Nawierzchnie monolityczne

W poprzednim artykule mieliśmy do czynienia m.in. z betonową kostką brukową, która dosłownie i w przenośni zalała nasze chodniki, place, ścieżki rowerowe. Jedni sobie chwalą możliwość doboru kształtu, koloru, warstwy wierzchniej, inni natomiast wyrażają (liczne!) głosy sprzeciwu, twierdząc, że bezmyślnie stosuje się materiał (skądinąd całkiem udany) w miejscach, gdzie go nie powinno być. Szczególnie ostro dyskutują w tym temacie osoby poruszające się na wózkach (lub je pchający), jak również rowerzyści. Poruszanie się po nierównej, powodującej drgania powierzchni, skutecznie odstrasza od pokonywania nawet najmniejszych odległości. Badania, jakie można znaleźć w Internecie, dobitnie pokazują ile tracimy energii, poruszając się po kostce betonowej.

I.

To co, rezygnujemy z betonu? Ale przecież są autostrady, które wykonuje się też i z betonu, który wylany na większej powierzchni jest gładki jak asfalt… Tylko, że tam stosowany jest beton szary, a my chcielibyśmy ubarwić nasze życie pod stopami i kołami. W takim razie, czy wylewany beton musi być nudny (czytaj - szary)?

Okazuje się, że nie ma problemu - możemy w końcu zastosować beton barwiony. Dostępną mamy paletę kilkunastu kolorów (od białego, przez żółty, pomarańczowy, czerwony, po czekoladowy, kawowy, na czarnym kończąc). Jak się okazuje, beton to nie tylko materiał konstrukcyjny. Betony kolorowe mogą być bowiem stosowane w obszarach identycznych, jak betony standardowe: na chodniki, ścieżki rowerowe, podjazdy. Są materiałem bardzo trwałym; nie wymagają konserwacji i poprawek, jak ma to miejsce w przypadku kostki brukowej. Betonowe nawierzchnie są odporne na odkształcenia czy porastanie trawą. Nie bez znaczenia jest też krótszy czas wykonania nawierzchni. A gdy znudzi się gładka powierzchnia betonu, możemy wzbogacić ją fakturą, otrzymując powierzchnie przypominające naturalny kamień, kostkę granitową, cegłę klinkierową, czy dębową deskę.

Posadzki

Na odpowiednio przygotowanej i zagęszczonej podbudowie wylewamy w sposób klasyczny płytę betonową. Beton wzbogacany jest plastyfikatorem i napowietrzaczem, pamiętamy również o odpowiedniej grubości zależnej od obciążeń, jakie będzie przenosić płyta. Dodanie plastyfikatora poprawia urabialność i ciekłość mieszanki przy zmniejszonym wskaźniku W/C, co w konsekwencji znacznie zwiększa wytrzymałość początkową i końcową betonu. Napowietrzacz dodany w fazie mieszania wprowadza do betonu miliony mikroskopijnych pęcherzyków powietrza. Tworzą one przestrzeń dla rozszerzania i kurczenia się wody podczas cyklu zamarzania-rozmarzania. Chroni to beton przed spękaniem i łuszczeniem się powierzchni. W masie betonowej stosowane jest zbrojenie z włókien polipropylenowych, które zapobiega pęknięciom w początkowej fazie wiązania oraz zwiększa wytrzymałość betonu na rozciąganie i zginanie. Dodatkowo może być używane zbrojenie siatką zgrzewaną lub stalą zbrojeniową. Po rozprowadzeniu, zawibrowaniu i wyrównaniu betonu następuje powierzchniowe dozowanie utwardzacza z barwnikiem. Utwardzacz jest mieszanką cementów i sortowanych kruszyw kwarcowych z zawartością miękkiej krzemionki (w celu zapewnienia wysokiej twardości i odporności na ścieranie). Wtarty w powierzchnię utwardzacz jest następnie posypywany specjalnym proszkiem (rozdzielaczem), który zapobiega przyklejaniu się elastycznych form do betonu. Stosowanie rozdzielacza o różnych kolorach nadaje posadzce tzw. efekt antyczny. Kolejną czynnością jest proces odciskania form na powierzchni betonu. Końcowe zabezpieczenie nawierzchni uszczelniaczem następuje już po całkowitym związaniu betonu. Specjalna, akrylowo-żywiczna mieszanka polimerów aromatycznych zabezpiecza odciśniętą nawierzchnię przed działaniem olejów, czy smarów. Utrzymanie w czystości tak wykonanej powierzchni sprowadza się do spłukania jej wodą.

