Wybrane innowacje ORLEN Asfalt

Transkrypt

1 Wybrane innowacje ORLEN Asfalt dr inż. Krzysztof Błażejowski Dział Badań i Rozwoju 1

2 Agenda Zintegrowany, międzynarodowy Koncern sektora oil&gas Wprowadzenie Metoda określania zawartości masowej polimerów w asfaltach modyfikowanych Opracowanie nowego lepiszcza asfaltu wysokomodyfikowanego polimerami ORBITON HiMA 2

3 Zintegrowany, międzynarodowy Koncern sektora oil&gas 3

4 Wprowadzenie Od początku istnienia Dział Badań i Rozwoju ORLEN Asfalt (dawniej Dział Technologii, Badań i Rozwoju) prowadzi prace dotyczące nowych produktów, nowych technologii produkcji oraz nowych metod badań. W niniejszej prezentacji zostaną przestawione skrótowo dwa projekty badawcze realizowane w ORLEN Asfalt w latach : metoda badania zawartości polimeru w PMB tworzenie nowego asfaltu wysokomodyfikowanego polimerami 4

5 Metoda określania zawartości masowej polimerów w asfaltach modyfikowanych 5

6 Metoda badania zaw. SBS w PMB Od wielu lat do ORLEN Asfalt kierowano zapytania, czy istnieje metoda sprawdzenia jaki asfalt zastosowano w nawierzchni asfaltowej. Konkretnie pytano, czy można ustalić czy w mieszance mineralno-asfaltowej znajduje się asfalt modyfikowany czy asfalt drogowy? Do tej pory, aby to sprawdzić należało: odwiercić rdzeń z warstwy i wykonać ekstrakcję mma rozpuszczony asfalt w rozpuszczalniku odzyskać w wyparce próżniowej wykonać badanie nawrotu sprężystego w 25 C Powyższa procedura jest czasochłonna oraz generuje szereg wątpliwości w zakresie dokładności pomiaru przede wszystkim przez niewielkie doświadczenia w kraju ze stosowaniem wyparki próżniowej. 6

7 Metoda badania zaw. SBS w PMB Dział Badań i Rozwoju ORLEN Asfalt we współpracy z ORLEN Laboratorium opracował metodę własną sprawdzenia zawartości polimeru SBS w próbce lepiszcza lub w próbce mieszanki mineralno-asfaltowej. Metoda polega na zastosowaniu techniki spektroskopii w podczerwieni. W celu zwalidowania metody w ORLEN Asfalt przygotowano 20 próbek asfaltów modyfikowanych, o różnej zawartości polimeru od 0% do 4%. Na próbkach lepiszczy wykonano w laboratorium asfaltowym oznaczenie zawartości polimeru. 7

8 Metoda badania zaw. SBS w PMB Korelacja między rzeczywistą zawartością polimeru, a ilością oznaczoną w laboratorium w gotowym asfalcie modyfikowanym. 20 próbek lepiszczy. R 2 = 0,97 8

9 Metoda badania zaw. SBS w PMB z mma Następnie w laboratorium drogowym wykonano płyty do koleinowania z różnych mieszanek mineralno-asfaltowych: AC 16 W WMS, AC 16 W, SMA 11S zawierających te same 20 lepiszczy o różnej zawartości SBS. Z płyt pobrano próbki i oznaczono zawartość polimeru w lepiszczu odzyskanym z mieszanki mineralno-asfaltowej. 9

10 Korelacja między rzeczywistą zawartością polimeru, a ilością oznaczoną w laboratorium z próbek nawierzchni (lepiszcze wyekstrahowane). 20 próbek mma. R 2 =0,93 Metoda badania zaw. SBS w PMB z mma 10

11 Metoda badania zaw. SBS Uzyskane wyniki na poziomie R 2 =0,97 i R 2 =0,93 wskazują, że metoda po dodatkowej walidacji, może być rozpatrywana jako miernik zastosowania asfaltu modyfikowanego w nawierzchni - jako ocena jakościowa, a w pewnych przypadkach również jako ilościowa. 11

