Koszty budowy

Koszt mieszanki mineralno-asfaltowej

Koszt mieszanki mineralno-asfaltowej można rozbić na kolejne grupy kosztów:

1. Koszty produkcji:

• Ogrzewanie kruszywa i lepiszcza
• Załadunek kruszyw do dozatorów wstępnych
• Obsługa (operator, pomocnicy operatora)
• Praca wytwórni mieszanek mineralno-asfaltowych
• Wypełniacz podstawowy
• Kruszywa
• Lepiszcze asfaltowe
• Stabilizatory
• Środki adhezyjne

Koszty produkcji w zasadzie nie zależą od rodzaju produkowanej mieszanki. Jeżeli założymy, że produkcja odbywa się w takich samych warunkach atmosferycznych (wilgotność kruszywa, temperatura otoczenia) oraz przy zbliżonych wydajnościach produkcji (przy dobrze skonfigurowanej wytwórni wydajność produkcji mieszanek typu betonowego jest zbliżona do wydajności mieszanek o nieciągłym uziarnieniu), to można założyć, że koszt produkcji jest na stałym poziomie.

Zmiany kosztu mieszanek mineralno-bitumicznych zależne są w sposób znaczący od kosztu i ilości materiałów wsadowych, a te mogą się znacząco różnić ceną. Największym kosztem jednostkowym jest lepiszcze asfaltowe, kolejny i znaczący koszt to ilość wypełniacza podstawowego.

Największą ilość wagowo i objętościowo w mieszankach mineralno-asfaltowych stanowią kruszywa mineralne. W zależności od uziarnienia można przyjąć gradację cenową kruszyw w następujący sposób:

• Frakcje piaskowe 0/2 – są najtańsze
• Frakcje grysowe tj. o uziarnieniach 2/5, 5/8, 8/11, 11/16, 16/22 – są droższe od piasku, a spośród nich grysy frakcji 5/8 i 8/11 są najdroższe
• Wypełniacz – jest najdroższym kruszywem

Jeżeli założymy, że cena najdroższych grysów frakcji 5/8 i 8/11 mm i przyjmiemy je za 100 %, to ceny pozostałych grysów kształtują się następująco:

• Cena frakcji 2/5 mm wynosi ok. 90-95% ceny grysów frakcji 5/8 i 8/11 mm
• Cena frakcji 11/16 i 16/22 mm wynosi ok. 80-90% ceny grysów frakcji 5/8 i 8/11 mm

Z kolei ceny frakcji piaskowej to około:

• Piasek łamany wynosi ok. 50-70 % ceny grysów frakcji 5/8 i 8/11 mm
• Piasek naturalny wynosi ok. 10-15% ceny grysów frakcji 5/8 i 8/11 mm

Porównując cenę wypełniacza podstawowego możemy zauważyć, że jest on dość drogi, a jego cena w stosunku do ceny grysu 5/8 i 8/11 mm wynosi ok. 150-160 %.

Powyższe informacje cenowe oczywiście będą się różnić w zależności od miejsca w Polsce, lecz oferty cenowe kruszyw niewiele będą się od siebie różnić u różnych producentów i dostawców kruszyw.

Z powyższych proporcji nasuwają się następujące wnioski co do wartości materiałów mineralnych w mieszankach mineralno-asfaltowych:

1. Najdroższym składnikiem mineralnym jest wypełniacz podstawowy

2. Najtańszym składnikiem są frakcje piaskowe

3. Frakcje grysowe nie różnią się aż tak znacząco cenowo, ale każde kilka złotych na materiale wsadowym rzutuje na końcową cenę:

• W mieszankach typu betonowego o uziarnieniu do 8 mm (AC 8) czy 11 mm (AC 11) około 30-50% stanowią najdroższe kruszywa, czyli frakcje 5/8 i 8/11
• W mieszankach o uziarnieniu nieciągłym o uziarnieniu do 8 mm (np. SMA 8) czy 11 mm (np. SMA 11) frakcje 5/8 czy 8/11 stanowią około 50%
• W mieszance SMA 16 największą ilość materiału grysowego tj. ok. 40-50% stanowi kruszywo o uziarnieniu 8/16 lub 11/16. Kruszywo takie jest proporcjonalnie tańsze od najdroższych frakcji 5/8 czy 8/11

4. Wypełniacz:

• W mieszankach typu betonowego do warstw ścieralnych wypełniacza podstawowego stosuje się ok 7-10%
• W mieszankach typu SMA 8 czy SMA 11 wypełniacza podstawowego jest ok. 9-12%
• W mieszance typu SMA 16 wypełniacza podstawowego jest ok 7-8%

Reasumując koszt mieszanki mineralnej w zależności od rodzaju docelowej mieszanki mineralno-asfaltowej kształtuje się następująco:

1. Najdroższe mieszanki mineralne to mieszanki mineralne przeznaczone do SMA 8 i SMA 11 (stosunkowo dużo wypełniacza podstawowego i dużo droższych frakcji grysowych)

2. Mieszanki typu betonowego (AC 8 i AC 11) z przeznaczeniem dla warstw ścieralnych – są trochę tańsze (nieznacznie zmniejszona ilość wypełniacza podstawowego i zmniejszona ilość grysów frakcji 5/8 i 8/11). Obniżenie kosztu mieszanki mineralnej następuje w wyniku znacznego zwiększenia frakcji piaskowej, które zazwyczaj są znacząco tańsze

3. Mieszanka mineralna z przeznaczeniem do SMA 16 zazwyczaj oscyluje cenowo na poziomie mieszanek mineralnych przeznaczonych do betonów asfaltowych. Wiąże się to z tym, że stosujemy:

• Nieznacznie mniejsze ilości wypełniacza podstawowego, co obniża koszty
• Znacząco mniejszą ilość piasku (kruszywa drobnego 0/2) – co z kolei podwyższa koszt, bo jest to tani materiał
• Stosunkowo mało grysów frakcji 5/8 i 8/11 (zazwyczaj około 15-30%), co jest efektywne cenowo
• Dużo (tańszych) grysów frakcji 8/16 lub 11/16 – zazwyczaj około od 30-50%

Największy koszt materiału stanowi lepiszcze asfaltowe, jego rodzaj i ilość. Rodzaj lepiszcza dobierany do mieszanek zazwyczaj wiąże się od strony technicznej z wymaganiami uzyskania odpowiednich parametrów zapisanych w specyfikacji technicznej. Podstawowym wyzwaniem jest uzyskanie odporności na deformacje plastyczne (trwałe), czyli odporności na koleinowanie. Wiemy jednak, że odporność na koleinowanie zależy w pewnym stopniu od rodzaju lepiszcza oraz od właściwości mieszanki mineralnej. Aby uzyskać pożądaną odporność na koleinowanie mamy dwie opcje – możemy albo stosować lepsze jakościowo lepiszcza, albo popracować nad mieszanką mineralną.

Częstym przypadkiem, by uzyskać odpowiedni poziom odporności na koleinowanie wybiera się pierwszą możliwość, np. przez zastosowanie asfaltu modyfikowanego polimerami, który jednocześnie jest droższy (obecnie 400 – 500 zł za tonę) od podstawowego lepiszcza drogowego. Jasne jest, że droższe lepiszcze to wyższa cena mieszanki mineralno-asfaltowej. Drugą możliwość możemy zastosować w takich przypadkach, gdy kruszywa, którymi dysponujemy pozwalają zaprojektować odpowiednie uziarnienie mieszanki mineralnej.

Na podstawie ok. 10 lat doświadczeń z mieszankami typu SMA 16 JENA można stwierdzić, że ten typ mieszanki charakteryzuje się odpowiednim szkieletem mineralnym i gdy zastosujemy asfalt drogowy 50/70 zwykle nie mamy problemów z uzyskaniem odpowiedniej odporności na koleinowanie dla każdego obciążenia dróg od KR1 do KR 7.

Drugim elementem wpływającym na cenę, oprócz rodzaju lepiszcza, jest wymagana przez mieszankę mineralną ilość lepiszcza asfaltowego. Według dzisiejszych popularnych przepisów GDDKiA (WT-2 2014) minimalne ilości lepiszcza w mieszankach o gęstości porównawczej 2,65 Mg/m3 wynoszą:

• AC 8S 5,8-6,0%
• AC 11S 5,8%
• SMA 8S 7,2%
• SMA 11S 6,6%
• AC11W 4,8%
• AC 16W 4,6%
• SMA 16 Jena 5,2%

Z powyższego zestawienia widać wyraźnie, że ilość lepiszcza asfaltowego w mieszankach mineralno-asfaltowych:

• Typu betonowego do warstw ścieralnych (AC S) oscyluje około 6%
• Typu SMA (SMA S) oscyluje około 6,6% – 7,2%
• Typu betonowe do warstw wiążących oscyluje około 4,6-4,8%
• Typu SMA 16 JENA oscyluje około 5,2%

Porównując dalej różnice między wymaganymi ilościami asfaltu do SMA 16 JENA z innymi mieszankami możemy stwierdzić, że:

• Betony asfaltowe do warstw ścieralnych (AC S) potrzebują ok. 10-15 % więcej asfaltu
• Klasyczne SMA S potrzebują ok. 25-40% więcej asfaltu
• Betony asfaltowe do warstw wiążących (AC W) potrzebują ok. 7-11% mniej asfaltu

Po powyższej analizie kosztów materiałów składowych możemy już podsumować, jak będą kształtować się koszty mieszanek oraz koszty wykonania nawierzchni. Poniższy opis jest wykonany po analizie kosztów firmy PPU TUGA Sp. z o.o. z Nowego Dworu Gdańskiego. Oczywiście w innych rejonach Polski, stosując inne rodzaje kruszyw i koszty produkcji proporcje mogą wyglądać nieco inaczej, lecz autorzy zakładają, że nie wystąpią znaczące rozbieżności.

