Savremeni tretmaniodržavanja Sadržaj - grf.bg.ac.rs · Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu šk. 2016/17 godina VIII semestar

Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu šk. 2016/17 godina VIII semestar

15.5.2017.

ODRŽAVANJE PUTEVA v.prof.dr Goran Mladenović 1

v.prof.dr Goran Mladenovic

Savremeni tretmani održavanja

kolovoznih konstrukcija

Održavanje puteva

2016/17


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) 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


15.5.2017.



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

– Deponije otpadnih materijala

– Uticaj pri odvijanju saobraćaja

• Zagađenje vazduha

• Emisija CO2

• Buka


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


Obim građevinskih radova u Srbiji u

periodu 2003. - 2015. godina

Izvor: Statistički godišnjak Srbije 2004-2016, Republički zavod za statistiku Srbije

0

50

100

150

200

250

300

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

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

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

20

40

60

80

100

120

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

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

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

Изведени радови на саобраћајној

инфраструктури


Proizvodnja građevinskih materijala u

Srbiji


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

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

Pro

izv

od

nja

(m

il.

m3)

Godina

beton asfalt


15.5.2017.



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

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

� 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 bitumena


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


15.5.2017.



Zemlja

Količina dostupnog

struganog asfalta (tona)

Procenat raspoloživog struganog asfalta koji se koristi za Nove

mešavine po vrućem i

toplom pos-

tupku sa dodatkom

RAP-a

Recikliranje po vrućem i

toplom postupku

Recikliranje po polu-toplom

postupku

Recikliranje po hladnom

postupku

Nevezaneslojeve

Austria 400000 85 5 10

Belgium 1300000 57 44

Czech Republic 1500000 20 30 30 10

Croatia 13000 100

Denmark 307000 55 0 45 46

Finland 500000

France 7053000 41 6.8

Germany 14000000 82 18 60

Great Britain 4000000

Hungary 3000 66 33

Iceland 30000 25 6

Ireland 100000 30 1

Italy 12000000 20

Netherlands 4500000 74 72

Norway 763000 12 12 58 7.3

Poland 1100000 5 0.2

Romania 13000 60 10 15 3 12

Slovenia 15360 30 20 50

Spain 1850000 52 9 15 24 9

Sweden 1000000 75 10 10 5 50

Switzerland 1200000 50 50 17

Turkey 1069600 3 97 1v.prof.dr Goran Mladenovic

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)


Prednosti i nedostaci recikliranja u

centralnom postrojenju

• Prednosti

– Kvalitet proizvedenog materijala bolji

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

– Konsistentan 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


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


15.5.2017.





• 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


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

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

� Saobraćajnom opterećenju

� Tipovima oštećenja kolovoza


15.5.2017.



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


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

• 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


15.5.2017.



Dobro uređene deponije RAP-a


Deponija Beograd-puta


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 mikser (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


15.5.2017.



Dodavanje RAP-a u poseban prsten za

sušenje u bubnju (kontinualni proces)


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


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


15.5.2017.



Tipovi reciklaže po hladnom postupku

na licu mesta

• Sa cementom 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


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


15.5.2017.



Primena voza za hladnu reciklažu


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 koristi i kao zastor na lokalnim

saobraćajnicama (Krnjača, Radio-far...)






centralnom/mobilnom postrojenju


15.5.2017.



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

Savremeni tretmaniodržavanja Sadržaj - grf.bg.ac.rs · Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu šk. 2016/17 godina VIII semestar