Využití odpadní mleté gumy do protihlukových asfaltových kryt

Transkript

1 Využití odpadní mleté gumy do protihlukových asfaltových kryt Ing. Jií Plitz Paramo, a.s., Perovská 560, Pardubice a) Charakteristika Využití odpadní mleté gumy z ojetých pneumatik do asfaltových vozovek pedstavuje zajímavý ale nesnadný zpsob využití tohoto materiálu. Modifikace silniních asfalt mletou gumou je nyní ve svt populární a odpovídá souasným trendm udržitelného rozvoje. Obrus z ojetých pneumatik je jako modifikátor nízko nákladový, jeho využití do silniních asfalt pedstavuje jeho nejlepší využití, které by mlo mít pednost ped využitím energetickým, tj. spalováním v cementárnách a elektrárnách. Nevýhodou jsou uritá omezení v stálosti vlastností a vyšší náronost v technologii výroby asfaltových smsí. V zásad se razí dva trendy tchto gumoasfaltových pojiv a smsí, totiž koncentrovaný, který se nejvíce rozšíil v Americe (Arizona, Kalifornie, Florida) a aplikuje se na obalovnách asfaltových smsí a mén koncentrovaný, tzv. terminálový zpsob výroby, který se asto provozuje v rafineriích. Mletá guma mísená s asfaltovým pojivem pi teplotách nad 150 C absorbuje z asfaltu olejové podíly, postupn bobtná a zásti se rozpouští. ástice s velkým mrným povrchem rychleji bobtnají, rychleji narstá viskozita pojiva, ástice se lépe vznášejí, sedimentace je pomalejší. Dochází nejprve k zvýšení viskozity, asem k postupnému zmenšování ástic vlivem devulkanizace a depolymerace a k poklesu viskozity. Termální postupná degradace struktury CRmB je nežádoucí a proto se doba skladování zkracuje na 3 dny. Mletá guma tak ovlivuje a modifikuje reologické a fyzikáln mechanické vlastnosti asfaltu. Ve smsi s kamenivem pispívá k zvýšení odolnosti k plastickým deformacím na úrovni asfalt modifikovaných synthetickými elastomery, dále zlepšuje odolnost k vzniku mrazových trhlin. Hlavním oekávaným pínosem asfalt s mletou gumou jsou však zlepšené protihlukové vlastnosti asfaltových koberc. K doložení tchto vlastností je nezbytná spolupráce se silniními organizacemi. Hledáme možnost dostat se na pokusný úsek. To je náplní letošního roku vývoje. Poznatky ze zkoušení a pípadného dalšího vývoje v laboratoi budou pedstavovat zptnou vazbu na optimalizaci složení. Souasn však pro technologie nízkohluných vozovek máme pipravené nové druhy polymerem modifikovaných asfaltových pojiv, takže se nakonec bude vybírat nejlepší ešení. b) Technologie gumoasfaltových pojiv a smsí Technologie silniních gumoasfalt jsou známy od 60tých let 20.století. Aplikovaly se rznými zpsoby a potýkaly se s astými nezdary. Nejjednodušší zpsob pidávání granulátu pímo na obalovn asfaltových smsí, tzv. suchý zpsob (dry-proces), vedl asto k velkým kvalitativním výkyvm a ke krátké životnosti asfaltového krytu vozovky. Pevážily postupn zdokonalované mokré zpsoby modifikace (wet-proces). Vyznauje se vyšší spolehlivostí výsledného úinku gumy a vyšší zárukou parametr smsí i vrstev. Pi mokrém zpsobu se nejprve modifikuje asfaltové pojivo mletou gumou a pi dosažení uritých vlastností, což závisí na celé ad parametr, se modifikované pojivo dávkuje do zaízení obalovny. Navrhují se a vyrábjí rzné druhy gumoasfaltových pojiv (znaených CRmB = Crumb Rubber modified Bitumen), které se liší tuhostí (v Evrop zpravidla podle zkoušky penetrace

