Możliwości stosowania kruszyw polodowcowych do warstw ...
Możliwości stosowania kruszyw polodowcowych do warstw ...
Możliwości stosowania kruszyw polodowcowych do warstw ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Możliwości</strong> <strong>stosowania</strong> <strong>kruszyw</strong><br />
<strong>polo<strong>do</strong>wcowych</strong> <strong>do</strong> <strong>warstw</strong> konstrukcyjnych<br />
asfaltowych nawierzchni drogowych<br />
prof. dr hab. inż. Piotr Radziszewski, Politechnika Warszawska<br />
prof. dr hab. inż. Jerzy Piłat, Politechnika Warszawska<br />
Jakość robót drogowych i jej kontrola<br />
Ostróda 7-8 października 2010 r.
Zasady zrównoważonego rozwoju<br />
• Rezolucja ONZ 1987<br />
„Zaspokajając potrzeby obecne nie<br />
ograniczajmy przyszłym pokoleniom<br />
możliwości zaspokojenia ich potrzeb”<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL 2
Rozporządzenie UE<br />
• „Obiekt bu<strong>do</strong>wlany powinien być tak<br />
zaprojektowany, zrealizowany a także<br />
użytkowany po wyeksploatowaniu,<br />
rozebrany w sposób zgodny z<br />
wymaganiami zrównoważonego rozwoju”<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL 3
Zrównoważony rozwój<br />
Cykl życia bu<strong>do</strong>wli<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL 4
Zrównoważenie rozwoju bu<strong>do</strong>wnictwa<br />
definiuje się w aspekcie:<br />
• ekologicznym,<br />
• ekonomicznym,<br />
• socjalnym.<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL 5
Bu<strong>do</strong>wnictwo spełniające zasady<br />
zrównoważonego rozwoju:<br />
• zaprojektowane oszczędnie,<br />
• minimum energii przy wznoszeniu i<br />
użytkowaniu,<br />
• brak zanieczyszczenia śro<strong>do</strong>wiska,<br />
• ochrona otaczającego śro<strong>do</strong>wiska,<br />
• ochrona zasobów wody,<br />
• zapewniające ludziom komfort,<br />
• szanujące lokalny mikroklimat.<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL 6
Konstrukcja nawierzchni asfaltowej –<br />
95% to <strong>kruszyw</strong>o<br />
Warstwa ścieralna<br />
Podbu<strong>do</strong>wa<br />
zasadnicza<br />
Podbu<strong>do</strong>wa<br />
pomocnicza<br />
Warstwa wiążąca<br />
Podbu<strong>do</strong>wa<br />
Podłoże ulepszone<br />
Nawierzchnia<br />
Podłoże<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL 7
Podział i klasyfikacja <strong>kruszyw</strong> wg PN-EN<br />
• Poddano analizie zmiany w klasyfikacji <strong>kruszyw</strong> jakie zaszły po<br />
zastąpieniu norm PN normami PN-EN.<br />
PODZIAŁ KRUSZYW wg PN:<br />
Kruszywa<br />
PODZIAŁ KRUSZYW wg PN-EN:<br />
Kruszywa<br />
Naturalne<br />
Łamane<br />
Naturalne<br />
Sztuczne<br />
Z recyklingu<br />
KLASA – podział <strong>kruszyw</strong> ze względu na<br />
właściwości fizyczne (klasa I, II, III)<br />
Wymagania wobec <strong>kruszyw</strong>a<br />
GATUNEK – podział <strong>kruszyw</strong> ze względu na<br />
sposób i jakość produkcji (gatunek 1,2,3)<br />
Geometryczne<br />
Fizyczne<br />
Chemiczne<br />
Gęstość ziaren i<br />
nasiąkliwość<br />
Trwałość<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL 8
Historia powstania <strong>kruszyw</strong> <strong>polo<strong>do</strong>wcowych</strong><br />
• Kruszywa polo<strong>do</strong>wcowe to <strong>kruszyw</strong>a żwirowo-piaskowe<br />
powstałe dzięki działalności lo<strong>do</strong>wców czwartorzę<strong>do</strong>wych.<br />
• Lą<strong>do</strong>lód nasuwał się na obszar Polski czterokrotnie<br />
