Bezpieczniej i ciszej

NAWIERZCHNIE ASFALTOWE
Artykuł sponsorowany
prof. Małgorzata Woźniak, Politechnika Świętokrzyska, dr inż. Wiesław Dąbrowski, OAT UiOB Sp. z o.o.,
dr inż. Jacek Olszacki, ORLEN Asfalt Sp. z o.o.
Bezpieczniej i ciszej
dzięki
nawierzchniom porowatym
Część 1: Wprowadzenie
„Mobilność” czyli aktywność, operatywność, częste zmiany miejsca, pracy, zdolność
do sprawnego, elastycznego działania – to
podstawy sprawnej gospodarki oraz rozwoju społecznego [1]. Dotyczy to w równej
mierze Polski, jak i innych krajów Unii Europejskiej. Ekonomiczna przyszłość danego
kraju uzależniona jest bezpośrednio od
sprawności systemu komunikacyjnego
– zwłaszcza drogowego.
Nic dziwnego, że Polska dąży do tego,
aby system komunikacji drogowej stał się
na równi sprawny z systemem europejskim,
a Unia Europejska wspiera te starania merytorycznie i finansowo.
Widocznym efektem tych zabiegów
jest budowa całego szeregu nowych dróg,
w tym autostrad, odcinków dróg szybkiego
ruchu, obwodnic itd. Prowadzone są również różnego rodzaju modernizacje dróg,
mające na celu poprawę nośności konstrukcji nawierzchni, jak i cech eksploatacyjnych, zwłaszcza równości i sczepności.
Ciągle zwiększająca się mobilność społeczeństwa oraz związana z tym rozbudowa sieci drogowej wymagają poprawy
bezpieczeństwa ruchu drogowego oraz
zmniejszania uciążliwości dla otoczenia drogi i środowiska naturalnego,
między innymi wskutek hałasu drogowego generowanego na styku „opona – nawierzchnia”. Jak ważna jest poprawa bezpieczeństwa ruchu i ochrony środowiska
z punktu widzenia społecznego, świadczą
chociażby tragiczne statystyki wypadków
drogowych oraz ostatnie wydarzenia związane z obwodnicą Augustowa. Przykład
obwodnicy Augustowa wskazuje, że w niektórych przypadkach uciążliwość dla środowiska naturalnego wynikająca z faktu
wybudowania drogi o „klasycznym” obciążeniu środowiska może nie znaleźć akceptacji społecznej.
26
Magazyn Autostrady 4/2007
Czy można rezygnować z rozbudowy
sieci drogowej, a tym samym pogodzić
się z ograniczaniem mobilności? Z pewnością nie! Odpowiedzią na nowe wyzwania wynikające z potrzeby wzrostu
mobilności jest innowacyjność, tj. znalezienie dotychczas nieznanych, względnie
niestosowanych rozwiązań technicznych
i technologicznych, które umożliwiając
mobilność zapewnią jednocześnie poprawę bezpieczeństwa ruchu drogowego oraz zmniejszanie uciążliwości dla
otoczenia drogi. Praktycznym przykładem takiego innowacyjnego rozwiązania
są tzw. „nawierzchnie porowate”, które
dzięki swej strukturze wewnętrznej oraz cechom powierzchniowym przyczyniają się do
poprawy bezpieczeństwa ruchu i komfortu
pracy kierowcy oraz obniżają poziom hałasu
na styku „opona – nawierzchnia”, wskutek
czego zmniejszają uciążliwość dla otoczenia
drogi oraz środowiska naturalnego będącego
w zakresie oddziaływania ruchu pojazdów
po danej drodze.
Artykuł „Bezpieczniej i ciszej dzięki nawierzchniom porowatym”, składający się
z trzech części (Cz. 1: „Wprowadzenie”,
Cz. 2: „Hałas komunikacji drogowej – problem XXI wieku”, Cz. 3: „Charakterystyka
asfaltowych nawierzchni porowatych”) ma
na celu dostarczenie w sposób syntetyczny wiadomości o genezie oraz „naturze” nawierzchni porowatych, które
wprawdzie do chwili obecnej nie znalazły w Polsce zastosowania na większą
skalę, jednakże nie jest wykluczone, że
znajdą je w najbliższej przyszłości. Trafność tego rodzaju hipotezy zdają się potwierdzać takie fakty, jak zwiększające się
wymogi społeczne w zakresie bezpieczeństwa ruchu i ochrony środowiska z jednej
strony, z drugiej zaś bardzo szybki postęp
technologiczny w zakresie rozwoju lepiszczy
do nawierzchni porowatych oraz technologii budowy i utrzymania tych nawierzchni,
których skala zastosowań w krajach Unii
Europejskiej szybko wzrasta. Następuje zatem wzrost doświadczeń w krajach ościennych, które w pewnym momencie zostaną
przeniesione na teren Polski.