Nic nie stoi na przeszkodzie, by powyższą technikę wykorzystać do odnowienia starych nawierzchni betonowych, których stan techniczny jest na tyle dobry, że można traktować je jako podłoże pod wylewkę z nowym wykończeniem. Bezpieczna grubość nadlania nowej warstwy betonu wynosi minimum 6-7 cm. Warstwa o takiej grubości wylana na odpowiednio przygotowanym podłożu gwarantuje w naszych warunkach atmosferycznych odpowiednią trwałość.

W przypadku wylewanych płyt powinniśmy stosować odpowiednie szczeliny skurczowe wykonywane jako pełne (dzielące płytę betonową na całej grubości) lub pozorne (dzieląc płytę betonową na części jej grubości), których zadaniem jest umożliwienie kurczenia płyt betonowych.

Koszt wykonania nawierzchni pod chodnik, czy też drogę dla samochodów osobowych, wynosi około 150 zł/m². Mamy w tym 8 cm warstwę z betonu B20 z odpowiednim kolorem i wzorem, a także z siatką i z włóknami polipropylenowymi. Do tego wystarczy dodać koszt podbudowy.

Czyli może być i beton.

II.

A może jednak asfalt? Na początek trochę definicji. Mieszanka mineralno-asfaltowa (a właściwie mineralno-bitumiczna), zwana też asfaltobetonem, składa się z lepiszcza asfaltowego, kruszywa drobnego i grubego, wypełniacza oraz dodatków. W mieszankach mineralno-asfaltowych lepiszcze asfaltowe stanowi średnio tylko około 5%, a mimo to jego wpływ na właściwości mieszanek jest decydujący. W Polsce do budowy warstw konstrukcyjnych nawierzchni stosuje się różne rodzaje mieszanek mineralno-asfaltowych. Do warstw podbudowy i wiążącej: beton asfaltowy i beton asfaltowy o wysokim module sztywności, do warstwy ścieralnej: beton asfaltowy, mastyks grysowy, asfalt lany, beton asfaltowy do cienkich warstw ścieralnych i asfalt porowaty.

Beton asfaltowy jest najczęściej stosowanym rodzajem mieszanki mineralno-asfaltowej, w której kruszywo o uziarnieniu ciągłym tworzy strukturę wzajemnie się klinującą.

Mastyks grysowy jest to mieszanka mineralno-asfaltowa składająca się z grubego, łamanego kruszywa o nieciągłym uziarnieniu, związanego mastyksem.

Asfalt lany to z kolei mieszanka mineralno-asfaltowa, w której objętość wypełniacza i lepiszcza jest większa niż zawartość wolnych przestrzeni w kruszywie.

Beton asfaltowy do bardzo cienkich warstw jest to mieszanka mineralno-asfaltowa do warstw ścieralnych o grubości od 20 do 30 mm, w której kruszywo ma nieciągłe uziarnienie.

Asfalt porowaty to mieszanka mineralno-asfaltowa o bardzo dużej zawartości połączonych wolnych przestrzeni, które umożliwiają przepływ wody i powietrza w celu zapewnienia właściwości drenażowych i zmniejszenia hałasu komunikacyjnego.

