Šiandien visame pasaulyje labai svarbios visuomenės poreikių, aplinkos apsaugos ir ekonomikos suderinamumo problemos. Mes, kelių inžinieriai, privalome rasti sprendimus, kurie suderintų gyvenimo būdą, pasaulinio atšilimo proceso keliamas problemas ir užtikrintų ekonomikos augimą. Sprendimas – darnioji plėtra, įvertinanti socialinius, ekologinius ir ekonominius veiksnius.
Prioritetas – darnioji plėtra
Cementbetonio dangų tyrimų ir gerosios praktikos perdavimo lyderis pasaulyje yra Tarptautinė cementbetonio dangų asociacija (International Society for Concrete Pavements; ISCP). Šiame straipsnyje apžvelgiama pasaulinė cementbetonio dangų tiesimo patirtis ir pateikiami tyrimų rezultatai.
Kaip apibrėžiama darnioji plėtra?
1. Aplinka turi sudaryti patenkinamas visuomenės gyvenimo sąlygas.
2. Ekonomikos rezultatai turi būti teisingai paskirstomi visuomenės nariams.
3. Ekonomikos ir aplinkos santykis privalo būti abipusiškai gyvybingas.
Mokslo tyrimais nustatyta, kad per pastaruosius 25 metus[1]:
• gėlo vandens, prieinamo vienam pasaulinės populiacijos atstovui, vidutinis kiekis sumažėjo 26 procentais;
• vandenynų „negyvųjų zonų“ – vietų, kur dėl deguonies trūkumo ir taršos beveik niekas negali išgyventi, plotai padidėjo 75 procentais;
• prarasti 121 mln. hektarų miškų, daugiausia plečiant dirbamosios žemės plotus;
• pasaulinės anglies emisijos ir vidutinės temperatūros nuolat ir reikšmingai augo;
• žmonijos populiacija išaugo 35 procentais;
• bendras žinduolių, roplių, paukščių ir žuvų skaičius planetoje sumažėjo 29 procentais.
Kas yra darnių technologijų keliai? Kodėl pasaulyje daugėja cementbetonio dangų? Atsakymas slypi vertinant medžiagų savybes.
• Betono konstrukcijos ir kelių dangos yra ilgaamžės. Šiuo metu, be aukštos kokybės, labai vertinamos ir kitos betono savybės. Analizuojama ir vertinama, kaip išgaunamos žaliavos, pats gamybos procesas, gaminių eksploatacija ir jų perdirbimo galimybė.
• Darnių technologijų keliai tiesiami efektyviai, atsižvelgiant į poveikį aplinkai, panaudojant gamtinius išteklius ir užtikrinant ilgaamžiškumą; jie pagerina bendruomenės transporto infrastruktūrą; apgalvotai parengus projektus ir nutiesus kelius, jie, prižiūrimi ir rekonstruojami, suteikia visuomenei saugias ir patogias sąlygas keliauti ir vežti krovinius.
2 pav. Romos imperija, „opus caementicium“.
Lietuvos pavyzdys – neįkvepiantis
Lietuvoje dažnas eismo dalyvis keiksnoja kelininkus dardėdamas suirusia kelio Vilniaus–Utena danga. Tačiau retas įvertina, kad tai tik pirmasis, eksperimentinis ir daugiau kaip prieš trisdešimt metų (1985 m.), taikant senąsias betono kelių tiesimo technologijas, nutiestas kelias. Objektyviai vertindami šio kelio būklę ir atmesdami šiuolaikiniu požiūriu netinkamai įrengtų skersinių siūlių keliamą vibraciją ir triukšmą, stebime, kad betonas išliko gana tvirtas ir atsparus provėžoms. Asfaltbetonio danga tokiomis eksploatacinėmis sąlygomis jau būtų buvusi ne sykį remontuota ir rekonstruota. Važiuojantys šiuo keliu ir patys vairuotojai gali įvertinti, kaip gerai tarnauja 12 km ilgio, jau prieš 11–13 metų rekonstruota šio kelio atkarpa tarp Vilniaus ir Molėtų.
