ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE ORBITON HiMA

Podobne dokumenty
ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE ORBITON HiMA

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE ORBITON HiMA

Wybrane innowacje ORLEN Asfalt

Wyniki badań kontrolnych asfaltów wysokomodyfikowanych stosowanych na drogach ZDW w Katowicach. Zbigniew Tabor

Asfalty specjalne. w ofercie ORLEN Asfalt. Asfalty do nawierzchni długowiecznych. typu perpetual pavements

Właściwości niskotemperaturowe asfaltów i mieszanek mineralno-asfaltowych

MODBIT HiMA ASFALTY NOWEJ GENERACJI

NISKO- I WYSOKOTEMPERATUROWE WŁAŚCIWOŚCI LEPISZCZY ASFALTOWYCH A WYMAGANIA KLIMATYCZNE POLSKI

Odporność na zmęczenie

Inżynieria wartości a kwestia trwałości mieszanek mineralno- -asfaltowych

Asfalty modyfikowane polimerami pod kontrolą

DARIUSZ SYBILSKI, MARIA KOSTRZEWSKA. Poradnik stosowania asfaltów drogowych ORLEN ASFALT

LOTOS Asfalt sp. z o. o. Właściwości reologiczne asfaltu w ocenie zgodności. Kierunki zmian w wymaganiach lepiszczy asfaltowych w Europie

DOBÓR RODZAJU LEPISZCZY ASFALTOWYCH STOSOWANYCH DO BUDOWY NAWIERZCHNI DRÓG KRAJOWYCH I SAMORZĄDOWYCH W POLSCE. prof. dr hab. inż. Piotr Radziszewski

dr inż. Wojciech Bańkowski

BADANIA MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH W NISKICH TEMPERATURACH

MODBIT HIMA, właściwości i najciekawsze zastosowania

Charakterystyka asfaltów o właściwościach funkcjonalnych odpowiadających warunkom klimatycznym Polski

LEPISZCZA DROGOWE MODYFIKOWANE ASFALTAMI NATURALNYMI A WYMAGANIA SPECYFIKACJI SUPERPAVE

Analiza stref klimatycznych w Polsce z uwzględnieniem klasyfikacji funkcjonalnej asfaltów drogowych

Asfalty wysokomodyfikowane sposobem na zwiększenie trwałości dróg wojewódzkich.

Przykłady zastosowania asfaltów wysokomodyfikowanych podczas remontów dróg wojewódzkich.

Asfalty do budowy cichych nawierzchni i ścieżek rowerowych

WP3 Zadanie 3.3 Optymalizacja metod projektowania pod kątem właściwości

Poprawa właściwości użytkowych warstw nawierzchni dzięki zastosowaniu asfaltów wysokomodyfikowanych

WPŁYW WŁÓKIEN ARAMIDOWYCH FORTA-FI NA WŁAŚCIWOŚCI MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH

Asfalty wysokomodyfikowane ORBITON HiMA Poradnik stosowania 2018 ORLEN Asfalt Sp. z o.o., Polska

Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka

Asfalty do specjalnych zastosowań

Strefy klimatyczne w Polsce z uwzględnieniem klasyfikacji funkcjonalnej asfaltów

PORADNIK ASFALTOWY

Wytyczne Techniczne WTW ASFALTY. Wymagania wobec lepiszczy asfaltowych do mieszanek mineralno-asfaltowych ZARZĄD DRÓG WOJEWÓDZKICH W KATOWICACH

Zastosowanie wapna hydratyzowanego do mieszanek mineralno-asfaltowych. asfaltowych. Tomasz Oracz

Badania mieszanek mineralno-asfaltowych z dodatkiem ścinek bitumicznych gontów papowych (Reclaimed asphalt shingles - RAS)

Wytyczne Techniczne WTW ASFALTY. Wymagania wobec lepiszczy asfaltowych do mieszanek mineralno-asfaltowych ZARZĄD DRÓG WOJEWÓDZKICH W OLSZTYNIE

Wydłużenie Sezonu Budowlanego TECHNOLOGIA SPRAWDZONA I STOSOWANA NA ŚWIECIE STANY ZJEDNOCZONE. W 2012 roku wielkość produkcji mieszanek WMA stanowiła

Stosowanie zwiększonych ilości granulatu asfaltowego dozowanego na zimno do mieszanek mineralno-asfaltowych z wykorzystaniem technologii WMA

NAWIERZCHNIE DŁUGOWIECZNE KOLEJNY POZIOM EWOLUCJI W ROZWOJU DROGOWNICTWA

30+ czyli doświadczenia krajowe w recyklingu na gorąco

Warstwy SAM i SAMI na bazie asfaltu modyfikowanego gumą. prof. Antoni Szydło Katedra Dróg i Lotnisk

Nawierzchnie asfaltowe.

Ocena zgodności mieszanek mineralno-asfaltowych w świetle wymagań WT-2

WYKORZYSTANIE GRANULATU GUMOWEGO W MIESZANKACH MINERALNO-ASFALTOWYCH

Zakład Technologii Nawierzchni - Możliwości laboratoryjno-badawcze - Urządzenia

Ograniczenia w stosowaniu granulatu asfaltowego w mieszankach mineralno- asfaltowych produkowanych na gorąco

KATALOG PRODUKTÓW ASFALTY DROGOWE ASFALTY WIELORODZAJOWE ASFALTY MODYFIKOWANE

Technologia warstw asfaltowych. Spis treści: Przedmowa 10 Od autorów 11

Nawierzchnie asfaltowe w trudnych warunkach naturalnych. Prof. dr hab. inż. Dariusz Sybilski IBDiM

Nano-dodatek poprawiający adhezję kruszywo-asfalt.

Szczególne warunki pracy nawierzchni mostowych

Przyszłość - nawierzchnie długowieczne

LOTOS Asfalt Sp. z o.o , Lublin

Karol Gałązka. Mieszanka SMA z Granulatem Asfaltowym - Odcinek testowy na DK 78

Badania laboratoryjne mieszanek dla nawierzchni cienkowarstwowej typu PCC. mgr inż. Magdalena Słoboda Zakład Dróg i Mostów Politechnika Rzeszowska

Mieszanki mineralno-asfaltowe wg norm serii PN-EN x a Wymagania Techniczne WT-2

Mieszanki SMA-MA do izolacji i warstw ochronnych nawierzchni mostowych

Odporność na starzenie i spękania niskotemperaturowe betonów asfaltowych zawierających asfalt wielorodzajowy

Nawierzchnie mostowe z lepiszczem wysokomodyfikowanym na przykładzie Drogi Ekspresowej S7 i DK16

Projekt Badawczy start: zima 2016

Rozkład naprężeń w konstrukcji nawierzchni podatnej a trwałość podbudowy recyklowanej z dodatkami

Wytyczne i zalecenia dotyczące pozyskiwania ranulatu asfaltowego i projektowania mieszanek na gorąco z jego zastosowaniem

Ocena możliwości zastosowania dodatku Rosphalt w aspekcie poprawy właściwości mieszanek mineralnoasfaltowych

Zastosowanie klinoptilolitu do produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych. Mgr inż. Agnieszka Woszuk Dr hab. inż. Wojciech Franus Prof.

