Możliwości stosowania kruszyw polodowcowych do warstw

Transkrypt

Możliwości stosowania kruszyw
polodowcowych do warstw konstrukcyjnych
asfaltowych nawierzchni drogowych
prof. dr hab. inż. Piotr Radziszewski, Politechnika Warszawska
prof. dr hab. inż. Jerzy Piłat, Politechnika Warszawska
Jakość robót drogowych i jej kontrola
Ostróda 7-8 października 2010 r.
Zasady zrównoważonego rozwoju
 Rezolucja ONZ 1987
„Zaspokajając potrzeby obecne nie
ograniczajmy przyszłym pokoleniom
możliwości zaspokojenia ich potrzeb”
Ostróda 2010
Politechnika Warszawska Wydział IL
2
Rozporządzenie UE
 „Obiekt budowlany powinien być tak
zaprojektowany, zrealizowany a także
użytkowany po wyeksploatowaniu,
rozebrany w sposób zgodny z
wymaganiami zrównoważonego rozwoju”
Ostróda 2010
3
Zrównoważony rozwój
Cykl życia budowli
Ostróda 2010
4
Zrównoważenie rozwoju budownictwa
definiuje się w aspekcie:
 ekologicznym,
 ekonomicznym,
 socjalnym.
Ostróda 2010
5
Budownictwo spełniające zasady
zrównoważonego rozwoju:
 zaprojektowane oszczędnie,
 minimum energii przy wznoszeniu i
użytkowaniu,
 brak zanieczyszczenia środowiska,
 ochrona otaczającego środowiska,
 ochrona zasobów wody,
 zapewniające ludziom komfort,
 szanujące lokalny mikroklimat.
Ostróda 2010
6
Konstrukcja nawierzchni asfaltowej –
95% to kruszywo
Warstwa ścieralna
Warstwa wiążąca
Podbudowa
zasadnicza
Podbudowa
pomocnicza
Nawierzchnia
Podbudowa
Podłoże ulepszone
Ostróda 2010
Podłoże
7
Podział i klasyfikacja kruszyw wg PN-EN

Poddano analizie zmiany w klasyfikacji kruszyw jakie zaszły po
zastąpieniu norm PN normami PN-EN.
PODZIAŁ KRUSZYW wg PN:
PODZIAŁ KRUSZYW wg PN-EN:
Kruszywa
Naturalne
Kruszywa
Naturalne
Łamane
Sztuczne
Wymagania wobec kruszywa
KLASA – podział kruszyw ze względu na
właściwości fizyczne (klasa I, II, III)
GATUNEK – podział kruszyw ze względu na
sposób i jakość produkcji (gatunek 1,2,3)
Geometryczne
Chemiczne
Fizyczne
Gęstość ziaren i
nasiąkliwość
Ostróda 2010
Z recyklingu
Trwałość
8
Historia powstania kruszyw polodowcowych





Kruszywa polodowcowe to kruszywa żwirowo-piaskowe
powstałe dzięki działalności lodowców czwartorzędowych.
Lądolód nasuwał się na obszar Polski czterokrotnie
(zlodowacenia: podlaskie, południowopolskie, środkowopolskie i
północnopolskie).
Materiał skalny był transportowany przez lodowiec w procesie
egzaracji.
Lodowiec zostawił za sobą formy polodowcowe: moreny
czołowe, denne, drumliny, ozy, kemy, głazy narzutowe, sandry,
pradoliny.
Formy polodowcowe stanowią złoża kruszyw naturalnych takich
jak: iły, gliny, piaski, żwiry, otoczaki, głazy narzutowe.
Maksymalny zasięg lądolodu w Europie.
Erozja lodowcowa.
Ostróda 2010
Lodowiec.
9
Występowanie i zasoby kruszyw w Polsce
Kruszywo kamienne:
Kruszywo żwirowo-piaskowe:



Kopalinę stanowi kruszywo grube (żwiry,
pospółki) i kruszywo drobne (piaski).
Największe zasoby znajdują się w woj.
Dolnośląskim, Małopolskim, Opolskim i
Podlaskim.
Zasoby geologiczne udokumentowane w
6625 złożach wynoszą 15 649 mln ton.
Ostróda 2010
Zasoby [mln ton]
2 000
1 947
1 778
1 394
1 500
901
1 000
1 019
1 008
1 070
1 182
639
500
1 002
914
829
610
720
439
196
0
LN
AW
S K OŚL
O
ĄS
-P
OM K IE
O
RS
LU
KI
E
BE
LS
K
IE
LU
BU
SK
IE
ŁÓ
M
D
ZK
AŁ
IE
OP
OL
M
S
AZ
KI
O
E
W
IE
CK
O
IE
PO PO
L
DK
S
AR KIE
PA
CK
PO
IE
DL
AS
PO
KI
E
M
O
RS
KI
ŚW
E
ŚL
W
AR
ĄS
IĘ
TO
KI
M
IŃ
E
KR
SK
ZY
O
SK
-M
IE
AZ
W
ZA
UR
IE
CH
LK
SK
O
O
PO I E
DN
L
IO
PO SKI
E
M
O
RS
KI
E

2 500
DO

W Polsce skały osadowe stanowią 47%,
skały magmowe 44% i metamorficzne 9%.
Skały magmowe i metamorficzne występują
prawie w całości na Dolnym Śląsku. Skały
osadowe eksploatuje się w Polsce środkowej
i południowej.
Zasoby geologiczne udokumentowane w
660 złożach wynoszą 9 203 mln ton.
KU
J

Województwa
Zasoby kruszywa naturalnego żwirowo-piaszczystego w Polsce
10
Producenci oraz wydobycie kruszyw polodowcowych


Wydobycie kruszyw naturalnych piaskowo-żwirów wyniosło w Polsce w 2008 r. 150,03 mln ton i z każdym
rokiem rośnie.
Województwo Podlaskie zalicza się do liderów z wydobyciem na poziomie 11,5 mln ton.
Najwięksi producenci kruszyw na obszarze Podlasia to:

Zakład Produkcji Kruszyw Szumowo
(złoża: Kutyski, Przyborowo, Wąsewo, Osowo, Szumowo, Rostki, Borowce, Rożyńsk)

Białostockie Kopalnie Surowców Mineralnych
(złoża: Zadworzany, Zadworzany II, Zadworzany III oraz „Racewo),

Suwalskie Kopalnie Surowców Mineralnych
(złoża Potasznia, Sobolewo/Las Suwalski, Chrzanowo)

Przedsiębiorstwo Produkcji Materiałów Drogowych Kruszbet z Suwałk
(złoża: Stożne V, Łęgowo, Sobolewo C, Sobolewo C-I, Krzywe I, Potasznia III, Stożne VI oraz Kiliany )
Ostróda 2010
11
Złoża kruszyw polodowcowych
w regionie Polski północno-wschodniej
złoża surowcowe
pochodzące z
osadów
czwartorzędowych
takich jak: piaski,
żwiry
glacofluwialne
i morenowe,
mieszanki
(pospółka),
otaczaki oraz
głazy narzutowe
badania
kruszyw ze
złóż
Producentów:
Kruszbet
(Suwałki,
Stożne I,
Stożne II),
Szumowo
(Szumowo,
Kutaski),
Racewo.
Ostróda 2010
12
Suwalski masyw skał głębinowych
o Krzemianka
o Udryń
o Jeleniewo
o Szurpiły
Ostróda 2010
13
Suwalski masyw skał głębinowych



Głębokość 800–2000m
Rudy magnetytowo-tytanowo-wanadowe
Skały



Noryty (zawartość SiO2: 39-41%), gabro
anortyzyty (zawartość SiO2: 47-51%), labradoryt
Według „Surowce skalne Polski” S. Kozłowski, Warszawa
1986


