Cienkie warstwy asfaltowe

Cienkie warstwy asfaltowe o grubości od 10 mm do 30 mm są uznawane za rów-norzędne technologie w walce z nadmiernym hałasem z pojedynczymi warstwami z asfaltu porowatego. Niektóre z nich są nazywane nawet nawierzchniami „nowej generacji”. W odróżnieniu od warstw z asfaltu porowatego mogą być stosowane na drogach o lokalnym znaczeniu i na ulicach. Ich głównymi zaletami w porównaniu ze standardowymi warstwami z betonu asfaltowego i SMA są: większa redukcja hałasu, wyższe współczynniki tarcia (przy niskich i średnich prędkościach), niższy koszt oraz krótszy czas wykonania. Do głównych wad zalicza się większą podat-ność na ubytek ziaren i rozwarstwienia, mniejszą odporpodat-ność na niskie temperatury, krótszy okres eksploatacji, większy spadek efektywności akustycznej w czasie eksploatacji, większe uzależnienie współczynnika tarcia od charakterystyki zasto-sowanych materiałów [19].

Poza maksymalnym uziarnieniem kruszywa, w wypadku cienkich warstw as-faltowych, ważną rolę w redukcji hałasu odgrywa zawartość wolnych przestrzeni.

Potwierdzeniem tego są wyniki badań uzyskane na cienkich warstwach asfalto-wych typu SMA, testowanych w ramach projektu SILENCE na odcinkach do-świadczalnych na drogach w Holandii. Przy takim samym maksymalnym uziarnie-niu kruszywa, lecz zdecydowanie różnej zawartości wolnych przestrzeni (od 3,4%

do 15,3%), różnice w poziomach hałasu osiągały wartość do 3 dB.

W Niemczech opracowano mieszankę mastyksowo-grysową o zwiększonej zawartości wolnych przestrzeni typu SMA LA [80]. Zaproponowano dwa typy tej mieszanki: SMA5 LA (grubość warstwy 2,0÷3,0 cm) i SMA8 LA (grubość war-stwy 2,5÷4,0 cm). Zawartość wolnych przestrzeni ustalono w przedziale 9÷14%.

Po wykonaniu warstwy ścieralnej z tego typu mieszanek nie stosuje się posypki grysowej, aby nie pogorszyć ich właściwości akustycznych. W celu zabezpieczenia przed dostępem wody do warstwy niżej leżącej należy ją spryskać emulsją. Mie-szanka SMA LA może być stosowana do budowy nawierzchni o kategorii ruchu KR1÷KR7 i jest zalecana do wbudowywania na drogach w obszarze

zabudowa-nym. Redukcja hałasu warstw typu SMA LA w stosunku do rozwiązań tradycyj-nych wynosi od 2,5 dB do 4,0 dB według metody CPX.

Szczegółową analizę hałaśliwości nawierzchni o częściowo otwartej strukturze przeprowadzono na ponad 120 mieszankach mineralno-asfaltowych, wybranych spośród ponad 400 zastosowanych rozwiązań na nawierzchniach na drogach w Szwajcarii [40]. Badano poziom hałasu opona/nawierzchnia metodą CPX na nawierzchniach o maksymalnym uziarnieniu kruszywa 4 mm (w odniesieniu do nawierzchni ulic) i zawartości wolnych przestrzeni 12÷22% oraz 8 mm (na drogach zamiejskich) i zawartości wolnych przestrzeni od 9 do 13%. Ustalono różnice pomiędzy hałasem na nawierzchniach o strukturze częściowo otwartej i na nawierzchni typu SMA11 i DAC11 o wartości około 3 dB przy maksymalnym uziarnieniu kruszywa 4 mm i około 4 dB – przy uziarnieniu 8 mm. Stwierdzono, że w wypadku nawierzchni porowatych (zawartość wolnych przestrzeni powyżej 18%) wzrost zawartości wolnych przestrzeni o 1% przyczynia się do obniżenia poziomu hałasu o 0,4 dB. Nie zostało to potwierdzone w odniesieniu do warstw o częściowo otwartej strukturze ( 8÷18% wolnych przestrzeni).

Autorzy w oparciu o wyniki szczegółowych analiz statystycznych stwierdzili, że istotny wpływ na skuteczność akustyczną w okresie eksploatacji warstw o czę-ściowo otwartej strukturze ma zawartość wypełniacza i frakcji piaskowej oraz wza-jemny ich stosunek w zależności od maksymalnego uziarnienia kruszyw. Wykazali również, że w tego typu warstwach kryterium zawartości wolnych przestrzeni jest niewystarczające przy ich projektowaniu z uwagi na właściwości akustyczne. Ich zdaniem oceny akustycznej najlepiej jest dokonywać w okresie od 1 do 6 miesięcy po wybudowaniu drogi, a następnie po trzech latach eksploatacji nawierzchni.

