Η ΟΜΗ ΤΟΥ Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΚΑΙ Η ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΤΗΝ Ο ΟΠΟΙΙΑ ΓΙΑ ΑΝΤΙΟΛΙΣΘΗΡΟΥΣ ΤΑΠΗΤΕΣ

Transcript

1 Η ΟΜΗ ΤΟΥ Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΚΑΙ Η ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΤΗΝ Ο ΟΠΟΙΙΑ ΓΙΑ ΑΝΤΙΟΛΙΣΘΗΡΟΥΣ ΤΑΠΗΤΕΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ: ΖΑΜΑΝΤΖΑΣ ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΣΚΑΜΠΑΡ ΩΝΗ ΜΑΡΙΑ

2 Το οδόστρωµα είναι µία κατασκευή η οποία έχει σκοπό να εξασφαλίσει την απαιτούµενη ποιότητα κύλισης των οχηµάτων για όλο το χρονικό διάστηµα λειτουργίας του. Για να επιτευχθεί αυτό πρέπει να εξασφαλίζεται: Η µετάδοση στο έδαφος των φορτίων των κυκλοφορούντων οχηµάτων ελαττωµένων σε τέτοιο βαθµό, που να αποτρέπονται ανεπίτρεπτες σε µέγεθος µόνιµες παραµορφώσεις Η δοµική επάρκεια του ίδιου του οδοστρώµατος στις επαναλαµβανόµενες επιπονήσεις της κυκλοφορίας και του περιβάλλοντος, δηλαδή αποφυγή ρηγµατώσεων, παραµορφώσεων και αποφλοιώσεων. Η προστασία του εδάφους θεµελίωσης του οδοστρώµατος από τις επιδράσεις του περιβάλλοντος (παγετός, νερό), οι οποίες θα προκαλέσουν απώλεια φέρουσας ικανότητας και µόνιµες παραµορφώσεις Η διατήρηση ενός ελάχιστου επιτρεπόµενου επίπεδου αντιολισθητικών χαρακτηριστικών της στρώσεως κύλισης.

3 Η τυπική διατοµή ενός οδοστρώµατος είναι αυτή του Σχήµατος 1. Ο τάπητας κυκλοφορίας, η συνδετική στρώση και η ασφαλτική βάση έχουν όλα σαv συνδετικό υλικό την άσφαλτο. Η βάση και η υπόβαση αποτελούνται συνήθως από ασύνδετα υλικά και σε µερικές περιπτώσεις από σταθεροποιηµένα µε τσιµέντο κοκκώδη υλικά ή εδαφικά υλικά. Τάπητας κυκλοφορίας Συνδετική στρώση Αντιολισθηρή επιφάνεια Ασφαλτική βάση Βάση Υπόβαση Σκάφη Εξυγιαντική στρώση Υπέδαφος ή στρώση έδρασης οδοστρώµατος

4 ΑΝΤΙΟΛΙΣΘΗΡΗ ΣΤΡΩΣΗ ΑΣΦΑΛΤΙΚΟΥ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Η επιφάνεια της ανώτερης στρώσης ενός οδοστρώµατος πρέπει πάντα να έχει καλές αντιολισθηρές ιδιότητες. Το ασφαλτικό σκυρόδεµα που χρησιµοποιείται για την κατασκευή αντιολισθηρής στρώσης, είναι ασφαλτόµιγµα παραγόµενο και διαστρωνόµενο "εν θερµώ", αυστηρά ελεγµένης σύνθεσης, από καθαρή ή τροποποιηµένη µε βελτιωτικά άσφαλτο και σκληρά αδρανή υλικά.

