ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE ORBITON HiMA

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA wersja 2015/1 Poradnik stosowania

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA SPIS TREŚCI Wprowadzenie...4 1. Zasada działania asfaltów wysokomodyfikowanych HiMA...5 2. Rodzina asfaltów HiMA...6 3. Przeznaczenie asfaltów HiMA...7 4. Wyniki badań HiMA...7 4.1. Właściwości wg PN-EN 14023:2011 (Załącznik Krajowy NA 2014, tabl. NA.2)...8 4.2. Badania właściwości niskotemperaturowych...8 4.2.1. Superpave PG system...8 4.2.2. Badania odporności na pękanie mma metod TSRST... 10 4.3. Badania właściwości w pośrednich temperaturach odporność na zmęczenie... 10 4.3.1. Superpave PG system... 10 4.3.2. Zmęczenie mma, badanie 4PB-PR... 11 4.4. Badania właściwości w wysokiej temperaturze... 12 4.4.1. Klasyczna metoda z DSR (G* i δ)... 12 4.4.2. Badanie MSCR... 16 4.4.3. Odporność na koleinowanie mma... 19 Autorzy: dr inż. Krzysztof Błażejowski dr inż. Jacek Olszacki mgr inż. Hubert Peciakowski 4.4.4. Dodatkowe badania... 19 5. Odcinki doświadczalne w Polsce... 20 6. Zalecenia technologiczne... 22 6.1. Zależność lepkości od temperatury... 22 6.2. Temperatury technologiczne... 23 Copyright by ORLEN Asfalt sp. z o.o. ul. Łukasiewicza 39 09-400 Płock www.orlen-asfalt.pl 2015 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. 6.3. Próbki asfaltów w laboratorium... 24 6.4. Magazynowanie asfaltu wysokomodyfikowanego HiMA... 25 6.5. Produkcja mieszanki mineralno-asfaltowej... 25 6.6. Transport mieszanki mineralno-asfaltowej... 26 6.7. Wbudowywanie... 26 6.8. Badania odbiorcze... 26 7. Zakończenie... 26 Bibliografia... 27 2 3

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA WPROWADZENIE 1 ZASADA DZIAŁANIA ASFALTÓW WYSOKOMODYFIKOWANYCH HiMA 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 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 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 sztyw- SBS Polymer Asfalt HiMA (ciągła matryca polimerowa) nienie 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 HiMA Highly Modified Asphalt. W USA stosuje się dodatkowo także pojęcie HPM (Highly Modified Mixes). SBS Polymer Asfalt Typowy asfalt modyfikowany (ciągła matryca asfaltowa) 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]. Rys. 1.1. Proporcje objętościowe między asfaltem a polimerem w typowym polimeroasfalcie i asfalcie wysoko-modyfikowanym W sensie strukturalnym warstwy z HiMA 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 HiMA zakończył się sukcesem nawierzchnia okazała się odporna na koleinowanie i pękanie zmęczeniowe [West et al. 2012]. 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 5

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA Powiększenie szczegółu 1 Powiększenie szczegółu 2 85 80 75 Legenda: asfalt drogowy wg PN-EN 12591:2010. asfalt modyfikowany wg PN-EN 14023:2011. Szczegół 1 Temperatura mięknienia T C] PiK 70 65 60 55 50 45 10/40-65 45/80-65 25/55-60 65/105-60 20/30 35/50 50/70 45/80-55 70/100 asfalt wysokomodyfikowany HiMA A W. ścieralna z typowym PMB W. wiążąca B Szczegół 2 W. ścieralna z PMB HiMA W. wiążąca 40 100/150 160/220 35 30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 Penetracja w 25 C [0,1 mm] propagacja spękania "w górę" od warstwy wiążącej Rys. 2.1. Położenie asfaltów wysokomodyfikowanych HiMA w stosunku do asfaltów drogowych i modyfikowanych (typowych) na wykresie Pen25-PiK Rys. 1.2. Propagacja spękań przez warstwy asfaltowe, a) z asfaltem modyfikowanym, b) z asfaltem wysokomodyfikowanym 3 PRZEZNACZENIE ASFALTÓW HiMA 2 RODZINA PRODUKTÓW 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: Asfalty wysokomodyfikowane HiMA mogą być stosowane w technologiach oraz lokalizacjach, w których wymagana jest bardzo wysoka trwałość: 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, 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, 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. Wszystkie Y HiMA 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 HiMA, co wynika wprost z 4 WYNIKI BADAŃ HiMA dużej zawartości polimeru. Asfalty wysokomodyfikowane z rodziny HiMA 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 7