O kokia betono kelių istorija plačiajame pasaulyje?
• Dar Romos imperijoje tiesiami „opus caementicium“ (2 pav.).
• 1856 metais pirmoji betono danga Škotijoje.
• 1888 metais pirmoji betono danga Vokietijoje.
• 1892 metais betono dangų klojimo pradžia JAV, prof. Haroldas M. Westergardas laikomas žymiausiu cementbetonio dangų konstravimo pradininku.
• Iki 1925 metų jau buvo nutiesta 600 mln. kv. m betono kelių.
• Šiuolaikinis betono dangų klotuvas įrengia 300 m kelio per dieną, o kelio danga vidutiniškai 30 metų nereikalauja jokio remonto (3 pav.).
3 pav. Dvisluoksnės cementbetonio dangos įrengimas Vokietijoje.
Belgijoje atliktais tyrimais nustatytas cementbetonio ir asfaltbetonio dangų poveikis aplinkai (per 30 metų gyvavimo ciklą, nevertinant transporto poveikio, didesnis skaičius iliustruoja didesnį neigiamą poveikį).
1. Kvapas – 1 : 10 (cementbetonis : asfaltbetonis).
2. O3 smogas – 1 : 1,8.
3. Ekotoksiškumas – 1 : 6.
4. Radioaktyviosios atliekos – 1 : 4,5.
5. Gamtos ištekliai – 1 : 6.
6. Vandens sąnaudos gamybos procese – 1 : 3.
7. Pirminė energija – 1 : 2,5.
8. Šiltnamio dujų (CO2), atliekų, rūgščių (SO2) ir eutrofikacijos (fosfatų jonai) kiekis praktiškai vienodas.
Suprasdami mineralinių (cementas) ir organinių (bitumas) medžiagų skirtumus, galime įvertinti cementbetonio ir asfaltbetonio dangų poveikį transportui ir aplinkai, eksploatuojant kelius.
1. Transporto kuro sąnaudos važiuojant modernia cementbetonio danga sumažėja 2,35 procento. Tai labai svarbu įvertinant, kad transporto priemonių poveikis aplinkai, įvertinant visą jos eksploatacijos laikotarpį, yra tūstančiais kartų didesnis nei pačios kelio dangos.
2. Diegiant inovacijas, naujosios cemento gamybos technologijos „žemos energijos cementai“ CO2 išmetimą gamybos procese sumažina iki 40 procentų.
3. Atliekų deginimas gaminant cementą 1450 laipsnių temperatūroje suardo organines molekules, neteršia oro ir leidžia saugiai utilizuoti pavojingas atliekas.
4. Betono eksploatacijos metu cementas sugeria CO2 ir sumažina 10–25 proc. jo kiekio, kuris išsiskiria gaminant cementą.
5. Cementbetonis nepavojingas gruntiniams vandenims.
6. Cementbetonio danga yra 100 proc. perdirbama ir naudojama kaip antrinė žaliava.
7. Palyginti su asfaltbetoniu, cementbetonio dangų paviršius 2,5–3 kartus geriau atspindi saulės spindulius ir mažiau veikia šiltnamio efekto susidarymą žemėje.
Kurią dangą pasirinkti?
Vertinant cementbetonio dangų technologijų poveikį visuomenei konkrečioje šalyje, reikėtų atsižvelgti į daugelį veiksnių.
1. Šalys, išgaunančios ir perdirbančios naftą, pirmumą teikia asfaltbetonio, o turinčios didelius cemento žaliavų išteklius ir išvystytą gamybą – cementbetonio dangoms. Tai akivaizdžiai iliustruoja Belgijos (cemento) ir Olandijos (asfalto) šalyse vyraujančios technologijos. Lietuvoje, valstybės mastu, būtų naudinga skatinti vietinės cemento pramonės vystymą, tikintis pasiekti didesnį BVP augimą ir įkurti daugiau darbo vietų.
