specification for Highway Works, pełny tytuł: Manual of Contract Documents for Highway Works, MCHW 1). Specyfikacja składa się z 26-ciu dokumentów kontraktowych, odnoszących się do wszystkich operacji w ramach robót drogowych, dla dróg krajowych i autostrad w Wielkiej Brytanii. Pomimo, że dokument odnosi się przede wszystkim do sieci krajowej, korzystają z niego również lokalne zarządy dróg, umieszczając większość jego postanowień we własnych specyfikacjach. Jest to zatem najważniejszy dokument dla inwestora projektanta/konsultanta, wykonawcy oraz producenta materiałów w Wielkiej Brytanii. Dokument zawiera szereg wymagań odnoszących się do stosowania destruktu asfaltowego, które znajdują się w serii 900, w szczególności dwa paragrafy przytoczone w kolejnych slajdach. 42 Ustawodawstwo Specyfikacja Robót Drogowych ( Specification for Highway Works, pełny tytuł: Manual of Contract Documents for Highway Works, MCHW 1). Paragraf 902 (Clause 902), Asfalt z odzysku. Niniejsze wymagania odnoszą się do wszystkich mieszanek mineralno asfaltowych, zawierających destrukt asfaltowy, poddany przetwarzaniu metodą recyklingu na gorąco poza miejscem budowy. Dopuszcza się wykorzystanie destruktu asfaltowego do produkcji mieszanek do warstw ścieralnych, wiążących, podbudowy oraz warstw wyrównawczych. Stosowanie innych materiałów wtórnych, wymaga aprobaty Jednostki Nadzorującej (Overseeing Organisation). Specyfikacja wymaga wstępnego przygotowania destruktu, poprzez granulację dla uzyskania jednorodności materiału, a także ogranicza maksymalne uziarnienie do 32mm. 43 Ustawodawstwo Specyfikacja Robót Drogowych ( Specification for Highway Works, pełny tytuł: Manual of Contract Documents for Highway Works, MCHW 1). W przypadku, gdzie 25% destruktu lub więcej, wykorzystuje się do produkcji warstwy wiążącej lub podbudowy, wykonuje się odwierty celem oznaczenia gęstości oraz zawartości wolnych przestrzeni w mieszance. Ponadto, Specyfikacja wymaga pomiaru modułu sztywności sprężystej w rozciąganiu pośrednim w temperaturze 20 C. (Indirect Tensile Stiffness Modulus). Nowy element Specyfikacji stanowi podanie minimalnych wartości modułów sztywności sprężystej dla mieszanek zawierających lepiszcza o różnej penetracji: Bitum 10/20 – Sztywność: 5500 MPa Bitum 15/25 – Sztywność: 5500 MPa Bitum 30/45 – Sztywność: 2800 MPa Bitum 40/60 – Sztywność: 1800 MPa 44 Ustawodawstwo Specyfikacja Robót Drogowych ( Specification for Highway Works, pełny tytuł: Manual of Contract Documents for Highway Works, MCHW 1). Paragraf 948 (Clause 948), odnosi się do recyklingu na zimno poza miejscem budowy (Ex Situ Cold Recycled Bound Material - CRBM). Niniejszy paragraf podaje wymagania dla materiałów przetworzonych w recyklingu na zimno (CRBM), w stacjonarnych lub mobilnych urządzeniach przetwarzających, przeznaczonych do wykorzystania w warstwach wiążących lub warstwach podbudowy. Najczęściej, materiały pochodzą z danego zadania remontowego i mogą stanowić kombinację kruszyw, destruktu, oraz lepiszczy bitumicznych, hydraulicznych, cementowych oddzielnie lub też w stosownej kombinacji. Stworzono tym samym cztery podstawowe grupy materiałów: Szybkie Hydrauliczne (Quick Hydraulic (QH), Powolne Hydrauliczne (Slow Hydraulic (SH), Szybkie Lepko Sprężyste (Quick Visco-Elastic (SVE) oraz Powolne Lepko Sprężyste (Slow Visco-Elastic). 45 Ustawodawstwo Specyfikacja Robót Drogowych ( Specification for Highway Works, pełny tytuł: Manual of Contract Documents for Highway Works, MCHW 1). Szybkie lub wolne, odnosi się do czasu dojrzewania materiału a zatem uzyskania wymaganych, końcowych parametrów wytrzymałościowych. Klasyfikacja opiera się na podstawowych typach lepiszczy/spoiw zastosowanych w danej mieszance: QH – Cement Portlandzki stanowi główne spoiwo mieszanki; wyklucza się lepiszcza bitumiczne. SH – Spoiwa hydrauliczne np. Popioły lotne z wapnem lub przetworzone żużle wielkopiecowe z wapnem ( PFA/lime and GBS/lime). Wyklucza się lepiszcza bitumiczne oraz Cement Portlandzki. QVE – Lepiszcze bitumiczne jest głównym składnikiem dopuszcza się również dodatek Cementu Portlandzkiego. SVE – Lepiszcze bitumiczne jest głównym i jedynym; wyklucza się Cement Portlandzki. 