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA 4.1. W łaściwości 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 HiMA w odniesieniu do Załącznika Krajowego NA, tablica NA.2. normy PN-EN 14023:2011. Tabela 4.1. Właściwości asfaltów wysokomodyfikowanych HiMA wg PN-EN 14023:2011/Ap1:2014 (Załącznik Krajowy NA 2014, tablica NA.2) Właściwość Metoda badania Jednostka wymaganie NA.2 2014 wynik badania wymaganie NA.2 2014 Penetrcja w 25 C EN 1426 0,1 mm od 25 do 55 41 od 45 do 80 66 wynik badania wymaganie NA.2 2014 od 65 do 105 Temperatura mięknienia EN 1427 C 80 95,0 80 92,0 80 87,2 Kohezja Odporność na starzenie Siła rozciągania metoda z duktylometrem (rozciąganie 50 mm/min) Zmiana masy Pozostała penetracja Wzrost temperatury mięknienia EN 13589 EN 13703 EN 12607-1 J/cm 2 TBR (w 15 C) 5,5 TBR (w 10 C) 3,7 TBR (w 10 C) wynik badania % 0,5 0,05 0,5 0,03 0,5 0,07 % 60 85 60 73 60 69 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 87 3,5 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: Czas termostatowania próbki: -10, -16, -22, -28 C. 60 min. Odczytane wartości po 60s obciążenia: S(60s) MPa, m(60s) Tabela 4.2. Wyniki badań właściwości niskotemperaturowych HiMA 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] EN 14771, AASHTO PP 42 Na rysunku 4.1. przedstawiono porównanie właściwości niskotemperaturowych HiMA z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi i asfaltami drogowymi o podobnym zakresie penetracji. Sztywność asfaltu w temperaturze -16 C S(T) -16 [MPa] -18,5-16,2 229,5-19,7-19,8 181,3-20,6-20,8 171,3 Nawrót sprężysty w 25 C EN 13398 % 80 90 80 96 80 95 w10 C EN 13398 % TBR 71 TBR 76 TBR 85 35/50 25/55-60 10/40-65 50/70 45/80-55 45/80-65 70/100 65/105-60 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 TBR To Be Reported 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 Temperatura [ C] -15,4-11,5-16,9-13,8-17,2-8,6-18,5-16,2-16,6-15,0-18,1-16,9-18,3-14,3-19,7-19,8-16,9-16,2-20,5-20,6-20,6-20,8 4.2. Badania właściwości niskotemperaturowych 4.2.1. Superpave PG system (left słupek) S(60) = 300 MPa (prawy słupek) m(60) = 0,3 W systemie Performance Grade do badań zachowania asfaltu w niskiej temperaturze stosuje się reometr zginanej belki BBR (Bending Beam Rheometer). Rys. 4.1. Porównanie właściwości niskotemperaturowych HiMA (temperatura krytyczna przy S(60) = 300 MPa oraz przy m(60) = 0,3) z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi i asfaltami drogowymi o podobnym zakresie penetracji 8 9

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA 4.2.2. Badania odporności na pękanie mma metod TS RST Oprócz badań lepiszczy HiMA 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. 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 17,9 16,2 13,2 11,4 12,3 11,3 Warto zauważyć, że HiMA uzyskały najlepsze wyniki w porównaniu do innych lepiszczy o podobnej twardości. Temperatura pęknięcia T [ C] failure 35/50-24,9 25/55-60 10/40-65 50/70 45/80-55 45/80-65 70/100-24,5-24,9 65/105-60 Zmęczeniowa temperatura krytyczna [ C] 30 25 20 15 10 5 23,1 22,0 19,5 17,9 20,5 17,7 17,6 13,2 19,1 13,6 12,3-35 -28,3-29,2-33,9-27,9-29,2-35,9-34,3-36,9 35/50 25/55-60 10/40-65 50/70 45/80-55 45/80-65 70/100 65/105-60 -40 Rys. 4.2. Wyniki badań odporności na pękanie nawierzchni, metoda TSRST wg EN 12697-46 Rys. 4.3. Porównanie właściwości zmęczeniowych w DSR (G* sinδ=5000kpa) metodą Superpave HiMA z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi oraz asfaltami drogowymi o podobnym zakresie penetracji 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. 4.3.2. Zmęczenie mma, badanie 4PB-PR Ze względu na sposób pracy wewnętrznej sieci polimerowej w HiMA 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 : B=4,6% m/m, Vm=4,9% v/v, VMA=15,7% v/v, VFB=69,2%; dla : 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 HiMA 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 11