(zlo<strong>do</strong>wacenia: podlaskie, południowopolskie, środkowopolskie i<br />
północnopolskie).<br />
• Materiał skalny był transportowany przez lo<strong>do</strong>wiec w procesie<br />
egzaracji.<br />
• Lo<strong>do</strong>wiec zostawił za sobą formy polo<strong>do</strong>wcowe: moreny<br />
czołowe, denne, drumliny, ozy, kemy, głazy narzutowe, sandry,<br />
pra<strong>do</strong>liny.<br />
• Formy polo<strong>do</strong>wcowe stanowią złoża <strong>kruszyw</strong> naturalnych takich<br />
jak: iły, gliny, piaski, żwiry, otoczaki, głazy narzutowe.<br />
Lo<strong>do</strong>wiec.<br />
Erozja lo<strong>do</strong>wcowa.<br />
Maksymalny zasięg lą<strong>do</strong>lodu w Europie.<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 9
Zasoby [mln ton]<br />
Występowanie i zasoby <strong>kruszyw</strong> w Polsce<br />
Kruszywo kamienne:<br />
• W Polsce skały osa<strong>do</strong>we stanowią 47%,<br />
skały magmowe 44% i metamorficzne 9%.<br />
• Skały magmowe i metamorficzne występują<br />
prawie w całości na Dolnym Śląsku. Skały<br />
osa<strong>do</strong>we eksploatuje się w Polsce środkowej<br />
i południowej.<br />
• Zasoby geologiczne u<strong>do</strong>kumentowane w<br />
660 złożach wynoszą 9 203 mln ton.<br />
Kruszywo żwirowo-piaskowe:<br />
• Kopalinę stanowi <strong>kruszyw</strong>o grube (żwiry,<br />
pospółki) i <strong>kruszyw</strong>o drobne (piaski).<br />
• Największe zasoby znajdują się w woj.<br />
Dolnośląskim, Małopolskim, Opolskim i<br />
Podlaskim.<br />
• Zasoby geologiczne u<strong>do</strong>kumentowane w<br />
6625 złożach wynoszą 15 649 mln ton.<br />
2 500<br />
2 000<br />
1 500<br />
1 000<br />
500<br />
0<br />
1 947<br />
196<br />
DOLNOŚLĄSKIE<br />
KUJAWSKO-POMORSKIE<br />
LUBELSKIE<br />
901 1 019 439<br />
LUBUSKIE<br />
ŁÓDZKIE<br />
MAŁOPOLSKIE<br />
1 778<br />
1 008<br />
MAZOWIECKIE<br />
1 394<br />
OPOLSKIE<br />
PODKARPACKIE<br />
1 070 1 182 639<br />
PODLASKIE<br />
Województwa<br />
POMORSKIE<br />
829<br />
610<br />
ŚLĄSKIE<br />
ŚWIĘTOKRZYSKIE<br />
Zasoby <strong>kruszyw</strong>a naturalnego żwirowo-piaszczystego w Polsce<br />
914<br />
WARMIŃSKO-MAZURSKIE<br />
720<br />
WIELKOPOLSKIE<br />
1 002<br />
ZACHODNIOPOMORSKIE<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 10
Producenci oraz wy<strong>do</strong>bycie <strong>kruszyw</strong> <strong>polo<strong>do</strong>wcowych</strong><br />
• Wy<strong>do</strong>bycie <strong>kruszyw</strong> naturalnych piaskowo-żwirów wyniosło w Polsce w 2008 r. 150,03 mln ton i z każdym<br />
rokiem rośnie.<br />
• Województwo Podlaskie zalicza się <strong>do</strong> liderów z wy<strong>do</strong>byciem na poziomie 11,5 mln ton.<br />
Najwięksi producenci <strong>kruszyw</strong> na obszarze Podlasia to:<br />
• Zakład Produkcji Kruszyw Szumowo<br />
(złoża: Kutyski, Przyborowo, Wąsewo, Osowo, Szumowo, Rostki, Borowce, Rożyńsk)<br />
• Białostockie Kopalnie Surowców Mineralnych<br />
(złoża: Zadworzany, Zadworzany II, Zadworzany III oraz „Racewo),<br />
• Suwalskie Kopalnie Surowców Mineralnych<br />
(złoża Potasznia, Sobolewo/Las Suwalski, Chrzanowo)<br />
• Przedsiębiorstwo Produkcji Materiałów Drogowych Kruszbet z Suwałk<br />
(złoża: Stożne V, Łęgowo, Sobolewo C, Sobolewo C-I, Krzywe I, Potasznia III, Stożne VI oraz Kiliany )<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 11
Złoża <strong>kruszyw</strong> <strong>polo<strong>do</strong>wcowych</strong><br />
