WYKORZYSTANIE GRANULATU GUMOWEGO W MIESZANKACH MINERALNO-ASFALTOWYCH

Transkrypt

1 WYKORZYSTANIE GRANULATU GUMOWEGO W MIESZANKACH MINERALNO-ASFALTOWYCH Dr inż. Robert Jurczak Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie/GDDKiA

2 PLAN PREZENTACJI 1. Problem zużytych opon samochodowych i możliwość ich wykorzystania 2. Cel, zakres i przedmiot badań 3. Zestawienie wyników badań i ich analiza 4. Wnioski Dr inż. Robert Jurczak Zastosowanie destruktu asfaltowego i innych materiałów z 2

3 PROBLEM ZUŻYTYCH OPON SAMOCHODOWYCH W Polsce w 2010 roku wyprodukowano ponad 40 mln opon. Powstaje ponad 150 tyś. ton rocznie zużytych opon. Dr inż. Robert Jurczak Zastosowanie destruktu asfaltowego i innych materiałów z 3

4 ZAGROŻENIE?! Dr inż. Robert Jurczak Zastosowanie destruktu asfaltowego i innych materiałów z 4

5 TECHNOLOGIA UTYLIZACJI ZUŻYTYCH OPON SAMOCHODOWYCH Spalanie w elektrowniach i cementowniach, Utylizacja metodą pirolizy (rozkład termiczny w temperaturach o C), Utylizacja przez rozpuszczenie w rozpuszczalnikach organicznych, Rozdrobnienie opon odpadów gumowych: Metoda mechaniczna rozdrabnianie w temperaturze otoczenia, Metoda kriogeniczna rozdrabnianie w niskiej temperaturze. 5

6 PORÓWNANIE METOD UZYSKIWANIA GRANULATU GUMOWEGO Właściwość Metoda mechaniczna Metoda kriogeniczna Zasada rozdrabniania Ilość rozdrabniania Wielkość ziaren Właściwości cząsteczek cięcie i rozdrabnianie przynajmniej dwukrotne relatywnie niskie zmniejszenie wielkości w wyniku jednokrotnego rozdrabniania szorstkie, nierównomierne, duża pow. właściwa łamanie i rozbijanie na kawałki jednokrotnie (optymalnie dwukrotnie) szeroki zakres wielkości ziaren w wyniku jednokrotnego rozdrabniania gładkie, raczej kubiczne, mała pow. właściwa Zużycie prądu wysokie niskie Zużycie ciekłego azotu ok. 0,5 kg na 1 kg zużytych opon samochodowych Dr inż. Robert Jurczak Zastosowanie destruktu asfaltowego i innych materiałów z recyklingu w budownictwie drogowym granulat i włókna 6

7 METODY MODYFIKACJI ASFALTU I MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH Metoda sucha dozowanie miału lub granulatu go do kruszywa (zastąpienie części kruszywa miałem lub granulatem gumowym) Metoda mokra rozpuszczenie miału lub granulatu go w asfalcie. 7

8 BETON ASFALTOWY #0/12,8 mm (KR3-6) Z GRANULATEM GUMOWYM #2/4 mm W ILOŚCI 2,0% (WAGOWO) Lp. Właściwość Wynik Wymagania wg PN-S Zawartość wolnych przestrzeni, % 3,2 2,0 4,0 2 Wypełnienie wolnej przestrzeni asfaltem, % 79,5 78,0 86,0 3 Stabilność wg Marshalla, kn 10,4 10,0 4 Odkształcenie, mm 4,5 2,0 4,5 5 Moduł sztywności, MPa 7,2 14,0 6 Odporność na deformacje trwałe: proporcjonalna gł. koleiny, % 13,95 maks. przyrost koleiny, mm/10 3 cykli 0,15 8

9 BETON ASFALTOWY DO BARDZO CIENKICH WARSTW (MIESZANKA BBTM) DAWNIEJ MIESZANKA MNU Mieszanka mineralno-asfaltowa do warstw ścieralnych o grubości od 20 do 30 mm, w której kruszywo ma nieciągłe uziarnienie i tworzy połączenia ziarno do ziarna, co zapewnia uzyskanie otwartej tekstury. Dr inż. Robert Jurczak Zastosowanie destruktu asfaltowego i innych materiałów z 9

10 CHARAKTERYSTYKA MIESZANEK BBTM WG WT-2 Właściwość Wg WT Wg WT Zawartość wolnych przestrzeni V i3do6 V i3do15 Odporność na deformacje trwałe: metoda A w powietrzu P 10 metoda B w powietrzu WTS AIRDeklarowane PRD AIRDeklarowane Odporność na działanie wody i mrozu ITSR 90 ITSR 90 Dr inż. Robert Jurczak Zastosowanie destruktu asfaltowego i innych materiałów z recyklingu w budownictwie drogowym granulat i włókna 10

11 CEL BADAŃ Zaprojektowanie mieszanki mineralno-asfaltowej typu pośredniego (BBTM) z wykorzystaniem granulatu go spełniającej wymagania WT