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA Na rysunku 4.4. przedstawiono krzywe zmęczeniowe dla mieszanek AC16W z oraz. 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] AASHTO T315 Temperatura krytyczna przy G*/sinδ=2.2 kpa asfalt po RTFOT [ C] AASHTO T315 105,2 95,4 98,2 84,3 Rys. 4.4. Krzywa zmęczeniowa mieszanki AC16W z asfaltami wysokomodyfikowanymi oraz w badaniu 4PB-PR, temperatura 10 C, częstotliwość 10 Hz Odkształcenia potrzebne do osiągnięcia 106 cykli dla badanych mieszanek AC16W: AC16W z 430 με AC16W z 381 με 94,3 77,4 Na rys. 4.5. przedstawiono porównanie górnej temperatury krytycznej w badaniu DSR przy uwzględnieniu dwóch parametrów (G*/sinδ) dla HiMA oraz porównywalnych lepiszczy. Podsumowując można stwierdzić, że w przypadku typowej nawierzchni drogowej, w której odkształcenia w podbudowie asfaltowej znajdują się zwykle w zakresie 80-150 με, zastosowanie lepiszcza HiMA będzie zmieniało tę nawierzchnię w typ perpetual, czyli długowieczną o trwałości zmęczeniowej sięgającej 50 lat. Jeśli dodatkowo HiMA zastosujemy w mieszankach typu AC WMS uzyskamy jeszcze większy okres trwałości. 4.4. Badania właściwości w wysokiej temperaturze 4.4.1. Klasyczna metoda z DS R (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. Temperatura krytyczna [ C] 100 80 60 40 20 73,2 74,2 35/50 83,1 80,5 25/55-60 (lewy słupek) przy G*/sin δ = 1 kpa 88,5 83,8 10/40-65 105,2 95,4 67,7 67,8 50/70 74,5 72,9 45/80-55 83,2 77,7 45/80-65 (prawy słupek) przy G*/sin δ = 2,2 kpa Rys. 4.5. Porównanie górnej temperatury krytycznej w DSR dla HiMA z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi oraz asfaltami drogowymi o podobnym zakresie penetracji 98,2 94,3 63,4 63,6 70/100 74,9 69,2 65/105-60 94,3 77,4 12 13

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA Na rysunkach 4.6. 4.8. przedstawiono krzywe Blacka dla asfaltów drogowych i modyfikowanych o podobnym zakresie penetracji jak HiMA. 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. Zespolony moduł sztywności G* [kpa] Legenda: 35/50 10/40-65 Kąt przeunięcia fazowego Rys. 4.6. Porównanie Krzywych Blacka dla z 25/55-60, 10/40-65 oraz asfaltem drogowym 35/50 (asfalty niestarzone). Zespolony moduł sztywności G* [kpa] Legenda: 70/100 Kąt przeunięcia fazowego Rys. 4.8. Porównanie Krzywych Blacka dla z asfaltami 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 Zespolony moduł sztywności G* [kpa] Legenda: 50/70 Zespolony moduł sztywności G* [kpa] Legenda: Kąt przeunięcia fazowego Częstotliwość Rys. 4.7. Porównanie Krzywych Blacka dla z asfaltami 45/80-55 i 45/80-65 oraz drogowym 50/70 (asfalty niestarzone). Rys. 4.9. Krzywa wiodąca zespolonego modułu sztywności G* w funkcji częstotliwości dla asfaltów HiMA przed starzeniem. Przemiatanie w zakresie częstotliwości od 0,1 do 10 Hz, superpozycja do 25 C. 14 15

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA 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 Kąt przesunięcia fazowego [ ] Legenda: lepiszcza HiMA 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 nr3.2 kpa, który jest miarą odporności lepiszcza na deformacje im mniejsza wartość J nr3.2 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). Częstotliwość Rys. 4.10. Krzywa wiodąca kąta przesunięcia fazowego δ w funkcji częstotliwości dla asfaltów HiMA 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. Z uzyskanych wyników J nr0.1 kpa, J nr3.2 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 Jnr 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 nr3.2 kpa). W obydwu przypadkach wykresy dotyczą naprężenia 3,2 kpa. 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). 100 90 80 70 Legenda: Asfalty drogowe HiMA 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). Nawrót MSCR [%] 60 50 40 30 20 10 Nawrót MSCR = 29,371*(Jnr w 3200 Pa) Asfalty modyfikowane Asfalty niemodyfikowane 0 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0-1 Jnr w 3200 Pa [kpa ] -0,2633 Rys. 4.11. Prezentacja wyników asfaltów na wykresie MSCR: odkształcenie sprężyste R w funkcji J nr przy obciążeniu 3,2 kpa w temperaturze 64 C3,2 kpa w temperaturze 70 C 16 17

