Dr inż. Igor Ruttmar Zastosowanie granulatu asfaltowego w mm-a wg niemieckiej instrukcji M WA Zastosowanie destruktu asfaltowego, Ożarów, 22.-23.10.2010
Igor Ruttmar engaged for quality! Zastosowanie granulatu asfaltowego w mm-a wg niemieckiej instrukcji M WA Zastosowanie destruktu asfaltowego, Ożarów, 23.10.2010
TPA INSTYTUT BADAŃ TECHNICZNYCH Zakres działalności / Atuty Obszary działalności Atuty Badania i pomiary Zapewnienie jakości Doradztwo / consulting, opinie Innowacje, B & R, praca w gremiach Szkolenia, zadania specjalne Systemy zarządzania / QM, ochrona środowiska Szczególne know-how: technologie mieszanek asfaltowych i betonu, kruszywa, mechanika gruntów, budownictwo specjalne Rozwinięta sieć organizacji laboratoryjnych Szybki transfer know-how pomiędzy krajmy 3
TPA W EUROPIE TPA INSTYTUT BADAŃ TECHNICZNYCH SP. Z O.O. 4
Sztuka laboratoryjna TPA w Pruszkowie Zużycie granulatu asfaltowego w Niemczech Przeszkody w zastosowaniu w Polsce Przepisy techniczne w Niemczech TL, ZTV, TL AG Instrukcja M WA Podsumowanie
Zużycie granulatu asfaltowego do produkcji mm-a w Niemczech, w mln ton Granulat asfaltowy Produkcja mm-a Roczne zużycie granulatu asfaltowego do produkcji mm-a wynosi w Niemczech prawie połowę całkowitej rocznej produkcji mm-a w Polsce 6
Powtórne wykorzystanie destruktu asfaltowego do produkcji mm-a w Niemczech, w mln ton Powtórne wykorzystanie Ilość destruktu Ilość powtórnie wykorzystanego destruktu w mm-a w Niemczech wzrosła z 40 % w 1987r. do prawie 81 % w 2007r. 7
Stan ponownego wykorzystania destruktu w Niemczech Z około 15 mln ton destruktu asfaltowego rocznie, 11 12 mln ton znajduje ponowne zastosowanie w mieszankach mineralno-asfaltowych! 3,5 11,5 Maksymalnym wartościowym wykorzystaniem w rozumieniu Ustawy dotyczącej ponownego zastosowania i gospodarki odpadami (KrW-/AbfG) jest wykorzystanie materiału poprzez jego ponowne zastosowania do produkcji nowej mieszanki mineralno-asfaltowej w drogownictwie (możliwie w jak najwartościowszej warstwie). 8
Przeszkody (techniczne) w wykorzystaniu w Polsce Argumenty przeciw? Jednorodność polskich dróg w nawierzchni jest cały świat jest częstym argumentem (obawą) używanym przez obrońców niestosowania destruktu asfaltowego do produkcji mm-a poprawa jednorodności jest możliwa (!) poprzez odpowiednią obróbkę Wytwórnie nie są wyposażone w odpowiednie urządzenia konkurencyjność cenowa i obligatoryjność wykorzystania wymusi doposażenie (mm-a nie będzie od razu o wiele tańsza ) Ograniczenia w przepisach technicznych obniżenie dopuszczalnej ilości ze strachu przed utratą jakości może spowodować efekt zupełnego zaprzestania wykorzystania brak opłacalności inwestycji w urządzenia umożliwiające maksymalne wykorzystanie produkt końcowy musi spełniać wymagania normowe, to można i należy kontrolować! przepisy jeszcze trzeba trochę sprecyzować, czemu służy również niniejsza prezentacja Inne: nikt nie chce nic zrobić społecznie? mamy przecież Państwo, płacimy podatki musimy zmienić legislatywę temat dla posłów, polityków, ale przed czy po wyborach? 9
Recykling Motywacja Czy przy zakupie papieru ktoś sprawdza ile jest w nim papieru z recyklingu? Czy przeszkadza nam to? Sprawdzamy grubość, wagę, powierzchnie, Nie bójmy się recyklingu również w produkcji mm-a! Najważniejszym warunkiem do tego są dobre przepisy techniczne! 10
11
Przepisy techniczne związane z zastosowaniem granulatu asfaltowego w Niemczech Wymagania / wskazówki związane z granulatem asfaltowym zawarte są w: TL Asphalt-StB 07 ZTV Asphalt-StB 07 TL AG-StB 09 M WA 2009 M FA 2000 Definicje i skróty: Granulat asfaltowy (dalej też GA) jest to destrukt asfaltowy uzyskany z frezowania (ewentualnie następnie dodatkowo rozdrobniony) lub z rozkruszenia / rozbiórki brył z ich następnym rozdrobnieniem na kawałki (tłumaczenie z niem.) Mm-a mieszanka mineralno-asfaltowa (niem. Asphalt ) 12
TL Asphalt-StB 07 Warunki techniczne dostaw mieszanek mineralno-asfaltowych Norma wyrobu budowlanego mm-a do nawierzchni dla ruchu kołowego Dokument aplikacyjny do serii norm: EN 13108-1, -5, -6, -7 13
