Predavanje 10 - Reciklaza.ppt · Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu šk. 2019/20 godina VIII semestar

Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu šk. 2019/20 godina VIII semestar

13.4.2020.

ODRŽAVANJE PUTEVA v.prof.dr Goran Mladenović 1

v.prof.dr Goran Mladenovic

Reciklaža kolovoznih konstrukcija

Održavanje puteva

2019/20


Sadržaj

• Koncept održivog razvoja i njegova primena na

puteve i kolovozne konstrukcije

• Primena alternativnih materijala za izradu kolovoznih

konstrukcija

• Reciklaža kolovoznih konstrukcija

– po toplom postupku

– po hladnom postupku


Definicija održivog razvoja

� Bruntland-ova komisija Ujedinjenih nacija (Naša zajednička budućnost, 1987):

“...zadovoljavanje potreba sadašnjih generacija bez dovođenja u pitanje zadovoljenja tih potreba za buduće generacije”

� Prevedeno na kolovoze:

Kolovozne konstrukcije koje zadovoljavaju funkcionalne zahteve današnjeg saobraćaja i obezbeđuju bezbedno i efikasno odvijanje saobraćaja bez ugrožavanja okoline (environmentally friendly), uz poštovanje zahteva društva, i bez dovođenja u pitanje zadovoljenja saobraćajnih potreba u budućnosti


Kontekst održivog razvoja

Održivi razvoj

Održivi saobraćaj

Održiva saobraćajna infrastruktura

Održivi putevi

Održivi kolovozi


Održivi razvoj

Društvo

Uticaj na okolinu

Ekonomija

Održivo

Moguće

Podnošljivo Isplativo


Putevi i održivi razvoj

Energija

Uticaj na okolinu

Resursi(materijali)

Održivo


13.4.2020.



Aspekti održivog razvoja i izgradnje i

održavanja puteva

• ENERGIJA

– Potrošnja energije pri proizvodnji komponentalnih

materijala (agregat, bitumen, cement...)

– Potrošnja energije pri proizvodnji, transportu i ugrađivanju

asfaltnih mešavina i betona

• Grejanje agregata

• Grejanje bitumena

• Transport

• Ugrađivanje

– ALTERNATIVA

• Reciklaža (zamenjuje deo novih materijala)

• WMA & HWMA


Aspekti održivog razvoja i izgradnje i

održavanja puteva

• UTICAJ NA OKOLINU

– Uticaj pri proizvodnji građevinskih materijala

• Emisija CO2

• Emisija prašine i zagađenje vazduha

• Zagađenje površinskih slojeva tla i podzemnih voda

• Buka

– Deponije otpadnih materijala

– Uticaj pri odvijanju saobraćaja

• Zagađenje vazduha

• Emisija CO2

• Buka

– Posebno značajna zagušenja pri radovima na putevima


Aspekti održivog razvoja i

izgradnje i održavanja puteva• MATERIJALI

– Potrošnja neobnovljivih izvora:

• Građevinskog kamena – kameni agregati

• Ugljovodoničnih veziva

– Alternativa

• Reciklaža postojećih kolovoza

• Primena alternativnih materijala

– Zgura iz visoke peći

– Leteći pepeo

– Drobljeni beton ili cigla

– Staklo

– Mleveni stari pneumatici

– Cementna prašina

– Bakarna zgura....


Obim građevinskih radova u Srbiji u

periodu 2003. - 2018. godine

Izvor: Statistički godišnjak Srbije 2004-2019, Republički zavod za statistiku Srbije

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Изведени

грађ

. радови

(млрд

. дин

.)

Пр

оц

ен

туа

лн

о у

че

шћ

е к

ате

гор

ија

ра

до

ва

Година

Остале грађевине

Сложене грађевине

Цевоводи, комунални и

електро водови

Саобраћајна

инфраструктура

Објекти високоградње

Изведени грађевински

радови


Obim radova na saobraćajnoj

infrastrukturi u Srbiji


0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Изв

ед

ен

и г

ра

ђ.

ра

до

ви

(м

лр

д.

ди

н.)