5 Οι κυριότερες παράµετροι που πρέπει να συνυπολογιστούν στην επιλογή του τύπου της αντιολισθηρής στρώσης είναι: αντιολισθηρότητα (συντελεστής ολίσθησης ή αντίστασης σε ολίσθηση) κόστος (υλικού και κατασκευής λαµβάνοντας επίσης υπόψη τη συµβολή ή µη στη φέρουσα ικανότητα του οδοστρώµατος, αφού πρόκειται για νέα κατασκευή. Άρα πρέπει να λαµβάνεται το συνολικό αποτελεσµατικό κόστος) διαθεσιµότητα υλικού στην αγορά οικονοµία σε σκληρά αδρανή (σε σχέση µε τη διαθεσιµότητα σκληρών αδρανών και την προστασία των φυσικών πόρων) αναµενόµενη διάρκεια ζωής µείωση του παραγόµενου θορύβου ευκολία ανανέωσης ή συντήρησης

6 Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΑ ΜΕ ΣΤΡΩΣΕΙΣ ΑΠΟ ΚΑΤΕΡΓΑΣΜΕΝΑ ΜΕ Υ ΡΑΥΛΙΚΕΣ ΚΟΝΙΕΣ Α ΡΑΝΗ Η ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΜΕΝΑ Ε ΑΦΙΚΑ ΥΛΙΚΑ- HMIAKAMΠTA Ο ΟΣΤΡΩΜΑΤΑ Εύκαµπτο οδόστρωµα Ασφαλτικές στρώσεις4-35 cm Βάση Θραυστό αµµοχάλικο10-30 cm Υπόβαση Αµµοχάλικο cm Στρώση έδρασης(επιλεγµένο εδαφικό υλικό ή συλλεκτό αµµοχάλικο) cm Φυσικό έδαφος ή επίχωµα οµή ευκάµπτων και ηµιακάµπτων οδοστρωµάτων Ηµιάκαµπτο οδόστρωµα 1 στρώση Ασφαλτικές στρώσεις 6-18 cm Κατεργασµένη στρώση cm Στρώση έδρασης Φυσικό έδαφος ή επίχωµα Ηµιάκαµπτο οδόστρωµα 2 στρώσεις Ασφαλτικές στρώσεις 6-18 cm Κατεργασµένη στρώση15-25 cm Κατεργασµένη στρώση15-25 cm Στρώση έδρασης Φυσικό έδαφος ή επίχωµα Οδόστρωµα µε στρώση έδρασης από σταθεροποιηµένο επιτόπου εδαφικό υλικό Ασφαλτικές στρώσεις Βάση από θραυστό ασύνδετο αµµοχάλικο ή από κατεργασµένη µε υδραυλικές κονίες στρώση Υπόβαση από ασύνδετο αµµοχάλικο ή από κατεργασµένη µε υδραυλικές κονίες στρώση Στρώση έδρασης από σταθεροποιηµένο επι τόπου εδαφικό υλικό Φυσικό έδαφος

7 Τα σταθεροποιηµένα/κατεργασµένα µε υδραυλικές κονίες εδαφικά ή κοκκώδη υλικά είναι µίγµατα εδαφικών υλικών ή αδρανών υλικών αναµεµιγµένων µε υδραυλικές κονίες και νερό. Μετά την ανάµιξή τους διαστρώνονται στο προς κατασκευή οδόστρωµα, σε στρώσεις προκαθορισµένου πάχους και συµπυκνώνονται, συνήθως µε οδοστρωτήρα και σε σπανιότερες περιπτώσεις µε ειδικά µηχανήµατα. Οι στρώσεις που κατασκευάζονται µε τον τρόπο αυτό αποτελούν τη βάση, την υπόβαση ή τη στρώση έδρασης του οδοστρώµατος. Οι στρώσεις αυτές έχουν µεγάλη φέρουσα ικανότητα σε σχέση µε τις αντίστοιχες στρώσεις που κατασκευάζονται από ασύνδετα υλικά. Τα κατεργασµένα µίγµατα διακρίνονται ανάλογα µε το υλικό που υφίσταται κατεργασία σε: Εδαφικά υλικά σταθεροποιηµένα µε υδραυλικές κονίες Κοκκώδη αδρανή υλικά (φυσικά - συλλεκτά ή θραυστά λατοµείου ή φυσικές αποθέσεις) κατεργασµένα µε υδραυλικές κονίες

