Wykorzystanie granulatu asfaltowego − cykl życia mieszanki mineralno-asfaltowej
Drugim aspektem ograniczającym zawartość granulatu dozowanego,,na zimno” jest jego kontakt z kruszywem nagrzanym do temperatury wyższej od temperatury zapłonu lepiszcza asfaltowego, co destrukcyjnie wpływa na właściwości asfaltu zawartego w granulacie. Nawet przy możliwie najkorzystniejszym założeniu zerowej wilgotności granulatu i udziale powyżej 20%, temperatura nagrzanego kruszywa zazwyczaj powinna przekraczać temperaturę 240°C, aby osiągnąć oczekiwaną temperaturę produkowanej mieszanki mineralno-asfaltowej.
W metodzie „na gorąco” dopuszcza się obecnie w warunkach polskich udział granulatu asfaltowego znacznie wyższy od udziału granulatu w metodzie „na zimno”. Według WT-2 [1] udział granulatu w tej metodzie nie powinien przekraczać 30%, jednak opublikowane na stronie GDDKiA wyniki programu badawczego w ramach RID pt. „Wytyczne cząstkowe w zakresie wymagań i projektowania mieszanek mineralno-asfaltowych z granulatem asfaltowym produkowanych na gorąco” [11] dopuszczają stosowanie granulatu asfaltowego, pod warunkiem spełnienia określonych wymagań, w ilości do 50%.
Różnica w dopuszczonej ilości materiału z recyklingu w obu metodach wynika z opisanej problematyki dotyczącej dopuszczalnych temperatur produkcji oraz wpływu temperatur na właściwości poszczególnych frakcji asfaltu. W metodzie „na gorąco” granulat asfaltowy, który trafia do mieszalnika, ma zazwyczaj temperaturę przekraczającą 100°C (w zależności od metody podgrzewania) i jest pozbawiony wilgoci, co razem ogranicza negatywny wpływ temperatur na właściwości lepiszcza asfaltowego. Wysokość temperatury wpływa także na uzyskanie odpowiedniej jednorodności lepiszcza wynikowego podczas produkcji mieszanki zawierającej granulat z postarzonym asfaltem. Lepiszcze obecne w granulacie asfaltowym zawiera więcej frakcji grupujących się asfaltenów.
Dozowany granulat w temperaturze pokojowej zawiera więc asfalt o strukturze utrudniającej mieszanie się z pozostałymi składnikami produkowanej mieszanki, między innymi świeżym lepiszczem. Udowodniono, że stosowanie wysokich temperatur, jednak nieprzekraczających 200°C, umożliwia rozproszenie się grup asfaltenów [12], co wpływa na skuteczne ujednolicenie lepiszcza wynikowego mieszanki zawierającej granulat. Uzyskanie pożądanych właściwości w metodzie ,,na zimno” jest niemożliwe przy wyższej zawartości granulatu, należy jednak pamiętać, że wysokie temperatury ułatwiają proces utleniania i zwiększania masy cząsteczkowej związków, co przy długim wpływie wysokiej temperatury może skutkować odwrotnym rezultatem.
Asfalt, który został poddany procesom starzenia podczas produkcji i eksploatacji nawierzchni, posiada znacząco zmienione parametry w stosunku do pierwotnych. Jego penetracja spadła, temperatura mięknienia wzrosła, co ostatecznie doprowadziło lepiszcze asfaltowe do znacznie sztywniejszej, ale i bardziej kruchej formy, mniej podatnej na wysokie temperatury, ale bardziej podatnej na pękania zmęczeniowe i niskotemperaturowe. W związku z powyższym wydaje się być zasadne stosowanie lepiszcza bardziej miękkiego w celu otrzymania wynikowego asfaltu o pożądanych parametrach. Założenie to jednak nie do końca sprawdza się w praktyce. Proces mieszania się lepiszcza świeżego z zestarzonym nie przebiega równomiernie, co doprowadza do gromadzenia się osobno miejsc z lepiszczem o wysokiej i niskiej twardości nawet przy stosowaniu metody „na gorąco”. Ponadto właściwości reologiczne asfaltów poddanych i niepoddanych procesom starzenia są inne, co w konsekwencji powoduje, że lepiszcze wynikowe mieszanki mineralno-asfaltowej z wysoką zawartością destruktu nie spełnia oczekiwanych parametrów.
Rejuvenatory
Alternatywą do stosowania miękkich asfaltów jest wykorzystanie dodatków, które są znane jako rejuvenatory (ang. rejuvenate – ożywić, odnowić). Rejuvenatory są to dodatki, które mają za zadanie uzupełnić te związki chemiczne w lepiszczu asfaltowym, które uległy zmianom w procesie starzenia. Dodatki te mogą być dozowane do świeżego lepiszcza asfaltowego, na granulat asfaltowy przed jego wprowadzeniem do bębna suszarki lub na granulat asfaltowy po opuszczeniu bębna suszarki dla granulatu. Powszechnie przyjęto, że rejuvenatory są dodawane do granulatu w metodzie jego dozowania „na gorąco”. Pomimo stosunkowo niewielkich ilości wykorzystywanych rejuvenatorów w procesie produkcyjnym (zazwyczaj znacznie poniżej 1% w stosunku do masy użytego granulatu asfaltowego), ich wpływ na właściwości finalnej mieszanki mineralno-asfaltowego może być znaczący.