2. Sykiu mažėtų brangių, importinių medžiagų ir žaliavų panaudojimas.
3. Būtų atliekama mažiau remonto darbų keliuose – mažesnės transporto priemonių sąnaudos ir laiko gaišatis.
4. Naujų technologijų cementbetonio dangos sukuria ilgalaikes patogias (lygus paviršius, nėra provėžų, optimaliai šiurkšti danga) ir saugias eismo sąlygas (4 pav.).
5. Žemas transporto keliamo triukšmo ir vibracijos lygis.
4 pav. Modernios cementbetonio dangos paviršius Vokietijoje.
Sparčiai augant automobilių eismui keliuose ir nedidėjant kelių priežiūros ir plėtros finansavimui, labai svarbu įvertinti cementbetonio ir asfaltbetonio dangų ekonominius rodiklius.
Belgijoje tos pačios kategorijos automagistralės asfaltbetonio danga vidutiniškai kainuoja 834 000, o cementbetonio – 1 165 000 eurų. Brangstant naftai ir jos produktams, šis santykis keičiasi cementbetonio naudai.
Šiuo metu cementbetonio dangos, įvertinus tiesimo ir priežiūros sąnaudas (gyvavimo ciklą), tampa ekonomiškesnės anksčiausiai 7-aisiais, o vėliausiai 14-aisiais jų eksploatacijos metais.
Kanados patirtis teigia, kad vienam kilometrui kelio su cementbetonio danga apšviesti reikia 14 lempų, kai tokiam pačiam asfaltbetonio dangos keliui – 20.
Pastaraisiais metais JAV atliekami tyrimai ir pradedamos rengti plonasluoksnės cementbetonio dangos mažesnio intensyvumo keliuose.
• Rekomenduojamas cementbetonio plokštės storis h = 150 mm, kai ekvivalentinė skaičiuojamoji apkrova ESA = 8 000 000 ESAL per 10 metų.
• Esant dar mažesnei apkrovai, taikomas plokštės storis h = 80 mm, kai ESA = 300 000 ESAL/10M.
• Atitinkamai rekomenduojamas ir mažesnis plokščių skaidymas į 140, 180 ir 230 cm tarpus tarp deformacinių siūlių, kai plokštės storis h = 150 mm.
• Šiuo metu JAV, Minesotos valstijoje, tiesiamos h = 320 mm storio dangos skaidomos į 470 cm ilgio plokštes, jungiamos 32 mm skersmens ir 580 mm ilgio strypais.
Vertinant žaliavų išteklius (vien „Akmenės cemento“ Lietuvoje išžvalgytų žaliavų išteklių pakaktų 200 metų), cemento gamybinius pajėgumus ir transporto srautų augimą, Lietuvoje cementbetonio dangos turėtų šviesią ateitį. Didžiausias trukdis yra Lietuvos negebėjimas rengti ilgalaikes ūkio plėtros programas ir sutelkti Transporto, Ūkio ir Aplinkos ministerijas siekiant bendro tikslo. Žvelgiant net į artimiausios kaimynės Lenkijos pasiekimus (600–700 km cementbetonio dangų per metus), net ir nieko nedarant, gerokai atsiliekant nuo inovatyvių, aplinką tausojančių technologijų, cementbetonio dangos bus mūsų ateitis.
10 priežasčių rengti cementbetonio dangas[2].
• Tinka bet kokio intensyvumo ir sudėties transporto srautui.
• Žemi priežiūros kaštai.
• Aukštas konstrukcijos patikimumas.
• Žemi gyvavimo ciklo kaštai.
• Minimalus poreikis uždaryti eismo juostas eksploatacijos metu.
• Nesusidaro provėžų.
• Atsparios šalto klimato sąlygoms.
• Atsparios didelėms transporto priemonių apkrovoms.
• Pasižymi geresniu sukibimo su padanga rodikliu.
• Paprasti dangos rekonstrukcijos ir stiprinimo darbai.
[1] https://www.15min.lt/mokslasit
[2] Prof. Levas Kazanovichius, Minesotos universitetas, JAV.
Straipsnis paskelbtas žurnale „SA.lt“ (Statyba ir architektūra) | 2019 vasaris.