8 Oι υδραυλικές κονίες συνήθως είναι: Τσιµέντο Πόρτλαντ (ΕΛΟΤ/ΕΝ 197) Τα µίγµατα ονοµάζονται: Σταθεροποιηµένα/κατεργασµένα µε τσιµέντο εδαφικά υλικά Τσιµεντόδετα κοκκώδη µίγµατα

9 Πυριτική ή Ασβεστούχος Ιπτάµενη Τέφρα (σύµφωνα µε ΕΛΟΤ/ΕΝ ) Τα µίγµατα ονοµάζονται: Εδαφικά υλικά σταθεροποιηµένα µε Ιπτάµενη Τέφρα Αδρανή κατεργασµένα µε Ιπτάµενη Τέφρα

10 Ειδικές κονίες Οδοποιίας Σκωρία Υψικαµίνων σε συνδυασµό συνήθως µε υδράσβεστο ή µε τσιµέντο ή γύψο ή άλλες σκωρίες Υδράσβεστος ή Άσβεστος Πρόκειται για σταθεροποίηση ή βελτίωση εδαφικών υλικών για τη χρήση των εδαφών αυτών σε στρώσεις έδρασης ή άλλες στρώσεις οδοστρωµάτων, τα οποία διαφορετικά δεν θα ήταν δυνατόν να χρησιµοποιηθούν.

11 Οι κατεργασµένες µε υδραυλικές κονίες στρώσεις αµµοχαλίκων έχουν µεγάλη φέρουσα ικανότητα (µεγαλύτερη από εκείνη των ασφαλτικών στρώσεων) µε αποτέλεσµα να είναι εκείνες που αναλαµβάνουν τα φορτία και επιπονούνται περισσότερο.

12 ΧΡΗΣΗ ΣΚΩΡΙΩΝ ΣΕ ΑΝΤΙΟΛΙΣΘΗΡΑ ΑΣΦΑΛΤΟΜΙΓΜΑΤΑ ΒΑΣΕΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΚΡΙΤΗΡΙΩΝ Στα πλαίσια της εναλλακτικής διαχείρισης µεταλλουργικών παραπροϊόντων (σιδηρούχες και µολυβδούχες σκωρίες) εξετάσθηκε η καταλληλότητα χρήσης τους ως αδρανή σε αντιολισθηρά ασφαλτοµίγµατα. Εκτελέσθηκαν ορυκτολογικές αναλύσεις, εργαστηριακοί έλεγχοι των µηχανικών χαρακτηριστικών των σκωρίων, καθώς και έλεγχοι της τοξικότητας των σκωρίων στο αρχικό υλικό και στο παραγόµενο ασφαλτόµιγµα

13 ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ Πραγµατοποιήθηκαν στα υλικά σκωρίας (δείγµατα ΣΚ1, ΣΚ2 από σκωρίες µεταλλουργίας σιδήρου (Fe) και µολύβδου (Pb), δείγµα ΣΚ3), καθώς και σε δύο δείγµατα (από τη Fe ούχα σκωρία, δείγµα ΣΚ1 και από τη Pb ούχα σκωρία, δείγµα ΣΚ3) από το αιωρούµενο λεπτόκοκκο υλικό, που συγκρατήθηκε στους ηθµούς µετά την ολοκλήρωση της δοκιµής έκπλυσης ΤCLP

14 ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ Τα δείγµατα σκωριών ελέχθησαν εργαστηριακά ως προς τα µηχανικά τους χαρακτηριστικά σύµφωνα µε τις ισχύουσες Ελληνικές προδιαγραφές αδρανών υλικών για αντιολισθηρά ασφαλοµίγµατα. Τα αποτελέσµατα των εργαστηριακών δοκιµών φαίνονται στον παρακάτω Πίνακα:

15 Αποτελέσµατα εργαστηριακών οκιµών (Μηχανικά Χαρακτηριστικά) οκιµή είκτης Πλακοειδών AAV PSV Los Angeles Ανθεκτικότη τα σε αποσάθρωση Ειδικό βάρος SSD Πρότυπο BS812: [14] BS812: [14] BS812: [14] ASTM C [15] ASTM C88-90 [16] ASTM C [17] ΥΠΕΧΩ Ε [11] max 30 % max 10 % min 60 max 26 % max 9 % Όρια ---- ASTM D5106 [9] Max 40% max 12% ΣΚ1 16,7 1, ,5 3,352 ΣΚ2 14,5 2, ,2 3,465 ΣΚ3 22 3, ,12 3,241

16 ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ Από αποτελέσµατα των δοκιµών εκχύλισης ΤCLP στα υλικά σκωρίας και στα αντίστοιχα δοκίµια ασφαλτοµίγµατος διαπιστώνονται τα ακόλουθα:

17 Τα δείγµατα των αρχικών υλικών Fe-σκωρίων (ΣΚ1) και (ΣΚ2) αποδεσµεύουν χαµηλές συγκεντρώσεις στα διαβαθµισµένα περιβαλλοντικά µέταλλα κατά τη δοκιµή ΤCLP, οπότε τα υλικά δε χαρακτηρίζονται τοξικά µε βάση την αποδέσµευση των περιεχοµένων µετάλλων To δείγµα του αρχικού υλικού της Pb-σκωρίας αποδεσµεύει εξαιρετικά υψηλές συγκεντρώσεις µετάλλων και ως υλικά κρίνονται περιβαλλοντικά τοξικά ιδιαίτερα λόγω των υψηλών τιµών του αποδεσµευόµενου µόλυβδου, που υπερβαίνουν το αντίστοιχο όριο της δοκιµής TCLP

18 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ιαπιστώθηκε ότι οι µολυβδούχες σκωρίες παρουσιάζουν χαµηλές µέσες τιµές µηχανικών χαρακτηριστικών (εκτός ορίων Ελληνικών προδιαγραφών) ενώ κρίνονται και περιβαλλοντικά ως τοξικές, και κατά συνέπεια δεν ενδείκνυται η χρήση τους ως αδρανή σε αντιολισθηρά ασφαλτοµίγµατα. Αντίθετα οι σιδηρούχες σκωρίες παρουσιάζουν αποδεκτές τιµές µηχανικών χαρακτηριστικών ενώ η χρήση τους ως αδρανή στα αντιολισθηρά ασφαλτοµίγµατα ενδείκνυται καθώς κρίνονται και περιβαλλοντικά ως µη τοξικές λόγω της µειωµένης κινητικότητας των µετάλλων και τελικά των χαµηλών τιµών τους, που αποδεσµεύονται στο εκχύλισµα.

19 ΧΡΗΣΗ ΣΚΩΡΙΩΝ ΧΑΛΥΒΟΥΡΓΙΑΣ ΣΕ ΑΝΤΙΟΛΙΣΘΗΡΟΥΣ ΤΑΠΗΤΕΣ Χρησιµοποιούνται ως κονίες ή ως αδρανή υλικά και η εφαρµογή τους διεθνώς ποικίλλει σε οδικές και λοιπές κατασκευές. Στην Ελλάδα, τεχνικοί, οικονοµικοί και οικολογικοί λόγοι, έχουν προκαλέσει ένα αυξηµένο ενδιαφέρον για εφαρµογή των σκωριών σε διάφορα έργα

20 Οι σκωρίες, αναλόγως της παραγωγικής διαδικασίας και του τελικού προϊόντος διακρίνονται κυρίως σε δυο µεγάλες κατηγορίες: Σκωρίες Υψικαµίνων ή Σκωρίες Σιδηρουργίας, που παρουσιάζουν υψηλές συγκεντρώσεις οξειδίων του πυριτίου και του αργιλίου. Σκωρίες χαλυβουργίας (steel slag) που παρουσιάζουν σηµαντικά ποσοστά οξειδίων του σιδήρου.