Zastosowanie rejuvenatorów, poza uzupełnieniem lżejszych frakcji asfaltu, dzięki którym lepiszcze odzyskuje część elastycznych właściwości, przywraca stabilność układu koloidalnego. Uzupełnienie związków utraconych w procesach starzeniowych powoduje rozproszenie skupionych grup asfaltenów, co przekłada się też na ujednolicenie właściwości lepiszcza pochodzącego z granulatu oraz świeżego asfaltu dodawanego do mieszanki mineralno-asfaltowej. Dodanie rejuvenatorów wpływa na zmianę zakresu temperatur lepkosprężystej pracy lepiszcza, obniżając jego temperaturę mięknienia, ale także powodując wzrost odporności na spękania niskotemperaturowe.
Środkami stosowanymi do rejuvenacji są mieszaniny olejów i żywic. Zalicza się do nich zarówno produkty pochodzenia zwierzęcego, jak i roślinnego, istnieją także podziały na biorejuvenatory oraz pochodne ropy naftowej. Z punktu widzenia związków chemicznych, dostępne na rynku rejuvenatory można także podzielić na oleje parafinowe, naftenowe, ekstrakty aromatyczne, kwasy tłuszczowe oraz oleje talowe [13]. W warunkach laboratoryjnych wykazano możliwość wykorzystania nawet 100% granulatu asfaltowego do produkcji nowej mieszanki mineralno-asfaltowej spełniającej wymogi WT. Mimo obniżenia sztywności oraz odporności na koleinowanie mieszanek, wykorzystanie rejuvenatorów różnego pochodzenia wpłynęło na obniżenie zawartości wolnych przestrzeni mieszanek oraz wzrost trwałości zmęczeniowej [14]. W celu określenia przydatności rejuvenatorów oferowanych na polskim rynku przy wykorzystaniu większych ilości granulatu (nawet do 100%) do produkcji nowych mieszanek konieczne jest sprawdzenie właściwości określonych w WT w warunkach laboratoryjnych dla różnej ilości rejuvenatorów.
Podsumowanie
Wykorzystanie granulatu asfaltowego do produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych stwarza obieg zamknięty materiału, jakim jest mieszanka mineralno-asfaltowa. Po okresie eksploatacji nawierzchni ponownie się go wykorzystuje, optymalnie przy udziale rejuvenatorów przywracających pierwotne właściwości asfaltu. Gospodarka obiegu zamkniętego jest jednym z podstawowych założeń polityki środowiskowej, a ponowne wykorzystanie materiałów powoduje także obniżenie zużycia energii oraz surowców naturalnych, finalnie sprawiając, że technologia ponownego wykorzystywania mieszanek mineralno-asfaltowych może mieć istotne znaczenie w kontekście ochrony środowiska i ograniczenia konsumpcji materiałów ponaftowych w budownictwie drogowym.
Galeria
Mogą zainteresować Cię również
Wywiady
Marcin Skrobisz: Dyrektor egzekwuje przestrzeganie przepisów, rozumiejąc jednocześnie realia prowadzenia kopalń
Jakie wartości są dla Pana najważniejsze w pełnieniu funkcji dyrektora OUG? Czy w podejmowaniu decyzji kieruje się Pan bardziej zasadami, doświadczeniem czy dialogiem z branżą? Marcin Skrobisz: Przy podejmowaniu decyzji kieruję się przede wszystkim zasadami. Uważam, że przepisy są po to, żeby wprowadzić ład i porządek w funkcjonowaniu państwa, p...
Głosem branży: Innowacje i zrównoważony rozwój w wydobyciu kruszyw. Wyzwania i strategie dla przyszłości
W obliczu rosnącego zapotrzebowania na surowce budowlane, szczególnie kruszywa, kwestia efektywnego wydobycia oraz zarządzania zasobami naturalnymi staje się kluczowa zarówno w Polsce, jak i na świecie. Przemiany w tym obszarze nie tylko wpływają na gospodarki krajowe, ale także na środowisko, w którym eksploatacja surowców wiąże się z wieloma wyzwaniami, takimi jak zużycie energii czy generowanie odpadów. Poniżej przedstawiamy prognozy dotyczące przyszłości zasobów kruszyw oraz innowacje, kt...
Metoda oceny zabytkowej wartości obiektu mostowego – nie wszystko złoto, co się świeci
Wyznaczanie zabytkowej wartości punktowej obiektu Formularz do wyznaczania zabytkowej wartości punktowej obiektu mostowego przedstawiono w tab. 1. Kategoryzacja obiektu mostowego jako zabytku KATEGORIA I – ZABYTEK WYJĄTKOWY ΣP ≥ 80 Kategorię stanowią obiekty wyjątkowe, unikatowe i najcenniejsze, w których niczego nie można zmienić, należy tylko utrwalać ich istnienie. KATEGORIA II – ZABYTEK CENNY 80 > ΣP ≥ 50 Kategorię stanowią obiekty rzadkie i cenne, ...