46 Ustawodawstwo Specyfikacja Robót Drogowych ( Specification for Highway Works, pełny tytuł: Manual of Contract Documents for Highway Works, MCHW 1). Materiał typu CRBM, musi być zaprojektowany w sposób gwarantujący uzyskanie pożądanych własności w określonym czasie. Specyfikacja określa je w Projekcie Mieszanki oraz w Wymaganiach Własności Końcowych.(Mix Design and End Product Requirements), po upływie 360 dni. W zależności od klasy podbudowy wymaganej dla danego obciążenia ruchem oraz klasy drogi, Projekt Mieszanki i Wymagania Końcowe wyrażone w kategoriach Modułu Sztywności Sprężystej (Indirect Tensile Stiffness Modulus -ITSM) podano poniżej : Class B1: 1900 MPa Class B2: 2500 MPa Class B3: 3100 MPa Class B4: 4700 MPa Należy podkreślić, że powyższa metodologia wymaga przestrzegania dokładnego reżimu badań w terenie oraz laboratorium, celem uzyskania i zapewnienia założonych parametrów materiału. 47 Działalność Badawczo-Rozwojowa – rola TRL Highways Agency jako główny Klient środowiska drogowego w Wielkiej Brytanii, zapewniła środki finansowe, natomiast TRL zapewniło myśl techniczną oraz długoletnie doświadczenie w projektowaniu nawierzchni w opracowaniu aktualnych Specyfikacji. Poniżej przytoczono opracowania (Raporty) TRL, które wywarły decydujący wpływ na kształt obecnych Instrukcji oraz Specyfikacji: TRL Report 386, pierwszy z serii raportów zawierający Przewodnik do projektowania strukturalnego nawierzchni, metodą recyklingu na zimno w miejscu. ( Design guide and specification for structural maintenance of highway pavements by cold in situ recycling) TRL Report 611, przełomowy raport, który umożliwił pełne wykorzystanie materiałów wtórnych metodą recyklingu na zimno. ( A guide and specification of cold recycled materials for the maintenance of road pavements) TRL Report 615, Projektowanie nawierzchni podatnych. (Flexible pavement design) TRL PPR 127, Projektowanie warstw podbudowy dla głównych dróg w Wielkiej Brytanii. (Road foundation design for major UK highways.) 48 Podsumowanie Wprowadzenie nowych specyfikacji oraz instrukcji do projektowania w Wielkiej Brytanii, zmieniło w diametralny sposób status destruktu asfaltowego, a także innych materiałów pochodzących z odzysku w trakcie robót drogowych. Obecną praktykę optymalnego wykorzystania materiałów do konstrukcji nawierzchni można scharakteryzować jak poniżej: Destrukt asfaltowy nie jest odpadem, jest natomiast wartościowym materiałem wtórnym do konstrukcji nawierzchni różnego rodzaju, Świadomość potrzeby racjonalnego oraz odpowiedzialnego wykorzystania wartościowych oraz ograniczonych zasobów naturalnych, Funkcjonalne metody projektowania oraz specyfikacje ukierunkowano na własności końcowe materiałów co pozwala na wykorzystanie materiałów alternatywnych, wtórnych oraz innowację technologiczną, 49 Podsumowanie Wykonawcy oraz producenci mieszanek, posiadają motywację finansową, prowadzącą do innowacji w wykorzystaniu przetworzonych materiałów pochodzących z odzysku, Obecny postęp technologiczny i techniczny w zakresie laboratoryjnych i terenowych metod badawczych pozwala na prognozowanie długoterminowych własności materiałów wtórnych i alternatywnych, Specyfikacje nakładają obowiązek wykonywania pomiarów podstawowych własności mechanicznych materiałów, takich jak moduł sztywności sprężystej mierzony w laboratorium oraz w terenie. Urządzenia takie jak Nottingham Asphalt Tester (NAT), Ugięciomierz Udarowy FWD oraz Lekki Ugięciomierz Udarowy LWD, zostały w pełni zaakceptowane przy oznaczaniu podstawowych własności mechanicznych materiałów. Analityczne/mechanistyczne metody projektowania nawierzchni, uzyskały pełną wiarygodność oraz znalazły zastosowanie w praktyce inżynierskiej w Wielkiej Brytanii, z korzyścią dla inwestora, wykonawcy oraz długoterminowej ochrony środowiska naturalnego. 50