Пр

оц

ен

туа

лн

оу

че

шћ

е к

ате

гор

ија

ра

до

ва

Година

Луке, бране и објекти за

наводњавање

Аеродроми

Железничке пруге

Мостови и тунели

Аутопутеви, путеви и

улице


Proizvodnja građevinskih materijala u

Srbiji


0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

20

16

20

17

20

18

Pro

izv

od

nja

(m

il.

m3)

Godina

beton asfalt


13.4.2020.



Proizvodnja asfaltnih mešavina u Srbiji

• Statistički podaci o proizvodnji asfalta 2002-

2018

• Proizvodnja u 2018. na bazi intervjua sa izvođačima

oko 2 miliona tona

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2002 2003 2004 2005 20062007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Pro

iyv

od

nja

asf

alt

a, m

il. t

Godina


Proizvodnja agregata u Srbiji


0

2

4

6

8

10

12

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Pro

izv

od

nja

(m

il.

m3)

Godina

tucanik i kamena sitnež agregat za svež beton šljunak pesak


Ekonomsko okruženje

� Analiza troškova životnog veka kolovoza (Life Cycle Cost

Analysis)

� Slobodno tržište

� Ekonomske mere za stimulaciju primene recikliranih

materijala

◦ Porezi za primenu novih prirodnih materijala/resursa

◦ Takse na stvaranje novih deponija

◦ Green procurement

� Evropska direktiva o deponijama otpadnog materijala

◦ Utiče na potražnju recikliranih materijala


Definicija recikliranja i

ponovne upotrebe

• Recikliranje – primena materijala sa istom funkcijom

koju je imao i originalni materijal

• Ponovna upotreba (Re-use) – primena materijala sa

nižom funkcijom (npr. strugani materijal iz zastora u

podlozi, ili na bankini)


Reciklaža – osnovne prednosti

• Smanjeni troškovi

• Očuvanje postojećih geometrijskih elemenata

saobraćajnice

• Očuvanje postojećih resursa – agregata i veziva

• Očuvanje okoline

• Manja potrošnja energije


Definicije

• Reciklirani asfaltni kolovoz (Recycled asphalt

pavement - RAP)

• Ponovno upotrebljiv agregat (Reclaimed

aggregate material - RAM)

• Reciklirani asfalt po vrućem postupku

• Aditiv za recikliranje asfalta

• Modifikator (osveživač) bitumena


13.4.2020.



Primena RAP-a

• Za proizvodnju klasičnih asfaltnih mešavina po

vrućem postupku (10 - 50 %)

• Za proizvodnju asfaltnih mešavina po hladnom

postupku (10 – 100 %)

• Za izradu nevezanih nosećih slojeva i bankina

kolovoznih konstrukcija


Proizvodnja

asfaltnih

mešavina

(mil. t)

Izvor:

ASPHALT IN FIGURES

2018, v. 20-02-2020

EAPA


Proizvodnja

asfaltnih

mešavina po

vrućem

postupku

WMA

(mil. t)

Izvor:

ASPHALT IN FIGURES

2018, v. 20-02-2020

EAPA


Izvor: ASPHALT IN FIGURES 2018, v. 20-02-2020, EAPA


Recikliranje asfaltnih slojeva – stanje

u US

• 500 miliona tona asfaltnih mešavina godišnje

• 100 miliona tona RAP-a godišnje

• 80 miliona se reciklira ili koristi u izgradnji puteva

• 25 miliona se koristi za proizvodnju mešavina po

vrućem postupku


Tipovi reciklaže kolovoza

• Podela prema lokaciji reciklaže materijala

– Reciklaža na licu mesta

– Reciklaža u centralnom postrojenju

• Podela prema vrsti reciklaže

– Reciklaža po vrućem postupku

– Reciklaža po hladnom postupku

• Podela prema intenzitetu zahvata

– Reciklaža površinskih (asfaltnih) slojeva

– Duboka reciklaža (slojevi podloge i asfaltni slojevi)


13.4.2020.



