Optimal anvendelse og udnyttelse af genbrugsmaterialer

Transkript

1 MILJØVEJEN Optimal anvendelse og udnyttelse af genbrugsmaterialer RGS 90 A/S har fortsat udviklingen omkring koldasfalt siden vort indlæg på Vejforum i 2003, og yderligere er genanvendelse ved bundsikrings- og bærelag interessant i kombination med koldasfalten. I den anledning har RGS 90 A/S, Cowi A/S og Vejdirektoratet / Vejteknisk Institut fundet sammen omkring gennemførelsen af en forsøgsvej, hvor det er tanken at samle alle resultaterne i en rapport, der dels kan gå tættere på dimensioneringen med genbrugsmaterialer, og dels kan gøre op med mange fordomme på dette område. Valget er faldet på Klintevej ved Stigsnæs Industripark, hvor Skælskør Kommune har ombygget og forstærket Klintevej af hensyn til den øgede trafikmængde, der fremkommer af de planlagte udbygninger i området: I henhold til lokalplan nr. 126 For et område til affaldsbearbejdende virksomheder i Stigsnæs Industripark udbygger RGS 90 A/S faciliteterne for slamkompostering på Stigsnæs (Plads Syd). Tilsammen med den eksisterende plads Nord vil de to pladser omfatte arealer til modtagelse, forbehandling, kompostering, sortering, midlertidig oplagring samt frakørsel af materialer. 12 Af Arne Holm, RGS 90 A/S aholm@rgs90.dk DANSK VEJTIDSSKRIFT NOVEMBER 2005 I henhold til lokalplan nr. 106 Baltic Gate Terminal, International containerhavn ved Stigsnæs vil containertransporten foregå på adgangsvejen og efterfølgende også på planlagt banestrækning. Som det fremgår af ovenstående er Klintevej udbygget til forsyningsvej for RGS 90 A/S Industrimiljø i Stigsnæs og skal senere også tjene som forsyningsvej for den kommende containerhavn. Vejen er p.t. en kommunevej i Skælskør Kommune. Ud fra et ønske om at medvirke til at sikre genanvendelse af råstoffer og vejbygningsmaterialer blev Klintevejs udbygning udbudt primært med genbrugsmaterialer og alternativt med nye materialer, således at det kunne være muligt at sammenligne prisforskelle. Der blev afholdt licitation for projektet, hvor M. J Eriksson A/S var billigst og blev antaget som hovedentreprenør, og ikke overraskende viste det sig, at genbrugsmaterialer generelt er billigere end nye materialer. Den konservative vejsektor efterspørger ikke genbrugsmaterialer i samme omfang som nye materialer, og dermed er genbrug i endnu et stykke tid det billigste alternativ. Ved dimensioneringen blev der forsigtigt anvendt en bæreevne for genbrugsmaterialerne på kun 60% af de tilsvarende nye materialer. Alligevel var de 3 laveste tilbud i gennemsnit 6% dyrere for nye materialer end for genanvendelige materialer. Én undtagelse skal dog lige fremhæves, idet knust beton var dyrere end stabilt grus fra den lokale grusgrav, hvilket skyldtes både markedskræfter og transportafstand. Vejen har fået slidlag i slutningen af maj 2005, og vi arbejder p.t. på de mange data fra vore undersøgelser. Genanvendelse bør ligge i rutinerne Det bør være sådan, at man først bruger de tilstedeværende brugbare materialer ved et vejbyggeri, f.eks. når en vej skal bygges om, og først, når der ikke er flere egnede materialer, får man leveret nye materialer udefra. Det er sund råstoføkonomi og ofte også det billigste for projektet. Specielt når det gælder forurenet jord, kan der være mange penge i at anvende jorden i projektet i stedet for at køre den et andet sted hen.