Budowa nowoczesnych nawierzchni, trwałych i odpornych na zniszczenia, wymaga stosowania wysokiej jakości lepiszczy. Lepiszcza takie uzyskać można przez modyfikację asfaltów drogowych, dodając: polimery (elastomery lub plastomery), kwas polifosforowy z polimerem, sól organometaliczną. Tego rodzaju lepiszcza stosowane są do mieszanek mineralno-asfaltowych wytwarzanych „na gorąco” w temperaturach 160–200ºC. W ostatnich latach ze względu na ochronę środowiska stosuje się również mieszanki mineralno-asfaltowe „na ciepło”, które przez zastosowanie dodatków modyfikujących mają obniżoną temperaturę wytwarzania o 30–50ºC w odniesieniu do mieszanek „na gorąco”. W technologii „na zimno” drogowych robót utrzymaniowych stosuje się emulsje asfaltowe, asfalty upłynnione oraz nową technologię asfaltu spienionego. W coraz większym zakresie stosowane są również lepiszcza gumowo-asfaltowe. Do ich produkcji wykorzystuje się miał gumowy ze zużytych opon samochodowych.

Niewątpliwie dużym problemem w przypadku mieszanek mineralno-asfaltowych było uzyskanie innego koloru nawierzchni aniżeli czarny. Konwencjonalny, czarny asfalt można było zabarwić jedynie na kolor czerwony. Uzyskanie innych barw wymagało opracowania lepiszcza bezbarwnego, które dałoby się zabarwić poprzez dodanie pigmentów. Dzięki odporności na działanie promieni słonecznych, warunków pogodowych i temperatury pigmenty znakomicie nadają się do stosowania w asfalcie, zmieniając jego barwę w niemal nieograniczonym zakresie. Kolorowe mieszanki mineralno-asfaltowe przeznaczone są do cienkich warstw ścieralnych nawierzchni dróg (około 2-3 cm) układanych w technologii na gorąco. Zastosowanie koloru w nawierzchniach mineralno-asfaltowych nie tylko wpływa korzystnie na estetykę otoczenia, ale przede wszystkim poprawia bezpieczeństwo ruchu (drogi ratownicze, przejścia dla pieszych) oraz obniża temperaturę nawierzchni. Wpływa również na poprawę widoczności, gdyż barwne nawierzchnie odbijają od 25 do 100% światła.

A jak kształtują się koszty? O ile „typową asfaltową” nawierzchnię pod ruch pieszy i rowerowy możemy ułożyć już od 80 zł/m², to zastosowanie bezbarwnego lepiszcza i pigmentu podniesie koszt budowy o 20 do 40%, co i tak jest tańsze niż kolorowa kostka betonowa (stosowana np. na ścieżki rowerowe), przy czym komfort poruszania się po nawierzchni bitumicznej jest niewspółmiernie większy.

III.

A nawierzchnie mineralno-żywiczne nie łaska zastosować? Sprawdzą się przede wszystkim na ścieżkach parkowych, drogach rowerowych, placach, na skwerach, wzdłuż ulic. Nawierzchnia z kruszywa mineralnego i żywicy epoksydowej jest bardzo trwała, ma atrakcyjny wygląd i jest łatwa w utrzymaniu czystości (wystarczy ją umyć wodą pod ciśnieniem).

Można ją układać na powierzchniach o znacznym nachyleniu, nawet 45° (np. podjazdy dla niepełnosprawnych). Technologia nawierzchni wykorzystuje odpowiednio przygotowane i dobrane kruszywa naturalne o różnych frakcjach. Mogą to być żwiry, granity, bazalty czy serpentynit. Tym samym, stosując odpowiednie kruszywo, możemy uzyskać różnorodne kolory warstwy nawierzchni i dopasować je do pozostałych elementów infrastruktury. Jest to nawierzchnia wodoprzepuszczalna powstająca w procesie łączenia mieszanki z kamienia twardego o frakcji kruszywa 1-2 mm, 2-4 mm, 3-5 mm, 4-6 mm lub kombinacji ziarna od 1-6 mm i specjalnej żywicy epoksydowej, które są następnie wylewane na przygotowaną podbudowę. Specjalna żywica posiada właściwość punktowego łączenia krawędzi użytych kruszyw, pozostawiając pomiędzy nimi puste przestrzenie, tworząc strukturę przepuszczającą wodę i powietrze.

