Негативні наслідки зміни клімату та пов'язані з ними екологічні проблеми також є підставою для пошуку шляхів, за допомогою яких кожна країна могла б зменшити потреби у енергії та викидах при виробництві асфальтобетонних сумішей.

COLAS Словаччина давно бере участь у скороченні споживання енергії, викидів та охороні навколишнього середовища. Застосування низькотемпературних асфальтобетонних сумішей (НАЗ) дає змогу не тільки усунути різні негативні наслідки, але і продовжити сезон виробництва асфальтобетонних сумішей за певних обставин і одночасно збільшити транспортні відстані в умовах виробництва НАЗ за стандартних умов температури.

  • низькотемпературні

Низькотемпературні асфальтобетонні суміші загалом

NAZ являє собою ущільнену асфальтобетонну суміш, що виробляється та обробляється при нижчих температурах, ніж температури при виробництві стандартної суміші. Отримані властивості NAZ та стандартної суміші з однаковим складом еквівалентні одна одній. Усі вимоги та потреби щодо використання НАЗ перелічені у TKP 41/2017. Як можна досягти зниження робочих температур при виробництві бітумних сумішей (AZ)? Є кілька можливостей, але найчастіше температуру знижують додаванням різних добавок або зміною технології виробництва AZ.

За своїм походженням, відп. за типом дії, ми розрізняємо інгредієнти на:
• комбіновані - речовини, що знижують температуру асфальту та асфальтобетонних сумішей і одночасно покращують адгезію асфальту до заповнювачів;
• органічні - речовини, здатні знижувати температуру при виробництві та переробці асфальтобетонних сумішей;
• мінеральні, природні, відп. синтетичні - речовини, що містять фізично або хімічно зв’язану воду, яка в процесі виробництва асфальтобетонних сумішей виділяється у вигляді пари і зменшує в’язкість бітуму до такої міри, що забезпечує таке ж покриття заповнених зерен, як і звичайний бітум при більш високих температури. Таким чином, ці добавки дозволяють знизити виробничі температури, включаючи синтетичні та природні цеоліти;
• вода - додається у рідкому вигляді безпосередньо у дозований бітум; утворюється спінений асфальт.

Перевірка властивостей НАЗ - спінений асфальт

Початки виробництва НАЗ із використанням води сягають США, де вони застосовували дану технологію головним чином для досягнення кращого ущільнення на будівельному майданчику. Перевірка також мала місце в наших умовах і показує, що в цілому при ущільненні NAZ потрібен більший хід роликів, що забезпечує краще ущільнення, ніж у стандартних сумішах (Таблиця 1).

Вкладка. 1 Порівняння ущільнення НАЗ на місці

Початки виробництва NAZ полягали не лише в технології пінопластової піни, також була впроваджена технологія подвійного покриття - на першому етапі з м’яким асфальтом, на другому етапі з твердим асфальтом або також використовували асфальтові емульсії. Основою виробництва пеноасфальту є зміцнення бітуму, тобто додавання вільної води до асфальту. Швидке закипання доданої води створює асфальтобетонну піну, яка забезпечує необхідне покриття заповнювача навіть при нижчій температурі, ніж при виробництві стандартних асфальтобетонних сумішей.

Для потреб виробництва НАЗ за технологією піноутворення необхідна модифікація існуючого виробничого обладнання шляхом складання додаткового піноутворювача, вбудованого перед змішувачем. Існує кілька таких технологічних наборів, які дозволяють додавати воду в гарячий бітум, а група COLAS має власний запатентований набір. Це забезпечує додавання необхідної кількості холодної води до бітуму стандартної температури. При виробництві в групі COLAS визначали оптимальну дозу води в діапазоні від 2 до 3% з урахуванням параметрів бітумної піни. Враховуючи практичний досвід виробництва, згодом його перевели на вміст води 1,5%. Вода, додана до НАЗ, випаровується у великій кількості в змішувальному ядрі. Залишки випаровуються під час транспортування та переробки НАЗ на місці. З огляду на ці висновки та вимоги, дуже важко проводити порівняльні випробування без різних приладів у лабораторії, важливо створити лабораторію безпосередньо на наборі упаковки, в кращому випадку забезпечити розробку піноутворювального обладнання в лабораторії.

