Multifunkcjonalne nawierzchnie z betonu jamistego

Nawierzchnie z betonu jamistego stanowią alternatywę dla nawierzchni ze zwykłego betonu cementowego i asfaltowego w zastosowaniu na chodnikach, parkingach, podjazdach oraz drogach o niskim natężeniu ruchu. Alternatywę o tyle interesującą, że oprócz przeniesienia obciążeń eksploatacyjnych oferują możliwość przesączania wody przez swoją strukturę, jej ochłodzenie oraz oczyszczenie, a także redukcję hałasu.

Według raportu ONZ World population prospects [1] obecnie 55% ludności na świecie zamieszkuje miasta. Według prognoz z tego samego raportu do 2050 roku przewiduje się wzrost odsetka ludzi zamieszkujących tereny miejskie o 13 punktów procentowych. Z kolei według szacunków Komisji Europejskiej [2], zawartych w siódmym ogólnym unijnym programie działań w zakresie środowiska naturalnego, obecnie w miastach lub w ich pobliżu mieszka 80% ludności Unii Europejskiej. Postępująca urbanizacja stanowi jedno z istotnych wyzwań społeczno-gospodarczych, ale także i środowiskowych, przed którymi stoi ludzkość. Ludność mieszkająca w miastach zmaga się z problemami zanieczyszczeń powietrza, dużego natężenia hałasu oraz niedoborów wody.

Urbanizacja skutkuje sukcesywnym ograniczaniem powierzchni biologicznie czynnych. Zabudowywanie przestrzeni miejskiej powierzchniami szczelnymi przyczynia się do niedoborów wody w okresach suszy meteorologicznej. Szacuje się, że przy szczelnym pokryciu zlewni około 30% wody opadowej odparowuje, a ponad 50% wód opadowych jest z niej odprowadzanych do systemów kanalizacji deszczowej. Do gruntu wsiąka zaledwie około 15% całości opadu. Dla porównania – w warunkach naturalnych do gruntu wsiąka około 50% wody opadowej (rys. 1). Woda odprowadzona kanalizacją deszczową trafia do zbiorników wodnych bądź rzek, skąd w większości ulega odparowaniu.

Polska posiada jedne z najniższych odnawialnych zasobów słodkiej wody na kontynencie. Według szacunków [4] na jednego mieszkańca Polski przypada niecałe 1,6 tys. m³ odnawialnych zasobów słodkiej wody, co lokuje nasz kraj poniżej definiowanego przez ONZ progu bezpieczeństwa wodnego. W związku z tym szczególnie w naszym kraju istnieje konieczność poszukiwania rozwiązań w zakresie efektywnego zarządzania wodami opadowymi.

Nawierzchnie wodoprzepuszczalne z betonu jamistego lub asfaltu porowatego mogą istotnie przyczynić się do poprawy lokalnych warunków retencji, zwiększając ilość wody wsiąkającej lokalnie do gruntu. Taka nawierzchnia może służyć rozszczelnieniu powierzchni utwardzonej w celu umożliwienia swobodnego odpływu wód opadowych i roztopowych w głąb ziemi, tym samym wpisywać się w plany „odbetonowywania przestrzeni” w dużych miastach, podjętych już np. w Warszawie, w efekcie adaptacji do zmian klimatu [5].

Na tle tradycyjnych rozwiązań nawierzchniowych z betonu asfaltowego lub cementowego beton jamisty wyróżnia się multifunkcjonalnością. Nawierzchnia z betonu jamistego oprócz przenoszenia obciążeń umożliwia odprowadzenie wody opadowej, jej ochłodzenie oraz oczyszczenie. Jak wskazują m.in. wyniki badań autorów, nawierzchnie z betonu jamistego mogą również przyczynić się do ograniczenia zanieczyszczenia hałasem w miastach. Zastosowanie fotokatalizatorów w składzie materiału sprawia, że beton jamisty może również efektywnie oczyszczać powietrze [6, 7].

Beton jamisty jest specjalnym rodzajem betonu o otwarto-porowej strukturze (fot. 1), która umożliwia swobodny przepływ cieczy i gazów przez jego przekrój. Objętość pustek powietrznych w strukturze betonu jamistego przekracza zazwyczaj 15%. Tak wysoką porowatość tego materiału uzyskuje się poprzez częściowe bądź całkowite wyeliminowanie ze stosu okruchowego betonu jamistego kruszywa drobnego. W rezultacie otrzymuje się materiał, którego szkielet stanowi kruszywo grube pokryte cienką warstwą zaczynu bądź zaprawy, uzupełniony dużą ilością pustek powietrznych tworzących otwarte jamy.