21 Εφαρµογές σε οδικές κατασκευές Χώρα Υπόβαση Βάση Ασφαλτοµίγµατα Αντιπαγετική στ. Λοιπές(στάθµ) Φινλανδία Αυστρία Ιαπωνία Ιταλία Αυστραλία Βέλγιο Γαλλία Ρωσία Γερµανία Μ.Βρεταννία

22 Οι µηχανικές ιδιότητες των αδρανών σκωρίας και λοιπών σκληρών αδρανών Παράµετρος Όρια προδιαγραφών ΤΣΥ Α ΡΑΝΗ ΙΑΒΑΣΗ Α ΡΑΝΗ ΓΑΒΒΡΟΥ Α ΡΑΝΗ ΣΚΩΡΊΑΣ είκτης Στίλβωσης PSV PSV > είκτης υγείας SD Συντελεστής Los Angeles LA< είκτης Απότριψης AAV AAV< ,5 Αντοχή σε θραύση ACV Αντοχή σε συντριβή AIV

23 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Συνοπτικά, η αποτίµηση της µέχρι σήµερα πορείας των ερευνών αυτών έχει ως εξής: Τα αδρανή σκωρίας και ειδικότερα τα χονδρόκοκκα κλάσµατα παρουσιάζουν εξαιρετικά µηχανικά χαρακτηριστικά και συχνά υπερτερούν έναντι άλλων σκληρών αδρανών φυσικής προέλευσης, Τα αδρανή σκωρίας καλύπτουν τις απαιτήσεις των προδιαγραφών ως προς το σχήµα και τη µορφή των κόκκων. Επί τόπου έλεγχοι σε οδούς του πρωτεύοντος οδικού δικτύου που πραγµατοποιήθηκαν για το Εργαστήριο Οδοποιίας κατέγραψαν µια πολύ ικανοποιητική συµπεριφορά των ταπήτων µε σκωρίες από πλευράς µακροϋφής και αντίστασης σε ολίσθηση.

24 ΙΠΤΑΜΕΝΗ ΤΕΦΡΑ Το ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ197-1 διαχωρίζει τις τέφρες σε δύο µεγάλες κατηγορίες: Στις πυριτικές τέφρες (V), οι οποίες περιέχουν λιγότερο από 10% CaO Στις ασβεστολιθικές τέφρες (W), η οποίες περιέχουν 10-35% CaO Οι τέφρες της πρώτης κατηγορίας παρουσιάζουν ποζολανικές ιδιότητες, ενώ της δεύτερης κατηγορίας µπορεί να έχουν και υδραυλικές ιδιότητες.

25 Η ανάµιξη της τέφρας µε διάφορα υλικά βελτιώνει τα φυσικά και τα µηχανικά χαρακτηριστικά όπως την αντοχή σε θλίψη, την πλαστικότητα και την κοκκοµετρική διαβάθµιση. Φωτογραφίες ηλεκτρονικού µικροσκοπίου ιπτάµενης τέφρας

26 Πλεονεκτήµατα Η µείωση των απαιτούµενων χώρων για την απόθεση της τέφρας Η διατήρηση των φυσικών πόρων, αντικαθιστώντας άλλα υλικά Η συµβολή στην δηµιουργία καθαρότερου και ασφαλέστερου περιβάλλοντος Η µείωση των εκποµπών διοξειδίου του άνθρακα από την αντικατάσταση τσιµέντου σε διάφορες εφαρµογές Σηµαντικά οικονοµικά οφέλη για τους τελικούς χρήστες λόγω του χαµηλού της κόστους που συνεπάγεται συµβολή στην οικονοµική ανάπτυξη Η µείωση του συνολικού κόστους παραγωγής ενέργειας από την εκµετάλλευσή της

27 Η χρήση της ιπτάµενης τέφρας δεν δηµιουργεί προβλήµατα στην παραγωγική διαδικασία, ενώ από τις αναλύσεις που πραγµατοποιήθηκαν προκύπτουν αποτελέσµατα για τις αντοχές των υλικών ικανοποιητικά και ενθαρρυντικά για τη χρήση της ιπτάµενης τέφρας.

