Drogi samorządowe – BUDOWA

Podstawą do podjęcia decyzji dotyczącej przyjętej technologii powinna być tzw. analiza wielokryterialna. Prawo zamówień publicznych przykładowo określa, że poza ceną mogą to być inne czynniki, takie jak np.: innowacyjność przyjętej technologii, całkowite koszty w okresie zarówno budowy, jak i eksploatacji nawierzchni lub jeszcze inne.
Obecnie decydenci, w zależności od tego, czy decyzja dotyczy nowej nawierzchni, czy przebudowy istniejącej, sugerują się wieloma czynnikami.
W przypadku nowej nawierzchni powinno się rozpatrywać:
• koszty budowy,
• ewentualnie koszty remontów i późniejszego utrzymania,
• dostępność firm lokalnych kompetentnych w technologiach budowy i remontów,
• dostępność materiałów składowych (kruszywa o odpowiednich parametrach),
• przyjazność dla środowiska, tj. aspekty ekologiczne, możliwość stosowania materiałów z recyklingu.
W przypadku przebudowy zakres jest znacznie mniejszy, gdyż obejmuje ocenę, czy dana technologia jest możliwa do zastosowania w aspekcie:
• wykonawczym (np. czy można wbudować warstwę nawierzchni o danej grubości w istniejących warunkach),
• kosztowym,
• istniejących warunków otoczenia, np. dostępnej skrajni, maks. wysokości niwelety, itp.
Ostatnio nagłośniony przykład z Południowej Obwodnicy Warszawy S2 pokazuje ponadto, że takie cechy jak możliwość obniżenia hałasu czy poprawy tzw. klimatu akustycznego są również bardzo istotne z przyczyn społecznych.
Jeszcze inne podejście to takie, które zastosowała np. GDDKiA, pozostawiając decyzję o wyborze technologii wykonawcy, przy założeniu, że spełni oczekiwania dotyczące właściwości funkcjonalnych nawierzchni.

Nie ma wytycznych Ministerstwa Infrastruktury w zakresie wyboru technologii budowy dróg. Rozporządzenia MI dotyczą warunków, jakie powinny spełniać wszystkie nawierzchnie, bez względu na technologię ich wykonania.

W drodze do schroniska na Morskim Oku, remontowanej w 2020 r., zastosowano asfalt WMA (Warm Mix Asphalt), tj. asfalt o obniżonej temperaturze wbudowania, minimalizując w ten sposób emisje oparów z gorącej mieszanki mineralno-asfaltowej w trakcie budowy. Dodam, że asfalt charakteryzuje się wysoką temperaturą (powyżej 100°C) wyłącznie na etapie budowy nawierzchni.
Zgodnie z Rozporządzeniem CLP (ang. Classification, Labelling, Packaging) asfalty nie zostały sklasyfikowane jako substancje niebezpieczne, w związku z tym wszystkie miejsca przechowywania, magazynowania oraz transportu lepiszczy asfaltowych nie muszą być oznakowane specjalnymi piktogramami, określającymi konkretne zagrożenia. Jeżeli temperatura technologiczna na budowie jest ściśle kontrolowana w celu minimalizowania emisji oparów z asfaltu, a obszar pracy jest otwarty i dobrze wentylowany (kontrola warunków pracy), wówczas nie ma obaw, że opary asfaltów stanowią zagrożenie dla zdrowia ludzi. Potwierdzają to wyniki badań Międzynarodowej Agencji Badań nad Rakiem (IARC – The International Agency for Research on Cancer), w których nie wykazano związku pomiędzy ryzykiem powstania raka płuc a ekspozycją na opary asfaltu u pracowników branży asfaltowej (źródło: Szadkowska-Stańczyk I., Analiza wyników badań epidemiologicznych dotyczących ryzyka nowotworowego).
Zgodnie z Rozporządzeniem REACH (ang. Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals), asfalty nie zostały sklasyfikowane jako substancje niebezpieczne dla środowiska naturalnego. Rozporządzenie to wymaga między innymi oceny właściwości substancji pod kątem trwałości, zdolności do bioakumulacji i toksyczności (PBT) oraz bardzo dużej trwałości, a także bardzo dużej zdolności do bioakumulacji (vPvB). Ostatecznie lepiszcza asfaltowe nie zostały sklasyfikowane jako substancje PBT ani również vPvB.

