Materiały z przeróbki opon w nawierzchniach asfaltowych

Transkrypt

1 Materiały z przeróbki opon w nawierzchniach asfaltowych Prof. Dariusz Sybilski IBDiM d.sybilski@ibdim.edu.pl Ożarów 28 września

2 Problem zużytych opon samochodowych Liczba mieszkańców, mln Liczba samochodów/1000 mieszkańców Zużycie opon, tys. Mg/rok Ożarów 28 września

3 Metody wykorzystania opon Recykling materiałowy Zastosowanie całych opon (lub w częściach) Recykling energetyczny Ożarów 28 września

4 O czym opowiem Recykling materiałowy Włókna polimerowe z opon samochodowych Granulat gumowo-asfaltowy tecroad Ożarów 28 września

5 Włókna polimerowe z opon samochodowych TOFIC Ożarów 28 września

6 TOFIC włókno polimerowe z opon Jeden z produktów przerobu opon samochodowych Dodatek do mieszanek mineralnoasfaltowych Stabilizator asfaltu w SMA Modyfikator asfaltu Ożarów 28 września

7 TOFIC Dodatek do mieszanek mineralnoasfaltowych Włóknisty materiał stabilizująco-wzmacniająco-modyfikujący: Stabilizacja lepiszcza asfaltowego w mieszance o nieciągłym uziarnieniu SMA, BBTM, asfalt porowaty PA Wzmocnienie mieszanki mineralno-asfaltowej Włókno polimerowe - zbrojenie rozproszone Odpornośd na koleinowanie Zmęczenie Pękanie niskotemperaturowe Modyfikacja lepiszcza asfaltowego pyłem i granulatem gumowym zawartym w dodatku Poprawa właściwości reologicznych i mechanicznych mieszanki mineralnoasfaltowej Zmniejszenie hałasu drogowego TOFIC stosuje się we wszystkich mieszankach mineralnoasfaltowych na gorąco Ożarów 28 września

8 SMA Spływnośd lepiszcza Ożarów 28 września

9 SMA Odpornośd niskotemperaturowa Ożarów 28 września

10 AC WMS Odpornośd na deformacje Ożarów 28 września

11 AC WMS Zmęczenie Ożarów 28 września

12 UE SPENS - Eksperyment w pełnej skali 4 odcinki testowe: 3 asfaltowe (różne podbudowy) + 1 kompozytowy: asfalt+ zaprawa cementowa Odcinek A: AC WMS 16 (asfalt 20/30) Odcinek B: AC 16 (asfalt 35/50) Odcinek D: AC WMS 16 + warstwa antyzmęczeniowa (polimeroasfalt+włókno polimerowe) Ożarów 28 września

13 Nawierzchnia długowieczna Ożarów 28 września

14 Ożarów 28 września

15 Ożarów 28 września

16 Uszkodzenie vs prognoza trwałości A: ACWMS, B: AC, C: Kompozyt: asfalt+beton, D: ACWMS + warstwa przeciwzmęczeniowa z Tofic Ożarów 28 września

17 TOFIC - zastosowania Mieszanki o nieciągłym uziarnieniu SMA, BBTM, PA do warstwy ścieralnej stabilizacja lepiszcza podczas transportu i rozkładania poprawa właściwości w eksploatacji nawierzchni: koleinowanie, zmęczenie, odpornośd niskotemperaturowa Beton asfaltowy poprawa właściwości w eksploatacji nawierzchni: koleinowanie, zmęczenie, odpornośd niskotemperaturowa Specjalna warstwa przeciwzmęczeniowa nowej nawierzchni asfaltowej lub jako membrana przeciwspękaniowa na spękanej, remontowanej nawierzchni Inne zastosowania, w których wymagana jest poprawa wytrzymałości na rozciąganie warstwy asfaltowej, np. uciąglone dylatacje mostowe Ożarów 28 września

18 Granulat gumowo-asfaltowy tecroad Ożarów 28 września

19 Historia Lata 1960-te: istotna zmiana Charles McDonald w Phoenix, Arizona, USA opracował metodę modyfikacji asfaltu gumą ze zużytych opon samochodowych Początek metody na mokro - granulat gumowy mieszany na gorąco z asfaltem Zawartośd gumy w asfalcie 20% m/m Szerokie zastosowanie w 40 stanach USA i w wielu krajach świata Ożarów 28 września

20 Arizona, USA Ożarów 28 września

21 Metody modyfikacji gumą Metoda na mokro (McDonalda) Metoda na mokro terminalowa Metoda na sucho Ożarów 28 września

22 Metoda na mokro (McDonalda) ASTM: mieszanka asfaltu i recyklowanej gumy z opon i dodatków, w której zawartośd składnika gumowego wynosi co najmniej 15% m/m, a reakcja gumy z gorącym asfaltem powoduje jej spęcznienie Asfalt mieszany z gumą w specjalnej instalacji w temperaturze C w czasie co najmniej 45 minut Chemiczne i fizyczne połączenie składników Guma reaguje z asfaltem oraz ulega pęcznieniu i zmiękczeniu Zawartośd gumy wynosi zwykle od 18 do 22 % m/m Dojrzewanie : po wymieszaniu gumy z asfaltem lepiszcze gumowo-asfaltowe powinno byd przechowywane w wysokiej temperaturze w czasie 2 h Ożarów 28 września