w regionie Polski północno-wschodniej<br />
badania<br />
<strong>kruszyw</strong> ze<br />
złóż<br />
Producentów:<br />
Kruszbet<br />
(Suwałki,<br />
Stożne I,<br />
Stożne II),<br />
Szumowo<br />
(Szumowo,<br />
Kutaski),<br />
Racewo.<br />
złoża surowcowe<br />
pochodzące z<br />
osadów<br />
czwartorzę<strong>do</strong>wych<br />
takich jak: piaski,<br />
żwiry<br />
glacofluwialne<br />
i morenowe,<br />
mieszanki<br />
(pospółka),<br />
otaczaki oraz<br />
głazy narzutowe<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL 12
Suwalski masyw skał głębinowych<br />
o Krzemianka<br />
o Udryń<br />
o Jeleniewo<br />
o Szurpiły<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL 13
Suwalski masyw skał głębinowych<br />
• Głębokość 800–2000m<br />
• Rudy magnetytowo-tytanowo-wana<strong>do</strong>we<br />
• Skały<br />
<br />
<br />
Noryty (zawartość SiO 2 : 39-41%), gabro<br />
anortyzyty (zawartość SiO 2 : 47-51%), labra<strong>do</strong>ryt<br />
• Według „Surowce skalne Polski” S. Kozłowski, Warszawa<br />
1986<br />
<br />
<br />
Skały jako surowiec odpa<strong>do</strong>wy – produkcja <strong>kruszyw</strong>a 2,0 mln ton/rok<br />
Labra<strong>do</strong>ryty – cenny surowiec oz<strong>do</strong>bny i bu<strong>do</strong>wlany<br />
?<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL 14
Ocena przydatności <strong>kruszyw</strong> <strong>polo<strong>do</strong>wcowych</strong> <strong>do</strong> MMA<br />
pod względem spełnienia wymaganych właściwości<br />
Poddano analizie właściwości trzynastu<br />
rodzajów <strong>kruszyw</strong> kopalni Kruszbet:<br />
• Żwir płukany spełnia wymagania dla<br />
<strong>do</strong>lnych <strong>warstw</strong> dróg niższych kategorii KR<br />
1-2.<br />
• Żwir kruszony można stosować już <strong>do</strong><br />
wszystkich <strong>warstw</strong> KR 1-4.<br />
• Grys nadaje się <strong>do</strong> wszystkich <strong>warstw</strong><br />
KR1-6.<br />
• Żwiry oraz grysy nie spełniają warunku<br />
nasiąkliwości W cm 0,5 ale badanie<br />
mrozoodporności klasyfikują te <strong>kruszyw</strong>a<br />
jako mrozoodporne.<br />
• Kruszywa polo<strong>do</strong>wcowe spełniają<br />
wymagania WT-1.<br />
Rodzaj badania<br />
Wymagania wg.<br />
WT-1<br />
Kruszywo z kopalni<br />
Kruszbet Suwałki<br />
SMA KR5-6 grys 6,3-12,5<br />
Uziarnienie G C 90/15 G C 90/10<br />
Zawartość pyłów f 2 f 0,5<br />
Jakość pyłów-kr. drobne MB F 10 MB F 10<br />
Procentowa zawartość ziaren<br />
o powierzchni przekr. i łam.<br />
Kształt <strong>kruszyw</strong>a<br />
Odporność <strong>kruszyw</strong>a na<br />
rozdrabnianie<br />
Odporność <strong>kruszyw</strong>a na<br />
polerowanie<br />
Gęstość ziaren<br />
C 100/0 C 100/0<br />
Fl 20 Fl 10<br />
Sl 20 Sl 15<br />
LA 25 LA 25<br />
PSV 50 PSV 50<br />
ρ a<br />
deklarowana przez<br />
2,65<br />
ρ rd<br />
producenta<br />
2,59<br />
ρ ssd 2,61<br />
Grube zanieczyszczenia<br />
lekkie<br />
m LPC 0,1 m LPC 0,1<br />
Nasiąkliwość W cm 0,5 W cm 1<br />
Mrozoodporność<br />
F 1<br />
F NaCl 7 F NaCl 5<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 15
Adhezja (przyczepność, powinowactwo)<br />
• Podstawowe rodzaje przyczepności:<br />
• mechaniczna (bierna lub względna)<br />
• fizykochemiczna (właściwa, czynna)<br />
• Rodzaje te uzupełniają się wzajemnie<br />
!<br />
• W zależności od powierzchni zwilżanej<br />