COLAS Словаччина зацікавлена ​​не лише у продовженні технології NAZ, але навіть у її розширенні до AZ першого класу якості. Інші роки, коли ми виробляли близько 100 000 тонн НАЗ у Словаччині, принесли досвід - технологія вже перевірена, і в той же час вона дозволяє, серед інших переваг, зменшити вплив будівельного виробництва на навколишнє середовище. Отже, ми дотепер визначили пілотну асфальтобетонну суміш NAZ AC 22 L, яку ми піддали випробуванням модуля жорсткості та зносостійкості, визначеного ТКП 41.

Перевірка модуля жорсткості та стійкості до втоми при NAZ та AZ

Випробування проводили в Центральній лабораторії ЄС COLAS у Будапешті, використовуючи PMB 45/80-55 в якості сполучного. Метою було визначити та продемонструвати модуль жорсткості та стійкості до втоми тієї ж суміші AC 22 L із зазначеним сполучним речовиною, виготовленої за традиційною «гарячою» технологією та з використанням пінобетонного асфальту.

Вкладка. 2 Підсумок результатів випробувань AC 22 L PMB 45/80-55 I |

Випробування проводились згідно з додатком B до STN EN 12697-26 та відповідають вимогам чотириточечного методу TP15/2015. При використанні спіненого асфальту досягаються вищі значення модулів, ніж у випадку зі стандартною сумішшю. Для випробування на втомну стійкість був використаний метод випробувань згідно з STN EN 12697-26, додаток D. Огляд проведених перевірочних випробувань AC 22 L для 1-го класу якості наведено у табл. 2.

Перевірка властивостей НАЗ - використання хімічної добавки

2018 рік також був роком досліджень NAZ для нашої лабораторії. Ефективність низькотемпературної добавки, надалі іменованої PRA, була перевірена. Основною метою було порівняти ущільнену насипну щільність та їх вплив на утворений щілинний вміст асфальтобетонних сумішей. Використовували агрегати вареного походження з більшою поглинальною здатністю та агрегати осадового походження з місцевих джерел у Словаччині. Водночас у всіх випадках застосовувався однотипний дорожній асфальт CA 50/70. Один тип AZ був обраний в лабораторії для II. клас якості та подальші комбінації працювали.

Перше змішування складалося з підготовки випробування типу асфальтобетонної суміші, обробки результатів та встановлення цільових параметрів. На наступному етапі окремі суміші обробляли додаванням однакового відсотка добавки, але під час перемішування та особливо ущільнення дані суміші готували з різними температурами. На останньому етапі змішування асфальтів готували в тих же умовах, що і раніше, але згодом кількість штрихів під час ущільнення асфальтобетонної суміші було збільшено, щоб контролювати хід ущільнення. Всі тести перераховані в табл. 3.

Вкладка. Результати випробувань

Повторне вилучення сумішей підтвердило однаковий відсоток вмісту асфальту та майже однакові лінії зерна (рис. 3). Водночас були виявлені приблизно однакові значення максимальної об'ємної щільності AZ (з незначними відхиленнями).

Фіг. 3 Графік зерна AZ |

Через ці факти ми не будемо далі розглядати ці результати тестування.
З результатів випробувань можна побачити, що після додавання добавки та при стандартній температурі ущільнена насипна щільність швидко зменшується, а мінливість збільшується. Пояснення полягає у використанні заповнювачів із більшою пористістю. Негативна властивість заповнювача ще більше підсилювалась низькотемпературною добавкою, яка діє за принципом зменшення поверхневого натягу рідин (отже, також в’яжучих речовин).

Ця дія продемонстрована на фіг. 4. При використанні асфальтобетонної суміші з вапняковими заповнювачами (зі значно меншою пористістю, ніж звичайні заповнювачі з варених порід), суміш з добавкою «закривалася» при тій же температурі 150 ° С. Звичайно, зразки з нижчою температурою можуть досягти нижчих об'ємних щільностей ущільненого матеріалу (виміряні значення межі з повторюваністю тесту), але навіть коли температура опускається до 120 ° C, все одно досягається краще ущільнення, ніж без добавки.

Фіг. Залежність насипної насипної щільності від температури ущільнення та типу заповнювача

У випадку використання андезитового заповнювача ми спостерігаємо протилежну тенденцію, яку ми пояснюємо «втратою працездатності» всмоктуванням долотів долота в структуру пор, що підтримується добавкою, яка зменшує поверхневий натяг рідин. Це підкреслює слабкість пористих вулканічних порід.