Prednosti i nedostaci recikliranja u

centralnom postrojenju

• Prednosti

– Kvalitet proizvedenog materijala bolji

• Bolji uslovi drobljenja, prosejavanja, mešanja sa agregatom, laboratorijskih analiza, kontrole kvaliteta

– Konzistentan kvalitet i homogenost mešavina

– Fleksibilnost u proizvodnji različitih mešavina

• Nedostaci

– Transport do i od postrojenja

– Troškovi lagerovanja na centralnom postrojenju

– Limitirana primena materijala na 50 % za mešavine po vrućem postupku (postoje pokušaji da se primeni veći procenat za slojeve gornje podloge)


Prednosti i nedostaci recikliranja na

licu mesta

• Prednosti

– Minimalni troškovi transporta i lagerovanja

– 100 % recikliranog materijala

• Nedostaci

– Ometanje saobraćaja

– Veća varijabilnost i slabija kontrola kvaliteta


Površinska reciklaža po vrućem

postupku (termoregeneracija)

� Na licu mesta

� Asfaltni kolovozi

� Začeci 1930.-1940. - grejanje

� 1950.-1960. - grejanje i struganje

� 1980. – grejači sa remikserima

� 1990. – poboljšane karakteristike

◦ Veće dubine

◦ Bolja uniformnost mešavine

◦ Bolja kontrola isparavanja




• Osnovne operacije:

– Struganje postojećeg kolovoza

– Mešanje sa dodatnim materijalima (ako je potrebno):

• Obavijeni ili neobavijeni agregat

• Vezivo

• Aditivi

– Ugrađivanje mešavine

• Bez i sa dodavanjem dodatnog materijala (Remix i

Remix+)




• Najpogodnija za popravku površinskih karakteristika

kolovoza

– Otpornost na trenje

– Zaptivenost

• Ne utiče na noseće slojeve

• Ne povećava nosivost kolovozne konstrukcije (Remix)



postupku (termoregeneracija) –

šematski prikaz


13.4.2020.


v.prof.dr Goran Mladenovic v.prof.dr Goran Mladenovic


REMIX i REMIX+ u Srbiji

– Period 2001 - 2005

– Najvećim delom rađeno na

voznim trakama autoputa E-75,

deonica od Rume do Požarevca

– Ibarska magistrala

– Ukupno oko 1.400.000 m2

– Deonica Vrčin – Mali Požarevac

(preticajna traka, oko 40 km) je

rađena 2014. godine



Pri upotrebi reciklaže na licu mesta

treba voditi računa o:

� Uniformnosti starog kolovoza

� Debljini postojećih asfaltnih slojeva

� Prisustvu površinskih obrada

� Sadržaju veziva

� Granulometrijskom sastavu agregata

� Karakteristikama veziva (ostarelost)

� Saobraćajnom opterećenju

� Tipovima oštećenja kolovoza


Reciklaža po toplom postupku u


• Postupak:

– Uklanjanje površinskih slojeva kolovoza (struganje

ili uklanjanje kolovoza)

– Transport

– Drobljenje i lagerovanje (eventualno)

– Umešavanje u centralnom postrojenju

– Ugradnja i zbijanje


13.4.2020.



Struganje kolovoza


Strugani RAP

• Dodatno predrobljavanje

– U opštem slučaju nije neophodno

– Pomaže da se postigne uniformna proizvodnja

– Ako se radi, drobi se najčešće u 2 frakcije (npr. 0/8 mm i

8/22 mm)

• Uniformne karakteristike u sloju

– Granulometrijski sastav

– Sadržaj veziva

– Karakteristike veziva

• Obično se lageruje na posebnu deponiju


RAP kao rezultat lomljenja i

uklanjanja postojećeg kolovoza

• Postojeći asfaltni slojevi izlomljeni u ploče

• Materijal mora biti procesiran

• Vrlo često se lageruje radi kasnijeg procesiranja

• Materijal iz različitih izvora sa različitim

karakteristikama

• Mešanjem i drobljenjem ovog materijala može se

dobiti materijal uniformnog kvaliteta


Lagerovanje


Lagerovanje RAP-a

• Najčešće se lageruje u velikim, konusnim deponijama

• RAP se ne zbija sam po sebi

• Na površini se formira “kora” debljine 200-250 mm

• Kora štiti od vode i lako se razbija

• RAP pod korom se lako koristi


Dobro uređene deponije RAP-a


13.4.2020.