BADANIE MMA Z DODATKIEM GRANULATU GUMOWEGO. Wykonali: Tomasz Kurc Waldemar Gancarz

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D.03 NAWIERZCHNIA Z BETONU ASFALTOWEGO

CELE I REZULTAT ZADANIA

PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA MIEASZANEK SMA16 JENA DO NAWIERZNI JEDNO I DWUWARSTWOWYCH

Asfalty drogowe. Terminologia

Technologia Materiałów Drogowych ćwiczenia laboratoryjne

Mieszanki mineralno-asfaltowe na gorąco

Projektowanie MMA z destruktem asfaltowym

CHARAKTERYSTYKA MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH PRODUKOWANYCH W TECHNOLOGII NA CIEPŁO (WMA)

Ocena właściwości niskotemperaturowych betonów asfaltowych o wysokim module sztywności (AC WMS)

Zastosowanie kruszyw lokalnych dzięki nanotechnologii

Nowa instrukcja badania sczepności międzywarstwowej w nawierzchniach asfaltowych. dr inż. Piotr JASKUŁA

SZKOLENIA KOMPETENCJE SUKCES

Zasady klasyfikacji kationowych emulsji asfaltowych

ZASTOSOWANIE ASFALTÓW NATURALNYCH DO PRODUKCJI MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH. Dr inż. Robert Jurczak Dr inż. Paweł Mieczkowski

Mieszanki mineralno - asfaltowe i nawierzchnie asfaltowe aktualne przepisy krajowe: WT-2:2014 część I, WT-2:2016 część II.

TEMATY DYPLOMÓW 2016/17

Wykorzystanie modeli krzywych wiodących modułu sztywności w projektowaniu konstrukcji podatnej nawierzchni drogowej

Rozwiązania materiałowo technologiczne

Badania modułu sztywności mieszanek mce w aparacie NAT

Badania mieszanek mineralno-asfaltowych z dodatkiem włókien Forta-FI Strona 2 z 85

TEMATY DYPLOMÓW 2017/18 STUDIA STACJONARNE MAGISTERSKIE II STOPNIA

KORELACJE POMIĘDZY CECHAMI EKSPLOATACYJNYMI BETONU ASFALTOWEGO A CECHAMI ASFALTU

ASFALT MODYFIKOWANY GUMĄ W TECHNOLOGII NA MOKRO DR INŻ. ALEKSANDER ZBOROWSKI

Nawierzchnia na obiektach mostowych ciągle brak ideału

MIESZANKI MINERALNO-EMULSYJNE JAKO WARSTWY KONSTRUKCYJNE I UTRZYMANIOWE DLA DRÓG LOKALNYCH

Wytyczne Techniczne ZDW w Katowicach jako sposób wdrożenia norm europejskich i możliwości ich wykorzystania na drogach samorządowych

WPŁYW RODZAJU ASFALTU NA ODPORNOŚĆ CIENKICH WARSTW ŚCIERALNYCH NA SPĘKANIA NISKOTEMPERATUROWE

Nanotechnologia. Doświadczenia europejskie. Prezentacja na Krakowskie Dni Nawierzchni mgr inż. Piotr Heinrich,

WŁAŚCIWOŚCI BETONÓW ASFALTOWYCH Z ZASTOSOWANIEM ASFALTU MULTIGRADE Z RAFINERII GDAŃSKIEJ S.A.

Przygotowanie dokumentów kontraktowych wobec nawierzchni z asfaltem wysokomodyfikowanym HiMA

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 06/18

Prace obliczeniowe trwałości różnych wariantów nawierzchni asfaltowych według Wytycznych Technicznych Zarządu Dróg Wojewódzkich w Katowicach

WŁAŚCIWOŚCI NISKOTEMPERATUROWE MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH. Część 1. Naprężenia termiczne nawierzchni jako skutek działania niskich temperatur

WOJEWÓDZKICH II Warmińsko-Mazurskie Forum Drogowe

Poradnik asfaltowy 2011

Konieczność wzmacniania asfaltowych nawierzchni drogowych. Prof. dr hab. inż. Dariusz Sybilski

Transkrypt:

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE ORBITON Poradnik stosowania wersja 2014/2

Autorzy: dr inż. Krzysztof Błażejowski dr inż. Jacek Olszacki mgr inż. Hubert Peciakowski Copyright by ORLEN Asfalt sp. z o.o. ul. Chemików 7 09-411 Płock www.orlen-asfalt.pl 2014 Zarówno Autorzy, jak i ORLEN Asfalt Sp. z o.o. dołożyli wszelkiej staranności, aby podane informacje były dokładne i wiarygodne. Jednak nie ponoszą jakiejkolwiek odpowiedzialności za skutki zastosowania informacji zawartych w tej publikacji, a w szczególności za straty w jakiejkolwiek postaci i formie. Wykorzystując dane zawarte w publikacji, czytelnik czyni to na własną odpowiedzialność.

WPROWADZENIE Prace badawcze prowadzone przez wiele ośrodków naukowych przez ostatnie dekady pozwoliły stwierdzić, że większa zawartość polimerów w asfalcie pozwala na uzyskanie dodatkowych korzyści jakościowych, znacząco przyczyniając się do poprawienia trwałości nawierzchni asfaltowych odporności na pękanie, koleinowanie i zmęczenie. Szczególnie zachęcające było przekroczenie granicy zawartości polimeru SBS (ok. 7-7.5% m/m), po której faza polimerowa stawała się fazą ciągłą w polimeroasfalcie. Jednak zastosowanie do modyfikacji asfaltu tak dużej ilości klasycznego polimeru SBS niosło konkretne problemy techniczne w produkcji i stosowaniu asfaltów modyfikowanych związane z następującymi aspektami: problemy ze stabilnością podczas magazynowania i transportu polimeroasfaltu (wysokie ryzyko separacji polimeru z polimeroasfaltu), bardzo duża lepkość polimeroasfaltu, która powoduje, że takie lepiszcza należałoby podgrzewać na otaczarni do znacznie wyższej temperatury, niż typowe asfalty modyfikowane z mniejszą ilością polimeru, pojawiają się także znaczące trudności podczas zagęszczania mieszanki mineralno-asfaltowej z wysoko-lepkimi lepiszczami podczas budowy drogi następowało szybkie sztywnienie mieszanki w warstwie i uzyskiwano zbyt niskie wskaźniki zagęszczenia. Wymienione ograniczenia koncepcji asfaltów wysokomodyfikowanych do zastosowań drogowych były wyzwaniem nie tylko dla producentów lepiszczy drogowych, ale także dla producentów polimerów. Prace badawcze prowadzone przez przemysł polimerów dały jednak pozytywne rezultaty i od kilku lat dostępne są na rynku rozwiązania, które umożliwiają wyprodukowanie asfaltu wysokomodyfikowanego pozbawionego ograniczeń opisanych powyżej. Asfalty tego typu zostały nazwane Highly Modified Asphalt. Prace badawcze i wdrożeniowe nowych wysokomodyfikowanych lepiszczy asfaltowych z polimerem nowego typu wykazały, że są one produktami o ponadstandardowych właściwościach funkcjonalnych, charakteryzują się między innymi bardzo dobrą odpornością na koleinowanie, działanie wody i mrozu oraz świetną wytrzymałością zmęczeniową i odpornością na pękanie [Timm et al. 2012, 2013; Kluttz et al. 2013; Willis et al. 2012; Scarpas et al. 2012]. W sensie strukturalnym warstwy z są sztywniejsze niż z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi przy jednoczesnej dużej tolerancji na zwiększenie odkształceń rozciągających (tzw. zmęczeniowych) [Kluttz et al. 2009; West et al. 2012], co potencjalnie umożliwia zmniejszenie grubości pakietu warstw asfaltowych. Prowadzone od 2009 r. badania w pełnej skali na torze doświadczalnym w USA (NCAT Pavement Test Track) wykazały, że eksperyment polegający na zmniejszeniu grubości nawierzchni o 18% i zastosowaniu jednocześnie wysokomodyfikowanego, specjalnego lepiszcza zakończył się sukcesem nawierzchnia okazała się odporna na koleinowanie i pękanie zmęczeniowe [West et al. 2012]. 3