Однак у цій статті ми далі не розглядаємо пористість як таку на макроскопічному або мікроскопічному рівні, внутрішню або міжкристалічну пористість, питому площу поверхні заповнювача та характеристики капілярів або пір стосовно рідин. Однак ми повинні підкреслити, що випробовувані заповнювачі не мали надмірно високої поглинальної здатності. Навпаки, вони чудово представляли класичні умови будівельної практики. Тому ми не повинні плутати поглинання та пористість із конкретною поверхнею.

Фіг. 5 Вплив роботи ущільнення на насипну насипну щільність з добавкою та без неї

На фіг. Фіг.5 показує ущільнену об'ємну щільність зразків суміші з андезитовим заповнювачем при 150 ° C, без використання добавки та з добавкою. При стандартній кількості ударів 75 (під час ущільнювальних робіт) ми фіксуємо зменшення об’ємної щільності при використанні добавки. Для того, щоб усунути це зменшення, необхідно провести більше робіт з ущільнення, змодельованих в лабораторних умовах, збільшивши кількість ударів до 100, відповідно. 125. Однак у практичному застосуванні на будівельному майданчику це не можна ототожнювати зі збільшенням кількості проходів циліндра. У реальних умовах суміш охолоджується.

Фіг. 6 Ущільнена насипна щільність суміші з андезитовим заповнювачем з добавкою залежно від температури ущільнення |

На фіг. Фіг.6 показує ту саму суміш із андезитовим заповнювачем та з використанням низькотемпературної добавки, при цьому температура суміші під час ущільнення та роботи ущільнення змінюються. Висновки цього порівняння показують, що у випадку з пористими заповнювачами недоцільно суттєво знижувати температури асфальтобетонних сумішей, тобто. j. більш ніж на 10-15 ° C. Суміш найкраще ущільнювати при 150 ° C.

Щоб компенсувати нижчі показники ущільнення на місці, потрібно було б проводити більше робіт з ущільнення за допомогою «міцніших» роликів, більшої кількості роликів або більше роликів. Останній метод має найменший внесок у ущільнення, відповідно. навпаки - це може легко призвести до пошкодження асфальтобетонної суміші. Як видно на фіг. 6, збільшення ущільнення при нижчих температурах є непропорційно низьким.

Висновок

Зниження виробничих температур та пов'язана з ними економія первинних джерел енергії, поліпшення економіки виробництва та зменшення впливу на навколишнє середовище виробництва асфальтобетонних сумішей, особливо викидів CO2 та NOx - це все теми, яких ми не можемо уникнути, навпаки, як прихильність до навколишнього середовища та суспільства в цілому. ми будемо сприяти та підтримувати. Однак необхідно вибирати методи, які є ефективними, перевіреними та не викликають проблем деінде.

Низькотемпературні добавки дозволяють знижувати виробничі температури, зберігаючи всі властивості асфальтобетонних сумішей. Однак це не завжди так. Тому було необхідно виявити ці випадки, визначити загальний атрибут відповідних сумішей/структур або ситуацій і, спираючись на теоретичне вивчення проблеми, скласти гіпотезу та методологію для її перевірки.

ТЕКСТ: Пітер Дарнадій, Мартін Надь, Пітер Брятка
МАЛЮНКИ: COLAS Словаччина, a. з.

Пітер Дарнаді, Мартін Надь та Пітер Брятка працюють у COLAS Словаччина, a. з.

Література
1. DUPUY, J. P. - ABAFFYOVÁ, Z. 2015. Пеноасфальтові суміші. Будівництво та відновлення асфальтованих доріг. Підбанське, 2015.
2. Короткий зміст австрійського досвіду: Асфальтові інновації - які продукти підходять? В: Дороги + мости. 2016, вип. 3. Прага: Асоціація дорожнього будівництва. 2016 рік.
3. ПОЛАКОВИЧ, Ľ. Звіт про рішення проекту APVV у 2014 році - Асфальтобетонні суміші з меншою енергоємністю та з меншим навантаженням на навколишнє середовище.
4. TKP 6: Ущільнені асфальтобетонні суміші.
5. TKP 41: Асфальтобетонні суміші низької температури.
6. ТП 15/2015 Методика визначення жорсткості асфальтобетонних сумішей.