U bliskoj budućnosti se očekuje da će cena bitumena samo rasti. Zbog toga se istražuju razne alternative izgradnje puteva. Iako su betonski putevi jedna od dobrih alternativa, njihova upotreba je ograničena. U ovom tekstu ćemo razmatrati mane i vrline svih vrsta kolovoznih konstrukcija i predložiti njihovu optimalnu upotrebu.
Razvoj jedne zemlje zavisi od povezanosti raznih mesta unutar te zemlje sa adekvatnom putnom mrežom. Putevi su glavni kanal transporta za prevoz tereta i putnika. Oni imaju značajnu ulogu u poboljšanju socio-ekonomskih standarda regiona. Putevi predstavljaju najvažniji način komunikacije u oblastima u kojima nije razvijena železnička mreža i formiraju osnovnu infrastrukturu za razvoj i ekonomski rast zemlje.
Koristi od ulaganja u sektor puteva su indirektne, dugoročne i nisu odmah vidljive. Putevi su bitna imovina za bilo koju naciju. Međutim, samo stvaranje te imovine nije dovoljno – oni se moraju pažljivo planirati, a kolovozna konstrukcija koja nije dobro isprojektovana i izgrađena brzo propada. Postoje razne vrste kolovoznih konstrukcija koje se razliku u njihovoj podobnosti u različitim okruženjima.
Svaka vrsta kolovozne konstrukcije ima svoje mane i vrline. Uprkos velikom broju istraživanja, seminara i konferencija, širom sveta i dalje većina puteva ima fleksibilnu kolovoznu konstrukciju. Mnoga istraživanja su se bavila korišćenjem otpadnih materijala u putogradnji, ali je uloga ovih materijala i dalje ograničena. Zbog toga je potreban holistički pristup i pravljenje kategorizacije kolovoznih konstrukcija prema pogodnosti njihove ugradnje u odnosu na lokaciju, troškove, dostupne materijale i radnu snagu.
Tipovi kolovoznih konstrukcija
Postoje razni tipovi kolovoznih konstrukcija u zavisnosti od materijala od kojih su napravljeni. Kratki opis svih vrsta je dat u nastavku.
Fleksibilne kolovozne konstrukcije
Bitumen se dugo naširoko koristi u izgradnji fleksibilnih kolovoznih konstrukcija. Ovo je najpogodniji i najjednostavniji tip konstrukcije. Troškovi izgradnje jedne trake bitumeniziranog kolovoza varira od 30.000 do 50.000 evra po kilometru u običnim uslovima. U nekim aplikacijama, međutim, performanse konvencionalnog bitumena se ne mogu smatrati zadovoljavajućim zbog sledećih razloga:
- Tokom letnjih meseci, zbog visokih temperatura, bitumen postaje mekan što rezultira u krvarenju, kolotrazima i segregaciji koja konačno dovodi do propadanja kolovoza.
- Tokom zimskih meseci, zbog niskih temperatura, bitumen postaje krt što rezultira u pucanju, gubitku agregata i neravninama koje čine kolovoz nepodesan za upotrebu.
- Tokom kišnih sezona, voda ulazi u kolovoznu konstrukciju što dovodi do stvaranja udarnih rupa i ponekad do potpunog uklanjanja bitumenskog sloja.
- U brdskim područjima, zbog temperatura u minusu, javlja se ciklus zamrzavanja i otopljavanja. Zbog zamrzavanja i topljenja leda u bitumenskim šupljinama, dešava se širenje i skupljanje zapremine. Ovo dovodi do propadanja kolovoza.
- Troškovi bitumena rastu kontinuirano. U bliskoj budućnosti biće nedostatka bitumena i biće ga nemoguće nabaviti za putogradnju zbog visokih troškova.
Nedavno je veliki broj istraživanja pokazalo da svojstva bitumena (na primer, viskoelastičnost i osetljivost na temperature) mogu da se poboljšaju pomoću aditiva ili modifikacija hemijske reakcije.
Upotreba polimernih modifikovanih bitumena (PMB) radi postizanja boljeg učinka asfaltne kolovozne konstrukcije je primećena već duže vreme. Poboljšanje funkcionalnih osobina uključuju trajne deformacije, zamor i pucanje na niskim temperaturama. Osobine PMB-a zavise od polimernih karakteristika i sadržaja i prirode bitumena, kao i procesa mešanja.
Uprkos velikom broju polimerskih proizvoda, postoji relativno malo tipova koji su pogodni za modifikaciju bitumena. Polimeri koji se koriste za modifikaciju bitumena mogu da se podele na dve kategorije, i to plastomere i elastomere. Elastomeri inertno imaju veću elastičnost i, prema tome, odupiru se trajnim deformacijama istezanjem i vraćanjem u prvobitni oblik. Plastomeri formiraju jaku, krutu, trodimenzionalnu mrežu koja se odupire deformacijama. Termoplastična guma, stiren butadin-stiren (SBS), je primer elastomera, a termoplastični polimer, etilen vinil acetat (EVA) je primer plastomera.
Jedan od glavnih plastomera koji se koriste u gradnji kolovozne konstrukcije je polu-kristalni kopolimer, etilen vinil acetat (EVA). EVA polimeri se upotrebljavaju u izgradnji puteva više od 25 godina, a njihova uloga je da poboljšaju obradivost asfalta tokom izgradnje i njegovu otpornost na deformacije tokom upotrebe.
Polukrute kolovozne konstrukcije
Kolovozne konstrukcije izgrađene korišćenjem otpadnih materijala, koji su otporniji od tradicionalnih agregata, se mogu tretirati kao polukrute kolovozne konstrukcije. Dosta istraživačkog rada je sprovedeno u ovom polju. Ali rad u smislu realne gradnje nije najvidljiviji.