2 Tilsvarende kan der for et projekt være økonomi i at anvende nogle af de egnede alternative materialer, der er på markedet, fordi alternative materialer ofte sælges til en lavere pris end de naturlige materialer fra en råstofgrav, forudsat at de har egenskaber, der lever op til de tekniske krav. Dog er det således, at alternative materialer af høj kvalitet, f.eks. førsteklasses knust beton, meget vel kan være dyrere end traditionelt stabilt grus, som det viste sig omkring Klintevej. Selvom genanvendelse i Danmark har haft gode kår meget længe, er der stadig barrierer at overvinde. Det er ofte mere besværligt at genanvende. Nogle vaner skal ændres; der skal tænkes anderledes; der skal søges om tilladelser i større udstrækning end ellers, og nogle personer skal overbevises om, at det nu også giver en god løsning at gøre noget alternativt. Normområdet halter bagefter. De danske vejregler er i udpræget grad baseret på de traditionelle materialer, og de alternative materialer kommer med hvis de overhovedet kommer med på de traditionelle materialers betingelser. På europæisk plan er det det samme. I den europæiske normorganisation CEN foregår der i øjeblikket et vigtigt arbejde med de alternative materialer. De alternative materialer bør ikke diskrimineres, hverken med udgangspunkt i de tekniske egenskaber eller de miljømæssige forhold. Det er klart, at nogle af de alternative materialer, f.eks. forbrændingsslagge, indeholder forskellige stoffer, som ved udvaskning i visse situationer kan have uheldige virkninger på det omkringliggende jord- og vandmiljø. Det skal naturligvis minimeres; men der er tendenser til meget skrappe restriktioner over for alternative materialer, og disse kan være en uoverstigelig barriere for en højere grad af genanvendelse. Hvis alternative materialer skal testes for det ene og det andet, og en bestemt anvendelse hver gang skal vurderes af miljømyndigheder, bliver genanvendelse ikke rutine. Samfundet bør nå frem til, at genanvendelse af materialer sker i en så stor udstrækning som muligt. Regelsæt for krav til vejteknik og til miljø bør være konkrete og enkle at håndtere. Målet er at genanvendelse bliver rutine. Det er glædeligt, at der er nu anlagt en vej som et forsøg i stor skala med et stort indslag af genanvendelige materialer ved Klintevej i Skælskør. Dette er gjort for at demonstrere, at det kan lade sig gøre. Samtidig bliver der her mulighed for at følge vejens og materialernes egenskaber gennem en lang årrække. Projektet Princippet i Miljøvejen er opbygningen som følger: Tværprofil Klintevej. Figur 1. Konkurrerende belægningsopbygninger efterfulgt af den endeligt udførte efter faktisk forbrug. 600 mm Bundsikringslag i forbrændingsslagger 260 mm Afretning med grusbærelag SG 110 mm Bærelag i Genbrugskoldasfalt KGAB mm Mellemlag i KAB 8t 30 mm Slidlag i AB 8t Projektets trace blev fastlagt i henhold til vejbyggelinierne, der var udstukket på grundlag af de vedtagne lokalplaner og i en maksimal kote 2,50 m, der svarer til koten på det planlagte havneområde. Underbunden blev vurderet på baggrund af tidligere udførte geotekniske undersøgelser i området. Belægningen på den eksisterende vej skulle opfræses og blev genindbygget i dæmningerne af genbrugsgrus i siderne af vejen, som beskrevet nedenfor. Da man fortsat er af den opfattelse, at forbrændingsslagge kun må indbygges tørt, blev underside slagge fastlagt til kote 1,30 m. Højeste vandstand i Store Bælt er tidligere registreret til kote 1,20 m. Ydermere for at sikre tørt forbrændingsslagge blev der i begge sider af slaggelaget udlagt en dæmning af genbrugsgrus. Den nye slamplads er langs Klintevej afgrænset af en jordvold, og grøften mellem jordvold og vej blev i bunden forsynet med drænledning lagt i NOVEMBER 2005 DANSK VEJTIDSSKRIFT 13