Zakładając koszt mieszanki mineralno–asfaltowej typu SMA 16 JENA, wykonanej w oparciu o asfalt 50/70 oraz dobrej jakości kruszyw o LA25 , jako porównawcze 100%, można oszacować, że koszty poszczególnych mieszanek wynoszą:

1. AC 8 S lub 11 S KR 1-2 ok. 90-95% – mieszanka jest tańsza, gdyż wymagania dla kruszyw są znacząco niższe, co skutkuje stosowaniem tańszych kruszyw o niższej jakości

2. AC 11 W lub 16 W KR 1-2 ok. 85-90% – mieszanka jest tańsza, gdyż wymogi dla kruszyw są znacząco niższe, co skutkuje stosowaniem tańszych kruszyw, oraz ilość lepiszcza jest znacząco niższa

3. AC 8 S lub 11 S KR 3-4 (asfalt 50/70) – około 100 % (cena porównywalna z SMA 16 JENA)

AC 8 S lub 11 S KR 3-6 (asfalt modyfikowany) około 115% – mieszanka jest droższa

4. AC 16 W KR 3-7 (asfalt niemodyfikowany) 90-95% – mieszanka jest tańsza, ponieważ w mieszance do warstwy wiążącej potrzebuje znacząco mniej asfaltu

5. SMA 8 lub 11S (asfalt 50/70) ok. 115-120% – mieszanka jest droższa

6. SMA 8 lub 11S (asfalt modyfikowany) ok. 130-140 % – mieszanka jest droższa

Jeżeli porównamy koszt mieszanki SMA 16 JENA do mieszanki typu betonowego, z przeznaczeniem do warstwy ścieralnej i wiążącej możemy stwierdzić, że najtańsze są mieszanki dla ruchu KR 1-2. Wiąże się to przede wszystkim z cenami kruszyw o znacząco niższych parametrach i w związku z tym o znacząco niższych cenach. W dalszej części rozważań na temat kosztów, okaże się jednak, że wykonanie takiej nawierzchni wcale nie jest tańsze.

Zastosowanie jednak mieszanki SMA 16 JENA w jednej warstwie zamiast układu dwóch warstw z mieszanek typu betonowego (AC S + AC W), daje inwestorowi nawierzchnie o zupełnie innych parametrach i o zupełnie innej trwałości.

Przy zastosowaniu mieszanek typu betonowego o wyższych parametrach, jak dla ruchu KR 3-6, koszt materiału w stosunku do SMA 16 JENA praktycznie jest taki sam (dla asfaltów niemodyfikowanych). Jeżeli zastosujemy asfalt modyfikowany to koszt układu warstw ścieralna + wiążąca (AC S + AC W) staje się już wyższy od SMA 16 JENA.

Jeżeli w układzie warstw pojawi się warstwa ścieralna z SMA 8 lub 11 to koszt klasycznego układu warstw ścieralna + wiążąca (np. SMA 11 + AC W) będzie znacząco wyższy od jednowarstwowej aplikacji SMA 16 JENA.

Powyżej przytoczona analiza dotyczy analizy kosztów materiałów, czyli faktycznie kosztów wyprodukowania mieszanek mineralno–asfaltowych. Jak już wspomniano na początku rozdziału, jest to jeden z trzech składników kosztów wykonania nawierzchni asfaltowych. Jeżeli założymy, że koszt wykonania 4 cm grubości warstwy na jednostkę powierzchni wynosi 100%, to koszt materiału (mieszanki mineralno – asfaltowej) wynosi z tego około 55-65%. Pozostała część to koszt transportu 5-10% i koszt wbudowania około 25-40 %.

Koszty transportu mieszanek

Zacznijmy od transportu. Na koszt wykonania warstwy nawierzchni transport ma zauważalny wpływ i zależy przede wszystkim od odległości przewozu oraz rodzaju środka transportowego. Na koszt transportu nie ma wpływu rodzaj transportowanej mieszanki, jest obojętne co jest przewożone. Dalsza analiza transportu nie ma więc znaczenia.