Jeśli chodzi o Polskę, to nasza sieć drogowa charakteryzuje się występowaniem wciąż jeszcze starych nawierzchni asfaltowych, projektowanych i wykonywanych w latach 70. XX wieku. Co istotne – były one wykonywane w okresie sporych ograniczeń budżetowych na niewielki ruch i zdecydowanie mniejsze obciążenia osi. Od tego czasu nawierzchnie te były wielokrotnie przebudowywane i wzmacniane nowymi nakładkami asfaltowymi, aby przystosować je do obecnie panujących warunków ruchu.
Jeśli zaś chodzi o koncepcję perpetual pavement poruszoną w moim wystąpieniu, czyli nawierzchnie długowieczne, to warto wiedzieć, że ich idea wiąże się przede wszystkim z poprawnym zaprojektowaniem i wybudowaniem oraz z brakiem degradacji nawierzchni w dolnych warstwach asfaltowych, tj. podbudowie i warstwie wiążącej. Podczas gdy warstwa ścieralna przy właściwym utrzymaniu z założenia ulega okresowemu wyeksploatowaniu i powinna być regularnie wymieniana. W sytuacji grubego 3-warstowego pakietu bitumicznego krytyczne uszkodzenia są generowane właśnie w warstwie ścieralnej. Zatem w tej koncepcji tylko warstwa ścieralna będzie wymagała okresowej naprawy lub wymiany. Na świecie czy samej Europie od wielu lat jest zauważalna zmiana podejścia, która wynika z chęci dysponowania nawierzchniami trwalszymi o mniejszej częstotliwości remontów, co doprowadziło właśnie do stworzenia pojęcia nawierzchni długowiecznych. Dotychczas wiodącymi krajami w zakresie przyjęcia długiego okresu obliczeniowego nawierzchni były USA, UK i Australia (+40 lat), a następnie Francja czy Niemcy (+30 lat).

Jak napisano w odpowiedzi powyżej – asfalt nie oddziałuje szkodliwie na osoby mieszkające w pobliżu drogi.

Temperatury, jakie występują w lecie na powierzchni warstwy ścieralnej, sięgają maksymalnie około 60°C. W tej temperaturze asfalt jest substancją stałą. W terenie otwartym, gdzie mamy do czynienia ze swobodną wymianą powietrza przy temperaturze na tym poziomie, nie następuje skumulowanie emisji.
Zgodnie z Rozporządzeniem REACH asfalty nie zostały sklasyfikowane jako substancje niebezpieczne dla środowiska naturalnego.

Wszelkie zmiany i aktualizacje tego typu dokumentów są inicjowane przez Ministerstwo. Możliwe, że w przypadku całkowitej zmiany klimatu taka aktualizacja zostanie wykonana. Natomiast należy zauważyć, że ciągle jeszcze w Polsce występują surowe zimy, czego przykładem jest choćby tegoroczna zima.
Temperatury na Suwalszczyźnie dochodziły do -28 st. C. Konstrukcje nawierzchni muszą być zaprojektowane z uwzględnieniem najmniej korzystnych warunków klimatycznych, ponieważ negatywny wpływ silnych mrozów może nawet w ciągu jednej zimy doprowadzić do całkowitej destrukcji nawierzchni.

W zależności od pory roku mogą występować wahania poziomu wody gruntowej. Nie ma jednak w przepisach krajowych żadnych zaleceń odnośnie do okresu, w jakim należy badać poziom wody gruntowej w podłożu. W badaniach geologicznych powinien znajdować się opis, jakich wahań poziomu wody należy się spodziewać. Jeśli jednak zachodzi konieczność monitoringu zmian zwierciadła wód gruntowych, to należy założyć piezometry.

W KTKNPiP z 2014 roku jest układ warstw, gdzie pod warstwą mrozoochronną (która pełni funkcję warstwy odsączającej) leży warstwa stabilizowana hydraulicznie. Wykonywanie warstwy odsączającej na warstwie związanej ma sens np. w przypadku, kiedy zachodzi konieczność znacznego zwiększenia nośności warstwy leżącej pod warstwą odsączającą. Natomiast w każdym przypadku zarówno warstwa odsączająca, jak i mrozochronna wykonane z gruntu lub kruszywa niewysadzinowego powinny być wyprowadzone w nasypie na krawędź skarpy, a w wykopie do drenu podłużnego lub 20 cm nad poziom dna rowu w celu prawidłowego odprowadzenia wody.