Zastosowanie granulatu gumowego w mieszankach mineralno-asfaltowych jest korzystne z uwagi na zmniejszenie poziomu hałasu toczenia pojazdów oraz zwiększenie odporności na spękania. Granulat może być dodawany w technologii

„na mokro” (jako modyfikacja asfaltu) lub „na sucho”, zastępując częściowo kru-szywo mineralne. Paje z zespołem [168] wykazali, że dodatek gumy do asfaltu spowodował tylko nieznaczną poprawę sytuacji w zakresie emitowanych dźwię-ków (redukcja około 0,5 dB). Korzystniejszym rozwiązaniem okazało się zastąpie-nie pewnej części kruszywa granulatem asfaltowym (redukcja około 2 dB).

W badaniach Vazquez i Paje [240] w warunkach in situ i w laboratorium ustalono, że mieszanka mineralno-asfaltowa z asfaltem modyfikowanym gumą ma niewielki wpływ na redukcję poziomu hałasu. Większą jego redukcję można osiągnąć dzięki poprawie tekstury nawierzchni. Jednak bardziej szczegółowe badania wykazały, że zastosowanie dodatku gumy w mieszance mineralno-asfaltowej w powiązaniu z optymalną zawartością wolnych przestrzeni może poprawić w istotny sposób jej właściwości akustyczne [169].

Wyniki badań hałaśliwości nawierzchni z granulatem gumowym są prowa-dzone także we Włoszech. Na wykonanych odcinkach testowych na drogach za-miejskich i na ulicach wykazano korzystny wpływ dodatku gumy na redukcję po-ziomu hałasu według metody CPX i SPB [127]. Zwrócono przy tym uwagę na duże zróżnicowanie w poziomach hałasu, a jako prawdopodobną przyczynę wskazano niedoskonałości w wykonaniu niektórych nawierzchni.

W badaniach Świeczko-Żurek z zespołem [225] zanotowano, że modyfikacja asfaltu gumą w mieszance SMA ma nieznaczny wpływ na redukcję poziomu hała-su (od 0,2 do 1,2 dB) w porównaniu z warstwą z SMA bez dodatku gumy.

Nie stwierdzono w tych badaniach różnicy pomiędzy oporami toczenia na tych nawierzchniach.

W Polsce pierwsze odcinki doświadczalne o nawierzchni redukującej poziom hałasu toczenia pojazdów samochodowych wybudowano w latach 1985-1986 [30].

W latach 1999-2004 powstały odcinki dróg o nawierzchni z mieszanki mineralno-asfaltowej typu Colsoft, a po 2005 roku na kilku odcinkach wbudowano mieszankę typu Rugosoft i mieszankę mineralno-gumowo-asfaltowej typu GUFI. Jedną z przykładowych lokalizacji zastosowania mieszanki mineralno-gumowo-asfaltową typu GUFI, z dodatkiem włókien polimerowych lub poliamidowych, jest odcinek drogi krajowej nr 11, Podgałe-Szczecinek.

W latach 2007-2009 wykonano odcinki dróg o nawierzchni typu Nanosoft, a w 2009 roku rozpoczęto wdrażanie mastyksu grysowego o obniżonej hałaśliwo-ści typu SMA LA. W 2010 roku na drodze wojewódzkiej DW780 wykonano odci-nek testowy o nawierzchni z asfaltu porowatego PAC8 i odciodci-nek o nawierzchni z cienką warstwą z betonu asfaltowego typu BBTM8. W tym samym roku na dro-dze krajowej DK50 wybudowano odcinek z asfaltu porowatego PAC11. W 2014 roku na drodze wojewódzkiej DW967 powstał pierwszy w Polsce odcinek o dwóch warstwach z asfaltu porowatego (DPAC8+16).

Obecnie na wielu drogach zamiejskich i w miastach, na drogach różnych klas technicznych i różnym znaczeniu są stosowane nawierzchnie redukujące hałas toczenia pojazdów samochodowych. Na szczególne podkreślenie zasługuje pro-gram budowy warstw ścieralnych o obniżonej hałaśliwości realizowany w woje-wództwie małopolskim przez Zarząd Dróg Wojewódzkich w Krakowie. Wyniki badań wskazują na znaczącą redukcję równoważnego poziomu dźwięku w otocze-niu dróg wojewódzkich o takiej nawierzchni [33, 86].