Efectele negative ale schimbărilor climatice și problemele legate de mediu sunt, de asemenea, un motiv pentru a căuta modalități prin care fiecare țară ar putea reduce cerințele de energie și emisii în producția de amestecuri de asfalt.

COLAS Slovacia a fost implicată mult timp în reducerea consumului de energie, a emisiilor și a protecției mediului. Utilizarea amestecurilor de asfalt la temperatură scăzută (NAZ) face posibilă nu numai eliminarea diferitelor efecte negative, ci și extinderea sezonului de producție a amestecurilor de asfalt în anumite circumstanțe și în același timp extinderea distanțelor de transport în condiții de producție NAZ la standard temperaturile.

  • temperatură

Amestecuri de asfalt cu temperatură scăzută în general

NAZ reprezintă un amestec compact de asfalt produs și procesat la temperaturi mai scăzute decât temperaturile din producția unui amestec standard. Proprietățile rezultate ale NAZ și ale unui amestec standard cu aceeași compoziție sunt echivalente unele cu altele. Toate cerințele și necesitățile pentru utilizarea NAZ sunt enumerate în TKP 41/2017. Cum se poate realiza o reducere a temperaturilor de funcționare în producția de amestecuri bituminoase (AZ)? Există mai multe posibilități, dar cel mai adesea temperatura este redusă prin adăugarea de aditivi diferiți sau schimbarea tehnologiei de producție AZ.

După originea lor, resp. tip de acțiune, distingem ingredientele în:
• combinate - substanțe care scad temperatura asfaltului și a amestecurilor de asfalt și în același timp îmbunătățesc aderența asfaltului la agregate;
• organice - substanțe care pot reduce temperatura în producția și prelucrarea amestecurilor de asfalt;
• mineral, natural, resp. sintetic - substanțe care conțin apă legată fizic sau chimic, care în procesul de producere a amestecurilor de asfalt este eliberată sub formă de abur și reduce vâscozitatea bitumului într-o asemenea măsură încât permite aceeași acoperire a boabelor agregate ca bitumul convențional temperaturile. Acești aditivi permit astfel reducerea temperaturilor de producție, inclusiv a zeoliților sintetici și naturali;
• apă - se adaugă sub formă lichidă direct la bitumul dozat; se formează asfalt spumat.

Verificarea proprietăților NAZ - asfalt spumat

Începuturile producției de NAZ folosind apă se întorc în SUA, unde au folosit tehnologia dată în principal pentru a obține o compactare mai bună pe șantier. Verificarea a avut loc, de asemenea, în condițiile noastre și arată că, în general, este necesară o deplasare mai mare a rolei la compactarea NAZ, ceea ce realizează o compactare mai bună decât cu amestecurile standard (Tabelul 1).

Tab. 1 Comparația compactării NAZ la fața locului

Începuturile producției NAZ nu au fost doar în tehnologia spumei de spumă, a fost implementată și tehnologia dublă acoperire - în prima etapă cu asfalt moale, în a doua etapă cu asfalt dur sau au fost utilizate și emulsii de asfalt. Baza producției de penoasphalt este întărirea bitumului, adică adăugarea de apă gratuită la asfalt. Fierberea rapidă a apei adăugate creează o spumă asfaltică, care asigură acoperirea necesară a agregatului chiar și la o temperatură mai scăzută decât în ​​producția de amestecuri asfaltice standard.

Pentru necesitățile de producție a NAZ prin tehnologia de spumare, este necesară modificarea echipamentului de producție existent prin asamblarea unui dispozitiv suplimentar de spumare încorporat în fața mixerului. Există mai multe astfel de kituri tehnologice care permit adăugarea de apă la bitumul fierbinte, iar grupul COLAS are propriul său kit brevetat. Acest lucru asigură că cantitatea necesară de apă rece este adăugată la bitumul de temperatură standard. În producția din grupul COLAS, doza optimă de apă în intervalul de la 2 la 3% a fost determinată în ceea ce privește parametrii spumei de bitum. Luând în considerare experiența practică de producție, ulterior a fost trecut la un conținut de apă de 1,5%. Apa adăugată la NAZ este evaporată în cantități mari într-un miez de amestecare. Reziduurile se evaporă în timpul transportului și prelucrării NAZ la fața locului. Având în vedere aceste constatări și cerințe, este foarte dificil să efectuați teste comparative fără instrumente diferite în laborator, este important să creați un laborator direct pe setul de ambalare, în cel mai bun caz pentru a asigura dezvoltarea echipamentelor de spumare în laborator.