W przypadku ponownego zastosowania materiału ze starych nawierzchni asfaltowych do budowy nowych warstw z mieszanek mineralno-asfaltowych należy wykonać badania destruktu asfaltowego w celu eliminacji ryzyka występowania w nim szkodliwych substancji. Przede wszystkim jest to istotne w przypadku, kiedy nie mamy udokumentowanego pochodzenia i procesu produkcji materiału, z którego pochodzi destrukt. Istnieje prosta metoda pozwalająca na wykrycie występowania w destrukcie smoły. W metodzie tej badaną próbkę pokrywa się preparatem w postaci sprayu reagującego z wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi w ten sposób, że zmienia on kolor z białego na żółty. Wynik badania uznaje się za negatywny (czyli korzystny z puntu widzenia możliwości zastosowania destruktu do nowej warstwy), jeżeli po pokryciu próbki preparat nie zmienia koloru.
Dodatkowymi warunkami w przypadku zastosowania materiałów z recyklingu starych nawierzchni do nowych warstw z mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco jest spełnienie wymagań technicznych opisanych w dokumencie WT-2: 2014 część I pt. „Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych. Mieszanki mineralno-asfaltowe. Wymagania Techniczne”. Wymagania dotyczące oceny przydatności destruktu i granulatu asfaltowego do recyklingu są też dokładnie opisane w dokumencie powstałym w ramach projektu RID. pt. „Wykorzystanie materiałów pochodzących z recyklingu”.

W przypadku zastosowania destruktu asfaltowego do warstw niżej leżących produkowanych i układanych w technologiach „na zimno” wymagania dotyczące jakości destruktu są mniej restrykcyjne. Należy stosować się do wymogów i wytycznych instrukcji dotyczących poszczególnych technologii. Przykładowo dla podbudów wykonanych w technologii MCE szczegółowe wymagania do destruktu opisane są w „Instrukcji projektowania i wbudowywania mieszanek mineralno-cementowo-emulsyjnych (MCE)”.
Aktualnie trwają prace nad projektem Rozporządzenia Ministra Klimatu w sprawie określenia szczegółowych kryteriów utraty statusu odpadów dla odpadów destruktu asfaltowego, które w przyszłości doprecyzują jeszcze te zagadnienia.

Można odstępować od wytycznych w przypadku udowodnienia, że nowe rozwiązanie pozwoli na uzyskanie właściwości nawierzchni nie gorszych od tych, które otrzymamy według rekomendowanych wytycznych.
Zastąpienie warstwy wiążącej z mieszanki AC 16W cieńszą (jak rozumiem) warstwą z mieszanki AC11W o grubości 3 cm do takich równoważnych rozwiązań nie należy, gdyż spowoduje obniżenie nośności, odporności na deformacje i trwałości całej konstrukcji nawierzchni. Warstwy wiążącej czy wyrównawczej o grubości 3 cm z AC 11W nie można prawidłowo wbudować i zagęścić.
Wprowadzając nowe rozwiązania, należy mieć na uwadze, że grubość pakietu warstw asfaltowych i zawartość asfaltu mają ogromny wpływ na trwałość konstrukcji, jej odporność na deformacje i zmęczenie. Im grubsze i bardziej bogate w lepiszcze warstwy asfaltowe, tym większa żywotność drogi. Warstwa wiążąca jest warstwą nośną, więc każde zmniejszenie jej grubości powoduje zmniejszenie nośności konstrukcji, a w konsekwencji szybsze jej zniszczenie.

Pytanie jest nieprecyzyjne. Zakładam, że chodzi o sam proces wbudowania MMA? Pojęcie „wilgotne podłoże” jest mało precyzyjne. Przydałaby się dokładna informacja, o jakie podłoże chodzi, jak duża jest jego wilgotność, no i co będziemy na nim układać? Spróbuję, w miarę możliwości, odpowiedzieć na to pytanie. Należy w miarę możliwości unikać układania MMA na wilgotnym i zimnym podłożu, ponieważ skuteczność działań, jakie możemy podjąć na etapie wbudowania MMA, jest bardzo ograniczona. Sprowadza się w zasadzie do jak najszybszego rozpoczęcia zagęszczania układanej warstwy. Prędkość układania powinna być więc możliwie jak największa, a walce powinny poruszać się jak najbliżej za stołem układarki. W celu osiągnięcia możliwie jak największego wstępnego zagęszczenia stołu układarki można nieznacznie zwiększyć prędkość obrotów tampera. Przy zagęszczaniu betonów asfaltowych w ww. warunkach pomocny może okazać się również właściwie użyty walec ogumiony.

Lekka płyta dynamiczna nie nadaje się do określania zagęszczenia warstwy podbudowy z KŁSM. Badania lekką płytą dynamiczną takiej warstwy mogą mieć charakter jedynie badań wstępnych. Lekką płytę można w wyjątkowych przypadkach stosować do badań cieńszych (10 cm) warstw z KŁSM, charakteryzujących się mniejszą nośnością w miejscach, gdzie nie można wykonać badania płytą statyczną, np. na poboczach. W takim przypadku można skorzystać z zależności, jak dla żwirów o uziarnieniu ciągłym, opisanych w Instrukcji stosowania płyty dynamicznej do oceny stanu gruntów niespoistych wbudowywanych warstwowo (IBDiM, Warszawa 2005). Dużo lepsze korelacje pomiędzy zagęszczeniem a Evd na warstwie podbudów z KŁSM można osiągnąć, stosując ciężką płytę dynamiczną.