Ochrona przed obrywami skalnymi
W artykule skupiono się na zagrożeniach, jakie obrywy skalne stwarzają dla kopalń odkrywkowych, oraz na zaawansowanych technikach zabezpieczających, które są stosowane w celu minimalizacji tych ryzyk. Kopalnie odkrywkowe, dzięki specjalistycznym metodom, są w stanie skutecznie chronić zarówno pracowników, jak i infrastrukturę przed potencjalnymi wypadkami spowodowanymi obrywami skalnymi. Tekst porusza także temat monitorowania stabilności skał za pomocą zaawansowanych technologii, takich jak ...
Praktyczne aspekty stosowania domieszek w betonie
Podsumowanie Stosowanie domieszek w betonie jest kluczowe dla poprawy jakości i trwałości konstrukcji. Zgodnie z normą PN-EN 934-2, kontrola ich dostaw jest niezbędna w celu zapewnienia wysokiej jakości mieszanki betonowej. Skuteczne wykorzystanie domieszek wymaga odpowiedniego zaprojektowania składu betonu oraz przestrzegania zaleceń producentów. Domieszki zwiększają możliwości projektowe, poprawiają urabialność mieszanki oraz trwałość betonu, a także umożliwiają realizację skomplikowanych k...
Szybka droga do bezpieczeństwa
Dodatkowe oznakowanie i pasy ruchu Nie wszystkie znaki drogowe wynikają bezpośrednio z przepisów. Często spotyka się oznaczenie numeru drogi na pasie, po którym porusza się kierowca. Jest to forma uzupełniająca, umieszczona na pasie, który rzeczywiście prowadzi w kierunku wskazanym tekstem, co pomaga kierowcy w wyborze trasy lub utwierdza go w dokonanym już wyborze. W przykładzie zaprezentowanym na fot. 4 widoczne są pasy z oznaczeniami S52 oraz A4 – kierowca, zbliżając się do łącznicy, odpow...
Geokrata. Jeden produkt, wiele zastosowań
Korzyści z użycia geokraty komórkowej Tomasz Herich, prezes firmy AG Geosynthetics sp. z o.o. Artykuł doskonale podkreśla kluczowe zalety geokraty komórkowej, która stała się nieodzownym elementem współczesnego budownictwa. Jako producent z wieloletnim doświadczeniem potwierdzamy: geokrata to rewolucja w stabilizacji gruntów, łącząca trwałość HDPE z ekologiczną efektywnością. Jej uniwersalność – od dróg po hydrotechnikę – wynika z elastyczności struktury, która nie tylko zwiększa nośność, ale...
Ciemna strona światła: problem zanieczyszczenia światłem
Zrównoważone zarządzanie oświetleniem Współczesne standardy certyfikacji, takie jak BREEAM i LEED v4, coraz częściej kładą nacisk na efektywne zarządzanie oświetleniem. Systemy te oceniają inwestycje pod kątem ich wpływu na środowisko oraz zdrowie użytkowników, a odpowiednie projektowanie oświetlenia może znacząco wpłynąć na końcowy wynik certyfikacji. BREEAM – promuje stosowanie energooszczędnych rozwiązań oświetleniowych, które minimalizują zanieczyszczenie świetlne, oraz uwzględnianie aspe...
Metody i systemy oceny stanu eksploatacyjnego jezdni drogowych
Wymagania eksploatacyjne nawierzchni drogowych Droga powinna stwarzać odpowiednie warunki bezpieczeństwa i wygody jazdy, w zależności od jej znaczenia komunikacyjnego oraz warunków terenowych. Na przydatność nawierzchni do ruchu wpływa wiele czynników, które można zgrupować następująco [4]: Użytkownik drogi zwraca uwagę przede wszystkim na cechy eksploatacyjne, które wpływają na komfort jazdy, a także na ukształtowanie trasy i jej otoczenie. Administracja drogi widzi także inne cechy technicz...
Przygotowanie i wykonanie robót ziemnych oraz nawierzchniowych w budownictwie drogowym
Do produkcji mieszanek kruszywowych stosuje się różnorodne materiały, takie jak kruszywa naturalne, kruszywa łamane, żużle wielkopiecowe oraz ich mieszanki. Nowe regulacje pozwalają również na użycie surowców odpadowych, takich jak żużle hutnicze, łupki górnicze czy materiały z recyklingu, jak kruszywo betonowe i ceramika. Kluczową cechą dobrego kruszywa jest jego odpowiednie uziarnienie i właściwości mechaniczne. Aby uzyskać optymalne zagęszczenie, mieszanki powinny charakteryzować się ciągł...
Kalendarium
Relacje

VII Forum Dróg Publicznych „Budowa, remont oraz utrzymanie lokalnej infrastruktury drogowej”

V Konferencja Drogowo-Kruszywowa „Materiały, surowce, technologie wykorzystywane przy projektowaniu i budowie nawierzchni drogowych”

VI Forum Dróg Publicznych
9-11 grudnia 2024 r. odbyło się VI Forum Dróg Publicznych, które zgromadziło specjalistów...