Patent jest efektem współpracy ośmioosobowego zespołu drogowców z Katedry Geotechniki, Dróg i Geodezji na Wydziale Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej, którym kierował prof. dr hab. inż. Władysław Gardziejczyk, z naukowcami z Politechniki Gdańskiej i praktykami z Firmy Budowlano-Drogowej MTM Spółka Akcyjna z Gdyni w ramach projektu „Bezpieczna, proekologiczna poroelastyczna nawierzchnia drogowa” w konkursie „Nowoczesne technologie materiałowe – TECHMATSTRATEG1” sfinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju”.
– Hałas opona/nawierzchnia od jadących pojazdów decyduje o poziomie hałasu w otoczeniu tras drogowych. Naukowcy, inżynierowie mechanicy i producenci opon pracują nad ich optymalizacją z akustycznego punktu widzenia, a my drogowcy pracujemy nad nawierzchniami – mówi prof. dr hab. inż. Władysław Gardziejczyk, dyrektor Instytutu Inżynierii Lądowej na Wydziale Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej.
Nawierzchnia poroelastyczna na rzecz obniżenia poziomu hałasu drogowego
Nie w każdym miejscu można ustawić ekrany akustyczne, ale każdy chciałby mieszkać w cichej i spokojnej okolicy. Naukowcy poszukują takiej mieszanki mineralno-asfaltowej do warstwy ścieralnej nawierzchni drogowych, która ograniczyłaby ujemny wpływ transportu na środowisko – Jak wynika z badań opatentowanej nawierzchni, po jej wykonaniu redukcja hałasu toczenia pojazdów sięgała 10-12 dB w porównaniu z typowymi rozwiązaniami, a po 18 miesiącach jej użytkowania poziom emitowanych dźwięków był niższy o 7-8 decybeli. To duże osiągnięcie, chociaż potrzebne są prace nad trwałością konstrukcyjną nawierzchni poroelastycznej – mówi prof. Gardziejczyk. Wynika to między innymi ze zmiennych warunków atmosferycznych w naszym kraju. Przy dużej liczbie przejść temperatury nawierzchni przez zero, zamrażanie i odmrażanie wody w jej porach prowadzi do destrukcji warstwy ścieralnej. – Ponieważ mieszanki poroelastyczne charakteryzują się co najmniej 20% zawartością wolnych przestrzeni to wymaga zastosowania wysokomodyfikowanych asfaltów i odpowiednich stabilizatorów aby poprawić trwałość warstw o takiej strukturze – wyjaśnia prof. Gardziejczyk.
Jednocześnie mając na myśli realizację misji zrównoważonego rozwoju dzięki zastosowaniu granulatu gumowego ze zużytych opon samochodowych do wytworzenia materiału do nawierzchni chroni się środowisko. – Tak, zastąpienie części kruszywa mineralnego granulatem gumowym to ochrona środowiska a dodatkowo stworzenie bardziej elastycznej nawierzchni obniżając poziom hałasu wynikający z uderzeń opony o nawierzchnię – zaznacza prof. Gardziejczyk.
Nawierzchnia poroelastyczna na rzecz bezpieczeństwa ruchu samochodowego
Poroelastyczna kompozycja mineralno-asfaltowa do warstwy ścieralnej nawierzchni drogowych to także większe zabezpieczenie przed ewentualnymi skutkami rozlania paliwa na drodze. – Palność nawierzchni jest szczególnie istotna na przykład w tunelach. Podczas wypadku w tunelu, wylewające się z pojazdu paliwo na zwykłej nawierzchni bardzo często jest przyczyną pożaru. W przypadku warstwy poroelastycznej, paliwo jest przejmowane przez strukturę tej warstwy i w tym czasie osoby uczestniczące w wypadku są w stanie opuścić pojazd bez narażenia na oparzenia czy nawet śmierć. – podkreśla prof. Gardziejczyk. Fakt ten potwierdzono w badaniach z płonącymi pojazdami na badanych nawierzchniach wykonane przez zespół prof. dr hab. inż. Jerzego Ejsmonta z Politechniki Gdańskiej, kierownika grantu.
Czytaj też: Nawierzchnia poroelastyczna SEPOR to szansa na zmniejszenie hałasu przy drogach i bezpieczną jazdę
Jak przebiegały badania nad kompozycją do otrzymywania poroelastycznej warstwy ścieralnej nawierzchni drogowych?