Tytuł książki brzmi Analizy i projektowanie konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych. Józef Judycki jest redaktorem pracy zbiorowej. Pozostałe publikacje wymienione są w prezentacji, która zostanie udostępniona uczestnikom szkolenia.

Jak najbardziej jest to możliwe. Mieszanka SMA 16 JENA, ze względu na swoje uziarnienie (D=16 mm, nieciągłość) oraz właściwości (odporność na koleinowanie, wodę i mróz) i zdolność do rozkładania w szerokim zakresie grubości (5-9 cm) nadaje się w zasadzie do każdej warstwy asfaltowej, także do warstwy wiążącej.

Mleczko wapienne ma za zadanie przede wszystkim ochronić warstwę lepiszcza pozostałego po rozpadzie emulsji asfaltowej. Dzięki temu samochody dostarczające mieszankę min.-asf. nie uszkadzają warstwy tego lepiszcza i może ono efektywnie służyć do sklejenia warstw nawierzchni. Badania, jakie istnieją, dotyczą przede wszystkim wielkości naprężenia ścinającego w połączeniu międzywarstwowym uzyskiwanego w przypadku obecności mleczka lub jego braku. Wyniki potwierdzają skuteczność tej technologii.

W normalnym trybie na normalnych odcinkach bez wątpienia należy stosować skrapiarki automatyczne ze skalibrowanym dozowaniem emulsji (potwierdzonym protokołem). Skrapianie ręczne należy ograniczyć tylko do obszarów niedostępnych dla skrapiarki. Warto przy okazji dodać, że do skropienia stosujemy specjalne rodzaje emulsji asfaltowych, oznaczone kodem ZM w Załączniku Krajowym do normy PN-EN 13808. Nie należy stosować typowych emulsji wykorzystywanych np. do powierzchniowego utrwalenia.

Zawartość wolnych przestrzeni w zagęszczonej warstwie jest pochodną dwóch elementów: relacji zawartości wolnych przestrzeni w mieszance laboratoryjnej i efektywności zagęszczania na budowie. Jeśli zagęszczenie na budowie byłoby równe zagęszczeniu tej samej mieszanki w laboratorium to wskaźnik zagęszczenia wyniósłby 100% i jednocześnie zawartość wolnych przestrzeni w warstwie na budowie i próbkach lab. byłaby równa.
Jeśli wskaźnik zagęszczenia wynosi 98% to znaczy, że efektywność zagęszczania na budowie była nieco mniejsza niż w laboratorium, czego się zresztą można spodziewać i jest to dopuszczalne. Jednocześnie ze względu na słabsze zagęszczenie zwiększy się zawartość wolnych przestrzeni w warstwie w stosunku do poziomu w próbkach lab. Przypadek, gdy wskaźnik zagęszczenia wynosi 98% i jednocześnie jest zbyt duża zawartość wolnych przestrzeni w warstwie oznacza tak naprawdę że: na budowie wykonano prawidłowe prace przy zagęszczeniu, ale prawdopodobnie w projekcie mieszanki wykonanym w laboratorium zawartość wolnych przestrzeni była zbyt blisko dopuszczalnej górnej granicy. To oczywiście przy założeniu, że skład mieszanki wyprodukowanej i dostarczonej na budowę był prawidłowy i zgodny z badaniem typu (receptą) z laboratorium. Należy także dodać, że wskaźnik zagęszczenia warstwy określa się uwzględniając wynik badania gęstości objętościowej rdzenia wyciętego z warstwy oraz z gęstości objętościowej mieszanki pobranej z produkcji na otaczarni w dniu budowy i zagęszczonej i zbadanej w laboratorium. Nie należy do obliczeń przyjmować wartości gęstości objętościowej mieszanki z badania typu (recepty), ponieważ te badania były wykonywane w laboratorium wiele miesięcy wcześniej.