2 pi 25 C, v USA podle výkonnostního stupn PG), obsahem mleté gumy (v rozsahu 5 až 20 %), granulometrií použitého granulátu a pípadnými dalšími písadami. Zásadním problémem technologií asfalt modifikovaných gumovým granulátem je jeho menší i vtší nehomogenita. Obrus z pneumatik se v asfaltu úpln nerozpustí a nerozpuštné ástice zpsobují sedimentaci bhem skladování. Proto se v moderních technologiích zavádí ada opatení zkracuje se doba zpracování a skladování, vybírá se vhodný asfalt i granulát, provádí se výroba pojiva pímo na obalovn nebo se pidávají kompatibilizaní písady. Nerozpuštný podíl elastických pryžových ástic mže mít i výhodu, nebo pítomnost elastických ásteek v pojivu a smsi pispívá k zvyšování odolnosti k tvorb mikrotrhlin za nízkých klimatických teplot. Elastická ástice dokáže zastavit jejich šíení. Tento efekt není u pln homogenních polymerem modifikovaných pojiv pozorován. Bylo zjištno, že vyšší aromaticita asfaltového polotovaru je pro mísení granulátu výhodnjší. Z jemn mletých granulát byla vyhodnocena jako optimální frakce 0,5 až 1 mm. Jemnjší prach má tendenci k poklesu funkních vlastností pojiva po nezbytnou dobu skladování 1 až 3 dni. Hrubší granulometrie granulátu zhoršuje skladovací stabilitu. c) Protihlukové povrchy vozovek Asfalty modifikované mletou gumou nacházejí uplatnní zejména v speciálních obrusných vrstvách vozovek. Sem patí koberce s otevenou strukturou a vysokou mezerovitostí, které lépe odvádjí povrchovou dešovou vodu a pohlcují hluk. Tato dv hlediska nabývají v poslední dob nejvtšího významu, nebo souvisejí s bezpeností silniního provozu a s životním prostedím. Hodnocení položených úsek asfaltových kryt s gumovým granulátem ukázala, že protismykové vlastnosti se bhem užívání nezhoršují. Také propustnost vrstvy brání vzniku souvislého filmu a pispívá k bezpenosti provozu. Hlukové emise u drenážního koberce s gumoasfaltem byly nižší o 3 až 8 db(a), což pro lidské ucho znamená, jakoby poet aut klesnul o polovinu až 9/10. Zanášením povrchových pór neistotami a prachem však propustnost po 2 letech klesá a snížení protihlukových vlastností dosahuje již jen 1 až 2 db(a). Ve volné trase vozovky dochází k samoistícímu efektu sáním pneumatik, avšak místy mže docházet až k rozpadání povrchu. Zdá se, že sací efekt pneumatik na velmi pružných vrstvách má negativní dopad na jejich trvanlivost. Protihlukové koberce se navrhují v rzných normovaných i speciálních složeních. Nejvtší snížení hluku se zjišují u otevených drenážních koberc (PA). Kaverny otevené struktury pohlcují hluk a ví se, že elastické ástice gumy v pojivu rovnž pispívají k snížení hluku. Životnost drenážních koberc je však krátká. Vtší dvra se vkládá do nových typ mastixových koberc s otevenjší strukturou a sníženou hluností (SMA LA - Splitt Mastix Asphalt - Lärmminderung Asphalt). Jejich výhodou je, že se nezanášejí a mají vyšší únosnost a trvanlivost. Obrusné asfaltové vrstvy s obsahem gumového granulátu se jako protihlukové koberce zaaly úspšn pokládat v Nmecku od r Bylo dosaženo snížení hluku 4 až 5 db(a) pi rychlosti provozu 50 km/h. Za další výhody byla oznaena vyšší odolnost únav, delší životnost vrstev. Potenciál snížení hlunosti je u vrstev s gumovým granulátem o 1-2 db(a) vyšší než u polymerem modifikovaných asfaltových vrstev. Antioxidanty obsažené v pneumatikách a následn v granulátu významn zpomalují stárnutí asfaltu, což mže snížit náklady na údržbu. Granulát má i tepeln izolaní efekt, sms se tolik neochlazuje. Nižší je i nalepování obalených smsí na korby nákladních aut a zaízení finišeru je sníženo.