Koszty wbudowania

Kolejnym składnikiem kosztów jest wbudowanie, a w nim:

• Oczyszczenie warstw podłoża
• Wykonanie warstwy sczepnej
• Wbudowanie mieszanki

Oczyszczanie podłoża i wykonanie warstwy sczepnej zależy przede wszystkim od stanu powierzchni. Celem tej czynności jest uzyskanie trwałego połączenia warstw, tak aby stanowiły monolit. Do tego celu należy zastosować odpowiedni rodzaj emulsji asfaltowej i jej ilość, a na to ma np. wpływ czy skrapiana powierzchnia jest zamknięta czy porowata (czy była frezowana). Nie bez znaczenia jest także, czy wykonujemy tę czynność pod warstwą podbudowy asfaltowej, warstwą wiążącą, czy warstwą ścieralną. W konsekwencji ilość wymaganego lepiszcza do wykonania warstwy sczepnej może znacząco się różnić. Załóżmy jednak do celów analizy, że koszt takiej czynności to ok. 1,5-2,5 zł za każdy metr kwadratowy. Analizując całkowity koszt wykonania nawierzchni ważne jest więc, czy wykonujemy jedną czy więcej warstw sczepnych.

Jeżeli założymy prosty układ warstw jak dla ruchu KR1:

• 4 cm warstwa ścieralna
• 4 cm warstwa wiążąca

czyli pakiet dwóch warstw asfaltowych wynosi 8 cm, musimy wykonać dwie warstwy sczepne – pierwszą między podbudową z kruszywa, a warstwą wiążącą, a drugą między warstwą wiążącą a warstwą ścieralną.

Jeżeli wykonamy całość w układzie jednowarstwowym z mieszanki SMA 16 JENA o grubości 8 cm, musimy wykonać tylko jedną warstwę sczepną, czyli oszczędzamy na jednym metrze kwadratowym około 2 zł. Okazuje się, że ta oszczędność może zniwelować różnicę kosztów wykonania nawierzchni między SMA 16 JENA, a mieszankami dla ruchu KR 1-2 (AC11S+AC16W).

Rozkładanie i zagęszczanie mieszanek mineralno–asfaltowych można rozważać w przeliczeniu na wbudowane tony lub wykonaną powierzchnię. Jeżeli wykonuje się grubszą warstwę to koszty wbudowania każdej jednostki masy stają się nieznacznie niższe w przeliczeniu na wykonaną powierzchnię. Wiąże się to z pracą rozkładarki – gdzie koszt rozłożenia w przeliczeniu na jednostkę masy jest w zasadzie stały, ale koszt pracy walców jest stały dla zagęszczanej powierzchni i w zasadzie nie ma znaczenia czy walce zagęszczają warstwę 3-4 cm czy 7-8 cm, przy założeniu, że liczba przejazdów walców jest taka sama. W przeliczeniu na jednostkę masy koszt pracy walców będzie zatem malał przy układaniu grubszych warstw.

Kolejną i to już bardzo znaczącą różnicą w kosztach jest dniówka pracy zespołu do układania nawierzchni. Koszt dzienny pracy zespołu do układania mieszanek mineralno-asfaltowych w dzisiejszych realiach oscyluje między 12 000 a 20 000 zł. Jeżeli wykonujemy układ dwuwarstwowy to po wykonaniu warstwy wiążącej (niezależnie od powierzchni) praktycznie musimy odczekać do następnego dnia, by wykonać warstwę ścieralną. Jeżeli możemy skrócić okres układania o jeden dzień, to w konsekwencji koszt wykonania nawierzchni zostanie obniżony – możemy to uzyskać, jeżeli za jednym przejściem zespołu układającego wykonamy od razu warstwę wiążącą i ścieralną. Do takiego rozwiązania doskonale nadaje się SMA 16 JENA. Przy wykonaniu od razu dwóch warstw, konkurencji cenowej nie wytrzymuje nawet wykonanie nawierzchni z mieszanki typu betonowego, jak dla ruchu KR 1-2. Wszystkie inne układy warstw z mieszanek jak dla ruchu KR 3-6 z zastosowaniem betonów asfaltowych czy mieszanek SMA także nie wytrzymują konkurencji cenowej z SMA 16 JENA.

Dodatkowym elementem jest fakt, że wykonanie nawierzchni z mieszanki SMA 16 JENA zapewnia jej odporność na koleinowanie oraz znacząco większą trwałość. Przyczynia się do tego brak połączenia międzywarstwowego, ponieważ wykonujemy pakiet asfaltowy jako jedną warstwę. Dodatkowo uzyskujemy dużą odporność na działanie wody i mrozu poprzez uzyskanie odpowiedniej grubości otoczki lepiszcza asfaltowego na ziarnach kruszywa. Stosunkowo wysokie wymagania mechaniczne wobec kruszyw grubych (współczynnik LA25), które stosuje się w mieszankach SMA 16 JENA, dadzą dodatkową trwałość nawierzchni i tak naprawdę nie zwiększają kosztów.