Негативните ефекти от изменението на климата и свързаните с тях екологични проблеми също са причина да се търсят начини, по които всяка държава може да намали изискванията за енергия и емисии при производството на битумни смеси.

COLAS Словакия отдавна участва в намаляването на потреблението на енергия, емисиите и опазването на околната среда. Използването на нискотемпературни асфалтови смеси (NAZ) позволява не само да се елиминират различни негативни ефекти, но и да се удължи производственият сезон на асфалтовите смеси при определени обстоятелства и в същото време да се удължат транспортните разстояния при условия на производство на NAZ при стандартни температури .

  • нискотемпературни

Нискотемпературни асфалтови смеси като цяло

NAZ представлява уплътнена асфалтова смес, произведена и обработена при по-ниски температури от температурите при производството на стандартна смес. Получените свойства на NAZ и стандартна смес със същия състав са еквивалентни помежду си. Всички изисквания и нужди за използването на NAZ са изброени в TKP 41/2017. Как може да се постигне намаляване на работните температури при производството на битумни смеси (AZ)? Има няколко възможности, но най-често температурата се намалява чрез добавяне на различни добавки или промяна на технологията за производство на AZ.

Според произхода им, респ. вид действие, ние разграничаваме съставките на:
• комбинирани - вещества, които понижават температурата на асфалта и асфалтовите смеси и в същото време подобряват адхезията на асфалта към инертните материали;
• органични - вещества, които могат да намалят температурата при производството и обработката на асфалтови смеси;
• минерални, естествени, респ. синтетични - вещества, съдържащи физически или химически свързана вода, която в процеса на производство на асфалтови смеси се отделя под формата на пара и намалява вискозитета на битума до такава степен, че позволява същото покритие на инертни зърна като конвенционалните битуми при по-високи температури. По този начин тези добавки позволяват да се намалят производствените температури, включително синтетични и естествени зеолити;
• вода - добавя се в течна форма директно към дозирания битум; образува се разпенен асфалт.

Проверка на свойствата на NAZ - разпенен асфалт

Началото на производството на NAZ с вода се връща в САЩ, където те използват дадената технология главно за постигане на по-добро уплътняване на строителната площадка. Проверката се проведе и при нашите условия и показва, че като цяло при уплътняването на NAZ се изисква повече движение на ролката, което постига по-добро уплътняване, отколкото при стандартните смеси (Таблица 1).

Раздел. 1 Сравнение на уплътняването на NAZ на място

Началото на производството на NAZ е не само в технологията на пенообразен асфалт, внедрена е и технологията на двойно покритие - в първата стъпка с мек асфалт, във втората стъпка с твърд асфалт или също са използвани асфалтови емулсии. Основата на производството на пеноасфалт е укрепването на битума, т.е. добавянето на свободна вода към асфалта. Бързото кипене на добавената вода създава асфалтова пяна, която осигурява необходимото покритие на инертния материал дори при по-ниска температура, отколкото при производството на стандартни асфалтови смеси.

За нуждите на производството на NAZ чрез технология на разпенване се изисква модификация на съществуващото производствено оборудване чрез сглобяване на допълнително устройство за разпенване, вградено пред смесителя. Има няколко такива технологични комплекта, които позволяват добавянето на вода към горещия битум, а групата COLAS разполага със собствен патентован комплект. Това гарантира, че необходимото количество студена вода се добавя към битума със стандартна температура. При производството в групата COLAS беше определена оптималната доза вода в диапазона от 2 до 3% по отношение на параметрите на битумната пяна. Вземайки предвид практическия производствен опит, по-късно той премина към съдържание на вода от 1,5%. Водата, добавена към NAZ, се изпарява в големи количества в смесителна сърцевина. Остатъците се изпаряват по време на транспортиране и обработка на NAZ на място. Предвид тези констатации и изисквания е много трудно да се извършват сравнителни тестове без различни устройства в лабораторията, затова е важно да се създаде лаборатория директно върху комплекта опаковки, в най-добрия случай да се осигури развитието на оборудване за пенообразуване в лабораторията.