ASFALTOWE NAWIERZCHNIE
POROWATE – DEFINICJA
Stałym dążeniem inżynierii drogowej jest
konstruowanie takich nawierzchni drogowych, aby ruch pojazdów odbywał się po
nich w sposób bezpieczny, komfortowy dla
użytkownika oraz mało uciążliwy dla otoczenia. Z wymogu bezpieczeństwa ruchu drogowego wynika, że nawierzchnie powinny
charakteryzować się odpowiednim współczynnikiem tarcia, równością oraz powinny
zapewniać szybkie odprowadzenie wód opadowych z powierzchni jezdni. Zmniejszenie
uciążliwości dla otoczenia polega między
innymi na ograniczeniu hałasu generowanego na styku opona – nawierzchnia. Jest to
jeden z głównych i najbardziej znaczących
składników hałasu komunikacji drogowej.
„Klasyczne” nawierzchnie drogowe o warstwach ścieralnych z betonu asfaltowego,
betonu cementowego, mastyksu grysowego
(SMA), asfaltu lanego itd. nie są doskonałe
z punktu widzenia tłumienia hałasu, którego
źródłem jest styk toczącej się opony pojazdu
po nawierzchni jezdni. Występuje też przy
ich stosowaniu problem gromadzących się
wód opadowych na powierzchni, które nieodprowadzone odpowiednio szybko na pobocze, stanowią poważne ryzyko wystąpienia poślizgu pojazdu na „klinie wodnym”,
zjawiska zwanego aquaplanning [2].
Mając na uwadze powyższe wymagania,
drogowcy od lat dążą do znalezienia rozwiązań, które będą w znacznie mniejszym
stopniu obarczone wadami, którymi
NAWIERZCHNIE ASFALTOWE
7.
8.
9.
Rys. 1. Schematyczne przedstawienie podstawowych funkcji nawierzchni porowatych [5]
charakteryzują się nawierzchnie „klasyczne”. Praktycznym rezultatem tych wysiłków
jest opracowanie i stosowanie na coraz szerszą skalę warstw nawierzchni ścieralnych
o dużej zawartości wolnych przestrzeni.
Umożliwiają one znaczącą redukcję hałasu
drogowego 3÷6 dB(A) w porównaniu z nawierzchniami „klasycznymi”. Nawierzchnie
te redukują hałas powstający w wyniku toczenia się opon po nawierzchni drogi, jak
również potrafią częściowo tłumić hałas od
korpusu poruszającego się pojazdu [3,4].
Oprócz tego umożliwiają także odprowadzenie wody do wnętrza warstwy o dużej
porowatości, a następnie bezpośrednio
pod nią na pobocze drogi [2].
Schemat podstawowych funkcji nawierzchni porowatych stanowiący przyczynę ich stosowania jako warstw ścieralnych
nawierzchni drogowych przedstawiono
na rys. 1.
W celu odróżnienia nawierzchni o dużej zawartości wolnych przestrzeni od nawierzchni „klasycznych”, dla tych pierwszych przyjęto odmienne nazewnictwo.
W literaturze zachodnich krajów europejskich przyjęły się nazwy porous asphalt
(PA) [6] i porous pavement [7], podkreślające
w swojej nazwie fakt dużej zawartości wolnych przestrzeni w strukturze nawierzchni.
W języku francuskim spotyka się nazwy
asphalt drenau [8], a w języku niemieckim
Drainasphalt (DA) [9] – główny nacisk kładziony jest na efekt wodoprzepuszczalności, jaki jest uzyskiwany dzięki tego rodzaju nawierzchniom. W USA często spotyka
się określenia Open-graded friction courses
(OGFC) [10] czy też Porous friction courses
(PFC) [11] lub quiet pavement [12]. W języku niemieckim stosuje się nazwy offenporige
Asphalt [13,14], pflisterne Deckschicht [15] lub
flüster Asphalt [16]. Tego rodzaju określenia
kładą z kolei nacisk na uzyskiwany efekt
absorpcji hałasu. Również w języku pol-
skim można się spotkać z różnym nazewnictwem określającym ten typ nawierzchni,
np. betony asfaltowe porowate [17,18,19,20],
mieszanki asfaltowe porowate [21] lub nawierzchnie drenujące [2,22], względnie nawierzchnie drenażowe czy też porowate [5,17].
W niniejszym opracowaniu (również w części 2/3 i 3/3) przyjęto konsekwentnie zasadę stosowania nazwy nawierzchnia
porowata jako terminu możliwie najbliższego powszechnie stosowanemu w Europie zachodniej określeniu porous asphalt.
