3predavanje 8 - savremeni tretmani odrzavanja kk

Savremeni tSavremeni tretmretmaanini ododržavanja ržavanja kolovoznih konstrukcijakolovoznih konstrukcija

Održavanje puteva

2009/10

Doc.dr Goran Mladenovic

SadržajSadržaj

� Koncept održivog razvoja i njegova primena na puteve i kolovozne konstrukcijeputeve i kolovozne konstrukcije

� Primena alternativnih materijala za izradu kolovoznih konstrukcija

� Reciklaža kolovoznih konstrukcija

� Warm Mix Asphalt (WMA)


Definicija održivog razvojaDefinicija održivog razvoja

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


saobraćaja bez ugrožavanja okoline (environmentally friendly) i bez dovođenja u pitanje zadovoljenja saobraćajnih potreba u budućnosti

Kontekst održivog razvojaKontekst održivog razvoja

Održivi razvojOdrživi razvoj

Održivi saobraćaj

Održiva saobraćajna infrastruktura

Održivi putevi


Održivi putevi

Održivi kolovozi

Održivi razvojOdrživi razvoj

DruštvoDruštvo

Uticaj na Ekonomija

Održivo

Podnošljivo Isplativo


Uticaj na okolinu

EkonomijaMoguće

Putevi i održivi razvojPutevi i održivi razvoj

EnergijaEnergija

Uticaj na Resursi

Održivo


Uticaj na okolinu

Resursi(materijali)

Aspekti održivog razvoja i izgradnje Aspekti održivog razvoja i izgradnje putevaputeva

� ENERGIJA◦◦ Potrošnja energije pri proizvodnji komponentalnih materijala (agregat, bitumen, cement...)

◦ Potrošnja energije pri proizvodnji i ugrađivanju asfaltnih mešavina i betona� Grejanje agregata

� Grejanje bitumena

� Transport


� Ugrađivanje

◦ ALTERNATIVA� Reciklaža (zamenjuje deo novog materijala)

� WMA & HWMA

Aspekti održivog razvoja i izgradnje Aspekti održivog razvoja i izgradnje putevaputeva� UTICAJ NA OKOLINU

◦ Uticaj pri proizvodnji građevinskih materijala◦ Uticaj pri proizvodnji građevinskih materijala

� Emisija CO2� Emisija prašine

� Zagađenje površinskih slojeva tla i podzemnih voda

◦ Deponije otpadnih materijala

◦ Uticaj pri odvijanju saobraćaja

� Emisija CO2


� Emisija CO2� Buka

Aspekti održivog razvoja i izgradnje Aspekti održivog razvoja i izgradnje putevaputeva� MATERIJALI

◦ Potrošnja neobnovljivih izvora:◦ 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

ObimObim gragrađđevinskihevinskih radovaradova u u SrbijiSrbiji u u pperiodueriodu 2003. 2003. -- 2008. 2008. godinagodina

250.00

90%

100%P

roce

ntu

aln

o u

češć

e k

ate

go

rije

ra

do

va

50.00

100.00

150.00

200.00

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

Izved

en

i g

rađ

. R

ad

ovi

(mlr

d. d

in.)

Pro

cen

tua

lno

uče

šće

ka

teg

ori

je r

ad

ov

a

Остале грађевине

Сложене грађевине

Цевоводи, комунални и електро

водови

Саобраћајна инфраструктура

Објекти високоградње

Doc.dr Goran Mladenovic Izvor: Statistički godišnjak Srbije 2004-2009, Republički zavod za statistiku Srbije

0.00

50.00

0%

10%

20%

2003 2004 2005 2006 2007 2008

Izved

en

i g

ra

Pro

cen

tua

lno

uče

šće

ka

teg

ori

je r

ad

ov

a

Godina

Изведени грађевински радови

Obim radovaObim radova na saobraćajnoj na saobraćajnoj infrastrukturi uinfrastrukturi u SrbijiSrbiji

70.0

80.0

80%

90%

100%

din

.)