COLAS Словакия се интересува не само от продължаване на NAZ технологията, но дори от разширяването й до AZ от първия качествен клас. Останалите години, през които сме произвели около 100 000 тона NAZ в Словакия, донесоха опит - технологията вече е доказана, като в същото време позволява, наред с други предимства, да се намали въздействието на строителната продукция върху околната среда върху околната среда. Следователно досега сме определили пилотната асфалтова смес NAZ AC 22 L, която подложихме на тестове на модула на твърдост и устойчивост на умора, както е определено от TKP 41.

Проверка на модула на твърдост и устойчивост на умора при NAZ и AZ

Тестовете бяха проведени в Централната лаборатория за EU COLAS в Будапеща, като се използва PMB 45/80-55 като свързващо вещество. Целта беше да се определи и демонстрира модулът на твърдост и устойчивост на умора на същата смес от AC 22 L с горното свързващо вещество, произведена по традиционна "гореща" технология и използваща пяна асфалт.

Раздел. 2 Резюме на резултатите от теста AC 22 L PMB 45/80-55 I |

Тестовете са извършени съгласно приложение Б към STN EN 12697-26 и са в съответствие с изискванията на метода от четири точки TP15/2015. При използване на разпенен асфалт се постигат по-високи стойности на модула, отколкото в случай на стандартна смес. За изпитването за устойчивост на умора е използван методът на изпитване съгласно STN EN 12697-26, приложение D. Преглед на извършените тестове за проверка AC 22 L за 1-ви клас на качество е в таб. 2.

Проверка на свойствата на NAZ - използване на химическа добавка

2018 г. беше и година на NAZ изследвания за нашата лаборатория. Ефективността на нискотемпературната добавка, наричана по-долу PRA, беше проверена. Основната цел беше да се сравнят уплътнените насипни плътности и тяхното влияние върху полученото празнинно съдържание на асфалтовите смеси. Използвани са агрегати от варен произход с по-висока абсорбция и агрегати от седиментен произход от местни източници в Словакия. В същото време във всички случаи беше използван един и същ тип пътен асфалт CA 50/70. В лабораторията е избран един тип AZ за II. клас на качество и се работи по допълнителни комбинации.

Първото смесване се състоеше от подготовка на тест за тип асфалтова смес, обработка на резултатите и задаване на целевите параметри. В следващия етап отделните смеси бяха обработени чрез добавяне на същия процент добавка, но по време на смесването и особено уплътняването, дадените смеси бяха приготвени с различни температури. В последния етап смесването на асфалти беше приготвено при същите условия, както преди, но впоследствие броят на ударите по време на уплътняването на асфалтовата смес беше увеличен, за да се проследи хода на уплътняването. Всички тестове са изброени в таб. 3.

Раздел. Резултати от тестовете

Обратното извличане на смесите потвърждава същия процент на съдържание на асфалт и почти идентични линии на зърно (фиг. 3). В същото време бяха открити приблизително еднакви стойности на максималната обемна плътност AZ (с незначителни отклонения).

Фиг. 3 Графика на зърното AZ |

Поради тези факти няма да се занимаваме повече с тези резултати от теста.
От резултатите от изпитването може да се види по-нататък, че след добавянето на добавката и при стандартната температура уплътнената обемна плътност бързо се намалява и се увеличава променливостта. Обяснението е използването на инертни материали с по-голяма порьозност. Отрицателното свойство на инертния материал беше допълнително подчертано от нискотемпературната добавка, която действа на принципа на намаляване на повърхностното напрежение на течностите (по този начин и свързващи вещества).

Това действие е демонстрирано на ФИГ. 4. Когато се използва асфалтова смес с варовикови инертни материали (със значително по-ниска порьозност от обичайните инертни материали от варени скали), сместа с добавката се "затваря" при същата температура от 150 ° C. Разбира се, пробите с по-ниска температура могат да постигнат по-ниска уплътнена обемна плътност (измерени стойности на границата с повторяемостта на теста), но дори когато температурата спадне до 120 ° C, все още се постига по-добро уплътняване, отколкото без добавката.

Фиг. Зависимост на уплътнената обемна плътност от температурата на уплътняване и вида на инертния материал

В случай на използване на андезитен агрегат, наблюдаваме обратната тенденция, която обясняваме със „загубата на обработваемост“ чрез накисване на ухапаното меню в порестата структура, която се поддържа от добавка, която намалява повърхностното напрежение на течностите. Той подчертава слабостта на порестите вулканични скали.