3 Na eské vozovky picházejí asfaltová pojiva s mletou gumou od rzných výrobc a to i pes velkou souasnou recesi v silniním stavitelství. Vývojem gumoasfaltových pojiv a smsí se v R zabývalo nkolik pracoviš, nejvíce VUT Brno. Pokládají se protihlukové koberce s vyšším nebo nižším obsahem mleté gumy. Vyšší obsah gumy nevede k vyšším úsporám, nebo vyšší kašovitá konzistence vyžaduje zvýšení obsahu pojiva ve smsi a k jejímu zdražení. Terminálová pojiva s pibližn poloviním obsahem gumového granulátu mají své vlastnosti blízké vlastnostem asfaltových pojiv polymery modifikovaných a obsah v asfaltové smsi je jen nepatrn zvýšený a cenová kalkulace podstatn píznivjší. Nevýhodou je vyšší náchylnost k sedimentaci. Pojiva typu CRmB nabízejí do protihlukových koberc firmy G- Asfalt, Shell a také Paramo. Ministerstvo dopravy zavedlo pedbžné technické podmínky TP 148 Hutnné asfaltové vrstvy s asfaltem modifikovaným pryžovým granulátem. K mení protihlukových vlastností asfaltových obrusných vrstev (koberc) se používá nkolik metod. Podle ISO 362 (Mení emise hluku silniních vozidel za akcelerace) se mí hluk vznikající pedevším z motoru, a to mikrofonem po obou stranách vozidla. Podobná je ISO 7188 (Mení hluku vyzaovaného osobními vozidly za podmínek reprezentujících mstský provoz). Podle SN ISO (Specifikace zkušebních drah pro mení hluku vyzaovaného silniními vozidly) se specifikuje zkušební povrch, aby neabsorboval hluk vyzaovaný vozidly a aby se minimalizoval rozdíl v mení hluku vozidel na rzných tratích. Naproti tomu SN ISO je zkušební metodou pro mení in-situ initele zvukové pohltivosti povrch vozovky jako funkci frekvence pi kolmém dopadu (metoda SPB). Je urena pro mení pi stavb silnic, jejich údržb a dalších studiích hluku z dopravy. Je založena na šíení zvukového signálu ve volném poli od zdroje k povrchu vozovky na ploše 3 m 2 a zpt k pijímai ve frekvenním rozsahu v tetinooktávových pásmech od 315 Hz do 2 khz. V R je velmi oblíbená metoda CPX mící hluk pi odvalování pneumatiky pomocí mikrofonu (ISO/CD Mení vlivu povrch vozovek na dopravní hluk, ást 2: Metoda malé vzdálenosti CPX). d) MOFALT RMB Vývoj asfaltového pojiva s mletou gumou byl proveden i v pardubickém Paramu s pispním VÚAnCh Litvínov. Bylo vyvinuto pojivo nazvané Mofalt RMB terminálového typu, jehož vlastnosti jsou na úrovni polymerem modifikovaných pojiv se zvýšenou výkonností. Skladovací stabilita gumoasfaltového pojiva byla zabezpeena pídavkem kompatibilizaní písady. Zkoušky vzork Mofaltu RMB v silniní laboratoi VUT Brno ukázaly, že tídenním tepelným zatížením (180 C) nedochází k degradaci asfaltokauukového kompozitu mírn vzroste bod mknutí, dynamická viskozita a zstává zachována elastinost (resilience 30 až 40 %). Pojivo RMB je tedy 3 dni skladovatelné bez poklesu podstatných vlastností. Zkoušky funkních vlastností pojiva RMB ukázaly, že horní kritická teplota tuhosti (podle parametru G*/sin) dosahuje až 82 C, což je dostatené k zajištní odolnosti asfaltových smsí k vyjíždní kolejí a v shod s dosahovanými vlastnostmi polymerem modifikovaných ekvivalentních pojiv. Dolní kritická teplota tvorby trhlin (parametr S = 300 MPa) dosažena pi -22 C, tj. o cca 3 C níže než porovnávaný standardní se syntetickým polymerem. Zkoušky na porézních smsích PA 8 provedené ve VUT Brno ukázaly, že s pojivem Mofalt RMB lze dosáhnout smsi se srovnatelným modulem tuhosti a nízkoteplotními charakteristikami jako pi použití polymerem modifikovaného pojiva se zvýšeným obsahem polymeru.

4 V íjnu 2011 probhla první zkušební výroba Mofaltu RMB v rafinerii Paramo v množství 10 tun pojiva. Pojivo bylo expedováno druhý den na obalovnu firmy Skanska a použito k výrob asfaltové smsi nmeckého typu SMA LA. Horký balený mastix byl téhož dne položen finišerem v tloušce 3 cm na 250 m dlouhý úsek komunikace u obalovny po pedchozí aplikaci spojovacího postiku. Pi výrob a pokládce smsi s Mofaltem RMB nebyly zjištny žádné problémy, nezjištn ani charakteristický zápach zaháté gumy. Mofalt RMB získal technické osvdení a certifikát, ímž je pipraven na další aplikace zlepšující naše životní prostedí. Vzhled otevené struktury protihlukového koberce s pojivem MOFALT RMB

5 Pokládka protihlukového koberce SMA LA