Instytut Badań Technicznych TPA: jak modyfikuje się skład asfaltu do budowy dróg?

W ostatnich miesiącach na małopolskich drogach oddano do użytku dwa odcinki dróg, na których zastosowano nowatorskie rozwiązania technologiczne. Na drodze krajowej 94 w okolicy Olkusza, ułożono 500-metrowy dywanik mineralno-emulsyjny, służący do odnowy właściwości górnej warstwy nawierzchni. Natomiast w Krakowie, na 4,5-kilometrowym odcinku drogi ekspresowej S7 (od ul. Christo Botewa do ul. Igołomskiej) ułożona została warstwa ścieralna z asfaltem modyfikowanym gumą. Wykorzystano w tym celu… 25 tys. zużytych opon.

Na drogach Kalifornii i w Nowej Hucie
Autorem technologii jest wchodzący w skład koncernu STRABAG Instytut Badań Technicznych TPA z Pruszkowa.
– 25 tys. opon samochodowych zostało zużytych do produkcji górnej warstwy nawierzchni asfaltowej w ciągu obwodnicy wschodniej Krakowa na trasie drogi ekspresowej S7. Jest to w pewnym sensie przełom stosowania tej technologii w Polsce. Dzięki niej mamy do czynienia ze zwiększoną trwałością i odpornością na spękania, zarówno przy niskich temperaturach, jak i cyklicznych obciążeniach – stwierdził w wywiadzie dla MarketNews24 dr inż. Igor Ruttmar, prezes Instytutu Badań Technicznych TPA. Podkreślił także: – Jesteśmy pierwsi w Europie!

W ten sposób Polska staje się innowatorem w skali europejskiej pod względem wykorzystania zużytych opon do stworzenia zmodyfikowanego asfaltu

Pomysł stworzenia tego typu technologii narodził się w Stanach Zjednoczonych już w latach 50-tych. Jak dotąd udało się go wcielić w życie na drogach Kalifornii. Fragment nowohuckiej ekspresówki jest pierwszą tego typu realizacją na terenie Europy. Nowa nawierzchnia ma spowodować wydłużenie okresu eksploatacji o 50%, do ok. 45 lat. Ze względu na recycling ma być także znacznie tańsza i jednocześnie bardziej ekologiczna.

O tym, w jaki sposób przebiegały kolejne etapy prac przy realizacji krakowskiej inwestycji informuje Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad: „na odcinku S7 od Rybitw do węzła Kraków Nowa Huta (ul. Igołomska ) została ułożona warstwa ścieralna z asfaltem modyfikowanym gumą, w technologii „na mokro” , gdzie modyfikacja asfaltu odbywała się na skutek wymieszania, podgrzewania i reakcję gorącego asfaltu z rozdrobnioną gumą. Wykonawcą była firma STRABAG, która sprowadziła do Krakowa specjalne urządzenie do modyfikacji asfaltu gumą na skalę przemysłową.”

Przed wykorzystaniem zużytych opon do produkcji nawierzchni przeprowadzono szereg prac badawczych, sprawdzających przydatność tej technologii i możliwość jej zastosowania w praktyce. Rozpoczęte one zostały dwa lata przed pracami budowlanymi i uczestniczyli w nich wykonawca, nadzór budowlany oraz GDDKiA. W trakcie tych prac w pierwszej kolejności analizowano próbki i dokumenty z odcinka doświadczanego, które dostarczone zostały przez Instytut Badań Technicznych TPA. W związku z tym, że badania przyniosły pozytywne rezultaty, podjęto decyzję o przygotowaniu doświadczalnego odcinka drogi, którego długość wyniosła 300 m. W efekcie przeprowadzenia kolejnych testów i badań laboratoryjnych na tej nawierzchni stwierdzono – o czym informowało GDDKiA – że mieszanka z asfaltem modyfikowanym gumą posiada zwiększoną odporność na spękania związane z temperaturą, jest odporniejsza na powstawanie kolein, cichsza, ma lepsze właściwości przeciwpoślizgowe czyli zwiększoną szorstkość, w stosunku do tego typu warstw ścieralnych modyfikowanych innymi substancjami niż gumą. Okres gwarancji dla nowej nawierzchni ustalono na 10 lat. Podjęto też decyzję o wykorzystaniu jej przy budowie nowohuckiej ekspresówki. Dlatego też latem tego roku została ułożona warstwa ścieralna o grubości 3 cm , na 2 jezdniach, 4,5 km odcinka S7 w Krakowie.

W Holandii i nad Jeziorem Wielichowskim
Nie jest to jedyny, ciekawy projekt drogowy, w którym zastosowano technologię stworzoną w Instytucie Badań Technicznych TPA. Pod koniec 2016 roku oddano do użytku pierwszą na terenie naszego kraju drogę rowerową, która… świeci na niebiesko. Prowadzi ona nad Jezioro Wielichowskie, zlokalizowane w okolicach Lidzbarka Warmińskiego. Swój widoczny nocą kolor zawdzięcza ona temu, że trasa rowerowa w dzień gromadzi energię. Jest to efekt zastosowania w niej tzw. luminoforów.