1 ZASADA DZIAŁANIA ASFALTÓW WYSOKOMODYFIKOWANYCH HIMA Jak wspomniano wcześniej, główną ideą asfaltów wysokomodyfikowanych jest przeciwdziałanie spękaniom nawierzchni, deformacjom trwałym (koleinom) oraz zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej warstw asfaltowych. Do tego celu stosuje się dużą zawartość polimeru, przekraczającą 7% m/m, co powoduje odwrócenie faz w mieszaninie asfaltu z polimerem (rys. 1.1.). SBS polymer Asfalt ORBITON (ciągła matryca polimerowa) SBS polymer Asfalt Typowy asfalt modyfikowany (ciągła matryca asfaltowa) Rys. 1.1. Proporcje objętościowe między asfaltem a polimerem w typowym polimeroasfalcie i asfalcie wysoko- -modyfikowanym Zalety ciągłej sieci polimerowej (fazy polimerowej), która działa w lepiszczu i mieszance mineralno-asfaltowej jak elastyczne zbrojenie łatwo jest przedstawić na przykładzie ograniczania przez lepiszcza wysokomodyfikowane propagacji spękań warstwy z mma. Na rys. 1.2. przedstawiono schematy dwóch hipotetycznych sytuacji: rys. A.: propagacja pęknięcia przez warstwę mieszanki mineralno-asfaltowej z klasycznym asfaltem modyfikowanym, o nieciągłej sieci polimerowej (oznaczonej rozproszonymi żółtymi punktami) w tym schemacie pęknięcie jest w stanie przejść przez warstwę lepiszcza, znajdując w nim nieciągłości między fragmentami sieci polimerowej, rys. B.: propagacja pęknięcia przez warstwę mieszanki mineralno-asfaltowej z asfaltem wysokomodyfikowanym, o ciągłej sieci polimerowej (oznaczona żółtymi liniami) w tym schemacie przejście pęknięcia przez warstwę lepiszcza jest utrudnione ze względu na barierę stworzoną przez sieć polimerową. 4

Powiększenie szczegółu 1 Powiększenie szczegółu 2 Szczegół 1 A W. ścieralna z typowym PMB B Szczegół 2 W. ścieralna z PMB W. wiążąca W. wiążąca propagacja spękania "w górę" od warstwy wiążącej Rys. 1.2. Propagacja spękań przez warstwy asfaltowe, a) z asfaltem modyfikowanym, b) z asfaltem wysokomodyfikowanym 2 RODZINA PRODUKTÓW ORBITON HIMA Od 2011 r. w Dziale Technologii, Badań i Rozwoju ORLEN Asfalt prowadzone były prace rozwojowe nad nową rodziną lepiszczy asfaltowych. W wyniku prac laboratoryjnych i prób produkcyjnych powstały trzy nowe lepiszcza wysokomodyfikowane: ORBITON 25/55-80 ORBITON 45/80-80 ORBITON 65/105-80 Wszystkie ORBITONY są klasyfikowane wg Normy Europejskiej PN-EN 14023. Na rys. 2.1. przedstawiono na wykresie Pen25-PiK położenie nowych produktów w stosunku do asfaltów drogowych i modyfikowanych (typowych), stosowanych do tej pory w Polsce. Widoczne jest znaczące podniesienie zakresu temperatury mięknienia PiK wszystkich produktów ORBITON, co wynika wprost z dużej zawartości polimeru. 5

Rys. 2.1. Położenie asfaltów wysokomodyfikowanych ORBITON w stosunku do asfaltów drogowych i modyfikowanych (typowych) na wykresie Pen25-PiK 3 PRZEZNACZENIE ASFALTÓW ORBITON HIMA Asfalty wysokomodyfikowane ORBITON mogą być stosowane w technologiach oraz lokalizacjach, w których wymagana jest bardzo wysoka trwałość: ORBITON 25/55-80 przeznaczony jest do podbudów asfaltowych i warstw wiążących nawierzchni długowiecznych (typu perpetual pavements), mieszanek o wysokim module sztywności AC WMS oraz miejscach występowania ruchu powolnego, ORBITON 45/80-80 przeznaczony jest do warstw ścieralnych i wiążących nawierzchni, poddawanych bardzo dużym obciążeniom oraz pracującym w niskiej temperaturze, a także do pozostałych warstw w miejscach specjalnych np. na obiektach mostowych, ORBITON 65/105-80 przeznaczony jest do technologii specjalnych np. warstw SAMI, do wytwarzania emulsji asfaltowych stosowanych do slurry seal; ze względu na wysoką penetrację jego stosowanie do mieszanek mineralno-asfaltowych jest ograniczone. 4 WYNIKI BADAŃ ORBITON HIMA Asfalty wysokomodyfikowane z rodziny ORBITON zostały przebadane na etapie prac laboratoryjnych oraz prób przemysłowych. Poniżej przedstawiono wyniki badań lepiszczy oraz mieszanek mineralno-asfaltowych z ich udziałem, na tle pozostałych lepiszczy drogowych produkowanych przez ORLEN Asfalt. 6

4.1. Właściwości wg PN-EN 14023:2011 (Załącznik Krajowy NA 2014, tabl. NA.2) W tabeli 4.1. przedstawiono wymagane właściwości oraz wyniki badań kontrolnych asfaltów wysokomodyfikowanych ORBITON w odniesieniu do Załącznika Krajowego NA, tablica NA.2. normy PN-EN 14023:2011. Tabela 4.1. Właściwości asfaltów wysokomodyfikowanych ORBITON wg PN-EN 14023:2011/Ap1:2014 (Załącznik Krajowy NA 2014, tablica NA.2) Właściwość Metoda badania Jednostka ORBITON 25/55-80 wymaganie NA.2 2014 wynik badania ORBITON 45/80-80 wymaganie NA.2 2014 wynik badania ORBITON 65/105-80 wymaganie NA.2 2014 wynik badania Penetracja w 25 C EN 1426 0,1 mm od 25 do 55 41 od 45 do 80 66 od 65 do 105 87 Temperatura mięknienia EN 1427 C 80 95,0 80 92,0 80 87,2 Kohezja Siła rozcią gania metoda z duktylometrem (rozciąganie 50 mm/min) EN 13589 EN 13703 J/cm 2 TBR (w 15 C) 5,5 TBR (w 10 C) 3,7 TBR (w 10 C) 3,5 Zmiana masy % 0,5 0,05 0,5 0,03 0,5 0,07 Odporność na starzenie Pozostała penetracja EN 12607-1 % 60 85 60 73 60 69 Wzrost temperatury mięknienia C 8 5,0 8 0,0 8 2,2 Temperatura zapłonu EN ISO 2592 C 235 330 235 320 235 >245 Temperatura łamliwości EN 12593 C -15-16 -18-20 -18-22 Nawrót sprężysty w 25 C EN 13398 % 80 90 80 96 80 95 w 10 C EN 13398 % TBR 71 TBR 76 TBR 85 Spadek temperatury mięknienia po badaniu wg EN 12607-1 EN 1427 C TBR 0,0 TBR -1,0 TBR 0,0 Nawrót sprężysty w 25 C po badaniu wg EN 12607-1 Nawrót sprężysty w 10 C po badaniu wg EN 12607-1 Stabilność magazynowania (3 dni) Różnica temperatury mięknienia EN 13398 % 60 87 60 93 60 96 EN 13398 % TBR 69 TBR 70 TBR 80 EN 13399 EN 1427 C 5 1,0 5 0,0 5 0,0 4.2. Badania właściwości niskotemperaturowych 4.2.1. Superpave PG system W systemie Performance Grade do badań zachowania asfaltu w niskiej temperaturze stosuje się reometr zginanej belki BBR (Bending Beam Rheometer). 7

