Nowoczesne drogownictwo: kruszywa wapienne w mieszankach o wysokim module sztywności WMS

Zwiększające się z roku na rok obciążenie ruchem samochodowym oraz upalne lata prowadzące do wzrostu średnich dobowych temperatur przez długi czas były głównymi przyczynami powstawania kolein i deformacji na polskich drogach. Konieczność podniesienia najwyższej kategorii ruchu z KR6 do KR7 zmusiła technologów do poszukiwania nowych, bardziej trwałych rozwiązań.

Odpowiedzią na te wyzwania stały się mieszanki mineralno-asfaltowe o wysokim module sztywności (WMS). W obliczu ogromnego popytu na surowce drogowe wywołanego licznymi przetargami, kluczowym krokiem stało się zweryfikowanie przydatności kruszyw wapiennych, których stosowanie dotychczas niesłusznie negowano na podstawie obiegowych opinii o ich rzekomo niskich parametrach.

Nowe podejście do projektowania nawierzchni asfaltowych

Współczesne mechanistyczne metody projektowania nawierzchni asfaltowych opierają się na szczegółowej analizie stanu naprężeń i odkształceń, a także na określaniu trwałości zmęczeniowej dolnych warstw konstrukcji. Podstawowym zadaniem, a jednocześnie wyzwaniem z jakim przyszło się zmierzyć technologom drogowym było ograniczenie koleinowania i zwiększenie odporności na deformacje trwałe. Należało też rozwiązać problem związany ze spękaniami niskotemperaturowymi i zmęczeniowymi.

Wraz z wprowadzeniem nowych metod projektowania nawierzchni asfaltowych, przeprowadzono szereg analiz, badań i prób mających na celu znalezienie rozwiązań w postaci nowych mieszanek mineralno-asfaltowych, które pozwoliłyby ograniczyć lub wyeliminować problemy związane z jej trwałością.

Image

Nowe podejście w projektowaniu konstrukcji nawierzchni polegające na określeniu trwałości zmęczeniowej poprzez analizę stanu naprężeń i odkształceń zostało zawarte w mechanistycznych metodach projektowania nawierzchni asfaltowych. Metody te uwzględniają wyniki badań doświadczalnych właściwości materiałów wykorzystywanych do produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych, czyli kruszyw i asfaltów, jak również parametry podłoża na jakim posadowiona ma być konstrukcja drogowa.

Image

Wnioski płynące z przeprowadzonych analiz są zgodne co do jednego: uszkodzenie nawierzchni podatnej wystąpi wtedy, gdy zostanie wyczerpana trwałość zmęczeniowa dolnej warstwy asfaltowej konstrukcji lub deformacje trwałe nawierzchni przekroczą wartość krytyczną.

Zastosowanie kruszyw wapiennych w produkcji mieszanek o wysokim module sztywności

Jeszcze nie tak dawno do produkcji mieszanek typu WMS stosowano głównie grysy ze skał magmowych, ale od jakiegoś czasu głównie dzięki licznym badaniom i testom technologicznym, które potwierdziły możliwości wykorzystywania także grysów ze skał osadowych w tym wapienia są opracowywane badania typu (recepty na mieszaki mieralno-asfaltowe) z ich wykorzystaniem, które spełniają wymagania w zakresie modułu sztywności i odporności na koleinowanie. Aktualnie wykorzystanie kruszyw wapiennych z największej kopalni wapienia w Polsce, czyli Zakładzie Produkcji Grysów i Mieszanek Wapiennych „Kujawy”, która zlokalizowana jest w województwie kujawsko-pomorskim i należy do Holcim Polska, jest jednym z rozwiązań w jakie są stosowane w drogownictwie do wykonywania  trwałych nawierzchni drogowych.

Właściwości kruszyw wapiennych spełniają najwyższe wymagania przywoływane w Specyfikacjach Technicznych odwołujących się do wymagań technicznych: WT-1 dla kruszyw i WT-2 dla zastosowań w mieszankach MMA. Kruszywa wapienne powinny i mogą być ekonomiczną alternatywą dla kruszyw ze skał twardych. Nie jest to bez znaczenia w kontekście rosnących cen transportu oraz dbałości o środowisko naturalne. Ich występowanie, nierzadko w bezpośredniej lokalizacji inwestycji czy realizowanych odcinków dróg powinno być dodatkowym argumentem  w wyborze kruszywa dla producentów mieszanek MMA, wykonawców budów i inwestorów. Kruszywa wapienne spełniają bowiem stawiane im wysokie wymagania użytkowe, przez co można stosować je z powodzeniem na polskich drogach bez obaw o spadek jakości i utratę gwarancji realizowanych inwestycji.