Pro

cen

tua

lno

uče

šće

ka

teg

ori

ja r

ad

ov

a

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

Izv

ed

en

i g

rađ

ev

insk

i ra

do

vi

(mlr

d.

din

Pro

cen

tua

lno

uče

šće

ka

teg

ori

ja r

ad

ov

a

Луке, бране и објекти за наводњавање

Аеродроми

Железничке пруге

Мостови и тунели

Аутопутеви, путеви и улице

Изведени радови на саобраћајној


0.0

10.0

0%

10%

2003 2004 2005 2006 2007 2008

Izv

ed

en

i g

rađ

ev

insk

i ra

do

vi

Pro

cen

tua

lno

uče

šće

ka

teg

ori

ja r

ad

ov

a

Godina

Изведени радови на саобраћајној

инфраструктури

Proizvodnja građevinskih materijala u Proizvodnja građevinskih materijala u SrbijiSrbiji

1.4

1.6

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Pro

izv

od

nja

(mil

. m

3)


0

0.2

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Godina

beton asfalt

Proizvodnja agregata u SrbijiProizvodnja agregata u Srbiji

10

12

2

4

6

8

Pro

izv

od

nja

(mil

. m

3)


0

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Godina

туцаник и камена ситнеж агрегат за свеж бетон шљунак песак

Ekonomsko okruženjeEkonomsko okruženje

� Analiza troškova životnog veka kolovoza (Life Cycle Cost Analysis)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


� Evropska direktiva o deponijama otpadnog materijala

◦ Utiče na potražnju recikliranih materijala

Definicija recikliranja i Definicija recikliranja i ponovne upotrebeponovne upotrebe

� Recikliranje – primena materijala sa istom funkcijom koju je imao i originalni materijalfunkcijom 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 Reciklaža –– osnovne prednostiosnovne prednosti

� Smanjeni troškovi

� Očuvanje postojećih geometrijskih elemenata � Očuvanje postojećih geometrijskih elemenata

saobraćajnice

� Očuvanje postojećih resursa – agregata i veziva

� Očuvanje okoline

� Manja potrošnja energije


� Manja potrošnja energije

DefinicijeDefinicije

� Reciklirani asfaltni kolovoz (Recycled asphalt pavement - RAP)asphalt pavement - RAP)

� Ponovno upotrebljiv agregat (Reclaimed aggregate material - RAM)

� Reciklirani asfalt po vrućem postupku

� Aditiv za recikliranje asfalta


� Aditiv za recikliranje asfalta

� Modifikator bitumena

Primena RAPPrimena RAP--aa

� Za proizvodnju klasičnih asfaltnih mešavina po vrućem postupku (10 - 50 %)vrućem postupku (10 - 50 %)

� Za proizvodnju asfaltnih mešavina po hladnom postupku (10 – 100 %)

� Za izradu nevezanih nosećih slojeva i bankina kolovoznih konstrukcija


Stanje u Evropi u pogledu Stanje u Evropi u pogledu recikliranja asfaltnih slojevarecikliranja asfaltnih slojeva


Recikliranje asfaltnih slojeva Recikliranje asfaltnih slojeva –– stanje stanje u USu US� 500 miliona tona asfaltnih mešavina godišnje

� 100 miliona tona RAP-a godišnje� 100 miliona tona RAP-a godišnje

� 80 miliona se reciklira ili koristi u izgradnju puteva

� 25 miliona se koristi za proizvodnju mešavina po vrućem postupku


Tipovi reciklaže kolovozaTipovi reciklaže kolovoza

� Reciklaža površine kolovoza

� Reciklaža po hladnom postupku� Reciklaža po hladnom postupku

� Reciklaža po vrućem postupku

� Reciklaža betonskog kolovoza


Površinska reciklaža

Po hladnom postupku

Po vrućem postupku na licu

Podela reciklaže kolovozaPodela reciklaže kolovoza

Reciklaža

Reciklažaasfaltnihkolovoza

Po hladnom postupku

na licu mesta

Centralno postrojenje

Na licu mesta


Reciklaža kolovoza

Reciklaža betonskih kolovoza

Po vrućem postupku

postrojenje

Centralno postrojenje

Prednosti i nedostaci recikliranja u Prednosti i nedostaci recikliranja u centralnom postrojenjucentralnom postrojenju� Prednosti