COLAS Slovacia este interesată nu numai de continuarea tehnologiei NAZ, ci chiar de extinderea acesteia la AZ din prima clasă de calitate. Ceilalți ani, în care am produs aproximativ 100.000 de tone de NAZ în Slovacia, au adus experiență - tehnologia este deja dovedită, în timp ce, în același timp, permite, printre alte beneficii, reducerea impactului de mediu al producției de construcții asupra mediului. Prin urmare, am determinat până acum amestecul pilot de asfalt NAZ AC 22 L, pe care l-am supus testelor modulului de rigiditate și rezistență la oboseală, așa cum este determinat de TKP 41.

Verificarea modulului de rigiditate și rezistență la oboseală la NAZ și AZ

Testele au fost efectuate în Laboratorul Central pentru EU COLAS din Budapesta, folosind PMB 45/80-55 ca liant. Scopul a fost de a determina și demonstra modulul de rigiditate și rezistență la oboseală a aceluiași amestec de AC 22 L cu liantul de mai sus, produs prin tehnologia tradițională "fierbinte" și folosind asfalt spumos.

Tab. 2 Rezumatul rezultatelor testului AC 22 L PMB 45/80-55 I |

Testele au fost efectuate în conformitate cu anexa B la STN EN 12697-26 și sunt în conformitate cu cerințele metodei în patru puncte TP15/2015. Când se utilizează asfalt spumat, se obțin valori ale modulului mai mari decât în ​​cazul unui amestec standard. Pentru testul de rezistență la oboseală a fost utilizată metoda de testare conform STN EN 12697-26, anexa D. O prezentare generală a testelor de verificare AC 22 L efectuate pentru clasa I de calitate este în tab. 2.

Verificarea proprietăților NAZ - utilizarea unui aditiv chimic

Anul 2018 a fost, de asemenea, un an de studii NAZ pentru laboratorul nostru. Eficacitatea aditivului la temperatură scăzută, denumită în continuare PRA, a fost verificată. Scopul principal a fost de a compara densitățile în vrac compactate și influența lor asupra conținutului de decalaj rezultat al amestecurilor de asfalt. Au fost utilizate agregate de origine fiartă cu absorbție mai mare și agregate de origine sedimentară din surse locale din Slovacia. În același timp, același tip de asfalt rutier CA 50/70 a fost utilizat în toate cazurile. Un tip de AZ a fost selectat în laborator pentru II. s-a lucrat la clasa de calitate și la alte combinații.

Primul amestec a constat în pregătirea unui test de tip amestec de asfalt, procesarea rezultatelor și stabilirea parametrilor țintă. În etapa următoare, amestecurile individuale au fost procesate prin adăugarea aceluiași procent de aditiv, dar în timpul amestecării și mai ales la compactare, amestecurile date au fost preparate cu temperaturi diferite. În ultima etapă, amestecarea asfalturilor a fost pregătită în aceleași condiții ca înainte, dar ulterior numărul de curse în timpul compactării amestecului de asfalt a fost crescut pentru a monitoriza progresul compactării. Toate testele sunt listate în fila. 3.

Tab. Rezultatele testului

Extragerea înapoi a amestecurilor a confirmat același procent de conținut de asfalt și linii de cereale aproape identice (Fig. 3). În același timp, s-au găsit aproximativ aceleași valori ale densității volumice maxime AZ (cu abateri neglijabile).

FIG. 3 Graficul cerealelor AZ |

Datorită acestor fapte, nu vom trata mai departe aceste rezultate ale testelor.
Din rezultatele testului se poate observa în continuare că, după adăugarea aditivului și la temperatura standard, densitatea în vrac compactată este redusă rapid și nulitatea este crescută. Explicația este utilizarea agregatelor cu porozitate mai mare. Proprietatea negativă a agregatului a fost accentuată și mai mult de aditivul la temperatură scăzută, care acționează pe principiul reducerii tensiunii superficiale a lichidelor (deci și a lianților).

Această acțiune este demonstrată în FIG. 4. Atunci când se utilizează un amestec de asfalt cu agregate de calcar (cu porozitate semnificativ mai mică decât agregatele obișnuite din rocile fierte), amestecul cu aditivul a fost „închis” la aceeași temperatură de 150 ° C. Desigur, eșantioanele cu o temperatură mai scăzută pot atinge densități în vrac compactate mai mici (valori măsurate ale limitei cu repetabilitatea testului), dar chiar și atunci când temperatura scade la 120 ° C, se realizează o compactare mai bună decât fără aditiv.

FIG. Dependența densității volumului compactat de temperatura de compactare și tipul de agregat

În cazul utilizării agregatului andezitic, observăm tendința opusă, pe care o explicăm prin „pierderea lucrabilității” prin înmuierea biților de biți în structura porilor, care este susținută de un aditiv care reduce tensiunea superficială a lichidelor. El evidențiază slăbiciunea rocilor vulcanice poroase.