W BBR ocenia się stopień usztywnienia asfaltu w niskiej temperaturze. Przyjęto, że wartość sztywności pełzania S(t) nie może być większa, niż 300 MPa, co powinno zapewnić odpowiednią odporność na spękania (brak przesztywnienia lepiszcza). Wartość parametru m powinna być z kolei większa niż 0.300, co związane jest z relaksacją naprężeń powstających w lepiszczu podczas spadku temperatury. W tabeli 4.2. przedstawiono wyniki badań właściwości niskotemperaturowych w reometrze zginanej belki BBR starzonych w RTFOT i PAV. Parametry badania: Badanie w czterech temperaturach: -10, -16, -22, -28 C. Czas termostatowania próbki: 60 min. Odczytane wartości po 60s obciążenia: S(60s) MPa, m(60s) Tabela 4.2. Wyniki badań właściwości niskotemperaturowych ORBITON po starzeniu (RTFOT+PAV), w reometrze zginanej belki BBR przy S(60) = 300 MPa, m(60) = 0,3 i sztywność S w temperaturze -16 C) Rodzaj asfaltu Temperatura krytyczna przy S(60) = 300 MPa T(S) 60 [ C] Temperatura krytyczna przy m(60) = 0.3 T(m) 60 [ C] Sztywność asfaltu w temperaturze -16 C S(T) -16 [MPa] EN 14771, AASHTO PP 42 ORBITON 25/55-80 -18,5-16,2 229,5 ORBITON 45/80-80 -19,7-19,8 181,3 ORBITON 65/105-80 -20,6-20,8 171,3 Na rysunku 4.1. przedstawiono porównanie właściwości niskotemperaturowych ORBITON z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi ORBITON i asfaltami drogowymi o podobnym zakresie penetracji. Rys. 4.1. Porównanie właściwości niskotemperaturowych ORBITON (temperatura krytyczna przy S(60) = 300 MPa oraz przy m(60) = 0.3) z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi ORBITON i asfaltami drogowymi o podobnym zakresie penetracji 8

4.2.2. Badania odporności na pękanie mma metod TSRST Oprócz badań lepiszczy ORBITON wykonano także badania mieszanek mineralno-asfaltowych z tymi lepiszczami. Do badań wykorzystano beton asfaltowy AC 16 S (mieszanka porównawcza) o tej samym uziarnieniu i zmiennym (do porównań) rodzaju lepiszcza. Wyniki tak przeprowadzonych badań metodą TSRST (Thermal Stress Restrained Specimen Test) wg EN 12697-46 przedstawiono na rys. 4.2. Przedstawione wyniki dotyczą umownej temperatury pęknięcia określonej w warunkach testu TSRST, przy gradiencie spadku temperatury -10 K/h, na belce prostopadłościennej z mieszanki AC16S. Warto zauważyć, że ORBITON uzyskały najlepsze wyniki w porównaniu do innych lepiszczy o podobnej twardości. Rys. 4.2. Wyniki badań odporności na pękanie nawierzchni, metoda TSRST wg EN 12697-46 4.3. Badania właściwości w pośrednich temperaturach odporność na zmęczenie 4.3.1. Superpave PG system Do badań zmęczeniowych lepiszcza wykorzystuje się aparat DSR reometr dynamicznego ścinania. Odporność lepiszcza na powstawanie spękań zmęczeniowych wykonywane jest w pośredniej temperaturze (uzależnionej od rodzaju PG). Wymagania ograniczają sztywność G* sinδ do maksimum 5000 kpa (w nowszej wersji systemu PG wymaganie zostało podniesione do 6000 kpa). W tablicy 4.3. przedstawiono wyniki badań w reometrze DSR do określenia umownej temperatury krytycznej ze względu na spękania zmęczeniowe, a na rys. 4.2. porównanie z innymi lepiszczami o podobnej twardości. 9

Tabela 4.3. Wyniki badań właściwości asfaltów w reometrze dynamicznego ścinania DSR. Rodzaj asfaltu drogowego Temperatura krytyczna przy G* sinδ=5000 kpa asfalt po RTFOT+PAV [ C] Temperatura krytyczna przy G* sinδ=6000 kpa asfalt po RTFOT+PAV [ C] AASHTO T 315 AASHTO T 315 ORBITON 25/55-80 17,9 16,2 ORBITON 45/80-80 13,2 11,4 ORBITON 65/105-80 12,3 11,3 Rys. 4.3. Porównanie właściwości zmęczeniowych w DSR (G* sinδ=5000kpa) metodą Superpave ORBITON z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi ORBITON oraz asfaltami drogowymi o podobnym zakresie penetracji 4.3.2. Zmęczenie mma, badanie 4PB-PR Ze względu na sposób pracy wewnętrznej sieci polimerowej w ORBITON lepiszcza te charakteryzują się bardzo dużą wytrzymałością zmęczeniową. Badania w laboratorium Politechniki Gdańskiej wykonano metodą belki prostopadłościennej, czteropunktowo zginanej (4PB-PR) wg PN-EN 12697-24 dla referencyjnej mieszanki AC16W (dla ORBITON 25/55-80 : B=4,6% m/m, Vm=4,9% v/v, VMA=15,7% v/v, VFB=69,2%; dla ORBITON 45/80-80 : B=4,6% m/m, Vm=4,1% v/v, VMA=15,1% v/v, VFB=72,7%; w obydwu przypadkach taka sama mieszanka mineralna). Wykazały one, że wytrzymałość zmęczeniowa mieszanki AC16W z ORBITON jest niezwykle wysoka, a w szczególności, że jest możliwe bezpieczne przenoszenie znacznie wyższych odkształceń warstwy niż typowe - bez zmniejszenia trwałości nawierzchni. Potwierdza to wyniki uzyskane w USA na torze doświadczalnym NCAT Pavement Test Track. 10

Na rysunku 4.4. przedstawiono krzywe zmęczeniowe dla mieszanek AC16W z ORBITON 25/55-80 oraz ORBITON 45/80-80. Rys. 4.4. Krzywa zmęczeniowa mieszanki AC16W z asfaltami wysokomodyfikowanymi ORBITON 25/55-80 oraz ORBITON 45/80-80 w badaniu 4PB-PR, temperatura 10 C, częstotliwość 10 Hz Odkształcenia potrzebne do osiągnięcia 10 6 cykli dla badanych mieszanek AC16W: AC16W z ORBITON 25/55-80 430 μ AC16W z ORBITON 45/80-80 381 μ Podsumowując można stwierdzić, że w przypadku typowej nawierzchni drogowej, w której odkształcenia w podbudowie asfaltowej znajdują się zwykle w zakresie 80-150 μ, zastosowanie lepiszcza ORBITON będzie zmieniało tę nawierzchnię w typ perpetual, czyli długowieczną o trwałości zmęczeniowej sięgającej 50 lat. Jeśli dodatkowo ORBITON zastosujemy w mieszankach typu AC WMS uzyskamy jeszcze większy okres trwałości. 4.4. Badania właściwości w wysokiej temperaturze 4.4.1. Klasyczna metoda z DSR (G* i δ) Zgodnie z klasyczną metodą Superpave (obecnie wycofywaną już ze specyfikacji), odporność lepiszcza na działanie wysokiej temperatury określa się w reometrze DSR przez pomiar dwóch parametrów: zespolonego modułu sztywności G* i kąta przesunięcia fazowego δ asfaltu przed starzeniem RTFOT, zespolonego modułu sztywności G* i kąta przesunięcia fazowego δ asfaltu po starzeniu RTFOT. Wymagane jest, aby w przewidywanej najwyższej temperaturze pracy asfaltu w nawierzchni (tzn. w górnym PG ) asfalt charakteryzował się określonymi parametrami zbadanymi w DSR: G*/sinδ 1.00 kpa dla asfaltu przed starzeniem, G*/sinδ 2.20 kpa dla asfaltu po starzeniu w aparacie RTFOT. 11