В тази статия обаче ние не разглеждаме по-нататък порьозността като такава, на макроскопично или микроскопично ниво, вътрешна или междузърнеста порьозност, специфичната повърхностна повърхност на агрегата и характеристиките на капилярите или порите по отношение на течностите. Трябва обаче да подчертаем, че тестваните инертни материали не са имали прекалено висока абсорбция. Напротив, те отлично представяха класическите условия на строителната практика. Следователно не трябва да бъркаме попиваемостта и порьозността със специфичната повърхност.

Фиг. 5 Влияние на работата по уплътняване върху уплътнената обемна плътност със и без добавка

На фиг. 5 показва уплътнените насипни плътности на проби от смес с андезитен агрегат при 150 ° C, без използване на добавка и с добавка. При стандартен брой удари от 75 (по време на уплътняване), ние отчитаме намаляване на насипната плътност при използване на добавка. За да се елиминира това намаление, е необходимо да се осигури повече работа по уплътняване, симулирана в лабораторни условия чрез увеличаване на броя на ударите до 100, респ. 125. В практическо приложение на строителна площадка обаче това не може да се приравни с увеличаване на броя на проходите на цилиндъра. В реални условия сместа се охлажда.

Фиг. 6 Уплътнена обемна плътност на сместа с андезитов пълнител с добавка в зависимост от температурата на уплътняване |

На фиг. 6 показва същата смес с андезитов пълнител и при използване на нискотемпературна добавка, като температурата на сместа по време на уплътняването и работата по уплътняването варират. Заключенията от това сравнение показват, че в случай на порести инертни материали не е подходящо значително да се намалят температурите на асфалтовите смеси, т.е. j. с повече от 10 до 15 ° C. Сместа се уплътнява най-добре при 150 ° С.

За да се компенсират по-ниските нива на уплътняване на място, ще е необходимо да се осигури повече работа по уплътняване от "по-силни" ролки, повече ролки или повече ролки. Последният метод има най-малък принос за уплътняването, респ. напротив - лесно може да доведе до повреда на асфалтовата смес. Както може да се види на ФИГ. 6, увеличаването на уплътняването при по-ниски температури е несъразмерно ниско.

Заключение

Намаляване на производствените температури и свързаните с това икономии на първични енергийни източници, подобряване на икономиката на производството и намаляване на въздействието върху околната среда от производството на асфалтови смеси, особено емисиите на CO2 и NOx - това са все теми, които не можем да избегнем, напротив, като ангажимент към околната среда и обществото като цяло, ние ще насърчаваме и подкрепяме. Необходимо е обаче да се изберат методи, които са ефективни, доказани и които не създават проблеми другаде.

Нискотемпературните добавки позволяват да се намалят производствените температури, като същевременно се запазят всички свойства на асфалтовите смеси. Това обаче не винаги е така. Поради това беше необходимо да се идентифицират тези случаи, да се определи общия атрибут на съответните смеси/структури или ситуации и въз основа на теоретично проучване на проблема да се състави хипотеза и методология за неговата проверка.

ТЕКСТ: Питър Дарнади, Мартин Наги, Питър Бриатка
СНИМКИ: COLAS Словакия, a. с.

Питър Дарнади, Мартин Наги и Питър Бриатка работят в COLAS Словакия, a. с.

Литература
1. DUPUY, J. P. - ABAFFYOVÁ, Z. 2015. Пеноасфалтови смеси. Изграждане и рехабилитация на асфалтови пътища. Podbanské, 2015.
2. Резюме на австрийския опит: Асфалтовите иновации - кои продукти са подходящи? В: Пътища + мостове. 2016, бр. 3. Прага: Асоциация за пътно строителство. 2016 г.
3. ПОЛАКОВИЧ, Ľ. Доклад за решението на проекта APVV през 2014 г. - Асфалтови смеси с по-ниска енергийна интензивност и с по-малко натоварване върху околната среда.
4. TKP 6: Уплътнени асфалтови смеси.
5. TKP 41: Асфалтови смеси с ниска температура.
6. TP 15/2015 Методика за определяне твърдостта на асфалтовите смеси.