Cu toate acestea, în acest articol nu abordăm în continuare porozitatea ca atare, la nivel macroscopic sau microscopic, porozitatea intrinsecă sau intergranulară, suprafața specifică a agregatului și caracteristicile capilarelor sau porilor în raport cu lichidele. Cu toate acestea, trebuie să subliniem că agregatele testate nu au avut o absorbție excesiv de mare. Dimpotrivă, au reprezentat perfect condițiile clasice ale practicii de construcție. Prin urmare, nu trebuie să confundăm absorbția și porozitatea cu suprafața specifică.

FIG. 5 Influența activității de compactare asupra densității volumului compactat cu și fără aditiv

În FIG. 5 prezintă densitățile în vrac compactate ale probelor unui amestec cu agregat de andezit la 150 ° C, fără utilizarea unui aditiv și cu un aditiv. La un număr standard de curse de 75 (în timpul lucrărilor de compactare), înregistrăm o scădere a densității în vrac atunci când se utilizează un aditiv. Pentru a elimina această scădere, este necesar să se furnizeze mai multe lucrări de compactare, simulate în condiții de laborator prin creșterea numărului de curse la 100, resp. 125. Cu toate acestea, într-o aplicație practică pe un șantier, acest lucru nu poate fi echivalat cu o creștere a numărului de treceri ale cilindrului. În condiții reale, amestecul se răcește.

FIG. 6 Densitatea volumetrică compactă a amestecului cu agregat de andezit cu aditiv în funcție de temperatura de compactare |

În FIG. 6 prezintă același amestec cu agregat de andezit și utilizând un aditiv la temperatură scăzută, temperatura amestecului în timpul compactării și a lucrărilor de compactare fiind variate. Concluziile acestei comparații arată că, în cazul agregatelor poroase, nu este adecvată reducerea substanțială a temperaturilor amestecurilor de asfalt, i. j. cu mai mult de 10-15 ° C. Amestecul a fost cel mai bine compactat la 150 ° C.

Pentru a compensa ratele mai mici de compactare la fața locului, ar trebui să fie asigurată mai multă muncă de compactare de rolele „mai puternice”, mai multe role sau mai multe piste. Această din urmă metodă are cea mai mică contribuție la compactare, resp. dimpotrivă - poate duce cu ușurință la deteriorarea amestecului de asfalt. După cum se poate vedea în FIG. 6, creșterea compactării la temperaturi mai scăzute este disproporționat de scăzută.

Concluzie

Reducerea temperaturilor de producție și economiile aferente în sursele primare de energie, îmbunătățirea economiei producției și reducerea impactului asupra mediului al producției de amestecuri de asfalt, în special emisiile de CO2 și NOx - toate acestea sunt subiecte pe care nu le putem evita, dimpotrivă, ca angajament pentru mediu și societate în ansamblu. vom promova și susține. Cu toate acestea, este necesar să se aleagă metode eficiente, dovedite și care nu cauzează probleme în altă parte.

Aditivii la temperatură scăzută fac posibilă reducerea temperaturilor de producție, menținând în același timp toate proprietățile amestecurilor de asfalt. Cu toate acestea, acest lucru nu este întotdeauna cazul. Prin urmare, a fost necesar să se identifice aceste cazuri, să se determine atributul comun al amestecurilor/structurilor sau situațiilor relevante și, pe baza unui studiu teoretic al problemei, să se compileze o ipoteză și o metodologie pentru verificarea acesteia.

TEXT: Peter Darnady, Martin Nagy, Peter Briatka
IMAGINI: COLAS Slovacia, a. cu.

Peter Darnady, Martin Nagy și Peter Briatka lucrează la COLAS Slovacia, a. cu.

Literatură
1. DUPUY, J. P. - ABAFFYOVÁ, Z. 2015. Amestecuri de penoasphalt. Construcția și reabilitarea drumurilor asfaltate. Podbanské, 2015.
2. Rezumatul experienței austriece: inovație în asfalt - ce produse sunt potrivite? În: Drumuri + poduri. 2016, nr. 3. Praga: Asociația pentru construcția de drumuri. 2016.
3. POLAKOVIČ, Ľ. Raport privind soluția proiectului APVV în 2014 - Amestecuri de asfalt cu intensitate energetică mai mică și cu mai puțină povară asupra mediului.
4. TKP 6: Amestecuri compacte de asfalt.
5. TKP 41: Amestecuri asfaltice la temperatură scăzută.
6. TP 15/2015 Metodologie pentru determinarea rigidității amestecurilor de asfalt.