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA Nawrót MSCR [%] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Legenda: -0,2633 Nawrót MSCR = 29,371*(Jnr w 3200 Pa) Asfalty modyfikowane Asfalty niemodyfikowane 0 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0-1 Jnr w 3200 Pa [kpa ] Asfalty drogowe HiMA Rys. 4.12 Prezentacja wyników asfaltów na wykresie MSCR: odkształcenie sprężyste R w funkcji Jnr przy obciążeniu 3,2 kpa w temperaturze 70 C W tabeli 4.4. przedstawiono zbiorcze wyniki badań lepiszczy HiMA w teście MSCR. Tabela 4.4. Wyniki badania MSCR dla lepiszczy HiMA w temperaturze 64 i 70 C (asfalt po RTFOT) Właściwość wg ASTM D7405 Nawrót [%] w 64 C w 70 C w 64 C w 70 C w 64 C w 70 C 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. Prędkość przyrostu koleiny WTS [mm/1000] AIR 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,17 35/50 0,09 25/55-60 0,06 10/40-65 0,05 0,29 50/70 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 0,13 45/80-55 0,05 45/80-65 0,06 0,73 70/100 0,16 65/105-60 0,09 R0.1 93,4 90,4 96,9 94,2 97,3 96,3 R3.2 90,6 88,5 95,4 94,7 97,2 96,5 4.4.4. Dodatkowe badania Rdiff 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Wyniki pozostałych badań dodatkowych przedstawiono w tabeli 4.5. Jnr [kpa-1] Tabela 4.5. Wyniki badań dodatkowych Jnr0.1 0,013 0,031 0,018 0,054 0,026 0,048 Jnr3.2 0,019 0,040 0,030 0,054 0,028 0,047 Właściwość Metoda badania Jednostka Wynik badania Jnr,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 Jnr3,2 E (extremely heavy) E (extremely heavy) E (extremely heavy) 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 19

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA Tabela 4.5. Wyniki badań dodatkowych cd. Właściwość Metoda badania Jednostka Wynik badania Lepkość (do ustalenia temperatury pompowania, otaczania kruszywa i zagęszczania mma): Lepkość dynamiczna w 90 C (wrzeciono Brookfielda nr 18) ASTM D 4402-06 Pa.s b.d. 236 114 Lepkość dynamiczna w 135 C (wrzeciono Brookfielda nr 18) ASTM D 4402-06 Pa.s 4,42 1,99 1,08 Lepkość dynamiczna w 160 C (wrzeciono Brookfielda nr 18) ASTM D 4402-06 Pa.s 1,08 0,50 0,35 Lepkość dynamiczna w 200 C (wrzeciono Brookfielda nr 18) ASTM D 4402-06 Pa.s 0,28 0,16 0,12 Lepkość dynamiczna w 135 C po RTFOT (wrzeciono Brookfielda nr 18) EN 12607-1 ASTM D 4402-06 Pa.s 6,81 2,47 1,59 Lepkość dynamiczna w 160 C po RTFOT (wrzeciono Brookfielda nr 18) EN 12607-1 ASTM D 4402-06 Pa.s 1,53 0,60 0,47 Rys. 5.1. Transport mma na odcinek doświadczalny z EM w 2013 r. temperatura mma w skrzyni samochodu samowyładowczego po załadunku na otaczarni (fot. ORLEN Asfalt sp. z o.o.) Nie badano lepkości dynamicznej wg metody Brookfielda w temperaturze 60 C (oraz w 90 C dla ) ponieważ temperatura pomiaru jest niższa od temperatury mięknienia PiK lepiszcza. 5 DCINKI DOŚWIADCZALNE W POLSCE W październiku 2013 r. wykonano w Polsce odcinek doświadczalny nawierzchni drogowej z zastosowaniem 65/105-80 HiMA. Był to 6. odcinek z asfaltem wysokomodyfikowanym HiMA w Europie i pierwszy w Polsce. Odcinek był zlokalizowany na drodze wojewódzkiej zarządzanej przez Zarząd Dróg Wojewódzkich w Katowicach. Rys. 5.2. Wykonanie odcinka doświadczalnego z EM w 2013 r. zmiana temperatury mma podczas wałowania (fot. ORLEN Asfalt sp. z o.o.) 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 HiMA jest zbliżone do typowego procesu z klasycznymi asfaltami modyfikowanymi SBS. Stwierdzono także, że, 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 HiMA, pracownicy ORLEN Asfalt kontrolowali warunki termiczne mieszanek korzystając z kamery termowizyjnej. Wyniki takich kontroli przedstawiają rys. 5.1.-5.3. Rys. 5.3. Wykonanie odcinka doświadczalnego z EM w 2013 r. rozkład temperatury mma za rozkła 20 darką (fot. ORLEN Asfalt sp. z o.o.) 21

