Wykorzystanie granulatu asfaltowego − cykl życia mieszanki mineralno-asfaltowej
Właściwości mieszanki
W trakcie produkcji, transportu oraz wbudowania mieszanki dochodzi do niewidocznych gołym okiem zmian składu chemicznego lepiszcza asfaltowego użytego do produkcji mieszanek. Wraz ze zmianą składu chemicznego następuje zmiana właściwości asfaltu, a finalnie także mieszanki mineralno-asfaltowej. Proces starzenia się asfaltu od początku wykorzystania mieszanek mineralno-asfaltowych jest obecny, a jego wpływ jest obserwowany i badany od dziesiątek lat. Pod wpływem termooksydacji następuje gwałtowne starzenie technologiczne mieszanki wpływające przede wszystkim na właściwości lepiszcza asfaltowego poprzez zmiany zawartości frakcji asfaltu, którymi są:
- asfalteny,
- żywice,
- oleje aromatyczne,
- oleje nasycone.
Właściwości mieszanki zmieniają się poprzez ulatnianie się lekkich frakcji asfaltu oraz utlenianie części związków chemicznych, przez co uzyskują one większą masę molekularną. Oba te zjawiska wpływają na stosunkowe zwiększenie ilości związków budujących frakcje żywiczne i asfaltowe, powodujące wzrost sztywności lepiszcza asfaltowego oraz przesunięcie zakresu temperaturowego jego lepkosprężystej pracy (obniżenie penetracji, wzrost temperatury mięknienia), finalnie sprawiając, że asfalt i mieszanka są twardsze i bardziej kruche, zmniejszając szansę na powstawanie kolein, jednak zwiększając prawdopodobieństwo wystąpienia spękań termicznych i zmęczeniowych.
Eksploatacja nawierzchni
W okresie eksploatacji nawierzchni, podobnie jak w czasie produkcji mieszanki mineralno-asfaltowej, dochodzi do procesów starzenia lepiszcza asfaltowego. Starzenie to jest uzależnione od dostępu do powietrza (tlenu) oraz od temperatury, a jego przebieg jest znacznie wolniejszy od przebiegu starzenia podczas procesów produkcyjnych. Należy jednak pamiętać, że starzenie się nawierzchni drogowej w dalszym ciągu zachodzi, a proces ten przebiega nierównomiernie.
Najbardziej narażoną na starzenie warstwą nawierzchni jest warstwa ścieralna. Przyjmuje się, że jedynie w przypowierzchniowej części warstwy ścieralnej dochodzi do intensywnych procesów starzenia, ze względu na nieograniczony dostęp tej części nawierzchni do tlenu oraz ekspozycję na promieniowanie ultrafioletowe ze względu na nasłonecznienie nawierzchni. Informacja ta została potwierdzona w badaniach naukowych [9]. W konsekwencji to w warstwie ścieralnej dochodzi do reakcji, które mogą prowadzić do mikrospękań i do zwiększania dostępu do tlenu w głąb warstwy ścieralnej, następnie do dalszej degradacji nawierzchni.
Pozostałe warstwy asfaltowe również podlegają stopniowemu starzeniu, ale proces ten przebiega wyraźnie łagodniej ze względu na brak ekspozycji na promieniowanie UV. Obecnie laboratoryjne metody starzeniowe uwzględniają jedynie wpływy temperatury oraz utleniania lepiszcza, pomijając występowanie w rzeczywistych warunkach promieniowania, które w znaczący sposób oddziałuje na właściwości warstwy ścieralnej. Efekty starzenia pod wpływem promieniowania UV są zbliżone do termooksydacyjnych, postępują jednak bardziej agresywnie.