Składy mieszanek poroelastycznych, badania wytrzymałościowe oraz technologię ich wytwarzania i wbudowania w nawierzchnię opracował zespół z Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska Politechniki Gdańskiej, kierowany przez dr hab. inż. Piotra Jaskułę, prof. PG we współpracy z Firmą Budowlano-Drogową MTM SA z Gdyni. Badania laboratoryjne i terenowe wodoprzepuszczalności, współczynnika pochłaniania dźwięku, właściwości przeciwpoślizgowych oraz maksymalnego poziomu hałasu toczenia pojazdów na odcinkach testowych były wykonywane przez zespół z Politechniki Białostockiej. Zespół z Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa z Politechniki Gdańskiej wykonał badania oporów toczenia, palności nawierzchni oraz maksymalnego poziomu hałasu opona/nawierzchnia. Firma Budowlano-Drogowa MTM SA z Gdyni odpowiadała za produkcję i wykonanie nawierzchni na odcinkach testowych.
Wyniki badań laboratoryjnych naukowców z Politechniki Białostockiej i Politechniki Gdańskiej stanowiły podstawę przy podejmowaniu decyzji o wyborze mieszanek poroelastycznych do wbudowania w nawierzchnię. Na odcinkach testowych w Gdyni, na drodze wewnętrznej przy Muzeum Techniki Wojskowej w Dąbrówce oraz na ul. Galaktycznej w Gdańsku testowano różne warianty wykonania warstwy ścieralnej z mieszanki poroelastycznej. – Ważnym osiągnięciem badań na tym etapie było uzyskanie dobrej sczepności warstwy ścieralnej z mieszanki poroelastycznej z warstwą wiążącą, co dotychczas było dużym problemem – podkreśla prof. Gardziejczyk.
Nawierzchnia poroelastyczna do opatentowania
Wyniki badań terenowych w trzech powyżej podanych lokalizacjach były podstawą do ustalenia ostatecznego składu mieszanek poroelastycznych do wbudowania w górnej warstwie nawierzchni na ul. Spokojnej w Kartoszynie. Nawierzchnia była badana w okresie 18 miesięcy, a uzyskane wyniki były podstawą zgłoszenia wniosku o patent.
– Badania Politechniki Białostockiej na ul. Spokojnej w Kartoszynie wykazały, że nawierzchnia poroelastyczna przyczyniła się do obniżenia maksymalnego poziomu hałasu toczenia pojazdów samochodowych o około 10 decybeli w porównaniu do nawierzchni z betonu asfaltowego czy SMA – zaznacza prof. Gardziejczyk. – To wartość bardzo znacząca, gdyż nowe nawierzchnie porowate, traktowane jako nawierzchnie ciche, redukują poziom hałasu o 5-6 decybeli.
Czy nawierzchnię poroelastyczną można będzie stosować na wszystkich drogach?
– Na obecnym etapie nie jest to możliwe z uwagi na jej trwałość konstrukcyjną oraz bardziej złożone wymagania przy produkcji i ułożeniu mieszanki poroelastycznej. Jednak w szczególnych miejscach w których wymaga się zdecydowanego obniżenia poziomu hałasu od ruchu drogowego i nie można wybudować ekranów akustycznych zastosowanie mieszanki poroelastycznej będzie dobrym rozwiązaniem, oczywiście uwzględniając charakterystykę ruchu samochodowego – stwierdza prof. Gardziejczyk.
Konsorcjum nauki z przemysłem – praktyczny wymiar badań – nowa nawierzchnia poroelastyczna
Projekt badawczy był realizowany w latach 2018 – 2021, a zgłoszony przez Politechnikę Gdańską (lidera konsorcjum) patent jest wymiernym osiągnięciem współpracy zespołów naukowców z dwóch uczelni i przedsiębiorstwa. – Uważam, że podstawą powiązania nauki z praktyką jest tworzenie konsorcjów badawczych uczelni z przedsiębiorstwami – mówi prof. Gardziejczyk. – Jeżeli będą to konsorcja międzynarodowe to uzyskane rezultaty będą jeszcze bardziej wartościowe. Współpraca uczelni z przedsiębiorstwami pozwala bezpośrednio wyniki badań naukowych zweryfikować w praktyce. Nasze konsorcjum jest najlepszym tego przykładem. Była praca w laboratoriach, współpraca z przedsiębiorstwem i uzyskanie patentu na podstawie wykonanych wspólnych badań.
(as)
Prof. dr hab. inż. Władysław Gardziejczyk – dyrektor Instytutu Inżynierii Lądowej Wydziału Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej,
-
- autor i współautor ponad 150 publikacji i referatów,
- autor monografii „Hałaśliwość nawierzchni drogowej”, nagrodzonej przez Ministra Rozwoju (2019) i wyróżnionej w konkursie PAN Oddział w Olsztynie i w Białymstoku (2020),
- członek Rady Naukowej Instytutu Badawczego Dróg i Mostów w Warszawie,
- członek Rady Naukowej przy Generalnym Dyrektorze Dróg Krajowych i Autostrad w Warszawie,
- członek Miejskiej Komisji Urbanistyczno-Architektonicznej przy Prezydencie Białegostoku,
- członek Regionalnej Komisji ds. Ocen Oddziaływania na Środowisko przy Dyrektorze RDOŚ w Białymstoku.