28 Η ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Ο ΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ : ΕΝΑ ΒΗΜΑ ΠΡΟΣ ΤΗΝ ΑΕΙΦΟΡΟ ΑΝΑΠΤΥΞΗ Σύµφωνα µε την στρατηγική της Ε.Ε. για την αειφόρο διαχείριση των φυσικών πόρων απαιτείται : η διασφάλιση της διαθεσιµότητας των πόρων η διαχείριση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της χρήσης των πόρων

29 Τα πλεονεκτήµατα της ανακύκλωσης και επαναχρησιµοποίησης είναι : µείωση της ανάγκης για χρήση και εκµετάλλευση φυσικού µη ανανεώσιµου κεφαλαίου αποφεύγονται οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις και η κατανάλωση ενέργειας από την εξόρυξη των πρωτογενών πρώτων υλών, καθώς και από τη µεταποίηση των πρώτων υλών κατά την παραγωγική διαδικασία µείωση της ποσότητας των απορριπτόµενων υλικών και κατά συνέπεια περιορισµός των αναγκαίων χώρων εναπόθεσής των και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που συνεπάγονται. µείωση του κόστους κατασκευής λόγω χαµηλού ή µηδενικού κόστους των στερεών αποβλήτων βελτίωση της ποιότητας παραγωγής λόγω ευεργετικής δράσης των αποβλήτων

30 Παρόλ αυτά σηµαντικά είναι τα προβλήµατα που εµποδίζουν την ευρεία χρήση και εφαρµογή τους.πιο συγκεκριµένα είναι: Απουσία ή αδυναµία εφαρµογής ενός ολοκληρωµένου σχεδιασµού διαχείρισης αποβλήτων ή παραπροϊόντων. Ανυπαρξία ενός συστήµατος ελέγχου για την παρακολούθηση της εφαρµογής του σχεδιασµού. Έλλειψη πληροφόρησης των ενδιαφεροµένων για τις νέες µεθόδους και πρακτικές ανακύκλωσης. Έλλειψη καθορισµού προδιαγραφών των υλικών, µε στόχο την διαρκή και απρόσκοπτη τροφοδοσία της αγοράς µε κατεργασµένο και οµογενοποιηµένο προϊόν µε σταθερές ιδιότητες. Αύξηση του κόστους εφαρµογής στις περιπτώσεις που οι αποστάσεις µεταξύ του τόπου παραγωγής του υλικού και του τόπου κατασκευής είναι µεγάλες. Έλλειψη πρωτοβουλιών για συνέχιση της εργαστηριακής έρευνας µε στόχο τη βελτιστοποίηση των χαρακτηριστικών των υλικών.

31 Τα υλικά αυτά είχαν πολύ ικανοποιητική συµπεριφορά σε διάφορους εργαστηριακούς ελέγχους. Τα έργα οδοποιίας, λόγω των ποσοτήτων υλικών που είναι σε θέση να απορροφήσουν, παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την εφαρµογή πολιτικών ανακύκλωσης.

32 Οι προοπτικές έρευνας και εξέλιξης, στον τοµέα αυτό, είναι σηµαντικές, µε πολλά τεχνικά, οικονοµικά και περιβαλλοντικά οφέλη. Απαιτείται διαµόρφωση νέων πολιτικών και ολοκληρωµένες µελέτες λήψης αποφάσεων λαµβάνοντας υπόψη διάφορες παραµέτρους όπως περιβαλλοντικές, τεχνικές, οικονοµικές, κοινωνικές, πολιτικές.