Co ważne, powstająca nawierzchnia może mieć dowolny kształt i wielkość, z tym, że ze względu na nieznaczną kurczliwość w okresie zimy i lata, musi być dylatowana. Aby woda mogła swobodnie przenikać do gruntu, pod nawierzchnią układa się minimum dwie warstwy podbudowy. Pierwsza to warstwa odsączająca wykonana z piasku kopanego zagęszczanego, druga to warstwa nośna z kamienia łamanego o ziarnie od 4-22 mm lub 4-31,5 mm, również zagęszczanego tak, jak w przypadku wykonywania podbudowy do układania kostki betonowej czy granitowej. Grubość warstw podbudowy zależy od obciążenia, które ma przenieść gotowa nawierzchnia. Po wylaniu mieszanki, a następnie jej zatarciu uzyskujemy gładką i równą powierzchnię. Tak otrzymana nawierzchnia odporna jest na sól drogową i chemikalia, mróz, zmniejsza również niebezpieczeństwo poślizgu podczas gołoledzi. Ze względu na wodoprzepuszczalność nie wymaga systemów odprowadzenia wody, a tym samym odciąża kanalizację miejską.

A jak kształtują się ceny nawierzchni mineralno-żywicznej? Decydują o tym dwa parametry: rodzaj zastosowanego kruszywa naturalnego oraz grubość samej nawierzchni. Dla nawierzchni narażonych na małe obciążenia (ruch pieszych) oraz narażonych na sporadyczny ruch pojazdów stosuje się mieszankę o grubości 25 mm z bazaltów/żwirów za 178 zł/m², z granitów za 189 zł/m² lub gabro za 184 zł/m². Z kolei dla nawierzchni narażonych na ruch samochodowy (osobowe, dostawcze), np. parkingi, dojazdy użyjemy mieszanki o grubości 30 mm z bazaltów/żwirów za 209 zł/m², z granitów za 220 zł/m² lub gabro za 215 zł/m². Do tego musimy doliczyć koszt podbudowy, zgodnie z przeznaczeniem nawierzchni. W ten sposób uzyskamy nawierzchnię trwałą i bardzo efektowną, która może stanowić alternatywę dla kostki brukowej czy nawierzchni asfaltowych lub betonowych.

IV.

Na zakończenie nawierzchnie syntetyczne – one też już na dobre zadomowiły się na naszym rodzimym podwórku. Do tej pory stosowane głównie na obiektach sportowych, obecnie znalazły zastosowanie jako nawierzchnie komunikacyjne na ścieżkach rowerowych, spacerowych, w miasteczkach ruchu drogowego, a także jako nawierzchnie bezpieczne na różnego typu placach zabaw. Jako główny składnik ww. nawierzchni wykorzystywany jest granulat EPDM i/lub granulat SBR łączone przy pomocy kleju poliuretanowego. Granulat EPDM (elastomer usieciowany w procesie wulkanizacji siarkowej lub nadtlenkowej) charakteryzuje się bardzo dobrą odpornością na działanie czynników atmosferycznych, na promieniowanie UV, na ścieranie. Produkowany głównie na bazie kauczuku, nie zawiera komponentów pochodzących z recyklingu. W związku z tym dostępny jest w szerokiej gamie barw, pozwalającej na dowolną kompozycję kolorystyczną. Stosowany jest przede wszystkim jako warstwa wierzchnia układanej nawierzchni. Z kolei granulat SBR to produkt pochodzący z recyklingu. Podstawowym surowcem przy jego produkcji są opony z aut oraz odpady gumy technicznej, stąd występuje tylko w kolorze czarnym lub szarym. Ze względu na o wiele niższą cenę w stosunku do granulatu EPDM stosowany głównie do systemów nawierzchni poliuretanowych na podbudowy elastyczne (ET oraz EL) oraz na maty bazowe.