◦ Kvalitet proizvedenog materijala bolji◦ 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


◦ 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 Prednosti i nedostaci recikliranja na licu mestalicu mesta� Prednosti

◦ Minimalni troškovi transporta i lagerovanja◦ Minimalni troškovi transporta i lagerovanja

◦ 100 % recikliranog materijala

� Nedostaci

◦ Ometanje saobraćaja

◦ Veća varijabilnost i slabija kontrola kvaliteta


Površinska reciklaža po vrućem Površinska reciklaža po vrućem postupku (termoregeneracija)postupku (termoregeneracija)

� Na licu mesta

Asfaltni kolovozi� Asfaltni kolovozi

� Začeci 1930.-1940. - grejanje

� 1950.-1960. - grejanje i struganje

� 1980. – Grejači sa remikserima

� 1990. – poboljšane karakteritike◦ Veće dubine


◦ 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


◦ Ugrađivanje mešavine

� Bez i sa dodavanjem dodatnog materijala (Remix i Remix+)


� Najpogodnija za popravku površinskih karakteristika kolovozakolovoza

◦ Otpornost na trenje

◦ Zaptivenost

� Ne utiče na noseće slojeve

� Ne povećava nosivost kolovozne konstrukcije (Remix)


(Remix)

Dvostepeni procesDvostepeni proces


DvoDvo--stepeni processtepeni proceso ) 50 mm dubina

C

100

Temperatura

(o

2-stepeniproces

1-stepeniproces


5 10Vreme (minuta)

Temperatur

0

Struganje sa grejanjem u prvom Struganje sa grejanjem u prvom korakukoraku


Sastrugani materijal u prvom korakuSastrugani materijal u prvom koraku


Uvođenje nove asfaltne mešavineUvođenje nove asfaltne mešavine


Nova asfaltna mešavina Nova asfaltna mešavina


Kolovoz posle struganja u II faziKolovoz posle struganja u II fazi


Prenos RAMPrenos RAM--a i asfaltne mešavine u a i asfaltne mešavine u finišerfinišer


Ugrađena asfaltna mešavinaUgrađena asfaltna mešavina


PetoPeto--stepeni processtepeni proces

� Predgrejači (jedinice 1 i 2)

� Grejač / Strugač (jedinica 3)� Grejač / Strugač (jedinica 3)

� Grejač / Mešalica (jedinica 4)

� Dodavanje novog materijala i mešanje

� Ugrađivanje i zbijanje


PetoPeto--stepeni processtepeni proces


Pri upotrebi reciklaže na licu mesta Pri upotrebi reciklaže na licu mesta treba voditi računa o:treba voditi računa o:

� Uniformnosti starog kolovoza

Debljini postojećih asfaltnih slojeva� Debljini postojećih asfaltnih slojeva

� Prisustvu površinskih obrada

� Sadržaju veziva

� Granulometrijskom sastavu agregata

� Karakteristikama veziva


� Karakteristikama veziva

� Saobraćajnom opterećenju

� Tipovima oštećenja kolovoza

Reciklaža po toplom postupku u Reciklaža po toplom postupku u centralnom postrojenjucentralnom postrojenju� Postupak:

◦ Uklanjanje površinskih slojeva kolovoza ◦ Uklanjanje površinskih slojeva kolovoza (struganje ili uklanjanje kolovoza)

◦ Transport

◦ Drobljenje i lagerovanje (eventualno)

