NANOTECHNOLOGIA DLA TRWALSZYCH DRÓG URABIALNOŚĆ W NIŻSZEJ TEMPERATURZE JEDNORODNE MIESZANKI Z RAP ODPORNOŚĆ NA WODĘ
Chemiczna Modyfikacji Powierzchni Kruszywa Organo- Silane System oceny zagrożeń - ZycoTherm 1 (Aminy 3) Rejestracja w REACH Rejestracja w TSCA Redukcja nieprzyjemnych zapachów Bezpieczny dla systemów dozowania Organo- Silane reaction 2
Mikrostruktura Lepiszcza Asfaltowego Polarne asfalteny (5-15%) zdyspergowane Niepolarne malteny (85-95%) 3
Kruszywo - Asfalt: Silne Chemiczne Wiązanie Szybsze otoczenie, lepsze zagęszczenie Lepsza urabialność, zagęszczanie w temperaturze poniżej 0 o C, większy udział RAP 4
Dozowanie ZycoTherm Adhezja Lepsza urabialność + adhezja Porowatość kruszywa % Porowatość kruszywa % Rodzaj kruszywa 0.5-0.8 0.9-1.4 1.5-2 0.5-0.8 0.9-1.4 1.5-2 0.03 0.03 0.05 Wapień 0.05 0.06 0.07 0.03 0.03 0.05 Bazalt, Gabro, Amfibolit 0.07 0.07 0.1 0.03 0.05 0.05 Granit, Granodioryt, Ryolit 0.07 0.07 0.1 0.05 0.1 0.1 Kwarcyt 0.1 0.1 0.1 0.05 0.07 0.1 Szarogłaz, Andezyt, Piaskowiec 0.1 0.1 0.1 * Dozowanie 0.05-0.125 % do masy lepiszcza asfaltowego z PMB, SBS, CRMB 5
Szybciej Otoczona Mieszanka Asfaltowa w Niższej Temperaturze Kontrolna Z ZycoTherm Lepiszcze asfaltowe Pustki powietrzne Powierzchnia wolna od przestrzeni z czarnym wyglądem Szybsze otoczenie, zwilżanie i nasycanie bitumu w mikroporach i szczelinach kruszywa i pyłu Eliminacja pustek powietrznych na powierzchni kruszywa lepsza odporność na starzenie Redukcja czasu otoczenia o 30% - 47 s zamiast 67 s Innovationsgesellschaft Technische Universität Braunschweig mbh 6
[Seconds] Szybciej Otoczona Mieszanka Asfaltowa w Niższej Temperaturze 20 % mniej wymaganego czasu, nawet w niższej o 40 0 C temperaturze mieszania 90 80 70 60 coated 50% [s] coated 100% [s] AC 16 BS 50/70 AC 11 DS 25/55-55A 50 40 30 20 10 0 NPG @ 135 C NPG + ZT @ 135 C NPG+ZT @ 115 C NPG+ZT @ 95 C PMB @ 145 C PMB+ZT @ 145 C PMB+ZT @ 125 C PMB+ZT @ 105 C Innovationsgesellschaft Technische Universität Braunschweig mbh 7
Bitumen Mixes Compaction Resistance at Lower Temperatures Mieszanki często nieoczekiwanie schładzają się z powodu spadku temperatury otoczenia, dużych prędkości wiatru lub nagłego deszczu. Prowadzi to do niejednorodnego zagęszczenia mieszanek. W wyniku błędu często jedynym rozwiązaniem jest frezowanie. Rodzaj mieszan ki AC 16 BS AC 11 DS Typ lepiszc za Ref. / ZT 50/70 Ref. 25/55-55 A Temperatur a zagęszcza nia [ O C] 50 % Otoczenia [s] Opór przy zagęszczania 21Nm Zaw. Wolnych przestrzeni [%] 135 25 41.6 7.0 ZT 135 15 43.5 7.1 Ref. 115 19 42.8 7.2 95 19 41.3 6.9 145 37 37.3 4.3 ZT 145 22 34.2 4.6 125 30 36.5 5.0 105 30 36.5 5.3 Innovationsgesellschaft Technische Universität Braunschweig mbh 8