Po okresie eksploatacji nawierzchni następuje konieczność remontu lub przebudowy nawierzchni drogowej. Jednym z najczęstszych zabiegów przeprowadzanych w takiej sytuacji jest wymiana warstw asfaltowych. W wariancie najmniej inwazyjnym jest to wymiana warstwy ścieralnej, która najczęściej odbywa się przy użyciu frezarek specjalnie do tego przeznaczonych. Jeśli warstwa ścieralna charakteryzowała się brakiem remontów cząstkowych (łaty, powierzchniowe utrwalenie), to tak pozyskany destrukt asfaltowy charakteryzuje się wysoką wartością. Wynika to z faktu, że jest dobrze uziarniony, a lepiszcze asfaltowe pochodzi z jednego źródła. Destrukt ten wymaga przebadania pod kątem uziarnienia po frezowaniu (proces frezowania powoduje wzrost zawartości frakcji pylastej na skutek niszczenia części ziaren kruszywa) oraz pod kątem właściwości lepiszcza odzyskanego (badania temperatury mięknienia oraz penetracji). Następnie taki destrukt, jeśli spełnia wszystkie wymogi, może kwalifikować się bez dodatkowego procesu obróbki jako granulat asfaltowy lub można poddać go procesom obróbki, np. procesowi granulacji. Finalnie granulat asfaltowy może być wykorzystany do produkcji nowych mieszanek mineralno-asfaltowych.
Przebudowy i remonty nawierzchni
W przypadku przebudowy nawierzchni lub bardziej rozbudowanego remontu może dojść do konieczności wymiany wszystkich warstw asfaltowych. Wówczas istotne jest, aby dobrze zaplanować proces rozbiórki tych warstw. Przed wykonaniem rozbiórki warto pobrać z nawierzchni próbki warstw asfaltowych w celu określenia ich składu ziarnowego oraz właściwości lepiszcza. W zależności od przyszłego przeznaczenia destruktu asfaltowego należy odpowiednio dobrać metodę jego pozyskania. W przypadku wykorzystania destruktu do umocnienia poboczy nie są wymagane szczególne zabiegi poza uzyskaniem odpowiednich frakcji samego destruktu asfaltowego. Destrukt pozyskany w celu zastosowania do mieszanek na zimno (w Polsce to najczęściej mieszanka mineralno-cementowo-emulsyjna, MCE) powinien mieć zweryfikowane właściwości, jednak również w tym przypadku kluczowe są jego uziarnienie oraz zawartość lepiszcza. Najwięcej uwagi powinno zostać poświęcone na pozyskanie destruktu asfaltowego w celu wykorzystania go do mieszanek mineralno-asfaltowych.
Każda rozbierana warstwa powinna być frezowana oddzielnie tak, aby dana partia destruktu asfaltowego była jednorodna. Warstwy zawierające asfalt drogowy powinny być frezowane oddzielnie od warstw z asfaltem modyfikowanym, ponadto powinno następować frezowanie warstw oddzielnie również ze względu na uziarnienie. Granulat asfaltowy pochodzący z warstwy ścieralnej zazwyczaj charakteryzuje się uziarnieniem do 11 mm (dawniej 12,8 mm), co sprawia, że możliwości jego zastosowania są inne od granulatu o uziarnieniu do 22 mm pochodzącego z warstwy podbudowy zasadniczej. W rzeczywistości jednak ze względu na ograniczone możliwości magazynowe wytwórni oraz ze względu na potrzebę skrócenia procesu rozbiórki wszystkie warstwy są frezowane w jednym procesie.
Finalnie granulat asfaltowy powinien być jednorodny pod kątem uziarnienia kruszywa mieszanki, zawartości lepiszcza, rodzaju lepiszcza, a najlepiej także rodzaju skały wykorzystanej do produkcji mieszanki. To wszystko pozwala na uzyskanie największych korzyści ze stosowania materiału z recyklingu, jakim jest granulat asfaltowy.
Wykorzystanie granulatu asfaltowego do produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych może się odbywać za pomocą dwóch metod − „na zimno” oraz „na gorąco” (rys. 1, rys. 2). Metoda „na zimno” jest obecnie w Polsce szeroko rozpowszechniona, nie wymaga skomplikowanych instalacji i polega na dozowaniu granulatu asfaltowego o temperaturze otoczenia (bez podgrzewania) bezpośrednio do mieszalnika wytwórni, gdzie styka się z gorącym kruszywem. Obecnie dopuszczone jest jednak stosowanie maksymalnie 20% granulatu asfaltowego w stosunku do masy gotowej mieszanki w metodzie „na zimno” według Wymagań Technicznych WT-2. Jest to związane między innymi z problemami z wilgotnością granulatu asfaltowego, która może spowodować zaburzenia w pracy sortownika poprzez unoszącą się parę wodną powstałą przy zetknięciu się gorącego kruszywa z wilgotnym granulatem asfaltowym.