Warstwa AF jest składnikiem koncepcji „perpetual” czyli nawierzchni długowiecznej, umownie „amerykańskiej”. Ten rodzaj nawierzchni nie został objęty Katalogiem TKNPiP 2014, więc musi być projektowana indywidualnie. Z jednej strony jako AF możemy wybrać mieszanki specjalne lub mieszanki asfaltowe nie stosowane typowo w dolnych warstwach – muszą charakteryzować się małą zawartością wolnych przestrzeni i dużą zawartością lepiszcza, najlepiej elastycznego – modyfikowanego polimerami (PMB/HiMA). Z drugiej strony, aby uniknąć projektowania układu warstw w trybie indywidualnym, można przez zmianę technologiczną zwiększyć trwałość zmęczeniową ostatniej dolnej warstwy asfaltowej – podbudowy asfaltowej (dla KR3-7) lub warstwy wiążącej (dla KR1-2). Dokonuje się tego przez zmniejszenie maksymalnego uziarnienia (D) mieszanki mineralno-asfaltowej np. z AC32P na AC22P lub AC16P oraz przez podniesienie minimalnej zawartości lepiszcza Bmin (przykład w WT-2 2014 GDDKiA). Ten sposób jest prostszy ponieważ nie wymaga przeprojektowania grubości warstw nawierzchni, jednakże nie mamy wtedy warstwy AF ale dolną warstwę asfaltową o polepszonej trwałości zmęczeniowej.

Zalecane jest wykonanie skropienia podbudowy z mieszanki niezwiązanej stabilizowanej mechanicznie na całej szerokości. Wykonane skropienie zabezpiecza warstwę podbudowy przed zawilgoceniem oraz niekontrolowanym wypadaniem pojedynczych ziaren. Ponadto skropienie warstw niezwiązanych pozwala na stabilizację tej warstwy, co finalnie skutkuje łatwiejszym zagęszczeniem pierwszej warstwy z mieszanki mineralno-asfaltowej.

To projektant w porozumieniu z inwestorem każdorazowo podejmuje decyzję o wymaganej grubości warstw konstrukcji nawierzchni drogowej. Specyfikacja jest jednym z elementów projektu, który dopiero w całości daje pełen obraz projektowanego rozwiązania. Możliwe jest zaprojektowanie konstrukcji nawierzchni w taki sposób, aby odchyłka -10% była możliwa do zastosowania.

Według dostępnych informacji w poradniku dotyczącym mieszanki SMA JENA możliwe jest zastosowanie tej nawierzchni na drogach o Kategorii Ruchu KR1 – KR6. Bogate doświadczenia ze stosowania tej technologii pochodzą głównie z realizacji dróg o KR1 – KR4.

Niska temperatura spowalnia lub uniemożliwia proces rozpadu emulsji asfaltowej. Przy ujemnych temperaturach woda, która stanowi często około 40% wagi emulsji asfaltowej, nie ma możliwości odparowania, co sprawia, że skropienie nie spełnia swojej roli. Nie powinno się kropić powierzchni poniżej 5 stopni Celsjusza oraz nie powinno się kropić podczas opadów atmosferycznych (śnieg, deszcz itp.).

Długotrwałość opadów nie zawsze ma znaczenie. W przypadku kropienia warstw asfaltowych podobny jest okres schnięcia nawierzchni przy długotrwałych i krótkotrwałych opadach. Powierzchnia kropionej warstwy nie powinna mieć widocznych kropel wody, co może spowodować, że emulsja będzie się nierównomiernie rozpadać. Na warstwach niezwiązanych najważniejsze jest osiągnięcie po długotrwałych opadach odpowiedniej nośności. Ponadto również i w tym przypadku nie może być żadnych widocznych zastoisk wodnych, które uniemożliwiłyby rozpad emulsji asfaltowej. Trudno jest zatem jednoznacznie określić idealny moment skropienia po wystąpieniu opadów deszczu.

Zjawisko rozwarstwiania się warstwy ścieralnej od warstwy wiążącej jest ściśle związane ze sczepnością międzywarstwową. W celu zapewnienia odpowiedniej sczepności należy wykonać skropienie odpowiednią, najlepiej doświadczalnie ustaloną, ilością emulsji asfaltowej. W przypadku gdy to jest niewystarczające można zastanowić się nad zastosowaniem emulsji modyfikowanej. Ponadto wpływ na sczepność będzie mieć poprawność wykonania skropienia – między innymi poprawne oczyszczenie kropionej powierzchni. Gdy nawierzchnia jest ułożona już na całym odcinku można podjąć jedną z dwóch decyzji – można zdecydować się na obserwację nawierzchni pod ruchem lub od razu podjąć decyzję o ponownym ułożeniu warstwy ścieralnej. Nie są stosowane na powszechną skalę żadne zabiegi, które mogłyby poprawić sczepność już po wykonaniu kolejnej warstwy z mieszanki mineralno-asfaltowej.