W zależności od tego, na jaką podbudowę będziemy stosować granulat, możemy rozróżnić dwa podstawowe systemy nawierzchni syntetycznych - podbudowę przepuszczalną i nieprzepuszczalną. Dla tych pierwszych stosuje się dodatkową warstwę stabilizującą, potocznie zwaną ET, która składa się z mieszanki granulatu SBR o frakcji 1-4 mm, żwirku oraz żywicy poliuretanowej. Warstwy nawierzchni mogą mieć różny przekrój, w zależności od grubości i typu stosowanego granulatu. Np. nawierzchnie typu natrysk składają się z warstwy stabilizującej SBR frakcji 1-4 mm, o grubości 35 mm, warstwy podkładowej SBR frakcji 1-3 mm, o grubości 10-12 mm i natryskiwanej nawierzchni EPDM frakcji 1-3 mm, o grubości 3-5 mm. Z kolei tzw. sandwich (maszynowo rozkładane dwie warstwy) zbudowana jest z warstwy stabilizującej SBR grubości 35 mm, z warstwy podkładowej SBR, frakcji 1-3 mm, o grubości 8-10 mm oraz warstwy użytkowej EPDM, frakcji 1-3 mm, o grubości 8-10 mm. Pod względem cech fizycznych, komfortu użytkowania, jak i odporności na zużycie najlepszym rozwiązaniem jest nawierzchnia EPDM nakładana maszynowo metodą rozkładania (tzw. pełen system PU). Jest to jedna gruba warstwa 13-18 mm z EPDM, na warstwie stabilizującej z SBR, frakcji 1-4 mm, grubości 35 mm.

Jak wspomniałem powyżej, system na podbudowy nieprzepuszczalne pozbawiony jest warstwy stabilizującej, stąd najczęściej spotykanym rozwiązaniem (ze względu na cenę) jest nawierzchnia natryskowa składająca się z warstwy podkładowej z mieszanki SBR, frakcji 1-3 mm o grubości 10-12 mm i warstwy użytkowej o grubości 3-5 mm wykonanej z mieszanki EPDM frakcji 1-3 mm. Tak ułożone powierzchnie charakteryzują się długim czasem trwałości, brakiem skurczu i zmian wymiarów, a także brakiem fug w systemie. Mają wysoką odporność na ścieranie i rozrywanie, są łatwe w utrzymaniu.

Ciekawym rozwiązaniem są nawierzchnie na place zabaw dla dzieci, z krytyczną wysokością upadku do 3,1 m. Zbudowane są z jednolitej kolorowej warstwy użytkowej EPDM frakcji 1-3 mm, o grubości 10-15 mm oraz z wysoce elastycznej warstwy bazowej z granulatu SBR frakcji 2-8 mm. Grubość tej warstwy zapewnia bezpieczeństwo przy upadku z wysokości do 1,75 m (grubość około 50 mm), z wysokości do 2,40 m (grubość około 70 mm) i z wysokości 3,10 mm (grubość około 90 mm).

A jakie są koszty wykonania sztucznych nawierzchni? Jak można się domyślić, zależą głównie od grubości zastosowanych warstw, zwłaszcza warstwy EPDM oraz jej jakości (zawartość kauczuku). Stąd ceny zaczynają się od około 120 zł/m², a kończą… i na 400 zł/m² (netto). Do tego należy doliczyć koszt podbudowy z kruszywa mineralnego łamanego lub kruszywa betonowego. Zaoszczędzimy nieco, gdy będziemy mieli do dyspozycji gotową nawierzchnię asfaltową lub z płyt betonowych, na których nawierzchnia PU może być również montowana.

Wydaje się, że wszystkie wymienione w tym i poprzednim artykule nawierzchnie stanowią nieograniczone możliwości dla architektów i projektantów. Po pierwsze jest ich tak dużo, że można dopasować je do bardzo różnorodnych miejsc i zastosowań. Wygląda na to, że jedynym ograniczeniem może być tylko zasobność portfela inwestora. Jeśli jednak jest on choćby średnio bogaty, możemy wybierać, przebierać i… łączyć. Właśnie tak, nie pomyliłem się. Bardzo modne stało się w dzisiejszej architekturze łączenie stylów, faktur itp. Dlaczego więc nie połączyć tego co naturalne, z tym co syntetyczne, gładkiego z chropowatym, czarnego z kolorowym… Popatrzmy szczególnie na to, jak w tej chwili wyglądają nowocześnie urządzane parki, czy infrastruktura nowych osiedli deweloperskich. To co kiedyś było nie do pomyślenia, dziś staje się jeszcze jednym sposobem na udekorowanie przestrzeni nas otaczającej. W ten sposób łączymy przyjemne z pożytecznym i… wszyscy są zadowoleni