Galeria
Mogą zainteresować Cię również
Wywiady
Grzegorz Małasiewicz: Mosty powinny być projektowane z myślą o przyszłych zmianach klimatycznych
Jakie są perspektywy rozwoju hydrotechniki w kontekście branży mostowej, zwłaszcza w kontekście zmian klimatycznych i rosnących oczekiwań dotyczących bezpieczeństwa i trwałości konstrukcji? Grzegorz Małasiewicz: Zmiany klimatyczne, a co za tym idzie, zwiększona częstotliwość i intensywność opadów oraz podnoszenie się poziomu mórz, stawiają poważ...
KPO: wsparcie unijne dla polskiej odbudowy
KPO to strategiczny program przyjęty przez rząd Polski, który ma na celu odbudowę gospodarki oraz zwiększenie jej odporności na wszelkie kryzysy. Program składa się z 55 inwestycji i 55 reform, których celem jest stymulowanie wzrostu gospodarczego, tworzenie miejsc pracy oraz modernizacja i transformacja różnych sektorów gospodarki. Środki na realizację KPO pochodzą głównie z funduszy Unii Europejskiej, które zostały przyznane Polsce w ramach tzw. Planu Odbudowy dla Europy. Polska otrzyma 59,...
Stan techniczny urządzeń obcych w kontekście trwałości konstrukcji mostowych – na podstawie własnych doświadczeń z przeglądów i diagnostyki
Nakłada się na to kształt elementów konstrukcyjnych mostów, rozstaw poprzecznic, żeberek usztywniających, wsporników chodnikowych i tym podobnych elementów. Dlatego też odpowiednie mocowania i prowadzenia przez obiekt tych ważnych z punktu widzenia odbiorców mediów powinny być rozwiązywane, projektowane, a następnie instalowane z należytą starannością techniczną. Zdaniem autorów w tym procesie powinien uczestniczyć zespół interdyscyplinarnych zainteresowanych tematem specjalistów zarówno z gr...
Utrzymanie ruchu w kopalni odkrywkowej na podstawie analizy systemu maszynowego koparka-wywrotka
System wywrotki – warsztat naprawczy System wywrotki – warsztat naprawczy składa się z dwóch podsystemów [4]: System wywrotek można podzielić na: a) maszyny, o liczności m, przeznaczone do realizacji zadania transportowego (odbioru strumienia urobku generowanego przez maszyny ładujące), b) maszyny, o liczności r, przeznaczone do rezerwy. Pamiętajmy, że powyższy podział jest umowny, niezbędny dla potrzeb modelowania i dalej, obliczania systemu. Dyspozytor steruje na bieżąco systemem, zmieniają...
Nie święci piaski sieją, czyli badania kruszyw w teorii i praktyce
Artykuł porusza tematykę badań kruszyw z perspektywy praktycznej i teoretycznej. Autor, opierając się na swoich wieloletnich doświadczeniach, wprowadza czytelnika w różnorodne aspekty tego zagadnienia, jednocześnie podkreślając, że celem artykułu nie jest przedstawienie wyników badań, lecz zwrócenie uwagi na niejednoznaczności i wyzwania związane z normami i praktyką w tej dziedzinie. Publikacji na temat badań kruszyw jest mnóstwo, zarówno w literaturze popularnonaukowej, jak i branżowej. Moi...
Zagrożenia naturalne w budowie i eksploatacji tuneli
Artykuł analizuje zagrożenia związane z budową i eksploatacją tuneli, zwracając uwagę na nowe ryzyka geologiczne, które nie są w pełni uwzględniane w tradycyjnych analizach opartych na danych statystycznych i modelach ruchu. Dane statystyczne wskazują, że zdarzenia w ruchu drogowym są powodowane przede wszystkim przez jego uczestników. W dotychczasowym modelu ruchu głównym sprawcą większości z nich jest człowiek. Niedostosowanie prędkości do warunków na drodze, niezachowanie ostrożności przez...