Polukrute kolovozne konstrukcije podrazumevaju one konstrukcije koje su građene sa agregatnim materijalima tipa granulisane šljake iz visokih peći kao nusprodukt proizvodnje čelika, i letećim pepelom, kao nusprodukt sagorevanja uglja u termoelektranama.
Korišćenje otpadnih materijala u izgradnji kolovoznih konstrukcija donosi velike prednosti za performanse puta, kao i za samu ekologiju zbog ponovne upotrebe tih materijala. Takođe, upotreba recikliranih agregatnih materijala smanjuje troškove gradnje puta, što je definitvno bonus.
Krute kolovozne konstrukcije
Krute kolovozne konstrukcije, iako skupe u početnoj investiciji, jesu dugoročno jeftine zbog niskih troškova održavanja. Višestruka korist korišćenja krutih kolovoznih konstrukcija (betonski putevi) su sažete u nastavku:
- Bitumen je derivat sirove nafte, koja je u nedostatku na globalnom nivou i čija se cena strmoglavno uzdiže. Srbija uvozi skoro svu sirovu naftu. Potražnja za bitumenom u narednim godinama će samo rasti, i u jednom trenutku će premašiti dostupnost. Zbog toga će biti u našem interesu da istražimo alternativna veziva. Cement je dostupan u dovoljnoj količini u Srbiji, a njegova dostupnost u budućnosti je takođe obezbeđena. Stoga, cementni betonski putevi bi trebalo da budu očigledan izbor u budućim projektima putogradnje.
- Pored dostupnosti cementa, betonski putevi imaju duži životni vek i praktično se ne moraju održavati.
- Još jedna velika prednost betonskih puteva je ušteda u gorivu od strane komercijalnih vozila u meri od 14-20%. Sama ušteda goriva može podržati veliki broj izgrađenih betonskih puteva.
- Cementni betonski putevi imaju značajnu količinu kamenih agregata i taj faktor mora da se uzme u obzir prilikom izbora kolovozne konstrukcije.
- Betonski putevi mogu da izdrže ekstremne vremenske uslove: veliki raspon temperatura, veliku količinu padavina i zadržavanja vode.
- Iako cementni betonski putevi mogu koštati nešto više od fleksibilnih kolovoznih konstrukcija u početku, oni su ekonomični kada se razmatra celokupni životni vek.
- Smanjenje troškova betonskih kolovoznih konstrukcija može biti ostvareno kroz razvoj polu-samougradnih betona i korišćenjem gusto poređanih tankih spojeva.
Betonske kolovozne konstrukcije – Zašto da i zašto ne?
Uprkos gore iznetim činjenicama, dugoročnim istraživanjima i velikom broju zagovornika, betonski putevi čine mali procenat postojeće infrastrukture. Svake godine se održavaju brojni seminari koji daju akcenat na korišćenje betonskih puteva. Kako bismo izneli sve činjenice, potrebno je da pogledamo koje su to mane betonskih puteva.
Beton zahteva dugotrajnu negu tokom procesa sušenja. Ali u realnosti, to se često ne radi na najbolji mogući način, i ljudi smatraju da je to gubljenje vremena. Što je neverovatno štetno za beton. Takođe, često se dešava da se ne čeka da se betonska kolovozna konstrukcija u potpunosti osuši, pa se putni pravac pušta u upotrebu ranije, što dovodi do deformacije putne površine.
Neki istraživači su predložili tanki bitumenski sloj bez korišćenja čelika u betonskoj konstrukciji. Takvi slojevi mogu odgovarati tankim kolovozima gde samo skuteri ili automobili prolaze, ali na seoskim putevima ili autoputevima, gde ne postoji kontrola opterećenja, ovi betonski putevi su osuđeni na neuspeh.
Betonski putevi se ne mogu porediti sa betonskim gredama, stubovima ili pločama gde je dostupno dovoljno vremena za negu i opterećenja dolaze nakon potpunog očvršćenja betona.
Razmatranjem gore navedenih činjenica može se zaključiti da betonski putevi ne trebaju da se označavaju kao jeftiniji putevi. Umesto toga, njih treba označavati kao dobre puteve. Ukoliko neko ima dovoljno sredstava i saobraćaj može biti preusmeren na dovoljno dugo vremena tokom gradnje ne postoji razlog zašto se ne bi gradili betonski putevi, a sva krivica zbog njihovih eventualnih neuspeha će pasti na tehnologiju, a ne na nedostatke u gradnji betonskih puteva.
Zaključak
Na osnovu prethodne diskusije, možemo napraviti sledeće zaključke:
- Bitumen će biti sve skuplji u budućnosti. Tako da ga treba koristiti veoma promišljeno. Modifikatori poput CR, EVA i SBS se mogu koristiti za smanjivanje osetljivosti bitumena i poboljšanje njegovih osobina. To će takođe smanjiti količinu korišćenog bitumena.
- Polukrute kolovozne konstrukcije treba graditi u okolnim oblastima od čeličana i/ili termoelektrana gde su ovi materijali na raspolaganju besplatno ili po niskoj ceni. U tom smislu, vlade mogu propisati uredbu o obaveznom korišćenju ovih materijala u takvim sredinama.
- Betonski putevi su dobri putevi, ali nisu jeftiniji putevi. Ove puteve treba uzeti u obzir samo ako je dovoljno sredstava na raspolaganju. Debljina kolovozne konstrukcije i armature ne smeju biti ugroženi.