3 0/8 filtergrus. Brønde på drænledningen blev givet afløb med tætte ledninger lagt på tværs af vejen under slaggelaget. På grund af den fremtidige udbygningsmulighed i fase 3 med midterrabat og dublering af kørebanebredden ligger Klintevej med ensidigt fald mod vest dvs. mod grøften ved foden af jordvolden. Stabilgruslaget kunne udføres enten af genbrugsstabilt eller af knust beton. Asfaltlagene kunne udføres af koldgenbrugsasfalt med afsluttende varmt slidlag eller alternativt med nye materialer. Udbudsmaterialet blev udarbejdet i henhold til Vejdirektoratets Udbuds- og Anlægsforskrifter. Projektet blev udbudt i åben licitation, og udbudsmaterialet blev sendt (på CD-ROM) til 16 interesserede, hvoraf 5 gav tilbud. Som nævnt i indledningen var varianten med de nye materialer 6% dyrere end genbrugsmaterialeløsningen. Ses alene på belægningerne (arbejdsplads, jordarbejder og afvanding var stort set uafhængig af belægningstype) var forskellen faktisk 8,5%. Miljøforhold Forbrændingsslagge Forbrændingsslagge fremkommer som et restprodukt i et betydeligt større omfang, end der i øjeblikket er efterspørgsel til. Man bliver generelt betalt for at afhente slagge fra depoterne. Genanvendelse af materialet begrænser behovet for nye råstoffer, samtidig med at der spares plads hertil på losse- og fyldpladser. Forbrændingsslagge kan anvendes som bundsikringslag eller som fyldmateriale, som erstatning for almindelig jordfyld ved jordarbejder i bygge- og anlægssektoren. Anvendelse som fyldmateriale og/eller bundsikringsmateriale er miljømæssigt reguleret ved Miljø- og Energiministeriets bekendtgørelse 655 af 27. juni 2000 og lov om miljøbeskyttelse, Lov 358 af 6. juni Ifølge miljøbeskyttelseslovens 19 må stoffer, produkter og materialer, der kan forurene grundvand, jord og undergrund, ikke uden tilladelse nedgraves i jorden, udledes eller oplægges på jorden eller afledes til undergrunden. Slagge fra affaldsforbrænding kan uden tilladelse genanvendes til formålene beskrevet i genanvendelsesbekendtgørelsen forudsat bl.a., at slaggen anbringes over højeste grundvandsspejl i maks. 1 meters højde, og kravværdier til slaggens forureningsindhold overholdes. En projektbeskrivelse skal dog altid fremsendes til amtet senest 4 uger før arbejdet igangsættes. Koldasfalt Den anvendte Koldasfalt tilgodeser miljøet både omkring genanvendelse af stenmaterialet, men også og ikke mindst omkring genanvendelsen og oparbejdningen af bindemidlet, hvor emulgatorer og rejuvenator regenererer bindemidlet således, at der dels opnås en fornyet smidighed i materialet, der gør dette bearbejdningsvenligt for udlægningen og samtidigt sikrer en passende sluthårdhed i det færdige produkt. I koldasfaltbærelaget KGAB 32 anvendtes 75% genbrug af knust asfaltgranulat 0-32 mm, der var justeret i kornkurven med 25% granit af typen Dura Splitt mm. Omkring bindemidlet blev der tilført 1,8% ny bitumen gennem tilsætningen af 3,0% emulsion BE 60s, der er en 60% speciel bitumenemulsion, hvorved der blev genanvendt 3,5% bitumen fra genbrugsmaterialerne, således at den samlede bindemiddelmængde blev 5,3%. I koldasfalt Mellemlaget KAB 8t anvendtes 80% genbrug af knust asfaltgranulat 0-8 mm, der var justeret i kornkurven med 20% granit af typen Dura Splitt 5-8 mm. Omkring bindemidlet blev der tilført 2,88% ny bitumen gennem tilsætningen af 4,8% emulsion BE 60s, der er