12 Opracowanie nowego lepiszcza asfaltu wysokomodyfikowanego polimerami ORBITON HiMA 12

13 Wprowadzenie Rozmowy z klientami i administracją drogową prowadzono od 2010 r. Od 2011 roku w Dziale Technologii, Badań i Rozwoju spółki ORLEN Asfalt wykonano prace badawcze nad nowymi asfaltami wysokomodyfikowanymi polimerami, w trakcie których: wykonano i przebadano 8 wariantów lepiszczy, zbadano właściwości lepiszczy metodami EN oraz Superpave (USA) zbadano mieszanki mineralno-asfaltowe z tymi lepiszczami W 2013 r. stworzono serię lepiszczy ORBITON HiMA do dalszych prób przemysłowych oraz na odcinkach testowych (pierwszy X.2013). Od 2014 r. produkt jest w ofercie ORLEN Asfalt. 13

14 Założenia badawcze Zastosowano do modyfikacji polimery nowej generacji, przystosowane do modyfikacji asfaltów, bez problemów ze stabilnością koloidalną i niższą lepkością finalnego produktu. Z góry założono, że zawartość polimeru musi być duża, aby stworzyć odwróconą fazę polimerowo-asfaltową. Finalnie, założono że nowy rodzaj PMB umożliwi osiągnięcie: bardzo dobrej odporności na koleinowanie bardzo wysokiej wytrzymałości zmęczeniowej bardzo dobrej odporności na pękanie 14

15 Cele badawcze Cele badawcze: temperatura mięknienia (PiK) > 80 C nawrót sprężysty w 25ºC > 90% temperatura łamliwości wg Fraassa < -20 C stabilność koloidalna w zbiorniku min. 7 dni (norma >3 dni) klasyfikacja LCT wg Superpave -28 C dla HiMA do warstw ścieralnych klasyfikacja UCT wg Superpave >70 C dla wszystkich HiMA klasyfikacja wg MSCR dla ruchu min. Very Heavy w temp. 64 C 15

16 ORBITON HiMA 16

17 Temperatura łamliwości wg Fraassa przed i po RTFOT 17

18 ORBITON HiMA wg Superpave ORBITON 25/55-80 HiMA PG ORBITON 45/80-80 HiMA PG ORBITON 65/ HiMA PG przeznaczenie do ruchu wg Superpave, na podstawie wyników MSCR: w 64ºC: EXTREME HEAVY w 70ºC: EXTREME HEAVY 18

19 ORBITON HiMA odporność na koleinowanie 19

20 ORBITON HiMA - pękanie w niskiej temperaturze TSRST 20

21 ORBITON HiMA wytrzymałość zmęczeniowa AC 16 W PMB 25/55-80 HiMA AC 16 W PMB 45/80-80 HiMA Źródło: Asfalty wysokomodyfikowane ORBITON HiMA. Poradnik stosowania 2014/2 ORLEN Asfalt 21

22 odkształcenie, mikrostrain ORBITON HiMA MMA z ORBITON HiMA osiągnęły znakomite wyniki wytrzymałości zmęczeniowej, lokalizujące je w zakresie trwałości nieokreślonej, niemierzalnej dla typowych wartości odkształceń rozciągających w spodzie podbudowy asfaltowej. trwałość nieokreślona żywotność zmęczeniowa Nf (liczba cykli do umownej granicy zniszczenia mma) 22

23 ORBITON HiMA w AC 16 W ORBITON HiMA - wytrzymałość zmęczeniowa i moduł sztywności AC 16 W - metoda 4PB-PR (EN ), 10 C, 10 Hz ORBITON 25/55-80 HiMA ORBITON 45/80-80 HiMA Odkształcenie potrzebne do osiągnięcia 10 6 cykli [μɛ] Zespolony moduł sztywności w 10 C, 10 Hz MPa MPa 23

24 ORBITON HiMA Wyniki badań lepiszczy z nowej grupy ORBITON HiMA wykazały, że założenia badawcze zostały spełnione. Badania użytkowe mieszanek mineralno-asfaltowych z nowymi lepiszczami wykazały bardzo dobre właściwości mieszanek. Lepiszcza te, jako nowe materiały powinny być w dalszym ciągu szeroko testowane, aby w pełni poznać ich możliwości i stworzyć optymalne zalecenia do stosowania (projektowania mma i wbudowania). 24

25 25

26 Dziękuję za uwagę 26