Deponije RAP-a u Srbiji


Procesiranje RAP-a u asfaltnoj bazi

• Kapacitet zavisi od tipa baze

– Diskontinualne

– Kontinualne

• i od načina na koji se RAP dodaje:

– Preko predozatora (kao 1 frakcija agregata, do 10 % RAP-a)

– Direktno na vagu ili u mešalicu (do 25 % RAP-a)

– U poseban prsten u bubnju (do 35 % RAP-a)

– U paralelni bubanj (do 50 % RAP-a)


Dodavanje RAP-a sa zagrejanim

agregatom


Dodavanje RAP-a u mešalicu


Sistem sa posebnim bubnjem za

sušenje RAP-a


Dodavanje RAP-a u poseban prsten za

sušenje u bubnju (kontinualni proces)


13.4.2020.



Ugrađivanje i zbijanje


Ponašanje mešavina sa RAP-om u fazi

eksplatacije

� Mešavine sa RAP-om zahtevaju strožu kontrolu kvaliteta – veća frekvencija ispitivanja prilikom proizvodnje

◦ Granulacija

◦ Sadržaj veziva

◦ Zapreminska masa asfaltne mešavine

� Dobro urađena mešavina se ponaša u fazi eksplatacije slično klasičnim asfaltnim mešavinama

� Mora se voditi računa o isparenjima i gasovima


Dosadašnja primena RAP-a u Srbiji

– 2006 – Hladna reciklaža RAP-a sa bitumenskom

emulzijom korišćena za zastor za lokalne

saobraćajnice u više naselja u okolini Beograda

– Nasipanje nekategorisanih puteva

– Nasipanje bankina

– Izrada gornje podloge za lokalne puteve

– Na mreži državnih puteva primena RAP-a nije

regulisana


Primena RAP-a za proizvodnju asfaltnih

mešavina u Srbiji

– Ograničen broj (9/60) asfaltnih

baza opremljen za primenu RAP-

a, isključivo za direktno doziranje

u mešalicu

– Svega 4 baze su koristile RAP u

2018. godini

– Procena proizvodnje asfaltnih

mešavina sa RAP-om oko 50.000 t

(do 10.000 t RAP-a)


Primena RAP-a u Srbiji

– Lokalne samouprave imaju inicijativu u primeni RAP-

a

– Bački Petrovac: „Kompletna količina RAP-a

iskorišćena za noseće asfaltne slojeve“

– Izgradnja lokalnog puta Opovo – Debeljača1

• uslovi tendera min. 20% RAP-a za BNS 22sA

• ugradjeno 6000 t asfalta

• oko 19.3% RAP-a

1Informacije dostupne ljubaznošću kolega iz Laboratorije TPA Srbija


Izgradnja lokalnog puta

Opovo – Debeljača, 2018.

– Ispitan RAP sa tri deponije: Opovo,

Mladenovac, Rušanj

– Sadržaj bitumena: 3.9% - 5.5%

– Granulacija 0/16 mm

– Sadržaj sitnih čestica: 10.3% - 15.3%

– Penetracija: 16.6 – 25.7 open

– Tpk = 60.2 - 71.2 oC

– Optimalan sadržaj bitumena 3.6% od čega

0.6% iz RAP-a i 3.0% BIT 50/70

– Nije primenjen osveživač veziva


13.4.2020.



Izgradnja lokalnog puta

Opovo – Debeljača, 2018.


Raciklaža po hladnom postupku na

licu mesta

• Tipovi:

– U delimičnoj debljini

• cold in-place recycling

• 75 – 125 mm

• Tipično samo asfaltni slojevi sa vezivom na bazi bitumena

– U punoj debljini

• full-depth reclamation

• 50 – 350 mm

• I slojevi podloge vezani hidrauličnim vezivom ili nevezani

• Služi pre svega za sanaciju nosećih slojeva kolovozne konstrukcije

• Nakon reciklaže po hladnom postupku se obično zahteva izrada

habajućeg sloja po vrućem postupku


Podloga reciklirana po hladnom postupku

Stara podloga (nevezana)

Posteljica

Novi zastor (AB) ili površinska obrada

Tipična kolovozna konstrukcija nakon

reciklaže po hladnom postupku


Tipovi reciklaže po hladnom postupku

na licu mesta

• Sa cementom

– 3 – 6 % cementa

– Debljina 20 – 30 cm

• Sa bitumenom

– Podloga

• 3 – 5 % veziva (bit. emulzija ili penušavi bitumen)