(materiału mineralnego) i cieczy zwilżającej<br />
(lepiszcza) jeden z rodzajów przyczepności<br />
może mieć zasadnicze znaczenie<br />
Ostróda 2010<br />
Politechnika Warszawska Wydział IL
Analiza ekonomiczna za<strong>stosowania</strong> <strong>kruszyw</strong><br />
<strong>polo<strong>do</strong>wcowych</strong> dla północno wschodniej Polski<br />
• Skalkulowano koszty produkcji 40 recept mieszanek MMA.<br />
• W wycenie uwzględniono trzy warianty lokalizacji przyszłych inwestycji drogowych: Warszawa,<br />
Białystok, Augustów.<br />
• Wyceniono MMA na <strong>warstw</strong>y: podbu<strong>do</strong>wy, wiążącą i ścieralną dla KR1-2, KR3-4 oraz KR 5-6.<br />
• Zastosowano <strong>kruszyw</strong>a:<br />
<br />
<br />
polo<strong>do</strong>wcowe (żwir sortowany i kruszony z kopalni Kruszbet w Suwałkach, grys z kopalni<br />
SKSM Las Suwalski),<br />
z przekruszonych skał (grys wapienny z kopalni Miedzianka woj. Świętokrzyskie, melafir z<br />
kopalni w Czarnym Borze woj. Dolnośląskie gabro z kopalni Słupiec woj. Dolnośląskie).<br />
• Koszt <strong>kruszyw</strong> odpowiada aktualnej ofercie handlowej kopalń dla dużych odbiorców.<br />
• Skalkulowany koszt transportu uzależniony jest od odległości <strong>do</strong>stawy i odpowiada aktualnym<br />
cenom producentów <strong>kruszyw</strong> i firm transportowych.<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 17
Koszty MMA z uwzględnieniem kosztów transportu<br />
<strong>kruszyw</strong>a<br />
Koszt 1 tony SMA11 dla KR 5-6:<br />
• Warszawa: 225,09 zł/t,<br />
• Białystok: 243,97 zł/t,<br />
• Augustów: 249,83 zł/t,<br />
Augustów<br />
Koszt 1 tony AC16W dla KR 3-4:<br />
• Warszawa: 166,48 zł/t,<br />
• Białystok: 185,02 zł/t,<br />
• Augustów: 191,00 zł/t,<br />
Koszt 1 tony AC22P dla KR 1-2:<br />
• Warszawa: 138,74 zł/t,<br />
• Białystok: 161,1 zł/t,<br />
• Augustów: 167,58 zł/t,<br />
Czarny Bór<br />
Wzrost kosztów transportu wraz ze wzrostem odległości.<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 18
Porównanie cen MMA zaprojektowanych na <strong>kruszyw</strong>ach<br />
<strong>polo<strong>do</strong>wcowych</strong> i na <strong>kruszyw</strong>ach ze skał z południa<br />
Polski<br />
Ceny MMA dla Białegostoku [zł/t]<br />
Ceny MMA dla Augustowa [zł/t]<br />
208,42 183,94 203,62<br />
Kruszywa z południa Polski<br />
214,29 189,94 209,58<br />
155,52 139,21 166,31<br />
Kruszywa polo<strong>do</strong>wcowe<br />
149,38 127,50 154,76<br />
AC11S<br />
KR1-2<br />
AC22P<br />
KR 3-4<br />
AC16W<br />
KR 5-6<br />
AC11S<br />
KR1-2<br />
AC22P<br />
KR 3-4<br />
AC16W<br />
KR 5-6<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 19
Analiza kosztów bu<strong>do</strong>wy drogi gminnej, wojewódzkiej i<br />
ekspresowej przy zastosowaniu <strong>kruszyw</strong> <strong>polo<strong>do</strong>wcowych</strong><br />
Wykorzystując zaprojektowane i wycenione MMA <strong>do</strong>konano analizy finansowej:<br />
• Bu<strong>do</strong>wy 10 km drogi gminnej o przekroju jezdni 1x2<br />
• z poboczem nie utwardzonym.<br />
<strong>warstw</strong>a ścieralna AC 11 S gr.5cm<br />
<strong>warstw</strong>a podbu<strong>do</strong>wy AC 22 P gr. 9cm<br />
• Bu<strong>do</strong>wy 10 km drogi wojewódzkiej o przekroju jezdni 1x2<br />
• z poboczem utwardzonym.<br />
<strong>warstw</strong>a ścieralna AC 11 S gr.5cm<br />
<strong>warstw</strong>a podbu<strong>do</strong>wy AC 16 W gr. 8cm<br />