◦ Umešavanje u centralnom postrojenju

◦ Ugradnja i zbijanje


◦ Ugradnja i zbijanje

Struganje kolovozaStruganje kolovoza


Strugani RAPStrugani RAP

� Nije potrebno dodatno predrobljavanje

� Uniformne karakteristike u sloju� Uniformne karakteristike u sloju

◦ Granulometrijski sastav

◦ Sadržaj veziva

◦ Karakteristike veziva

� Obično se lageruje na posebnu deponiju


RAP RAP kao rezultat lomljenja i uklanjanja kao rezultat lomljenja i uklanjanja postojećeg kolovozapostojećeg kolovoza

� Postojeći asfaltni slojevi izlomljeni u pločePostojeći 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


� Mešanjem i drobljenjem ovog materijala može se dobiti materijal uniformnog kvaliteta

LagerovanjeLagerovanje


LagerovanjeLagerovanje RAPRAP--aa

� Najčešće se lageruje u velikim, konusnim deponijama 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


� RAP pod korom se lako koristi

Procesiranje Procesiranje RAPRAP--a u asfaltnoj bazia u asfaltnoj bazi

� Kapacitet zavisi od tipa baze

◦ Diskontinualne◦ Diskontinualne

◦ Kontinualne

� i od načina na koji se RAP dodaje:

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

◦ Direktno u mikser (do 25 % RAP-a)


◦ Direktno u mikser (do 25 % RAP-a)

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

◦ U paralelni bubanj (do 50 % RAP-a)

Direktno dodavanje RAPDirektno dodavanje RAP--a na vagua na vagu


Dodavanje Dodavanje RAPRAP--a u mešalicua u mešalicu


Sistem sa posebnim bubnjem za Sistem sa posebnim bubnjem za sušenje RAPsušenje RAP--aa


Dodavanje Dodavanje RAPRAP--a u poseban prsten a u poseban prsten za sušenje u bubnjuza sušenje u bubnju


Ugrađivanje i zbijanjeUgrađivanje i zbijanje


Ponašanje mešavina sa RAPPonašanje mešavina sa RAP--om u om u fazi eksplatacijefazi eksplatacije

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

◦ Sadržaj veziva

◦ Zapreminska masa asfaltne mešavine

� Dobro urađena mešavina se ponaša u fazi


� 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 Raciklaža po hladnom postupku na licu mestalicu mesta� Tipovi:

◦ U delimičnoj debljini◦ U delimičnoj debljini

◦ U punoj debljini

� Služi pre svega za sanaciju nosećih slojeva kolovozne konstrukcije

� Nakon hladne reciklaže se obično zahteva izrada habajućeg sloja po vrućem postupku

Debljina 5 – 30 cm


� Debljina 5 – 30 cm

Bitumen

VezivaVeziva / / StabilizatoriStabilizatori

Kreč – Leteći pepeo

Tipovi stabilizatora

Portland Cement

Bit. emulzije

Razređeni bitumen

Bitumen

Kreč


Portland cement –leteći pepeo

Leteći pepeo

Kreč

Pucolani

Novi zastor (AB) ili površinska obrada

Tipična kolovozna konstrukcijaTipična kolovozna konstrukcija

Podloga reciklovana hladnim postupkom

Stara podloga (nevezana)

Novi zastor (AB) ili površinska obrada


Posteljica

Tipovi reciklaže po hladnom Tipovi reciklaže po hladnom postupku na licu mestapostupku na licu mesta� Sa cementom

◦ 3 – 6 % cementa◦ 3 – 6 % cementa

◦ Debljina 20 – 30 cm

� Sa bitumenom

◦ Podloga

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


◦


◦ Zastor

� 2 % bitumena


� Stara vezana podloga + osveživač veziva

Tipovi reciklaže po hladnom Tipovi reciklaže po hladnom postupku na licu mestapostupku na licu mesta� Sa cementom i bitumenom