en 60% speciel bitumenemulsion, hvorved der blev genanvendt 4,02% bitumen fra genbrugsmaterialerne, således at den samlede bindemiddelmængde blev 6,9%. Figur 2. Komprimeringskontroller efter sandefterfyldningsmetoden. Energibesparelser Som det ses under materialerne, spares store olieressourcer i selve genanvendelsen af bitumen. Derudover spares der energi i forhold til varmblandet asfalt, idet energiforbruget under fremstillingen af varen til udlægning forgår gennem en koldblanding, hvor vand indgår som smørende parameter. På de ca. 760 lbm vej i 8 meters bredde med koldasfalt er der alene ved genbruget i koldasfalten og den kolde fremstillingsmetode sparet liter olie (til brændstof og bindemiddel) i forhold til en løsning med traditionelt varmtblandet asfalt. Arbejdsmiljøet Under fremstillingen på EBV-Koldblandeværket kommer der dels ingen giftig afdampning fra bindemidlet (alt blandes jo ved dagtemperatur), og vandindholdet fra emulsionen eliminerer støvgener. Udlægningen på vejen foregår med helt traditionelt udstyr, idet gummihjulstromlens masserende effekt udnyttes til fastlåsning og forkiling af materialet. Der køres med varme (60 C) på strygejernet på udlæggeren for at sikre, at materialet slipper dette, men ellers arbejdes med helt kolde materialer, hvor vand er smøremidlet, derfor er arbejdsmiljøet ikke belastet af asfaltdampe fra røgfaner, og der kan arbejdes uden førerhus på udlæggeren. Slagger på Klintevej. Mellemlag mod syd. 14 DANSK VEJTIDSSKRIFT NOVEMBER 2005

4 materialetekniske principper. Der er anvendt forbrændingsslagge fra to kilder: BOFA (Leveret af RGS 90) KAVO (leveret af DSV) BOFA-slaggen er udlagt i de to første lag st og i alle tre lag st og slaggen fra KAVO er udlagt som tredje lag st samt alle tre lag fra st Sigteanalyser på slaggen har følgende gennemsnitsværdier: Figur 3. Stabilt grusbærelag er udlagt med SG II fra Lønggården grusgrav ved Sorø. Dimensionering Belægningerne blev dimensioneret for en 15-årig periode på basis af trafikprognoser og vurdering af trafikmønstre. Dimensioneringstrafikken blev beregnet i overensstemmelse med Vejdirektoratets retningslinier i Vejregelforberedende Rapport, Dimensionering af befæstelser og forstærkningsbelægninger + program, Vejdirektoratet Trafikmængderne blev fastlagt ud fra oplysning fra RGS 90 A/S om trafik til/fra slampladsen og til/fra havnen. Ækvivalente 10 ton aksler i alt blev sat til Asfaltens E-modul blev reduceret regningsmæssigt med 20% for at tage højde for den nedsatte trafikhastighed. Der forudsattes frosttvivlsom underbund med en bæreevne på 40 MPa. Med henblik på at få udført det billigste vejanlæg, der er teknisk acceptabelt, blev der taget udgangspunkt i genbrugsmaterialer og belægning med nye materialer udbudt som alternativ mulighed. Med anvendelse af nye materialer til belægningen vil der være behov for tilførsel af ca m 3 råjord mod kun ca m 3 ved anvendelse af forbrændingsslagge i 600 mm tykkelse. En kombinationsmodel med forbrændingsslagge og nye belægningsmaterialer skulle også være en mulighed. Det blev efter nogen overvejelse besluttet at sikre en tæt overflade ved at afslutte med nyt varmblandet slidlag. Skemaet i figur 1 angiver de konkurrerende belægningsopbygninger efterfulgt af den endeligt udførte efter faktisk forbrug. Udførelse og kontrol Forbrændingsslagge Forbrændingsslagge kan anvendes til bundsikringslag og derved erstatte sand- og gruslag som fyldmateriale, det vil sige som erstatning for almindelig jordfyld ved jordarbejder i bygge og anlægssektoren. Det tekniske grundlag for denne anvendelse er