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA W 2014 r. wykonano kolejne odcinki z zastosowaniem. 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 Lepkość dynamiczna [mpa.s] 100000000 10000000 1000000 100000 10000 1000 100 10 Koniec zagęszczania Początek zagęszczania Mieszanie z kruszywem Na rys. 6.1. 6.3. przedstawiono krzywe charakterystyczne lepkości asfaltów wysokomodyfikowanych HiMA 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. 1 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 Temperatura [ C] przed RTFOT po RTFOT Rys. 6.2. Krzywe charakterystyczne lepkości asfaltu wysokomodyfikowanego przed starzeniem i po starzeniu RTFOT (na podstawie wyników badań w ORLEN Laboratorium sp. z o.o.) 100000000 100000000 10000000 10000000 1000000 Lepkość dynamiczna [mpa.s] 1000000 100000 10000 1000 Koniec zagęszczania Początek zagęszczania Mieszanie z kruszywem Lepkość dynamiczna [mpa.s] 100000 10000 1000 100 10 Koniec zagęszczania Początek zagęszczania Mieszanie z kruszywem 100 10 1 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 Temperatura [ C] przed RTFOT po RTFOT Rys. 6.1. Krzywe charakterystyczne lepkości asfaltu wysokomodyfikowanego przed starzeniem i po starzeniu RTFOT (na podstawie wyników badań w ORLEN Laboratorium sp. z o.o.) 1 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 Temperatura [ C] po RTFOT Rys. 6.3. Krzywe charakterystyczne lepkości asfaltu wysokomodyfikowanego 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 HiMA. Przyczyną jest zmiana charakterystyki lepiszcza 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 22 23

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA sprawia on takich kłopotów podczas obróbki polimeroasfaltu. W tabeli 7.1. przedstawiono propozycję temperatury procesów technologicznych w laboratorium, na otaczarni i na budowie. Sposób postępowania z próbkami HiMA do badań w laboratorium przedstawiono w tabeli 6.2. Tabela 6.2. Temperatura rozgrzewania próbek w laboratorium Tabela 6.1. Temperatury technologiczne na otaczarni i na budowie Temperatura zagęszczania próbek w ubijaku Marshalla/w prasie żyratorowej Laboratorium: 150-155 145-150 140-145 Temperatura składników na otaczarni: Pompowanie asfaltu powyżej 170 powyżej 170 powyżej 160 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: Wielkość próbki w pojemniku 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 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 Minimalna temperatura dostarczonej mieszanki na budowę (w koszu rozkładarki) Temperatura na budowie: 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 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 HiMA Podczas magazynowania asfaltu wysokomodyfikowanego HiMA 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 HiMA) i okresowe mieszanie w zbiorniku (cyrkulacja). 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. 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. Inne uwagi: w przypadku zmiany typu bądź rodzaju asfaltu w zbiorniku, należy każdorazowo upewnić się, czy zbiornik magazynowy jest pusty, nie należy mieszać asfaltów HiMA 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 HiMA. 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 HiMA 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. 24 25

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA 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 HiMA, dlatego ich stosowanie odbywa się na odpowiedzialność producenta mieszanki mineralno-asfaltowej. Okres przechowywania świeżo wyprodukowanej mieszanki z HiMA w silosie zależy od jego parametrów izolacyjnych i nie powinien być dłuższy, niż przyjęty dla mieszanek z EM 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 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. Podczas wbudowywania mieszanek zawierających asfalt wysokomodyfikowanych HiMA należy stosować te same zasady, które są wykorzystywane przy asfaltach modyfikowanych 45/80-65. Liczba i rodzaj walców, liczba przejść pozostają bez zmian. 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. 6.8. Badania odbiorcze Do odbioru warstwy z mieszanki mineralno-asfaltowej zawierającej HiMA 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. 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. 7 ZAKOŃCZENIE 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. Kilkuletnie prace badawcze nad opracowaniem i wdrożeniem do produkcji nowej grupy lepiszczy wysokomodyfikowanych SBS o 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. nazwie HiMA 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. 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. 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 26 27

ASFALTY WYSOKOMODYFIKOWANE HiMA DZIAŁ TECHNOLOGII, BADAŃ I ROZWOJU (TBR) Komorka organizacyjna spółki ORLEN Asfalt 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. 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. 28

www.orlen-asfalt.pl