Zagęszczenie w Niższej Temperaturze Lepsze zagęszczenie może być uzyskane w tej samej, a nawet niższej temperaturze niż temperatura mieszanki referencyjnej. Temperatury zagęszczenia mieszanek z niemodyfikowanym lepiszczem PG 58-22 w zakresie od 131-136 0 C w Nova Scotia, AMEC Americas Ltd Instytut Transportu w Meksyku Oszczędność paliwa w trakcie procesu produkcji oraz mniejszy ślad węglowy. 9
Temperatury Mieszania i Zagęszczania Rodzaj lepiszcza asfaltowego Kategoria Lepkości Kategoria AR Kategoria PG Temperatura Temperatura zagęszczania mieszania 0 C Początkowa Końcowa Pen 40-50 VG 40 /AC 40 AR 16000 145 125 105 Pen 60-70 VG 30 /AC 20 AR 8000 PG 64-22 135 115 95 0 C Pen 80-100 VG 10 /AC 10 AR 4000 PG 58-28 125 105 85 PMB / SBS (2.5- PG 70-28 145 125 105 3%) PMB / SBS (5- PG 76-28 150 135 115 6%) PMB / SBS (7- PG 82-28 155 140 120 10%) CRMB(15-20% granulatu gumowego) 145 130 110 Uwaga: Powyższe temperatury rekomendowane są dla mieszane z ZT z granulatem RAP do 20%. ZT umożliwia zastosowanie RAP w ilości do 35%, jednak wtedy temperatury powinny być wyższe o 10 0 C 10
Badanie Sztywności wg AASHTO T321-07 Mieszanka AC 20 (PEMEX, Meksyk, kruszywo z kopalni La Canada) z optymalną zawartością lepiszcza OBC 5.8% (mieszanka ref. OBC 5.5%) z ZycoTherm Zawartość wolnych przestrzeni 6%, temperatura badania 20 0 C Częstotliwość: 10 Hz dla czterech poziomów - 300, 400, 500 & 600 µԑ (reprezentujących deformację nawierzchni w normalnych warunkach tranzytowych) Kryterium trwałości zmęczeniowej mieszanki asfaltowej jest liczba cykli, w których moduł sztywności belki zmniejsza się do 50% jej wartości początkowej Wymiary próbek:50mm H X 63 mm W X 380 mm L 11
Badanie sztywności wg AASHTO T321-07 Większa liczba cykli oznacza większą trwałość zmęczeniową Redukcja pęknięć w warstwach ścieralnych na podstawie doświadczenia w terenie Nasycenie mikroporów i całkowite pokrycie mastyksową powłoką prowadzi do zwiększenia powierzchni styku asfalt-kruszywo, co prowadzi do lepszego przenoszenia obciążeń. Redukcja naprężeń w mieszance poprawia odporność zmęczeniową 12
Badanie Koleinowania Parametry koleinowania utrzymane na wymaganym poziomie, zgodnie ze specyfikacją AMAAC Niższa temperatura mieszania oraz zagęszczania nie ma negatywnego wpływu na wyniki z badania koleinowania 13
Pełne Otocznie a Wydłużona Trwałość Mieszanki PN-EN 12697-11 Rolling Bottle Test 100 80 60 40 20 0 GREYWACKE 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 BASALT GREYWACKE 8/11 (50/70 BH) GREYWACKE 8/11 (45/80-65 H) GREYWACKE 8/11 (50/70 BK) (50/70 BH)+ZYCOTHERM (45/80-65 H)+ZYCOTHERM 6h 24h 48h 72h 100 BASALT 8/11 (50/70 BH) BASALT 8/11 (45/80-65 H) BAZALT 8/11 (50/70 BK) (50/70 BH)+ZYCOTHERM (45/80-65 H)+ZYCOTHERM (50/70 BK)+ZYCOTHERM 6h 24h 48h 72h 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 GRANITE GRANITE 8/11 (50/70 BH) GRANITE 8/11 (45/80-65 H) GRANITE 8/11 (50/70 BK) (50/70 BH)+ZYCOTHERM (45/80-65 H)+ZYCOTHERM 6h 24h 48h 72h 14