Oznacza on nawierzchnię charakteryzującą
się dużą zawartością wolnych przestrzeni
wewnątrz jej struktury oraz wyróżniającymi się właściwościami dźwiękochłonnymi
w stosunku do nawierzchni „klasycznych”
(BA, SMA itd.).
W części 2, zatytułowanej „Hałas komunikacji drogowej – problem XXI wieku” zostaną przedstawione podstawowe
informacje na temat hałasu, wrażenia jego
odbioru przez organizm człowieka oraz
skali powstawania i tłumienia dźwięków
na nawierzchniach drogowych.

Literatura:
1. Dąbrowski W.: Niemieckie drogi – ofensywa
innowacyjności. „Polskie Drogi”, styczeń-luty 2007, s. 3-6.
2. Olszacki J.: Określenie wodoprzepuszczalności
i dźwiękochłonności betonów asfaltowych stosowanych w nawierzchniach drenujących. Rozprawa
doktorska, Politechnika Świętokrzyska, Wydział
Budownictwa i Inżynierii Środowiska 2005.
3. Ejsmont J.A.: Ciche nawierzchnie drogowe.
IV Koszalińska Konferencja Naukowo-Techniczna Hałas – Profilaktyka – Zdrowie 2000.
Kołobrzeg, 15-17 listopada 2000.
4. Sandberg U., Ejsmont J.A.: Tyre/Road Noise
Reference Book. Informex, SE-59040 Kisa.
5. Olszacki J.: Przegląd doświadczeń projektowania i wykonywania nawierzchni porowatych.
„Nawierzchnie asfaltowe” 4/2006.
6. Baughan C.J., Chinn L., Harris G.: Resurfacing a motorway with porous asphalt: Effects
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
on rural noise exposure and community response.
3rd Eurasphalt & Eurobitume Congress,
Vienna 2004 – paper 331.
Christory J.P.: Urban and peri-urban porous
pavements. Internationales Betonstrassen-Symposium, Wien, 3-5 Oktober 1994, s. 11-15.
Delanne Y.: Compromis bruit/adhrence pour les
couches de roulement. Bulletin de Liaison des
Laboratoires des Ponts et Chaussées (1993)
no. 185, s. 99-103.
Gämperli. M., Kretzer. P.: Drainasphalt
SN 640 433. Materialbericht in Ausführung 3 WS 2002/03; HSR Hochschule für
Technik Rapperswil Abt. Landschaftsarchitektur. 26.12.02.
Kandhal P.: Design, Construction, and Maintenance of Open-Graded Asphalt Friction
Courses. Information series 115. National
Asphalt Pavement Association. Lanham,
MD, 2002.
Texas Department of Transportation. Standard Specifications for Construction and
Maintenance of Highways, Streets, and
Bridges. Adopted by the Texas Department
of Transportation. Austin, TX, 2004.
Prithvi S., Kandhal P.E.: Quiet pavements.
Paving the Way. Pennsylvania Asphalt Pavement Association 2004.
Drüschner L., Stephan F.: Offenporige Asphaltdeckschichten – ein Beitrag zur Griffigkeit.
3rd Eurasphalt & Eurobitume Congress Vienna 2004, paper 271.
Voskuilen J.L.M., Tolman F., Rutten E.: Do
modified porous asphalt mixtures have a longer
service life?, 3rd Eurasphalt & Eurobitume
Congress Vienna 2004, paper 331.
Schäfer V.: Experiences with porous asphalt of a new
geneneration on the motorway A2 in Northern Germany (Lower Saxony), 3rd Eurasphalt & Eurobitume Congress Vienna 2004, paper 192.
Beckenbauer T.: Lärmminderung durch
geräuschmindernde Fahrbahnbeläge. Lärmschutzrichtlinie Verkehrliche Beiträge zur
Entlasung. Straßenverkehrslärm in den Ballungsräumen.
Głowacka A.: Porowatość nawierzchni – zaleta
czy wada? „Drogownictwo” 3/2002.
Chałaczkiewicz E.: Zmniejszenie hałasu na
nawierzchni wykonanej z porowatego betonu
asfaltowego. Nowości zagranicznej techniki drogowej, 131/1997, IBDiM, Warszawa.
Sybilski D.: Długowieczne nawierzchnie asfaltowe na świecie i w Polsce. „Drogownictwo”
3/2004.
Ejsmont J.A.: Hałas opon samochodowych
– wybrane zagadnienia. Zeszyty Naukowe
Politechniki Gdańskiej. „Mechanika” nr 68,
Gdańsk 1992.
Radziszewski P., Piłat. J.: Mieszanki mineralno-gumowo-asfaltowe. Konferencja „Asphalt
Rubber 2003”, „Drogownictwo 5/2004.
Rolla S.: Nawierzchnie drenujące. „Drogownictwo” 10/1993.
www.autostrady.elamed.pl
27