<strong>warstw</strong>a podbu<strong>do</strong>wy AC 22 P gr. 10cm<br />
• Bu<strong>do</strong>wy 10 km drogi ekspresowej o przekroju jezdni 1x2<br />
• z poboczem utwardzonym.<br />
<strong>warstw</strong>a ścieralna SMA 11 S gr.5cm<br />
<strong>warstw</strong>a podbu<strong>do</strong>wy AC 16 W gr. 8cm<br />
<strong>warstw</strong>a podbu<strong>do</strong>wy AC 22 P gr. 18cm<br />
Przeprowadzono obliczenia:<br />
• Ułożenia MMA, otrzymano 14,29 zł/t<br />
• Transportu MMA z miejsca produkcji <strong>do</strong> wbu<strong>do</strong>wania,<br />
otrzymano 9 zł/t ( na odległość 30km).<br />
• Oczyszczenia i skropienia podłoża, otrzymano 1,15 zł/m2<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 20
Analiza kosztów bu<strong>do</strong>wy<br />
Koszt bu<strong>do</strong>wy 10 km drogi gminnej w okolicach Białegostoku:<br />
• MMA z <strong>kruszyw</strong>ami z południa Polski 6 111 000 zł.<br />
• MMA z <strong>kruszyw</strong>ami polo<strong>do</strong>wcowymi 4 970 000 zł.<br />
• Oszczędność: 2 km drogi więcej za tą samą cenę.<br />
Koszt bu<strong>do</strong>wy 10 km drogi wojewódzkiej w okolicach Białegostoku:<br />
• MMA z <strong>kruszyw</strong>ami z południa Polski 14 961 000 zł.<br />
• MMA z <strong>kruszyw</strong>ami polo<strong>do</strong>wcowymi 12 718 000 zł.<br />
• Oszczędność: 2 km drogi więcej za tą samą cenę.<br />
Koszt bu<strong>do</strong>wy 10 km drogi ekspresowej w okolicach Białegostoku:<br />
• MMA z <strong>kruszyw</strong>ami z południa Polski 44 594 000 zł.<br />
• MMA z <strong>kruszyw</strong>ami polo<strong>do</strong>wcowymi 37 943 400 zł.<br />
• Oszczędność: 2 km drogi więcej za tą samą cenę.<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 21
Wnioski<br />
• Kruszywa polo<strong>do</strong>wcowe na terenie Polski powstały w wyniku działalności lo<strong>do</strong>wców<br />
głównie czwartorzę<strong>do</strong>wych.<br />
• Województwo podlaskie posiada jedne z największych zasobów <strong>kruszyw</strong>a naturalnego<br />
piaskowo-żwirowego w Polsce i jest jednym z liderów pod względem jego wy<strong>do</strong>bycia.<br />
• Kruszywa polo<strong>do</strong>wcowe nadają się <strong>do</strong> <strong>stosowania</strong> <strong>do</strong> mieszanek mineralno-asfaltowych<br />
wszystkich kategorii ruchu.<br />
• Korzyści wynikające z za<strong>stosowania</strong> lokalnych <strong>kruszyw</strong> <strong>polo<strong>do</strong>wcowych</strong> w stosunku <strong>do</strong><br />
<strong>kruszyw</strong> ze skał litych z południa Polski to oszczędność:<br />
- dla <strong>warstw</strong>y podbu<strong>do</strong>wy 50,16 zł na tonie,<br />
- dla <strong>warstw</strong>y wiążącej 45,07 zł/t,<br />
- dla <strong>warstw</strong>y ścieralnej 50,85 zł/t.<br />
• Stosując <strong>kruszyw</strong>a polo<strong>do</strong>wcowe można wybu<strong>do</strong>wać nie 10 km lecz 12 km nawierzchni<br />
drogi w okolicy Białegostoku, a w rejonie Augustowa 13 km nawierzchni.<br />
• Przeprowadzona analiza zasobów i wy<strong>do</strong>bycia <strong>kruszyw</strong> <strong>polo<strong>do</strong>wcowych</strong> w regionie<br />
północno-wschodnim Polski wykazała, że zakłady produkujące <strong>kruszyw</strong>a będą w stanie<br />
sprostać zapotrzebowaniu na <strong>kruszyw</strong>o dla drogownictwa w długim okresie czasowym.<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 22
Dziękuję za uwagę<br />
Ostróda 2010 Politechnika Warszawska Wydział IL 23
Change language