Skały jako surowiec odpadowy – produkcja kruszywa 2,0 mln ton/rok
Labradoryty – cenny surowiec ozdobny i budowlany
?
Ostróda 2010
14
Ocena przydatności kruszyw polodowcowych do MMA
pod względem spełnienia wymaganych właściwości
Wymagania wg.
WT-1
Kruszywo z kopalni
Kruszbet Suwałki
SMA KR5-6
grys 6,3-12,5
Uziarnienie
GC90/15
GC90/10
Zawartość pyłów
f2
f0,5
Jakość pyłów-kr. drobne
MBF10
MBF10
Procentowa zawartość ziaren
o powierzchni przekr. i łam.
C100/0
C100/0
Fl20
Fl10
Sl20
Sl15
Odporność kruszywa na
rozdrabnianie
LA25
LA25
Odporność kruszywa na
polerowanie
PSV50
PSV50
deklarowana przez
producenta
2,65
Rodzaj badania
Poddano analizie właściwości trzynastu
rodzajów kruszyw kopalni Kruszbet:





Żwir płukany spełnia wymagania dla
dolnych warstw dróg niższych kategorii KR
1-2.
Żwir kruszony można stosować już do
wszystkich warstw KR 1-4.
Grys nadaje się do wszystkich warstw
KR1-6.
Żwiry oraz grysy nie spełniają warunku
nasiąkliwości Wcm0,5 ale badanie
mrozoodporności klasyfikują te kruszywa
jako mrozoodporne.
Kruszywa polodowcowe spełniają
wymagania WT-1.
Kształt kruszywa
Gęstość ziaren
ρa
ρrd
ρssd
2,61
Grube zanieczyszczenia
lekkie
mLPC0,1
mLPC0,1
Nasiąkliwość
Wcm0,5
Wcm1
F1
Mrozoodporność
FNaCl7
Ostróda 2010
2,59
FNaCl5
15
Adhezja (przyczepność, powinowactwo)

Podstawowe rodzaje przyczepności:




!
mechaniczna (bierna lub względna)
fizykochemiczna (właściwa, czynna)
Rodzaje te uzupełniają się wzajemnie
W zależności od powierzchni zwilżanej
(materiału mineralnego) i cieczy zwilżającej
(lepiszcza) jeden z rodzajów przyczepności
może mieć zasadnicze znaczenie
Ostróda 2010
Analiza ekonomiczna zastosowania kruszyw
polodowcowych dla północno wschodniej Polski








Skalkulowano koszty produkcji 40 recept mieszanek MMA.
W wycenie uwzględniono trzy warianty lokalizacji przyszłych inwestycji drogowych: Warszawa,
Białystok, Augustów.
Wyceniono MMA na warstwy: podbudowy, wiążącą i ścieralną dla KR1-2, KR3-4 oraz KR 5-6.
Zastosowano kruszywa:
polodowcowe (żwir sortowany i kruszony z kopalni Kruszbet w Suwałkach, grys z kopalni
SKSM Las Suwalski),
z przekruszonych skał (grys wapienny z kopalni Miedzianka woj. Świętokrzyskie, melafir z
kopalni w Czarnym Borze woj. Dolnośląskie gabro z kopalni Słupiec woj. Dolnośląskie).
Koszt kruszyw odpowiada aktualnej ofercie handlowej kopalń dla dużych odbiorców.
Skalkulowany koszt transportu uzależniony jest od odległości dostawy i odpowiada aktualnym
cenom producentów kruszyw i firm transportowych.
Ostróda 2010
17
Koszty MMA z uwzględnieniem kosztów transportu
kruszywa
Koszt 1 tony SMA11 dla KR 5-6:

Warszawa: 225,09 zł/t,

Białystok: 243,97 zł/t,

Augustów: 249,83 zł/t,
Augustów
Koszt 1 tony AC16W dla KR 3-4:



Koszt 1 tony AC22P dla KR 1-2:



Czarny Bór
Wzrost kosztów transportu wraz ze wzrostem odległości.
Ostróda 2010
18
Porównanie cen MMA zaprojektowanych na kruszywach
polodowcowych i na kruszywach ze skał z południa
Polski
Ceny MMA dla Białegostoku [zł/t]
208,42
183,94
203,62
155,52
139,21
166,31
AC11S
KR1-2
AC22P
KR 3-4
AC16W
KR 5-6
Ostróda 2010
Ceny MMA dla Augustowa [zł/t]
Kruszywa z południa Polski
Kruszywa polodowcowe
214,29
189,94
209,58
149,38
127,50
154,76
AC11S
KR1-2
AC22P
KR 3-4
AC16W
KR 5-6
19
Analiza kosztów budowy drogi gminnej, wojewódzkiej i
ekspresowej przy zastosowaniu kruszyw polodowcowych
Wykorzystując zaprojektowane i wycenione MMA dokonano analizy finansowej:






Budowy 10 km drogi gminnej o przekroju jezdni 1x2
z poboczem nie utwardzonym.
Budowy 10 km drogi wojewódzkiej o przekroju jezdni 1x2
z poboczem utwardzonym.
Budowy 10 km drogi ekspresowej o przekroju jezdni 1x2
z poboczem utwardzonym.
warstwa ścieralna AC 11 S gr.5cm
warstwa podbudowy AC 22 P gr. 9cm
warstwa ścieralna AC 11 S gr.5cm
warstwa podbudowy AC 16 W gr. 8cm
warstwa ścieralna SMA 11 S gr.5cm
warstwa podbudowy AC 16 W gr. 8cm
Przeprowadzono obliczenia:



Ułożenia MMA, otrzymano 14,29 zł/t
Transportu MMA z miejsca produkcji do wbudowania,
otrzymano 9 zł/t ( na odległość 30km).
Oczyszczenia i skropienia podłoża, otrzymano 1,15 zł/m2
Ostróda 2010
20
Analiza kosztów budowy
Koszt budowy 10 km drogi gminnej w okolicach Białegostoku:

MMA z kruszywami z południa Polski 6 111 000 zł.

MMA z kruszywami polodowcowymi 4 970 000 zł.

Oszczędność: 2 km drogi więcej za tą samą cenę.
Koszt budowy 10 km drogi wojewódzkiej w okolicach Białegostoku:



Koszt budowy 10 km drogi ekspresowej w okolicach Białegostoku:



Ostróda 2010
21
Wnioski






Kruszywa polodowcowe na terenie Polski powstały w wyniku działalności lodowców
głównie czwartorzędowych.
Województwo podlaskie posiada jedne z największych zasobów kruszywa naturalnego
piaskowo-żwirowego w Polsce i jest jednym z liderów pod względem jego wydobycia.
Kruszywa polodowcowe nadają się do stosowania do mieszanek mineralno-asfaltowych
wszystkich kategorii ruchu.
Korzyści wynikające z zastosowania lokalnych kruszyw polodowcowych w stosunku do
kruszyw ze skał litych z południa Polski to oszczędność:
- dla warstwy podbudowy 50,16 zł na tonie,
- dla warstwy wiążącej 45,07 zł/t,
- dla warstwy ścieralnej 50,85 zł/t.
Stosując kruszywa polodowcowe można wybudować nie 10 km lecz 12 km nawierzchni
drogi w okolicy Białegostoku, a w rejonie Augustowa 13 km nawierzchni.
Przeprowadzona analiza zasobów i wydobycia kruszyw polodowcowych w regionie
północno-wschodnim Polski wykazała, że zakłady produkujące kruszywa będą w stanie
sprostać zapotrzebowaniu na kruszywo dla drogownictwa w długim okresie czasowym.
Ostróda 2010
22
Dziękuję za uwagę
Ostróda 2010
23

Możliwości stosowania kruszyw polodowcowych do warstw

Transkrypt

Podobne dokumenty

Instytut Badawczy Dróg i Mostów-Filia Wrocław zatrudni pracownika

program - e

Zbigniew Jan Grabowski Prof. zw. dr hab. inż. ur. 08.03.1930 r

Życiorys zawodowy Członka Zarządu

Program MiT 2016_28 kwietnia 2016 (002)

Debata na Salonie Kruszyw - Instytut Mechanizacji Budownictwa i

POLITECHNIKA WARSZAWSKA STAWIA NA INNOWACJE Centrum

Kierowca C E wywrotka