W tabeli 4.4. przedstawiono wyniki badań właściwości w reometrze dynamicznego ścinania DSR. Parametry badania: zespolony moduł sztywności G* i kąt przesunięcia fazowego δ asfaltu przed starzeniem do oznaczenia krytycznej temperatury przy G*/sinδ=1 kpa, zespolony moduł sztywności G* i kąt przesunięcia fazowego δ asfaltu po starzeniu RTFOT do oznaczenia krytycznej temperatury przy G*/sinδ=2.2 kpa. Tabela 4.4. Wyniki badań właściwości asfaltów w reometrze dynamicznego ścinania DSR. Rodzaj asfaltu drogowego Temperatura krytyczna przy G*/sinδ=1 kpa asfalt przed starzeniem [ C] Temperatura krytyczna przy G*/sinδ=2.2 kpa asfalt po RTFOT [ C] AASHTO T 315 AASHTO T 315 ORBITON 25/55-80 105,2 95,4 ORBITON 45/80-80 98,2 84,3 ORBITON 65/105-80 94,3 77,4 Na rys. 4.5. przedstawiono porównanie górnej temperatury krytycznej w badaniu DSR przy uwzględnieniu dwóch parametrów (G*/sinδ) dla ORBITON oraz porównywalnych lepiszczy. Rys. 4.5. Porównanie górnej temperatury krytycznej w DSR dla ORBITON z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi ORBITON oraz asfaltami drogowymi o podobnym zakresie penetracji 12

Na rysunkach 4.6. 4.8. przedstawiono krzywe Blacka dla asfaltów drogowych i modyfikowanych o podobnym zakresie penetracji jak ORBITON. Krzywa Blacka służy do oceny zależności zespolonego modułu sztywności lepiszcza G* w funkcji kąta przesunięcia fazowego δ. Jak widać na rysunkach, przy małej i dużej wartości zespolonego modułu sztywności G* skorelowane są z przewagą części sprężystej pracy lepiszcza. Rys. 4.6. Porównanie Krzywych Blacka dla ORBITON 25/55-80 z ORBITON 25/55-60, ORBITON 10/40-65 oraz asfaltem drogowym 35/50 (asfalty niestarzone). Rys. 4.7. Porównanie Krzywych Blacka dla ORBITON 45/80-80 z asfaltami ORBITON 45/80-55 i ORBITON 45/80-65 oraz drogowym 50/70 (asfalty niestarzone). 13

Rys. 4.8. Porównanie Krzywych Blacka dla ORBITON 65/105-80 z asfaltami ORBITON 65/105-60 i drogowym 70/100 (asfalty niestarzone). Na rysunkach 4.9-4.10. przedstawiono krzywe wiodące (ang. master curves) zespolonego modułu sztywności G* i kąta przesunięcia fazowego δ w funkcji częstotliwości. Badania wykonano w zakresie częstotliwości 0,1 10 Hz dla temperatury -10, 0, 10, 25, 40, 60, 70 C, a następnie wykorzystując metodę superpozycji temperatury i częstotliwości otrzymano krzywe wiodące dla temperatury 25 C. Rys. 4.9. Krzywa wiodąca zespolonego modułu sztywności G* w funkcji częstotliwości dla asfaltów ORBITON przed starzeniem. Przemiatanie w zakresie częstotliwości od 0,1 do 10 Hz, superpozycja do 25 C. 14

Rys. 4.10. Krzywa wiodąca kąta przesunięcia fazowego δ w funkcji częstotliwości dla asfaltów ORBITON przed starzeniem. Przemiatanie w zakresie częstotliwości od 0,1 do 10 Hz, superpozycja do 25 C. 4.4.2. Badanie MSCR W oryginalnym systemie PG wyniki badań temperatury krytycznej przy parametrach G*/sinδ 1 kpa dla asfaltu przed starzeniem oraz G*/sinδ 2,2 kpa dla asfaltu po starzeniu RTFOT miały wskazywać na odporność asfaltu na deformacje trwałe (a w zasadzie udział asfaltu w odporności mma na deformacje). Obecnie jednak ta zależność została zakwestionowana i dokonano korekty systemu PG, wprowadzając nowy test MSCR stopniowo wchodzący do stosowania w USA od 2010 r. Istotą wykonania badania MSCR (ang. Multiple Stress Creep Recovery test Testu Wielokrotnego, Naprężania, Pełzania i Nawrotu) jest pomiar pewnych właściwości lepiszcza w celu określenia (między innymi) odporności mma z tym lepiszczem na deformacje trwałe (koleinowanie). Badanie MSCR wykonywane jest zgodnie z normami: AASHTO TP 70 Standard Method of Test for Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) Test of Asphalt Binder Using a Dynamic Shear Rheometer (DSR) i ASTM D7405 Standard Test Method for Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR) of Asphalt Binder Using a Dynamic Shear Rheometer. Test MSCR ma zastąpić dodatkowe badania asfaltów modyfikowanych określone w tzw. PG plus : nawrót sprężysty, rozciąganie z pomiarem siły, ciągliwość i wytrzymałość (ang. toughness and tenacity). W trakcie przeprowadzania badania w MSCR badane są następujące mechanizmy: mechanizm uginania (pełzania) próbki lepiszcza w trakcie 1-sekundowego przyłożonego naprężenia, mechanizm nawrotu próbki lepiszcza w trakcie 9-cio sekundowego czasu odprężania (po odjęciu przyłożonego naprężenia). 15

Badanie przeprowadzono przy dwóch wartościach przykładanego naprężenia: 0,1 kpa i 3,2 kpa i w górnej temperaturze, przy której ma pracować nawierzchnia wykonana z użyciem badanego lepiszcza. Planując badania założono, że maksymalne temperatury nawierzchni w Polsce nie przekraczają 55-60 C, dlatego lepiszcze zbadano w 64 C oraz dodatkowo w 70 C, aby sprawdzić, jak zmienia się zachowanie lepiszcza w czasie ekstremalnej zmiany temperatury. Temperatura 64 i 70 C jest zgodna z systemem PG stosowanym w USA. W rezultacie przeprowadzonego badania otrzymuje się dwie pary wyników: nieodwracalną część modułu podatności J nr (ang. creep compliance) [kpa -1 ] i średnie procentowe odkształcenie R [%] przy dwóch wartościach przykładanego naprężenia w 0,1 kpa i 3,2 kpa. Z uzyskanych parametrów kluczowy do klasyfikacji lepiszcza jest J nr 3.2 kpa, który jest miarą odporności lepiszcza na deformacje im mniejsza wartość J nr 3.2 kpa, tym większa odporność na koleinowanie. Wynik nawrotu R 3.2 z kolei świadczy o skuteczności modyfikacji lepiszcza i jest w pewnym sensie miarą jego sprężystości (jeśli badany jest asfalt modyfikowany). Z uzyskanych wyników J nr 0.1 kpa, J nr 3.2 kpa, R 0.1 i R 3.2 oblicza się dwa dodatkowe wskaźniki: J nr,diff wskaźnik procentowej zmiany J nr po zmianie (podwyższeniu) naprężenia z 0.1 na 3.2 kpa jest miarą wrażliwości lepiszcza na zwiększanie obciążenia, wymagane jest aby przyrost J nr był nie większy, niż 75%, R diff wskaźnik procentowej zmiany nawrotu sprężystego po zmianie (podwyższeniu) naprężenia z 0.1 na 3.2 kpa jest miarą zmian sprężystości lepiszcza w warunkach zwiększania obciążenia. W badaniach amerykańskich [Anderson, 2011] określono doświadczalnie linię oddzielającą asfalty modyfikowane od niemodyfikowanych, lub inaczej mówiąc skutecznie zmodyfikowane od niemodyfikowanych. Linia ta została przedstawiona na rys. 4.11. i 4.12. Na rys. 4.11. przedstawiono wyniki badań różnych asfaltów ORLEN Asfalt zbadanych metodą MSCR w temperaturze 64 C, a na rys. 4.12. wyniki uzyskane w temperaturze 70 C. Na rysunkach zaznaczono także linię rozdzielającą obszary asfaltów modyfikowanych (tzn. lepiszczy spełniających wymagania do asfaltów modyfikowanych w zakresie nawrotu R 3.2 skorelowanego z przedziałami wartości J nr 3.2 kpa). W obydwu przypadkach wykresy dotyczą naprężenia 3,2 kpa. Rys. 4.11. Prezentacja wyników asfaltów na wykresie MSCR: odkształcenie sprężyste R w funkcji J nr przy obciążeniu 3,2 kpa w temperaturze 64 C 16