vejreglernes anlægsforskrifter for jordarbejder, idet betingelser og beskrivelser for en given slagge skal vurderes i den konkrete situation, på samme måde som forskellige jordarter bliver det i henhold til geometriske og optimalt vandindhold: 16,3% - 17,1% maksimal tørdensitet: 1,75 t/ m 3-1,73 t/ m 3 Komprimeringskontroller, der er udført efter sandefterfyldningsmetoden, viser for BOFA gns. 97,4 min. 93,6 og for KAVO gns. 97,7 min. 95,0. Se også figur 2. Bundsikring I begge sider af laget af forbrændingsslagge er der udlagt genbrugsstabil som afgrænsningsdæmninger mod grøfterne, således at forbrændingsslaggen kun er placeret under asfalten. Stabilt grus Stabilt grusbærelag er udlagt med SG II fra Lønggården grusgrav ved Sorø. Se figur 3. Der er udført komprimeringskontrol med de i figur 4 viste resultater. Koldasfalt Koldasfalt er en speciel asfalttype, der er baseret på genanvendelse af brugt asfalt som det primære stenmateriale. I forhold til traditionel asfaltproduktion adskiller produktionen af koldasfalt sig ved, at der ikke foregår en opvarmning af sten eller bindemiddelmateriale. Koldasfalten fremstilles gennem en koldblandeteknik, hvor der anvendes en bitumenemulsion som bindemiddel. Gennem tilsætning af en rejuvenator aktiveres Midlertidigt slidlag Mellemlag. Slidlag færdigt mod Syd. 16 DANSK VEJTIDSSKRIFT NOVEMBER 2005

5 den gamle asfalt bitumen, hvilket sikrer optimal genanvendelse og høj bearbejdelighed. Baggrunden for at introducere koldasfalt i Danmark tager udgangspunkt i fire ønsker: 1. At foretage en ressourceoptimering af asfaltgenbruget, således at der sker en materialegenanvendelse i så højværdige lag i vejbefæstelsen som muligt. 2. At sikre at der ved genanvendelse af asfalt forsat sker en sammenklæbning af materialet, således af en diffus spredning af asfaltklumper i naturen minimeres 3. At produktion og udlægning af asfalt baseres på ressource- og miljøhensyn, således at energiforbrug samt emissioner minimeres. 4. At der ved produktion og udlægning er taget størst mulig hensyn til arbejdsmiljøet, således at anvendelsen af personlige værnemidler minimeres. Der blev registreret de i figur 5 og 6 viste værdier i produktionskontrollen for koldasfalten. Sammenfatning indtil nu Stærk vej Vejens styrke og bæreevne, som vi p.t. kun kan vurdere på en visuel baggrund, efterlader det indtryk, at den voldsomme overdimensionering i anvendelsen af genbrugsmaterialerne (kun tillagt 60% af bæreevnen for nye materialer) har resulteret i en ualmindelig stærk vej, idet vi er vidende om, hvilken voldsom trafikering der dels har været i byggeperioden og dels har været efter færdiggørelsen med slidlag. Figur 4. Udført komprimeringskontrol. Figur 5. Værdier fra produktionskontrol for koldasfalt. Umiddelbart efter udlægningen af mellemlaget (KAB 8t fra st. 24 til st. 540 og AB 11t fra st. 540 til st. 760) blev stykket fra st. 540 til st. 760 belastet med dumpertrafik, idet der blev transporteret skønsmæssigt ca ton MSP (Mineraliseret Slam Produkt) fra den gamle slamplads ind på den nye over dette stykke af vejen. Efter slidlagets pålægning i maj 2005 har der været tilkørt slam til den nye slamplads på store lastbiler, hvilken trafik kører på langs ad hele Klintevej, og der er tilkørt ikke under ton til modtagehallen for enden af Klintevej. Derudover er der blevet transporteret minimum ton MSP tilbage til den gamle slamplads (fødeanlægget for Carbogrit fabrikken) hen over sommeren Denne voldsomme trafik på vejen har tilsyneladende ikke efterladt nogen spor på vejen, hvor man kunne have forventet nogen slid og nogen sporkøring, men der er intet at se. Vejteknisk Institut har netop foretaget bæreevnemålinger med faldlodsmåling på KGAB Bærelag Klintevej. NOVEMBER 2005 DANSK VEJTIDSSKRIFT 17