Są to związki chemiczne, posiadające właściwości luminescencyjne. Jak opisuje je generalny wykonawca, którym podobnie jak w przypadku nowohuckiej ekspresówki był STRABAG: „Działanie materiału, z którego powstała ścieżka, związane jest ze zjawiskiem luminescencji. Polega ono na pochłonięciu promieniowania elektromagnetycznego z obszaru widzialnego, ultrafioletu lub podczerwieni. Pochłonięta energia jest następnie emitowana w postaci światła, na ogół o energii mniejszej niż energia światła wzbudzającego. Jest to rozwiązanie nie tylko bezpieczne, ale wręcz poprawiające bezpieczeństwo rowerzystów po zmroku.”

Droga posiada 100 m długości i 2 m szerokości. Czas, w którym jest w stanie emitować światło wynosi 10 godzin. W ten sposób Igor Ruttmar scharakteryzował projekt w wywiadzie dla portalu Transport Publiczny: „Pomysł wykonania świecącej ścieżki w Polsce pojawił się podczas rozmowy o tym, jak upiększyć krajobraz drogi wojewódzkiej z Mikołajek do Giżycka. Rozważaliśmy różne pomysły, np. rozmaite kolory nawierzchni, które wkomponują się w mazurski krajobraz. Postawiliśmy w końcu na najbardziej innowacyjne rozwiązanie – nawierzchnię świecącą. Inspiracją była znana nam podobna ścieżka rowerowa w Holandii. Jednak holenderska nawierzchnia, w odróżnieniu od tej pod Lidzbarkiem Warmińskim, wymaga jeszcze dodatkowego zasilania. A produkt opracowany przez TPA jest samowystarczalny i ekologiczny.”

W ten sposób mamy na terenie polski oryginalny odcinek drogi, który może być nie tylko efektywny ekonomicznie, ale też wydajny energetycznie. Świecąca trasa rowerowa zawdzięcza to tylko i wyłącznie właściwościom, które posiada zastosowane przy jej budowie kruszywo. Nie wymaga też dodatkowego doświetlania innymi źródłami energii. Koszt inwestycji szacowany jest na 120 tys. zł. Cały czas odbywają się testy, mające na celu określenie zużywalności nowatorskiej nawierzchni trasy rowerowej.

Mieszanka bez wolnych miejsc w strukturze
Kolejną inwestycją, która została zrealizowana przy użyciu technologii wypracowanych przez Instytut był toruński most przez Wisłę, oddany do użytku w 2013 roku. W tym przypadku zastosowano nową w Polsce technologię układania asfaltu lanego, której zadaniem jest przedłużenie żywotności nawierzchni o 20 lat. Tak mówił o niej Igor Ruttmar w wywiadzie dla Nowoczesnego Budownictwa Inżynieryjnego: „Asfalt lany jest jedyną technologią, która nie wymaga walcowania. Rozkłada się go maszynowo, za pomocą rozkładarki poruszającej się po wyprofilowanym torowisku. To nowatorskie na rynku rozwiązanie pozwala na osiągnięcie maksymalnej równości jezdni. Mieszanka dzięki swojemu składowi nie pozostawia wolnych przestrzeni w strukturze i zapewnia absolutną szczelność nawierzchni. Jednocześnie dzięki wtapianiu grysu w powierzchnię asfaltu osiągamy zwiększenie szorstkości, co znacznie skraca drogę hamowania i zwiększa bezpieczeństwo ruchu”.

Wyraźnie widać, że co kilka-kilkanaście miesięcy Instytut Badań Technicznych TPA tworzy jakąś oryginalną technologię, która zastosowana zostaje na polskich drogach, Instytut swoją główną siedzibę ma w Pruszkowie. W tej chwili, w całej Europie TPA zatrudnia 780 wysokokwalifikowanych pracowników. Posiada 130 laboratoriów na terenie 20 krajów. Z tych względów jest jednym z największych prywatnych spółek badawczych na terenie całej Unii Europejskiej. W Polsce Instytut posiada cztery oddziały i 47 laboratoriów. Zatrudnia też 320 laborantów, technologów i inżynierów.

Nie może więc dziwić fakt, że placówka pracuje nad takimi rozwiązaniami, jak np. asfalt zapachowy. Z pewnością też zaproponuje kolejne, rozwiązania, których jakość sprawdzić będą mogli kierowcy. Tym bardziej, że jak stwierdza GDDKiA: „Mamy coraz większy ruch na drogach, w tym pojazdów ciężkich, coraz większe wymagania kierowców w stosunku do jakości dróg, którymi się poruszają. Do tego dochodzą ogólne wymagania zmniejszenia poziomo hałasu. By sprostać tym oczekiwaniom prowadzone są badania nad wprowadzaniem nowych technologii poprawiających parametry i długowieczność nawierzchni i stosowanie nowych rozwiązań w praktyce. Nowych technologii poszukują zarówno wykonawcy dróg jak i GDDKiA.” Jednym z istotnych podmiotów, aktywnie uczestniczących w tym procesie jest także Instytut Badań Technicznych TPA. Dlatego też o kolejnych rozwiązaniach, proponowanych przez tę placówkę, będziemy na bieżąco informować.