Rys. 4.12. Prezentacja wyników asfaltów na wykresie MSCR: odkształcenie sprężyste R w funkcji J nr przy obciążeniu 3,2 kpa w temperaturze 70 C W tabeli 4.4. przedstawiono zbiorcze wyniki badań lepiszczy ORBITON w teście MSCR. Tabela 4.4. Wyniki badania MSCR dla lepiszczy ORBITON w temperaturze 64 i 70 C (asfalt po RTFOT) Właściwość wg ASTM D7405 ORBITON 25/55-80 HIMA ORBITON 45/80-80 HIMA ORBITON 65/105-80 HIMA w 64 C w 70 C w 64 C w 70 C w 64 C w 70 C Nawrót [%] R 0,1 93,4 90,4 96,9 94,2 97,3 96,3 R 3,2 90,6 88,5 95,4 94,7 97,2 96,5 R diff 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 J nr [kpa-1] J nr0,1 0,013 0,031 0,018 0,054 0,026 0,048 J nr3,2 0,019 0,040 0,030 0,054 0,028 0,047 J nr,diff 0,462 0,290 0,667 0,000 0,077-0,021 Klasyfikacja i przeznaczenie do ruchu (klasyfikacja wg AASHTO MP 19) Real PG 95-26 84-30 77-30 PG (Superpave) 94-22 82-28 76-28 Przeznaczenie do ruchu wg wyniku J nr3,2 E (extremely heavy) E (extremely heavy) E (extremely heavy) 17

4.4.3. Odporność na koleinowanie mma W podobny sposób, jak badania odporności na pękanie niskotemperaturowe, zostały zbadane właściwości mieszanek mineralno-asfaltowych w wysokiej temperaturze odporność na koleinowanie. Do tego celu wykorzystano tę samą porównawczą mieszankę mineralno-asfaltową AC 16 S, a badanie wykonano wg PN-EN 12697-22 w małym aparacie do koleinowania (metoda B), w powietrzu, w temperaturze 60 C, przy 10000 cykli obciążenia. Wyniki badań przedstawia rys. 4.13. Rys. 4.13. Wyniki badań odporności na koleinowanie nawierzchni, parametr WTS AIR metoda wg EN 12697-22, mały aparat do koleinowania (metoda B), w powietrzu, temperatura 60 C, 10000 cykli obciążenia 4.4.6. Dodatkowe badania Wyniki pozostałych badań dodatkowych przedstawiono w tabeli 4.5. Tabela 4.5. Wyniki badań dodatkowych Właściwość Metoda badania Jednostka ORBITON 25/55-80 ORBITON 45/80-80 Wynik badania ORBITON 65/105-80 Temperatura łamliwości po RTFOT Przyrost/spadek temperatury mięknienia po RTFOT Przyrost/spadek temperatury mięknienia po RTFOT+PAV Stabilność magazynowania (7 dni). Różnica temperatury mięknienia EN 12593 C -18-20 -23 EN 12607-1 EN 1427 EN 12607-1 EN 14769 EN 1427 EN 13399 EN 1427 C 5,0-1,0 2,2 C 2,0-0,5 4,6 C 1,0 1,0 0,0 18

Tabela 4.5. Wyniki badań dodatkowych cd. Właściwość Metoda badania Jednostka ORBITON 25/55-80 ORBITON 45/80-80 Wynik badania ORBITON 65/105-80 Lepkość (do ustalenia temperatury pompowania, otaczania kruszywa i zagęszczania mma): Lepkość dynamiczna w 90 C (wrzeciono Brookfielda nr 18) PLepkość dynamiczna w 135 C (wrzeciono Brookfielda nr 18) kość dynamiczna w 160 C (wrzeciono Brookfielda nr 18) Lepkość dynamiczna w 200 C (wrzeciono Brookfielda nr 18) Lepkość dynamiczna w 135 C po RTFOT (wrzeciono Brookfielda nr 18) Lepkość dynamiczna w 160 C po RTFOT (wrzeciono Brookfielda nr 18) ASTM D 4402-06 ASTM D 4402-06 ASTM D 4402-06 ASTM D 4402-06 EN 12607-1 ASTM D 4402-06 EN 12607-1 ASTM D 4402-06 Pa.s b.d. 236 114 Pa.s 4,42 1,99 1,08 Pa.s 1,08 0,50 0,35 Pa.s 0,28 0,16 0,12 Pa.s 6,81 2,47 1,59 Pa.s 1,53 0,60 0,47 Nie badano lepkości dynamicznej wg metody Brookfielda w temperaturze 60 C (oraz w 90 C dla ORBITON 25/55-80 ) ponieważ temperatura pomiaru jest niższa od temperatury mięknienia PiK lepiszcza. 5 ODCINEK DOŚWIADCZALNY W POLSCE W październiku 2013 r. wykonano w Polsce odcinek doświadczalny nawierzchni drogowej z zastosowaniem ORBITON 65/105-80. Był to 6. odcinek z asfaltem wysokomodyfikowanym w Europie i pierwszy w Polsce. Odcinek był zlokalizowany na drodze wojewódzkiej zarządzanej przez Zarząd Dróg Wojewódzkich w Katowicach. Wykonano dwie sekcje warstwy ścieralnej, jedną z AC 11 (warstwa o grubości 4 cm), drugą ze specjalnej mieszanki SMA 5 DSH (tzw. cicha nawierzchnia, warstwa o grubości 2 cm). Wykonanie odcinka doświadczalnego dostarczyło szeregu informacji technologicznych oraz potwierdziło, że produkcja na otaczarni oraz zagęszczanie na drodze mieszanki mineralno-asfaltowej z wysokomodyfikowanym lepiszczem typu jest zbliżone do typowego procesu z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi SBS. Stwierdzono także, że ORBITON 65/105-80, który zastosowano w mieszankach na odcinku doświadczalnym, dzięki swojej wysokiej penetracji (miękkości) powinien być raczej stosowany w technologiach specjalnych i do produkcji mieszanek na zimno, niż do mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco. W czasie kolejnych faz procesu produkcji, transportu i wbudowywania mieszanek z lepiszczem ORBITON, pracownicy ORLEN Asfalt kontrolowali warunki termiczne mieszanek korzystając z kamery termowizyjnej. Wyniki takich kontroli przedstawiają rys. 5.1.-5.3. 19

Rys. 5.1. Transport mma na odcinek doświadczalny z ORBITONEM 65/105-80 w 2013 r. temperatura mma w skrzyni samochodu samowyładowczego po załadunku na otaczarni (fot. ORLEN Asfalt sp. z o.o.) Rys. 5.2. Wykonanie odcinka doświadczalnego z ORBITONEM 65/105-80 w 2013 r. zmiana temperatury mma podczas wałowania (fot. ORLEN Asfalt sp. z o.o.) Rys. 5.3. Wykonanie odcinka doświadczalnego z ORBITONEM 65/105-80 w 2013 r. rozkład temperatury mma za rozkładarką (fot. ORLEN Asfalt sp. z o.o.) 20