Posadowienie przepustów i mostów ekologicznych z uwzględnieniem warunków gruntowo-wodnych
Artykuł skupia się na zagadnieniach związanych z właściwym posadowieniem specyficznych konstrukcji inżynierskich, jakimi są przepusty i mosty ekologiczne, m.in. w kontekście zrównoważonego rozwoju. Istotą problemu jest zapewnienie trwałości i bezpieczeństwa posadowienia tych konstrukcji w aspekcie zmieniających się warunków gruntowo-wodnych, które mogą wpływać na ich stabilność i funkcjonalność. Opisywana w artykule tematyka jest niezwykle ważna z uwagi na realizację coraz większej liczby obi...
Posadowienie przepustów i mostów ekologicznych z uwzględnieniem warunków gruntowo-wodnych
Artykuł skupia się na zagadnieniach związanych z właściwym posadowieniem specyficznych konstrukcji inżynierskich, jakimi są przepusty i mosty ekologiczne, m.in. w kontekście zrównoważonego rozwoju. Istotą problemu jest zapewnienie trwałości i bezpieczeństwa posadowienia tych konstrukcji w aspekcie zmieniających się warunków gruntowo-wodnych, które mogą wpływać na ich stabilność i funkcjonalność. Opisywana w artykule tematyka jest niezwykle ważna z uwagi na realizację coraz większej liczby obi...
Diagnostyka nawierzchni. Metodologia badań i technika pomiarowa
Metodologia badań i technika pomiarowa Identyfikacja nawierzchni drogowej to fundamentalny element bezpieczeństwa jej użytkowników. Dlatego też niezawodne wykrywanie nawet najmniejszych uszkodzeń staje się priorytetem dla dziedziny drogownictwa. Proces identyfikacji defektów nawierzchni rozpoczyna się od jej precyzyjnej fotograficznej rejestracji. Pierwszym etapem tego procesu jest wykonanie zdjęć powierzchni przy użyciu wyspecjalizowanych kamer, które są skierowane prostopadle do nawierzchni...
Kraków: Tunel wzdłuż Opolskiej otwarty dla ruchu.
Od 22 maja tunel wzdłuż Opolskiej – jeden z najważniejszych obiektów inżynierskich budowanych w ramach linii KST III do Górki Narodowej – dostępny jest w całości dla kierowców. Ma dwie niezależne komory, każda po dwa pasy ruchu, jest długi na ok. 100 metrów, jest w stanie przyjąć pojazdy ważące nawet do 50 ton. Przypomnijmy: budowa tunelu rozpoczęła się w marcu 2022 r. od wykonania murków prowadzących dla ponad 60 tonowego dźwigu z wybierakiem. Maszyna sukcesywnie – metr za metrem – wybierała...
Kalendarium
Relacje
![](https://drogowo-mostowy.pl/wp-content/uploads/sites/10/2024/06/Konferencja-Naukowo-Techniczna-Konstrukcje-Sprezone-KS2024_1-343x193.jpg)
Konferencja Naukowo-Techniczna Konstrukcje Sprężone KS2024
Konferencja Naukowo-Techniczna Konstrukcje Sprężone KS2024, 13-14 maja 2024, Kraków
![Konferencja „Utrzymanie dróg” 2024](https://drogowo-mostowy.pl/wp-content/uploads/sites/10/2024/06/Konferencja-„Utrzymanie-drog-2024-1-343x193.jpg)
Konferencja „Utrzymanie dróg” 2024
27-29 maja 2024 r. w Jastrzębiej Górze, odbyła się konferencja „Utrzymanie dróg” zorganiz...
![Seminarium Drogowe „Projektowanie, budowa i utrzymanie infrastruktury drogowej”](https://drogowo-mostowy.pl/wp-content/uploads/sites/10/2024/06/Seminarium-Drogowe_7-343x193.jpg)
Seminarium Drogowe „Projektowanie, budowa i utrzymanie infrastruktury drogowej”
16-17 maja 2024 r. w Pokrzywnej odbyła się kolejna edycja Seminarium drogowego „Projektow...
![Mosty Tradycja i Nowoczesność](https://drogowo-mostowy.pl/wp-content/uploads/sites/10/2024/06/Mosty-Tradycja-i-Nowoczesnosc_2-343x193.jpg)
Mosty Tradycja i Nowoczesność
W dniach 16-17 maja 2024 roku gościliśmy na Politechnice Bydgoskiej wybitnych polskich i ...