◦ 3 – 7 % veziva◦ 3 – 7 % veziva

◦ Debljina 10 – 25 cm

� Preko podloge uvek dolazi zastor po vrućem postupku


Postupak recikliranjaPostupak recikliranja

� Drobljenje postojećih slojeva

� Dodavanje novog agregata� Dodavanje novog agregata

� Dodavanje novog bitumena ili agensa za recikliranje

� Mešanje

� Ugrađivanje

� Aeracija

Zbijanje


� Zbijanje

� Nega

� Nanošenje novog zastora

Pripremiti gradilište

Postupak primene reciklaže po Postupak primene reciklaže po hladnom postupkuhladnom postupku

Višestepeni voz za reciklažu

Uklanjanje, drobljenje,Dodavanje stabilizatorai mešanje, ugrađivanje

Jednostepeni uređajUklanjanje, drobljenje,Dodavanje stabilizatorai mešanje, ugrađivanje


Zbijanje

Postavljanje zastora

Stari višestepeni sistemStari višestepeni sistem


Jednostepeni uređajJednostepeni uređaj


Voz za hladnu reciklažuVoz za hladnu reciklažu


Primena voza za hladnu reciklažuPrimena voza za hladnu reciklažu


MešanjeMešanje


Ugrađivanje, aeracija i zbijanjeUgrađivanje, aeracija i zbijanje


Reciklaža po hladnom postupku u Reciklaža po hladnom postupku u centralnom postrojenjucentralnom postrojenju

� RAP se drobi i separiše u frakcije

� Meša se sa vezivom

◦ Bitumenska emulzija

◦ Penušavi bitumen

� Osveživač veziva

� Materijal se tipično koristi kao stabilizovana


� Materijal se tipično koristi kao stabilizovana podloga, mada se kod nas koristi i kao zastor

Mešavine po toplom postupkuMešavine po toplom postupku

� Warm Mix Asphalt (WMA) – mešavine po toplom postupkutoplom postupku

◦ temperatura mešanja i ugrađivanja 110 – 130 oC

� Half Warm Mix Asphalt

◦ temperatura mešanja i ugrađivanja < 100 oC


WMAWMA

Sušenje

Isparavanje

Grejanje

Mešavina po hladnom postupku

Latentna toplota hidratacije


0 50 100 150 200

Temperatura, oC

postupku

Istorijat WMAIstorijat WMA

� 1997 German Bitumen Forum

� 2000 2. Euroasphalt & Eurobitume konferencija � 2000 2. Euroasphalt & Eurobitume konferencija u Barceloni

� 2002 USA NAPA obilazak Nemačke i Norveške

� ...


Prednosti WMAPrednosti WMA

� Manje isparenja (30 – 90 %)

� Manja potrošnja energije (30 %)� Manja potrošnja energije (30 %)

� Manje habanje asfaltnog postrojenja

� Usporeno starenje veziva

� Rano puštanje u saobraćaj

� Asfaltiranje po hladnom vremenu

Pomaže zbijanju krutih mešavina


� Pomaže zbijanju krutih mešavina

WMAWMA

� Snižavanje viskoziteta bitumena u kontaktu sa agregatom dodavanjem aditiva

Aditivi� Aditivi◦ Na bazi stvaranja penušavog bitumena

� Advera

� Aspha min

� WAM Foam BP

� ...

◦ Hemijski modifikatori


◦ Hemijski modifikatori� Evoterm (Mead/Westvaco)

� Redist (Akzo Nobel)

� Sasobit (Sasol)

Smanjenje isparenja Smanjenje isparenja --WMAWMA

Kontrolna mešavina

WMAmešavinaT=160 oC T=130 oC


Smanjenje isparenjaSmanjenje isparenja

WMA WMA AdveraT=120 oC


Kontrolna mešavinaT=160 oC

3predavanje 8 - savremeni tretmani odrzavanja kk

Documents