23 Nowy produkt i metoda modyfikacji mieszanki mineralno-asfaltowej gumą Nowy europejski produkt - tecroad Granulat gumowo-asfaltowy o wysokiej koncentracji gumy w ilości do 40% chemicznie i fizycznie związanej z asfaltem Ciało stałe w postaci granulatu o wymiarze do 30 mm, przeważnie około 1 mm Składa się głównie z asfaltu drogowego 50/70 lub 70/100 oraz zwulkanizowanej gumy, a także z odpowiednich wypełniaczy i olei Temperatura mięknienia w zakresie C Ożarów 28 września

24 Nowy produkt i metoda modyfikacji mieszanki mineralno-asfaltowej gumą Proces produkcyjny tecroad polega na modyfikacji asfaltu gumą w specjalnie do tego przystosowanej instalacji Metoda porównywalna do metody terminalowej na mokro Główna różnica polega na rozdrobnieniu uzyskanego lepiszcza gumowo-asfaltowego na drobne cząstki granulat Pakowany i transportowany w plastikowych woreczkach lub w big bagach Może byd przechowywany w workach lub w silosach w dłuższym czasie, nawet do kilku miesięcy bez utraty swych właściwości i pogorszenia jakości tecroad uzyskał Aprobatę Techniczną IBDiM Nr AT/ Dodatki do mieszanek mineralno-asfaltowych. Modyfikujący granulat gumowy tecroad Ożarów 28 września

25 tecroad dotychczasowe zastosowania Szwajcaria, Niemcy, Austria Ostatnio także w innych krajach europejskich Rok Pierwsze zastosowanie w Polsce Drodze wojewódzka 780 w Małopolsce Strabag wykonał warstwę ścieralną trzech odcinków testowych: asfalt porowaty, SMA i BBTM Ożarów 28 września

26 Zastosowanie tecroad Głównie w warstwie ścieralnej Główny cel - zmniejszenie hałasu drogowego Doświadczenia światowe wskazują, że dodatek gumy do mieszanki mineralno-asfaltowej w warstwie ścieralnej nawierzchni zmniejsza hałas toczenia kół pojazdów Efektywnośd zmniejszenia hałasu: asfalt porowaty 5-8 db(a) układ dwuwarstwowy asfaltu porowatego do 10 db(a) SMA lub BBTM 2-6 db(a) Ożarów 28 września

27 Zastosowanie tecroad Stosowanie granulatu gumowo-asfaltowego znacznie prostsze niż tradycyjnych metod modyfikacji gumą na mokro Granulat podawany jest bezpośrednio do mieszalnika otaczarki, w którym jest mieszany z kruszywem i asfaltem Mieszanka nie wymaga wydłużonego czasu mieszania i dojrzewania (jak w metodzie na mokro) Guma jest już rozpuszczona w asfalcie będącym składnikiem granulatu Dodany świeży asfalt jednorodnie i szybko miesza się z granulatem (asfaltem modyfikowanym gumą) Ożarów 28 września

28 Podawanie tecroad do mieszalnika Ożarów 28 września

29 Szwajcaria, Autostrada A1, Zurich Berno, Ożarów 28 września

30 Ożarów 28 września

31 Warszawa, ul. Górczewska Ożarów 28 września

32 Warszawa, ul. Górczewska Ożarów 28 września

33 Badania IBDiM: Cel Porównanie właściwości fizyko-mechanicznych mieszanek mineralno-asfaltowych z zastosowaniem granulatem gumowoasfaltowego tecroad w porównaniu do mieszanek referencyjnych z lepiszczami polimerowo-asfaltowymi Ożarów 28 września

34 Badania IBDiM: Materiały Kruszywa Wypełniacz, mączka wapienna Bazalt 2/5, 5/8, 8/11, 11/16 mm Granit 0/2 mm Mieszanki mineralno-asfaltowe (KR 5-6) SMA11 PMB 65/ SMA11 70/100+T z dodatkiem tecroad AC16 PMB 25/55-60 AC16 50/70+T z dodatkiem tecroad Ożarów 28 września

35 Głebokośd koleiny, % Badania IBDiM: Wyniki 12 Deformacja trwała 10 SMA PMB SMA T AC PMB AC T 2 0 Ożarów 28 września

36 N Badania IBDiM: Wyniki 1,0E+07 Zmęczenie 1,0E+06 1,0E+05 AC16P 50/70 + TecRoad AC16P PMB 25/ ,0E ε 6 Ożarów 28 września

37 Badania IBDiM: Wyniki TSRST AC PMB -22,5 AC T -26,5 SMA11 PMB -27,9 SMA11 T -29,0-35,0-30,0-25,0-20,0-15,0-10,0-5,0 0,0 Temperatura pęknięcia, C Ożarów 28 września

38 Badania IBDiM: Wyniki ITSR, % AC 50/70+T P AC16 PMB 25/55-60 P SMA11 70/100+T SMA 11 PMB 65/ Ożarów 28 września

39 Badania IBDiM: Wnioski Badania funkcjonalne mieszanek mineralno-asfaltowo z dodatkiem granulatu gumowo-asfaltowego tecroad betonu asfaltowego AC i mieszanki SMA wykazały efektywnośd tej metody modyfikacji: poprawa odporności na deformacje trwałe w wysokiej temperaturze poprawa właściwości reologicznych (moduł zespolony i kąt przesunięcia fazowego) większa odpornośd na pękanie niskotemperaturowe odpornośd na działanie wody. Mniejszą trwałośd zmęczeniową w porównaniu z mieszanką z asfaltem modyfikowanym polimerem SBS można przypisad zbyt małej ilością dodatku gumy w lepiszczu asfaltowym (10% m/m) Doświadczenia w USA wskazują na potrzebę większej zawartości gumy w lepiszczu do 20% m/m Ożarów 28 września

40 Dziękuję za uwagę Ożarów 28 września