• Debljina 10 – 15 cm

– Zastor

• 2 % bitumena

• Debljina 5 – 10 cm

• Stara vezana podloga + osveživač veziva


Tipovi reciklaže po hladnom postupku

na licu mesta

• Sa cementom ili krečom i penušavim bitumenom

– 3 – 7 % veziva

– Debljina 10 – 25 cm

• Preko podloge uvek dolazi zastor po vrućem

postupku

• Posebno pogodno za puteve sa velikim saobraćajnim

opterećenjem



13.4.2020.


v.prof.dr Goran Mladenovic v.prof.dr Goran Mladenovic

Tipičan koncept reciklaže

po hladnom postupku

Postojećakolovoznakonstrukcija

Reciklaža po hladnom postupku

Izrada zastora po vrućem postupku


Postupak recikliranja

• Drobljenje postojećih slojeva

• Dodavanje novog agregata

• Dodavanje novog bitumena ili agensa za recikliranje

• Mešanje

• Ugrađivanje

• Aeracija

• Zbijanje

• Nega

• Nanošenje novog zastora


Voz za hladnu reciklažu


Primena voza za hladnu reciklažu


Primena hladne reciklaže u Srbiji

– Nekoliko lokalnih kompanija raspolaže sa

opremom:

• Wirtgen WR 240 - 2 kom., WR 2000, CR 2200

– Primenjena na deonici autoputa Vrčin – Mali

Požarevac na voznoj traci 2014. godine

– Projekat rehabilitacije puteva (oko 1100 km

puteva, finansiran od strane WB, EBRD, EIB, Vlada

RS)

• Za značajan broj deonica projektovana hladna reciklaža


13.4.2020.



Projekti rehabilitacija sa hladnom

reciklažom u 2019.Put Deonica

Dužina

(km)PGDS (voz/dan)

ESO (mil.

st.osov 80 kN)

IB 35 Kladovo – Brza Palanka 24.0 2300 1.0

IB 35 Svođe - Vlasotince 12.5 2500 0.6

IB 15 Kula - Vrbas 10.2 6000 3.5

IB 15 Vrbas - Srbobran 9.5 5500 3.8

IB 35 Merošina - Prokuplje 11.5 6500 3.4

• Neke specifičnosti projekata:

• Izrazito heterogene kolovozne konstrukcije

• Radovi pod saobraćajem

• Proširenje kolovoza


Prednosti reciklaže po hladnom

postupku na licu mesta

• Koristi se sav raspoloživ materijal u kolovoznoj

konstrukciji bez obzira na nivo oštećenosti - ima ulogu

agregata

• Nema transporta materijala (izuzev transporta veziva)

• Ne primenjuje se novi agregat – očuvanje resursa

• Znatno manja potrošnja energije – nema grejanja

agregata


Problemi u primeni reciklaže po

hladnom postupku na licu mesta

• Teško je homogeno umešati vezivo u materijal

• Sve kolovozne konstrukcije su u određenoj meri nehomogene – različite debljine slojeva. To znači da će rezultujući materijal imati različite sadržaje asfalta i podloge (bilo sa hidrauličnim vezivom, bilo nevezane)

• Sadržaj vode se samo približno može kontrolisati

• Zbijanje pri debljini većoj od 250 mm postaje neefikasno

• Rad sa hladnim i vlažnim agregatom ograničava upotrebu pojedinih vrsta veziva

• Negovanje sloja - Mora se sačekati određeno (duže) vreme (zavisno od vrste veziva) sa puštanjem u saobraćaj


Reciklaža po hladnom postupku u


• RAP se drobi i separiše u frakcije

• Meša se sa vezivom

– Bitumenska emulzija

– Penušavi bitumen

• Osveživač veziva

• Materijal se tipično koristi kao stabilizovana podloga,

mada se kod nas koristio i kao zastor na lokalnim

saobraćajnicama (Krnjača, Radio-far...)






centralnom/mobilnom postrojenju


13.4.2020.



Prednosti reciklaže po hladnom

postupku u centralnom postrojenju

• Bolja kontrola materijala – omogućava se prethodno

ispitivanje materijala i izrada recepture – prethodne

mešavine

• Bolja kontrola i kvalitet umešavanja (kontrola vremena

umešavanja)

• Mogućnost lagerovanja (pogotovo materijala vezanih

bitumenom)


Kombinacija reciklaže po hladnom

postupku

Documents

Predavanje 10 - Reciklaza.ppt · Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu šk. 2019/20 godina VIII semestar