Materiały z przeróbki opon w nawierzchniach asfaltowych Prof. Dariusz Sybilski IBDiM d.sybilski@ibdim.edu.pl Ożarów 28 września 2011 1
Problem zużytych opon samochodowych 700 600 500 400 300 Liczba mieszkańców, mln Liczba samochodów/1000 mieszkańców Zużycie opon, tys. Mg/rok 200 100 0 Ożarów 28 września 2011 2
Metody wykorzystania opon Recykling materiałowy Zastosowanie całych opon (lub w częściach) Recykling energetyczny Ożarów 28 września 2011 3
O czym opowiem Recykling materiałowy Włókna polimerowe z opon samochodowych Granulat gumowo-asfaltowy tecroad Ożarów 28 września 2011 4
Włókna polimerowe z opon samochodowych TOFIC Ożarów 28 września 2011 5
TOFIC włókno polimerowe z opon Jeden z produktów przerobu opon samochodowych Dodatek do mieszanek mineralnoasfaltowych Stabilizator asfaltu w SMA Modyfikator asfaltu Ożarów 28 września 2011 6
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 2011 7
SMA Spływnośd lepiszcza Ożarów 28 września 2011 8
SMA Odpornośd niskotemperaturowa Ożarów 28 września 2011 9
AC WMS Odpornośd na deformacje Ożarów 28 września 2011 10
AC WMS Zmęczenie Ożarów 28 września 2011 11
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 2011 12
Nawierzchnia długowieczna Ożarów 28 września 2011 13
Ożarów 28 września 2011 14
Ożarów 28 września 2011 15
Uszkodzenie vs prognoza trwałości A: ACWMS, B: AC, C: Kompozyt: asfalt+beton, D: ACWMS + warstwa przeciwzmęczeniowa z Tofic Ożarów 28 września 2011 16
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 2011 17
Granulat gumowo-asfaltowy tecroad Ożarów 28 września 2011 18
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 2011 19
Arizona, USA Ożarów 28 września 2011 20
Metody modyfikacji gumą Metoda na mokro (McDonalda) Metoda na mokro terminalowa Metoda na sucho Ożarów 28 września 2011 21
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 190-225 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 2011 22
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 40-90 C Ożarów 28 września 2011 23
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/2010-03- 2600 Dodatki do mieszanek mineralno-asfaltowych. Modyfikujący granulat gumowy tecroad Ożarów 28 września 2011 24
tecroad dotychczasowe zastosowania Szwajcaria, Niemcy, Austria Ostatnio także w innych krajach europejskich Rok 2010 - Pierwsze zastosowanie w Polsce Drodze wojewódzka 780 w Małopolsce Strabag wykonał warstwę ścieralną trzech odcinków testowych: asfalt porowaty, SMA i BBTM Ożarów 28 września 2011 25
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 2011 26
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 2011 27
Podawanie tecroad do mieszalnika Ożarów 28 września 2011 28
Szwajcaria, Autostrada A1, Zurich Berno, 2006-2007 Ożarów 28 września 2011 29
Ożarów 28 września 2011 30
Warszawa, ul. Górczewska Ożarów 28 września 2011 31
Warszawa, ul. Górczewska Ożarów 28 września 2011 32
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 2011 33
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 65/105-60 SMA11 70/100+T z dodatkiem tecroad AC16 PMB 25/55-60 AC16 50/70+T z dodatkiem tecroad Ożarów 28 września 2011 34
Głebokośd koleiny, % Badania IBDiM: Wyniki 12 Deformacja trwała 10 SMA PMB SMA T 8 6 4 AC PMB AC T 2 0 Ożarów 28 września 2011 35
N Badania IBDiM: Wyniki 1,0E+07 Zmęczenie 1,0E+06 1,0E+05 AC16P 50/70 + TecRoad AC16P PMB 25/55-60 1,0E+04 100 1000 ε 6 Ożarów 28 września 2011 36
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 2011 37
Badania IBDiM: Wyniki ITSR, % AC 50/70+T P AC16 PMB 25/55-60 P SMA11 70/100+T SMA 11 PMB 65/105-60 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ożarów 28 września 2011 38
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 2011 39
Dziękuję za uwagę Ożarów 28 września 2011 40