Polskie drogi. Naukowcy i drogowcy testują nowy typ asfaltu

Nowoczesne asfalty, które pozwolą obniżyć koszty budowy dróg i poprawić ich trwałość, przetestuje konsorcjum naukowo-przemysłowe z Gdańska i Warszawy. Firmy sfinansują badania, w ramach których naukowcy sprawdzą właściwości asfaltu modyfikowanego polimerami. Jeśli założenia się potwierdzą, materiał będzie można wykorzystać na polskich drogach.

W skład konsorcjum wchodzą inżynierowie z Politechnik: Gdańskiej i Warszawskiej oraz Instytutu Badawczego Dróg i Mostów w Warszawie. Zbadają oni, jak asfalt modyfikowany i wysokomodyfikowany polimerem wpływa na trwałość konstrukcji nawierzchni drogowej.

BEZ KOLEIN

Asfalty wysokomodyfikowane to nowy produkt polskich rafinerii, który nie jest stosowany powszechnie. Pierwsze zastosowania okazały się obiecujące, więc producenci postanowili zaangażować naukowców w badania, które zweryfikują parametry użytkowe produktu - wyjaśnia dr inż. Bohdan Dołżycki z Politechniki Gdańskiej, która jest liderem konsorcjum naukowego w tym przedsięwzięciu.

Jego zdaniem wyniki projektu mogą zainteresować również drogowców za granicą.

"Asfalty te są wzbogacone w dodatki, zwiększające elastyczność, sprężystość, odporność na zmęczenie i odporność na deformacje trwałe czyli koleiny. Są one przeznaczone na wszystkie drogi - lokalne, szybkiego ruchu czy autostrady. Coraz więcej inwestorów przekonuje się do dobrej jakości tych produktów i zaczyna je stosować w swoich rozwiązaniach. W Polsce istnieją już odcinki dróg, gdzie te asfalty zostały zastosowane" - mówi dr Dołżycki, adiunkt w Katedrze Inżynierii Drogowej i Transportowej Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska.

"Z tego, co mi wiadomo, nikt na świecie nie pokusił się jeszcze o zrealizowanie takiego projektu. Pod względem stosowania asfaltów wysokomodyfikowanych Polska jest jednym ze światowych liderów" - podkreśla.

DROŻEJ, ALE TANIEJ

W skład konsorcjum przemysłowego wchodzą Budimex S.A., Grupy Lotos S.A. i Orlen Asfalt Sp. z o.o., które w całości finansują badania. "Budimex dąży do pozycji lidera we wdrażaniu nowych technologii i nowych rozwiązań. Lotos i Orlen natomiast produkują asfalty wysokomodyfikowane i zależy im na naukowej weryfikacji związanych z nimi technologii i ich rozpowszechnieniu" - zaznaczył dr inż. Dołżycki.

Patryk Demski z Grupy Lotos, produkującej lepiszcza nowej generacji, zadeklarował wkład finansowy w badania i rozwój wysokiej jakości, trwałej, asfaltowej infrastruktury drogowej w Polsce. "Poszukujemy nowych możliwości wydłużenia trwałości budowanych dróg, przy jednoczesnej minimalizacji kosztów" – podkreślił.

Twórcy asfaltów nowej generacji mówią o przyszłych oszczędnościach, wynikających z wysokiej jakości produktu. "Materiał sam w sobie jest droższy, ale dzięki jego dobrym właściwościom można wykonywać cieńsze warstwy, przez to uzyskuje się oszczędność. Z drugiej strony, przy takich samych grubościach warstw uzyskujemy konstrukcje, które dłużej będą funkcjonować. Inwestor wybuduje drogę nie na 20, ale na 30 lat. Wówczas koszt rozłożony na lata jest mniejszy, niż gdyby zastosował on klasyczne asfalty. Potwierdzą to analiza cyklu życia całej nawierzchni" - tłumaczy dr Dołżycki.

Te założenia wymagają poparcia badaniami, których efektem będą też publikacje naukowe i wpisanie nowoczesnych asfaltów do katalogu typowych rozwiązań stosowanych w drogownictwie (Katalog Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych). To, co wydaje się urzędniczą formalnością, w rzeczywistości jest kluczowe dla projektu i otworzy drogę do powszechnego stosowania nowoczesnych asfaltów.