% Otoczenia kruszywa Warstwy Asfaltowe o Wydłużonej Trwałości ASTM D 3625, test gotowania: 512 dni odporności na działanie wody, zamiast aktualnych 16 dni. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Control 2% 0.5% Amine 0.1% Hydrated ZycoTherm Lime 10 min 30 min 1 hr 6 hrs Kruszywo bazaltowe(dbm) : 45% 20 mm, 10% 10 mm, Mieszanka: AC-20 (VG-30, 60-70 stopień penetracji) 15
Average Tensile Strength (PSI) Warstwy Asfaltowe Odporne Na Działanie Wody AASHTO T 283 TSR TEST 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 TSR 0.82 TSR 0.95 TSR 1.00 Control 0.05% Zycosoil 0.1% Zycosoil Unconditioned Conditioned Georgia, USA Granity z asfaltem PG 64-22 16
Polska, DW nr511 Produkcja: 155 o C Wstępna Temperatura Zagęszczania: 135 o C Typ Mieszanki: AC11 PMB 45/80-55 ZT-EZ: 0.1% Temperatura powietrza: 2 o C Czas układania: Poranek Wiatr: Słaby Dystans: 25 km Czas transportu: ½ godz Rok: 2016 17
Zabrze, Droga Gminna, Wyniki Produkcja: 150 o C Wstępna temperatura zagęszczania: 115-120 o C Rodzaj mieszanki: AC 16 W 35/50 Kruszywo: Wapień RAP: 35% ZT: 0.10% Temp. otczenia: 15 o C Czas układania: Dzień Prędkość wiatru: silny Dystans: 90 km Czas transportu: 1 ½ godz Rok: 2015 Wysokoś ć próbek [cm] Gęstość nasypowa próbek z odwiertów [Mg/m 3 ] Gęstość nasypowa z badań w lab. [Mg/m 3 ] Gęstość próbek [Mg/m 3 ] Indeks zagęszczen ia [%] Zawartość wolnych przestrzen i [% (v/v)] 7,2 2,401 2,460 2,570 98 6,6 7,2 2,418 2,460 2,570 98 5,9 7,7 2,443 2,460 2,570 99 4,9 18
WTSair [mm/1000 cykli] ITSR [%] PRD [%] Zabrze, Droga Gminna, Wyniki 100 80 60 40 20 ITSR ZycoTherm 0,1% 8 6 4 2 PRD [%] ZycoTherm 0,10% 0 produkcja badanie typu 0 produkcja badanie typu ITSR powyżej 90 % z mieszanki produkowane na WMB [WT-2 2010, ITSR min 80%] 0,20 0,15 WTSair Koleinowanie (metodą suchą) poniżej 6% [ PN-EN 13108-20: AC16 W PRD max 7%, KR3-4] 0,10 0,05 0,00 produkcja badanie typu ZycoTherm 0,10% 19
Wisznica, Droga Woj. nr 812, Lublin Produkcja: 170 o C Początkowa temperatura zagęszczania : 140 o C Rodzaj mieszanki: AC16 W 50/70 Kruszywo: Dolomit oraz piaskowiec RAP: 20% ZT EZ : 0.05% Temperatura powietrza : 4 o C Czas układania : Noc Wiatr: Silny Dystans : 80 km Czas transportu: 1 ½ godz Rok: 2016 20
Lublin, Droga nr 19 Produkcja: 155 o C Początkowa temperatura zagęszczania: 145 o C Rodzaj mieszanki: SMA 11 S PMB 25/55-60 Kruszywo: Bazalt ZT-EZ : 0.08% Temperatura powietrza: 1-2 o C Czas układania: Dzień Wiatr: Silny Dystans: 5 km Czas transportu: ¼ godz Rok: 2016 21