W 2014 r. wykonano kolejne odcinki z zastosowaniem ORBITON 45/80-80. Były to: sierpień 2014 r., DW 793 Myszków, ZDW w Katowicach, 1500 m, warstwa ścieralna z AC11S, październik 2014 r., DW 928 Kobiór, ZDW w Katowicach, 800 m, warstwa ścieralna z SMA 11S na obiekcie inżynierskim (wiadukt kolejowy), październik 2014 r., obwodnica miasta Skawina, 1000 m, warstwa ścieralna z SMA 11S. 6 ZALECENIA TECHNOLOGICZNE 6.1. Zależność lepkości od temperatury Na rys. 6.1. 6.3. przedstawiono krzywe charakterystyczne lepkości asfaltów wysokomodyfikowanych ORBITON przed starzeniem i po starzeniu, które mogą być wykorzystane do ustalania charakterystyki lepkość- -temperatura. Zważywszy jednak na nietypowe cechy lepiszcza wynikające z odwrócenia faz asfalt-polimer oraz specyficznych cech zastosowanego polimeru, przyjmowanie zależności lepkość-temperatura do precyzyjnego określenia temperatury technologicznej wydaje się niezbyt właściwe. Określone w ten sposób temperatury są w bardzo dużym stopniu przybliżone. Rys. 6.1. Krzywe charakterystyczne lepkości asfaltu wysokomodyfikowanego ORBITON 25/55-80 przed starzeniem i po starzeniu RTFOT (na podstawie wyników badań w ORLEN Laboratorium sp. z o.o.) 21

Rys. 6.2. Krzywe charakterystyczne lepkości asfaltu wysokomodyfikowanego ORBITON 45/80-80 przed starzeniem i po starzeniu RTFOT (na podstawie wyników badań w ORLEN Laboratorium sp. z o.o.) 100000000 10000000 1000000 100000 10000 1000 koniec zagêszczania pocz¹tek zagêszczania mieszanie z kruszywem 100 10 1 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 Rys. 6.3. Krzywe charakterystyczne lepkości asfaltu wysokomodyfikowanego ORBITON 65/105-80 przed starzeniem i po starzeniu RTFOT (na podstawie wyników badań w ORLEN Laboratorium sp. z o.o.) 6.2. Temperatury technologiczne Jak zauważono wcześniej, zdaniem autorów, opieranie się podczas ustalania temperatur technologicznych na lepkości lepiszcza prowadzi do ich zawyżenia w przypadku asfaltów modyfikowanych, a w szczególności przy stosowaniu asfaltów wysokomodyfikowanych typu. Przyczyną jest zmiana charakterystyki lepiszcza 22

spowodowana specyficznymi cechami polimeru użytego do modyfikacji (tzw. niskolepkiego SBS z grupami winylowymi). W przeciwieństwie do typowych polimerów SBS, w temperaturze powyżej 100 C nie sprawia on takich kłopotów podczas obróbki polimeroasfaltu. W tabeli 7.1. przedstawiono propozycję temperatury procesów technologicznych w laboratorium, na otaczarni i na budowie. Tabela 6.1. Temperatury technologiczne na otaczarni i na budowie ORBITON 25/55-80 Laboratorium: ORBITON 45/80-80 ORBITON 65/105-80 Temperatura zagęszczania próbek w ubijaku Marshalla/w prasie żyratorowej 145-150 145-150 140-145 Temperatura składników na otaczarni: Pompowanie asfaltu powyżej 170 C powyżej 170 C powyżej 160 C Magazynowanie asfaltu na otaczarni krótkotrwałe do 190 do 190 do 190 Magazynowanie asfaltu na otaczarni długotrwałe do 160 do 150 do 140 Temperatura gotowej mieszanki mineralno-asfaltowej w mieszalniku otaczarki: Beton asfaltowy max. 185 max. 185 max. 175 SMA max. 185 max. 185 max. 175 Asfalt porowaty max. 185 max. 185 max. 175 Asfalt lany max. 190 max. 190 Temperatura na budowie: Minimalna temperatura dostarczonej mieszanki na budowę (w koszu rozkładarki) 165 165 155 Temperatura końca efektywnego zagęszczania warstwy >130 >125 >120 Uwaga: podane w tabeli 6.1. dane temperaturowe zostały określone na podstawie wstępnych wniosków z odcinków doświadczalnych i dotyczą raczej korzystnych warunków atmosferycznych. W następstwie zdobywania kolejnych doświadczeń mogą ulec zmianie. Aktualne dane dostępne są na stronie internetowej ORLEN Asfalt, w zakładce Dla laboratoriów. Prosimy o sprawdzanie aktualności informacji. 6.3. Próbki asfaltów w laboratorium Laboratorium otrzymuje próbki lepiszczy asfaltowych od ORLEN Asfalt w opakowaniach metalowych (zamykanych puszkach) lub wyjątkowo w specjalnych małych opakowaniach tekturowych wyłożonych folią aluminiową (pojemność ok. 1 litra). Sposób postępowania z asfaltem ma bardzo duży wpływ na otrzymywane wyniki badań, zarówno asfaltów, jak i mieszanek mineralno-asfaltowych. Należy pamiętać, że wielokrotnie rozgrzewana i/lub przegrzewana próbka asfaltu w suszarce może utwardzić się w znaczącym stopniu. 23

Podczas wykorzystywania próbek z asfaltem należy unikać ich wielokrotnego rozgrzewania. Dlatego sugerujemy wykorzystywanie większej liczby małych próbek (do jednorazowego zużycia) zamiast jednego, dużego pojemnika z asfaltem. W przypadku konieczności stosowania asfaltu z jednego dużego pojemnika zaleca się rozgrzanie pojemnika z asfaltem pierwszy raz, ujednorodnienie przez wymieszanie, a następnie rozlanie do kilku mniejszych pojemników, które będą wykorzystane w późniejszym terminie. Sposób postępowania z próbkami ORBITON do badań w laboratorium przedstawiono w tabeli 6.2. Tabela 6.2. Temperatura rozgrzewania próbek w laboratorium Wielkość próbki w pojemniku ORBITON 25/55-80 ORBITON 45/80-80 ORBITON 65/105-80 pojemnik do 1 litra pojemności, czas rozgrzewania próbki max. 2 godziny pojemnik 1 2 litrów pojemności, czas rozgrzewania próbki max. 3 godziny pojemnik 2 3 litrów pojemności, czas rozgrzewania próbki max. 3,5 godziny pojemnik 3 5 litrów pojemności, czas rozgrzewania próbki max. 4 godziny pojemnik powyżej 5 litrów pojemności, czas rozgrzewania próbki max. 8 godzin max. 180 max. 180 max. 175 max. 180 max. 180 max. 175 max. 185 max. 185 max. 180 max. 185 max. 185 max. 180 max. 140 max. 140 max. 140 Uwagi dodatkowe: pojemnik z próbką nie może być szczelnie zamknięty, w żadnym przypadku próbki nie powinny być rozgrzewane w temperaturze przekraczającej 200 C, po rozgrzaniu próbek w pojemnikach należy je ujednorodnić przez mieszanie, pamiętając, aby nie wprowadzić pęcherzyków powietrza do próbki, maksymalny czas mieszania (ujednorodnienia) wynosi 10 minut, próbki asfaltów otrzymane w wyniku wykonania ekstrakcji mieszanki mineralno-asfaltowej wg norm PN-EN 12697-1, PN-EN 12697-2, PN-EN 12697-4 powinny być poddane badaniom natychmiast po odzyskaniu, tak aby uniknąć powtórnego rozgrzewania. 6.4. Magazynowanie asfaltu wysokomodyfikowanego Podczas magazynowania asfaltu wysokomodyfikowanego ORBITON stosuje się te same zasady i zalecenia, jak przy innych asfaltach modyfikowanych. Jak zawsze zaleca się zużycie lepiszcza w najkrótszym możliwym czasie, a w przypadku dłuższego przechowywania obniżenie temperatury do ok. 140-160 C (w zależności od rodzaju ) i okresowe mieszanie w zbiorniku (cyrkulacja). Inne uwagi: w przypadku zmiany typu bądź rodzaju asfaltu w zbiorniku, należy każdorazowo upewnić się, czy zbiornik magazynowy jest pusty, nie należy mieszać asfaltów z innymi asfaltami, takie mieszanie powoduje znaczące pogorszenie właściwości użytkowych lepiszcza oraz wpływa na trwałość wykonanej nawierzchni, nie zaleca się wielokrotnego rozgrzewania i chłodzenia asfaltów modyfikowanych ORBITON. 24