12 ZAKRES BADAŃ określenie składu mieszanki mineralnej i dobór takiej ilości lepiszcza, by zawartość wolnych przestrzeni mieściła się w granicach od 3 do 6%, ocena wpływu dodatku granulatu go na podstawowe właściwości fizyko-mechaniczne mieszanek BBTM (gęstość, gęstość objętościową, zawartość wolnych przestrzeni, wypełnienie wolnej przestrzeni asfaltem, moduł sztywności), określenie pozostałych cech mieszanki BBTM z taką ilością granulatu go, dla której spełnione jest wymaganie zawartości wolnej przestrzeni i modułu sztywności. 12

13 PRZEDMIOT BADAŃ Beton asfaltowy do bardzo cienkich warstw (mieszanka BBTM): BBTM 8A 35/50, BBTM 11B 35/50 Warstwa ścieralna (KR3-4) o grubości 3 cm, 13

14 MATERIAŁY UŻYTE DO BADAŃ Lepiszcze: Asfalt drogowy 35/50 firmy NYNAS (Pen ,1 mm, T PiK 54,2 o C) Kruszywo: Kruszywo grube #5/8 i #8/11 (szarogłaz) z kopalni Lieske w Niemczech Kruszywo drobne #0/2 (granodioryt) z kopalni Oberettendorf w Niemczech 14

15 MATERIAŁY UŻYTE DO BADAŃ Środek adhezyjny: Termin 14 w ilości 0,3% w stosunku do zawartości lepiszcza Stabilizator: Włókna celulozowe w postaci granulatu w ilości 0,3% w stosunku do mieszanki mineralno-asfaltowej 15

16 CHARAKTERYSTYKA GRANULATU GUMOWEGO Uziarnienie: od 1 do 2 mm Pochodzenie: Mechaniczne rozdrobnienie opon samochodów ciężarowych Ilość: 0,5; 1,0 i 1,5% wagowo (przy jednoczesnym zmniejszeniu zawartości kruszywa drobnego #0/2) 16

17 PRZYGOTOWANIE MIESZANEK I PRÓBEK Z DODATKIEM GRANULATU GUMOWEGO Dodawanie granulatu go do kruszywa obejmowało dwie operacje mechaniczne: wymieszanie granulatu z gorącym kruszywem (160±5 o C) i otoczenie uzyskanej mieszanki asfaltem. Następnie mieszankę przechowywano w temperaturze 140±5 o C przez 45 minut. Próbki zagęszczano w temperaturze 140±5 o C (50 uderzeń na każdą stronę (wyjątek stanowiły próbki do badania odporności na działanie wody i mrozu 35 uderzeń na każdą stronę). 17

18 PRZYGOTOWANIE MIESZANEK BBTM W LABORATORIUM 18

19 ILOŚĆ LEPISZCZA W MIESZANKACH BBTM Ilość lepiszcza w mieszankach bez dodatku granulatu go wynosiła odpowiednio dla mieszanki BBTM 8A 6,5%, a dla mieszanki BBTM 11B 6,3%. W mieszankach BBTM z dodatkiem granulatu go zwiększono ilość lepiszcza o 0,1% (przy uwzględnieniu gęstości mieszanki mineralnej) 19

20 WIDOK PRÓBEK MARSHALLA Z MIESZANKI BBTM Z GRANULATEM GUMOWYM (1,0%) BBTM 8A 35/50 BBTM 11B 35/50 20

21 21

22 Moduł sztywności, MPa BBTM 8A 35/50 BBTM 11B 35/ ,5 1,0 1,5 Zawartość granulatu go, % 22

23 WYNIKI BADAŃ MIESZANEK BBTM Z DODATKIEM GRANULATU GUMOWEGO W ILOŚCI 1,0% (wagowo) Lp. Właściwość Wymagania wg WT Mieszanka BBTM 0/8 0/11 1 Zawartość wolnych przestrzeni, % Odporność na deformacje trwałe 3 Odporność na działanie wody i mrozu (wskaźnik ITSR), % WTS AIRDeklarowane PRD AIRDeklarowane

24 WIDOK PRÓBEK Z MIESZANKI BBTM BBTM 8A 35/50 BBTM 11B 35/50 24

25 WNIOSKI KOŃCOWE Mieszanki BBTM z dodatkiem granulatu go w ilości 1,0±0,5% (wagowo) spełniają wymagania stawiane mieszankom BBTM, Kluczem do sukcesu jest odpowiednio dobrany skład mieszanki, tak by mastyks wypełnił wolne przestrzenie w mieszance mineralnej pozostawiając miejsce również na granulat, Dr inż. Robert Jurczak Zastosowanie destruktu asfaltowego i innych 25 materiałów z recyklingu w budownictwie drogowym granulat i włókna

26 WNIOSKI KOŃCOWE Ochrona zasobów naturalnych poprzez zagospodarowanie zużytych opon samochodowych w postaci granulatu w mieszankach BBTM, Większa trwałość i zmniejszenie hałasu wynika nie tylko z samego dodatku granulatu go, ale również technologii, dzięki której można ten granulat zastosować. 26

27 KIERUNKI DALSZYCH PRAC Korekta składu mieszanek BBTM i określenie odporności na deformacje trwałe (koleinowanie) Wykonanie odcinka doświadczalnego i określenie cech eksploatacyjnych nawierzchni, a następnie stała obserwacja zachowania się wykonanej warstwy ścieralnej z mieszanki BBTM z dodatkiem granulatu go. 27

28 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!