6 vejen, og det er tanken at gentage disse undersøgelser en gang årligt fremover, men vi kender ikke resultaterne fra disse målinger endnu i skrivende stund. Men, som det plejer at være omkring målinger på koldasfaltmateriale, skal vi til at vende os til helt andre talparametre som erfaringstal for holdbarheden, end man er vandt til for varmblandede materialer. Vejens styrke efterlader det indtryk hos undertegnede, at styrken i Koldasfalt faktisk bør næsten ligestilles med varmblandede materialer, hvilket jo så vil medføre en betydelig større konkurrenceevne for produktet. Jævn vej Vejteknisk Institut udførte jævnheds- og sporkøringsmålinger med profilograf den 9. december 2004, hvilket var få uger efter vejens åbning for trafik (på koldasfalt mellemlaget KAB 8t). Der blev målt i begge retninger fra station 30 til station 780. Målingerne blev gentaget den 9. maj 2005 (på det færdige slidlag). Krav i Vejreglerne, Almindelig arbejdsbeskrivelse for Varmblandet asfalt, nov. 1998, er overholdt. (Afsnit krav til jævnhed i længderetning for bære-/bindelag på veje med tilladt hastighed mindre end eller lig med 80 km/t). Vurdering i øvrigt: Der er ved begge målinger konstateret ubetydelig sporkøringstal, overvejende mindre end 5 mm. Jævnheden angivet i IRI-Tal er beregnet til mellem 1 og 4 mm/km med enkelte positioner op til 6 mm/km. Det er tanken at følge op med målinger gennem flere år for at se, om der sker en udvikling af ujævnheder og sporkøring med tiden. Resultaterne vil blive rapporteret, når der foreligger værdier efter nogle år. Figur 6. Værdier fra produktionskontrol for koldasfal Kørestabilt slaggelag Under indbygningen af slaggelaget konstaterede vi, at dette var langt mere kørestabilt end ventet, hvilket jo vil være en fordel ved anvendelse i anlægsopgaver. Et par steder var bæreevnen i bunden meget lav (blødbund), hvorfor vi måtte udskifte med genbrugsballast meget lokalt disse steder (i alt omkring 60 m 2 ) Restriktionerne omkring anvendelsen af slaggeprodukter til vejbygning forekommer diskriminerende for produktet i forhold til andre bundsikringsmaterialer. Det bør undersøges seriøst, om risikoen for udsivning/udvaskning virkelig er så stor, og hvorfor ikke indbygge under grundvandspejlet. Holdningsændringer overfor genanvendelse De mange barrierer, der er overfor anvendelse af genanvendelige materialer med kemiske undersøgelser osv., diskriminerer genanvendelse (alternative materialer) i forhold til anvendelsen af nye materialer. Der bør finde en udligning sted, idet mange nye materialer måske i mange tilfælde også indeholder uønskede stoffer. Disse skal man undersøge for ved genanvendelse. Men med nye materialer kan disse blot anvendes uden videre! Der bør ske en total holdningsændring hos myndigheder og bygherrer, hvor man altid bør foretrække genanvendelse frem for nye materialer, og kun, hvor det ikke er muligt at fremskaffe Genbrugsballast, Genbrugsstabil, Koldasfaltgenbrug osv., da tillade anvendelse af nye materialer.genbrug bør altid anvendes Per rutine! Erfaringsindsamlinger fra Klintevej Det er tanken at følge holdbarheden af Klintevej i vores selvbestaltede ERFAgruppe (Vejteknisk Institut, Cowi A/S og RGS 90 A/S). Vi glæder os også til at kunne forelægge en veldokumenteret rapport fra Vejteknisk Institut om nogle år (nok 5 år), som vil gøre op med fordomme over for genanvendelse. 18 DANSK VEJTIDSSKRIFT NOVEMBER 2005