6.5. Produkcja mieszanki mineralno-asfaltowej Podczas mieszania asfaltu z kruszywem procesy starzenia zdecydowanie przyśpieszają (bardzo cienka warstwa asfaltu na kruszywie, bardzo wysoka temperatura i dostęp tlenu), dlatego należy umiejętnie dobierać tzw. czas mieszania na mokro. Pamiętając o tym fakcie, nie należy przegrzewać lepiszczy typu i kierować się wskazaniami z tablicy 6.1. Nie należy przekraczać zalecanej maksymalnej temperatury produkcji, nawet w celu zapewnienia wymaganej urabialności i zagęszczalności na budowie. Podane w tablicy 6.1. temperatury nie dotyczą mieszanek mineralno-asfaltowych, do których dodawany jest środek w celu obniżenia temperatury jej wytwarzania i wbudowania. W ORLEN Asfalt nie wykonywano badań w zakresie kompatybilności takich środków z ORBITON, dlatego ich stosowanie odbywa się na odpowiedzialność producenta mieszanki mineralno-asfaltowej. Okres przechowywania świeżo wyprodukowanej mieszanki z ORBITON w silosie zależy od jego parametrów izolacyjnych i nie powinien być dłuższy, niż przyjęty dla mieszanek z ORBITONEM 45/80 65. 6.6. Transport mieszanki mineralno-asfaltowej Stosuje się te same zasady transportu mieszanek, jak dla innych asfaltów modyfikowanych polimerami. Należy zwracać uwagę na przykrycie mieszanki plandeką. 6.7. Wbudowywanie Podczas wbudowywania mieszanek zawierających asfalt wysokomodyfikowanych ORBITON należy stosować te same zasady, które są wykorzystywane przy asfaltach modyfikowanych ORBITON 45/80-65. Liczba i rodzaj walców, liczba przejść pozostają bez zmian. 6.8. Badania odbiorcze Do odbioru warstwy z mieszanki mineralno-asfaltowej zawierającej ORBITON stosuje się te same metody badawcze, jak przy standardowych lepiszczach. W przypadku, gdy kontrola obejmuje oznaczenie zawartości polimeru w odzyskanym lepiszczu, należy zwrócić uwagę, że przy dużej zawartości polimeru wynik charakteryzuje się mniejszą precyzją. 7 Zakończenie Kilkuletnie prace badawcze nad opracowaniem i wdrożeniem do produkcji nowej grupy lepiszczy wysokomodyfikowanych SBS o nazwie ORBITON zakończyły się w 2013 r. wykonaniem odcinka doświadczalnego w Polsce. Po analizie wyników badań lepiszczy, mieszanek mineralno-asfaltowych oraz wniosków technologicznych z budowy, jesteśmy przekonani, że tego typu lepiszcza już wkrótce stanowić będą ważną część oferty ORLEN Asfalt. Będą też ważnym krokiem w kierunku trwalszych nawierzchni asfaltowych w naszym kraju. Badania przedstawione w publikacji wykonano w: ORLEN Laboratorium sp. z o.o. (laboratorium akredytowane w PCA nr AB 484), Płock Research Institute of Inorganic Chemistry, Inc. (VÚAnCh), Czechy Politechnika Gdańska, Wydział Budownictwa i Środowiska, Gdańsk Ekonaft sp. z o.o. (laboratorium akredytowane w PCA nr AB 496), Trzebinia 25

BIBLIOGRAFIA AASHTO TP 70: Standard Method of Test for Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) Test of Asphalt Binder Using a Dynamic Shear Rheometer (DSR). Anderson R. M. (2011), Understanding the MSCR Test and its Use in the PG Asphalt Binder Specification, Asphalt Institute. Kluttz R., J Richard Willis, Andre Molenaar, Tom Scarpas and Erik Scholten (2012), Fatigue Performance of Highly Modified Asphalt Mixtures in Laboratory and Field Environment, 7th RILEM International Conference on Cracking in Pavements. Kluttz, R. Q., A. A. A. Molenaar, M. F. C.van de Ven, M.R. Poot, X. Liu, A. Scarpas and E.J. Scholten. Modified Base Courses for Reduced Pavement Thickness and Improved Longevity. Proceedings of the International Conference on Perpetual Pavement, October, 2009, Columbus, OH. Kluttz R. Q., E. Jellema, M.F. Woldekidan and M. Huurman, Highly Modified Bitumen for Prevention of Winter Damage in OGFCs, Am Soc. Civil E., 2013. Timm, D., M. Robbins and R. Kluttz. Full-Scale Structural Characterization of a Highly Polymer-Modified Asphalt Pavement. Proceedings of the 90th Annual Transportation Research Board, Washington, D.C., 2011. Timm, D.H., M.M. Robbins, J.R. Willis, N. Tran and A.J. Taylor. Field and Laboratory Study of High-Polymer Mixtures at the NCAT Test Track. Draft Report, National Center for Asphalt Technology, Auburn University, 2013. Timm, D., Powell, R., Willis, J. and Kluttz, R. (2012), Pavement Rehabilitation Using High Polymer Asphalt Mix, submitted for the Proc. 91st Annual Transp. Res. Board, Washington, DC. West R., Timm D., Willis R., Powell B., Tran N., Watson D., Brown R., Robbins M., Vargas-Nordcbeck A., and Nelson J., Phase IV NCAT Pavement Test Track Findings. Draft Report, National Center for Asphalt Technology, Auburn University, February 2012. Willis, J., Timm, D., Kluttz, R., Taylor, A. and Tran, N. (2012), Laboratory Evaluation of a High Polymer Plant- -Produced Mixture, submitted for the Assoc. Asphalt Paving Technol. Annual Meeting, Austin, TX. 26

DZIAŁ TECHNOLOGII, BADAŃ I ROZWOJU (TBR) Komórka organizacyjna spółki ORLEN Asfalt funkcjonująca w pionie produkcji. Istnieje od początku funkcjonowania spółki, tzn. od 2003 r. Zajmuje się technologią produkcji, badaniami kontrolnymi oraz rozwojowymi lepiszczy asfaltowych, marketingiem technicznym i tworzeniem nowych wyrobów. Dla klientów firmy świadczone są także usługi doradztwa technicznego w zakresie zastosowań lepiszczy asfaltowych produkowanych przez spółkę. W dorobku Działu TBR są zgłoszenia patentowe, złoty medal na Międzynarodowej Wystawie Wynalazków IWIS 2007 oraz nagroda polskiego Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego za osiągnięcia wynalazcze. Doradztwo techniczne dostępne jest dla klientów spółki pod adresem email: doradztwotechnologiczne@orlen-asfalt.pl. 27

28 ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE ORBITON HIMA