Katalog powstał kilka lat temu, kiedy asfaltów nowej generacji jeszcze nie było. Nie uwzględnia on zresztą wielu innych nowoczesnych materiałów; są w nim tylko te najbardziej popularne i najlepiej sprawdzone.

"Te materiały mogą być dzisiaj stosowane, ale na zasadzie indywidualnego projektowania. Wielu inwestorów się tego boi, bo każde indywidualne rozwiązanie oznacza wzrost ryzyka, że coś pójdzie nie tak. Katalog to zbiór typowych rozwiązań: sprawdzonych, przemyślanych, przeliczonych, z pewnymi zapasami bezpieczeństwa, które pozwalają na bezpieczne budowanie dróg" - tłumaczy dr inż. Dołżycki.

Rozwiązania z katalogu mogą być powszechnie stosowane i nie wymagają indywidualnych projektów. Jeśli asfalty modyfikowane (PMB - polimer modified bitumen) i wysokomodyfikowane (PMB HiMA - highly modified asphalt) miałyby zastąpić stosowane dotychczas asfalty drogowe - i to nawierzchnie z betonu asfaltowego z takimi asfaltami powinny również w katalogu zaistnieć.

"To na podstawie tej publikacji najczęściej określa się układ warstw nawierzchni drogowych i ich grubość. Obecnie jednak katalog zakłada stosowanie asfaltów niemodyfikowanych i nie wykorzystuje w pełni potencjału asfaltów modyfikowanych, a w szczególności - wysokomodyfikowanych polimerem. Naszym celem będzie opracowanie i dodanie do niego nowych kart, uwzględniających użycie tych asfaltów" – dodaje dr hab. inż. Piotr Jaskuła, zastępca kierownika Katedry Inżynierii Drogowej i Transportowej Politechniki Gdańskiej.

MĘCZENIE ASFALTU

Testy odbędą się głównie w laboratoriach. Wówczas okaże się, czy nowy rodzaj asfaltu jest bardziej wytrzymały i ma lepsze właściwości, niż tradycyjny. Inżynierowie ocenią też tzw. cykl życia nawierzchni i jego wpływ na koszty utrzymania drogi.

"Sprawdzimy mieszanki mineralno-asfaltowe pod szerokim kątem odporności na zniszczenie. Będziemy badali ich odporność na zmęczenie, czy są odporne na działanie wody i mrozu, zbadamy ich odporność na deformacje trwałe czyli na powstawanie kolein i ich odporność na powstawanie spękań. Chcemy wykazać ich przewagi nad klasycznymi asfaltami" - wylicza dr inż. Dołżycki.

Inżynierowie przeprowadzą także testy zmęczeniowe, które pokazują, jak materiał wytrzymuje niewielkie odkształcenia. Im bardziej jest wytrzymały, tym dłużej posłuży na drodze.

"W drogach mamy specyficzny sposób obciążania. Nie występują tu wielkie siły, które obciążają nawierzchnię. Występujące obciążenia są niewielkie, za to bardzo często powtarzają się. Pod każdym kołem nawierzchnia ugina się, a my sprawdzamy ile takich ugięć materiał wytrzyma. W testach zmęczeniowych badamy takie ugięcia milion, a nawet więcej razy - i na tej podstawie przewidujemy, jak materiał będzie się zachowywał w przyszłości" - mówi naukowiec.

Prace zostaną zrealizowane w ramach programu badawczego pt. "Optymalizacja konstrukcji asfaltowej nawierzchni drogi dzięki zastosowaniu asfaltów modyfikowanych". Lider naukowy projektu informuje, że wynikami zainteresowane są Ministerstwo Infrastruktury oraz Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad. Jest to związane z realizacją Programu Budowy Dróg Krajowych na lata 2019-2025.

Program ruszył w maju i potrwa półtora roku. Katalog powstanie do końca 2020 r., ale wymaga on jeszcze zatwierdzenia przez władze drogowe. Naukowcy oczekują, że w 2021 r. ukaże się on jako dokument uprawniający do powszechnego stosowania najnowocześniejszych asfaltów na naszych drogach.

PAP - Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk