Prace na budowie S61 Wysokie – Raczki

Fot. GDDKiA

W naszym kraju przy budowie nawierzchni dróg, w tym autostrad i dróg ekspresowych, wykorzystuje się dwie zasadnicze technologie - nawierzchnie podatne z mieszanek mineralno-asfaltowych (MMA) oraz nawierzchnie sztywne z betonu cementowego, przy czym rozwój tej drugiej technologii przypada na koniec lat 90. poprzedniego wieku.
Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad na kontraktach realizowanych w systemie Projektuj i buduj pozostawia wykonawcom możliwość wyboru rodzaju konstrukcji nawierzchni.

Zasadniczo można powiedzieć, że do wykonania obu rodzajów nawierzchni (asfaltowych i betonowych) używa się zbliżonych materiałów. To kruszywa o określonych cechach, w tym uziarnieniu, czyli zawartości poszczególnych frakcji materiału kamiennego, oraz spoiwa (asfalt lub cement) wiążące kruszywa i tworzące gotowy produkt do ułożenia na drodze. Kruszywa stosowane do tych mieszanek muszą spełniać określone wymagania, które zebrane i doprecyzowane są w wewnętrznych dokumentach technicznych GDDKiA (katalogi, instrukcje, wytyczne techniczne, wzorcowe specyfikacje techniczne).
Do produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych jak i betonowych, stosowane są kruszywa otrzymywane z mechanicznego przekruszania naturalnych skał litych (np. granity, bazalty, amfibolity, gabro, wapienie) bądź kruszywa pochodzenia polodowcowego (skały naniesione przez lodowiec). Kruszywa te, przed zastosowaniem ich do produkcji gotowych mieszanek mineralno-asfaltowych lub betonowych, są dokładnie sprawdzane w badaniach akceptacyjnych przez laboratoria GDDKiA pod kątem spełnienia określonych w dokumentacji kontraktowej wymagań. Do zasadniczych cech, które muszą spełniać kruszywa w przypadku ich zastosowania do mieszanek MMA i betonów, należy uziarnienie, odporność na ścieranie i polerowanie, a także cechy chemiczne.
Ta ostatnia cecha jest niezmiernie ważna w przypadku stosowania odpowiednich kruszyw do produkcji mieszanek betonowych, ze względu na możliwość wystąpienia reaktywności alkalicznej kruszywa. To podatność kruszyw na reakcję z alkaliami zawartymi np. w cemencie czy w stosowanych do utrzymania zimowego nawierzchni dróg środkach odladzających. W przypadku nastąpienia takiej reakcji i powstania jej produktów (ekspansywnego żelu), może dojść do uszkodzenia konstrukcji nawierzchni betonowej od wewnątrz. Będzie to wynikiem powstania i działania naprężeń rozciągających, przekraczających dopuszczalne wartości graniczne.
Jeśli chodzi o spoiwa do mieszanek mineralno-asfaltowych to obecnie do produkcji tych mieszanek stosuje się asfalty drogowe lub modyfikowane i wysokomodyfikowane polimerami. Przez zastosowanie odpowiedniego składu uzyskuje się odpowiednią modyfikację ich własności (penetrację, temperaturę mięknienia, odporność na starzenie, koleinowanie i inne czynniki zewnętrzne).
W przypadku cementów, oprócz standardowo stosowanych cementów powszechnego użytku, obecnie szeroko stosowane są tzw. cementy niskoalkaliczne. Te ostatnie, poprzez swe właściwości (niską zawartość alkaliów) mogą w pewien sposób ograniczać ryzyko wystąpienia wymienionego wcześniej zjawiska AAR (reaktywności alkalicznej) w mieszance betonowej.

Konstrukcja nawierzchni drogi (układ i grubości jej poszczególnych warstw), zarówno podatnej (asfaltowej) jak i sztywnej (betonowej) jest różna. Oblicza się ją dla danych warunków środowiskowych i gruntowo-wodnych oraz istniejącej i prognozowanej kategorii natężenia ruchu (KR), na podstawie obowiązujących w GDDKiA Katalogów. W obu przypadkach grubość konstrukcji nawierzchni warstw uzależniona jest od kategorii ruchu - obciążenia drogi ruchem (od KR1 do KR7), a także przyjętych do zastosowania wariantów rozwiązań materiałowych.
Dla nawierzchni podatnych, rozwiązania te przyjmują postać kilku wariantów możliwych rozwiązań konstrukcyjnych w zależności od zastosowanych materiałów dla warstw podbudowy zasadniczej.
W przypadku nawierzchni sztywnych rozwiązania te są zróżnicowane (różne grubości nawierzchniowej płyty betonowej) w zależności od zastosowanej pomiędzy płytą betonową a podbudową warstwy poślizgowej oraz typu zbrojenia w płycie nawierzchni (dyble i kotwy lub ciągłe zbrojenie nawierzchni).

Warstwy konstrukcji nawierzchni asfaltowych w naszym kraju projektuje się na 30-letni okres eksploatacji dla dróg klasy A i S

Fot. GDDKiA

Każda ze stosowanych technologii ma swoje cechy charakterystyczne.
Odnośnie aspektu utrzymaniowego, w przypadku nawierzchni asfaltowych warstwę ścieralną wymienia się w nich co ok. 12-15 lat, a w zależności od stopnia degradacji konstrukcji może być również konieczna wymiana części leżącej pod nią warstwy wiążącej. Warstwy konstrukcji nawierzchni asfaltowych w naszym kraju projektuje się na 30-letni okres eksploatacji dla dróg klasy A i S i 20 lat dla pozostałych klas dróg.
Niezależnie od powyższych wymagań, przy budowie trasy ekspresowej S8 Opacz - Paszków w 2014 roku zastosowano nawierzchnię asfaltową o zaprojektowanej trwałości 50 lat (tzw. nawierzchnia długowieczna z użyciem asfaltów wysokomodyfikowanych), gdzie wykonawca odcinka udzielił na wykonane roboty 18 lat gwarancji.
W przypadku nawierzchni betonowych konstrukcję nawierzchni również projektuje się na 30 lat. Krytycznym elementem w samym procesie utrzymania nawierzchni betonowych są szczeliny dylatacyjne, których stan należy monitorować i które należy wymieniać co około 8-10 lat, w zależności od panującego na danym odcinku drogowym natężenia ruchu oraz innych warunków eksploatacji nawierzchni. Istotna jest również jakość i precyzja wykonania nawierzchni betonowej, gdyż późniejsze naprawy nieprawidłowo wykonanych warstw są niezwykle kosztowne.

Na realizowanych obecnie kontraktach w systemie Projektuj i buduj GDDKiA daje wykonawcom możliwość wyboru rodzaju nawierzchni - asfaltowej lub betonowej. Podejście takie pozwala na uzyskanie jak najkorzystniejszej oferty, która uwzględnia doświadczenie wykonawcy oraz zasoby i przygotowanie do realizacji zadania w danej technologii. Istotne jest bowiem, aby drogi betonowe i bitumiczne rozwijały się równomiernie na bazie konkurencji rynkowejWszystkie autostrady i drogi ekspresowe w Polsce, niezależnie od zastosowanej technologii, projektowane są na 30 lat. Nie ma więc w tym zakresie odmiennych wymagań w odniesieniu do rodzaju konstrukcji nawierzchni.

Realizując inwestycje zapisane w obecnym Programie Budowy Dróg Krajowych na lata 2014-2023, GDDKiA wprowadza rozwiązania innowacyjne, które pomogą i udowodnią efektywność zastosowania innowacyjnych metod i materiałów do realizacji zadań inwestycyjnych.
Wspomnieliśmy już o zastosowaniu długowiecznej nawierzchni asfaltowej na odcinku S8 Opacz - Paszków. Kolejnym przykładem zastosowania rozwiązań i technologii innowacyjnych jest wykorzystanie mieszanki mineralno-asfaltowej z gumą w warstwie ścieralnej np. na S3 Sulechów - Zielona Góra Północ oraz wykonanie recyklingu destruktu i ponownego wykorzystania w mieszankach mineralno-asfaltowych. Odcinki innowacyjne z dodatkiem destruktu asfaltowego „na gorąco” wykonano m.in. na terenie województwa świętokrzyskiego przy budowie obwodnicy Jędrzejowa na S7.
W 2018 r. na odcinku S8 Polichno - Wolbórz wykonano również doświadczalny, kilometrowy odcinek nawierzchni betonowej z zastosowaniem technologii groovingu i grindingu - podłużnego frezowania i rowkowania nawierzchni betonowej. Taki rodzaj wykonania teksturowania nawierzchni betonowej jest już obecnie dopuszczony do stosowania w dokumentach wewnętrznych GDDKiA (wzorcowe WWiORB) do wyboru przez wykonawców. Stanowi to kolejne możliwe do zastosowania wykończenie nawierzchni betonowej oprócz stosowanej ostatnio powszechnie nawierzchni betonowej z odkrytym kruszywem.
Na budowie drogi S7 Pieńki - Płońsk testowane będą nowe technologie konstrukcji nawierzchni betonowej na obiektach inżynierskich (zamiast dotychczas stosowanej nawierzchni asfaltowej).
Na A1 Częstochowa Południe - Woźniki wykonany został 100-metrowy odcinek doświadczalny w ciągu jezdni manewrowej MOP Starcza Wschód, gdzie wykonano nawierzchnię betonową z betonu C35/45 ze zbrojeniem ciągłym kompozytowym epoksydowo-szklanym GFRP.