TL Asphalt-StB 07 (1) 3. Wymagania do mm-a 3.1 Ogólne 3.1.1 Zastosowanie granulatu asfaltowego Granulat asfaltowy może być stosowany do produkcji mm-a, jeżeli:: - wymagania zawarte w rozdziałach 3.2.1 do 3.2.6 dotyczące wymagań dla mm-a zostały spełnione, - warunki przydatności zostały spełnione i - możliwości maszynowo-techniczne dodawania dla danej wytwórni WMA zostały uwzględnione. 14
TL Asphalt-StB 07 (2) 3.1.1 Zastosowanie granulatu asfaltowego Warunkiem zastosowania granulatu asfaltowego jest jego wystarczająca jednorodność ze względu na dane przeznaczenie. Jednorodność należy oceniać za pomocą rozstępu określonych cech uziarnienia oraz zawartości lepiszcza i jego temperatury mięknienia. W załączniku D opisana jest procedura wyznaczania maksymalnej możliwej ilości dodatku granulatu asfaltowego do mm-a w zależności od jego jednorodności. Maksymalny dodatek należy określić na podstawie maszynowotechnicznych możliwości dodawania granulatu asfaltowego dla danej wytwórni mm-a. Wskazówki są podane w instrukcji M WA. 15
TL Asphalt-StB 07 (4) 3.2.7 Asfalt porowaty Asfalt porowaty (PA) składa się z Granulatu asfaltowego nie wolno stosować. 16
ZTV Asphalt-StB 07 Zawiera umowne warunki budowy nawierzchni z mm-a dla ruchu kołowego m.in. do wykorzystania granulatu asfaltowego 17
ZTV Asphalt-StB 07 (1) 2.3 Mieszanka mineralno-asfaltowa... 2.3.2 Dowód przydatności... a) Dane dotyczące składu i badań wykonanych w ramach badania typu wg TL Asphalt-StB:... przy zastosowaniu granulatu asfaltowego: - rodzaj i ilość w % m/m. - temperaturę mięknienia T R&B lepiszcza odzyskanego z granulatu asfaltowego - temperaturę mięknienia T R&Bmix wynikowej mieszanki lepiszczy 18
ZTV Asphalt-StB 07 (2) 3.4 Wykonanie warstw podbudów... 3.4.3 Mieszanki materiałów... Przy wykorzystaniu granulatu asfaltowego i wymaganym asfalcie drogowym 70/100 lub 50/70 Wykonawca może wbrew wymaganiom podać w dowodzie przydatności podać również wynikową temperaturę mięknienia T R&Bmix jak dla następnego twardszego asfaltu. Ten rodzaj asfaltu obowiązuje wtedy dla mieszanki materiałów jako wymagany rodzaj lepiszcza. 19
ZTV Asphalt-StB 07 (3) 3.8 Wykonanie warstw ścieralnych z SMA... 3.8.3 Mieszanka materiałów... Granulatu asfaltowego nie wolno stosować. Jeżeli w wyodrębnionych (wyjątkowych) przypadkach ponowne wykorzystanie granulatu asfaltowego byłoby możliwe, to należy to przyjąć dodatkowo do przedmiotu zamówienia. 20
ZTV Asphalt-StB 07 (4) 4 Wartości graniczne i tolerancje 4.1 Mieszanka mineralno-asfaltowa... Przy zastosowaniu granulatu asfaltowego temperatura mięknienia T R&B lepiszcza odzyskanego z mieszanki mineralno-asfaltowej nie powinna przekraczać wynikowej temperatury mięknienia T R&Bmix podanej w dowodzie przydatności o więcej niż 8 C. (ma być zmienione) 21
TL AG-StB 09 Techniczne warunki dostaw granulatu asfaltu Dokument Aplikacyjny do EN 13108-8 (Granulat asfaltowy jako towar do produkcji wyrobów budowlanych) Klasyfikacja mm-a Powiązania z TL Gestein (Kruszywa), TL SoB (Warstwy niezwiązane), TL Asphalt (Mm-a) i TL Beton Jeżeli do produkcji mm-a używany jest również granulat asfaltowy, to musi on spełniać wymagania Technicznych warunków dostaw granulatu asfaltowego (TL AG-StB) 22
M WA (Wydanie 2009) Instrukcja do ponownego wykorzystania mm-a Ponowne wykorzystanie mm-a, tj. zastosowanie w produkcji nowych mm-a Cel: możliwie maksymalnie wartościowe wykorzystanie 23
M WA (Wydanie 2009) 3 Zasady Ustawa o odpadach (KrW-/AbfG): wykorzystanie ma pierwszeństwo przed usunięciem. Należy dążyć do najwyższego możliwego poziomu (ponownego zastosowania) wykorzystania. Przy projektowaniu zadania Zamawiający musi określić skład i szkodliwość materiału z rozbiórki i sposób wykorzystania przetarg na oddzielne frezowanie warstwami umożliwia jak największe wykorzystanie Przy użyciu granulatu asfaltowego należy przestrzegać wymagania przepisów technicznych dotyczących mm-a bez ograniczeń. Jeżeli ma być wyprodukowana mm-a z asfaltem modyfikowanym polimerami to granulat asfaltowy może zawierać asfalt drogowy. 24
M WA (Wydanie 2009) 4 Warunki przydatności Przydatność destruktu wg TL AG StB Jeżeli granulat asfaltowy jest różnego pochodzenia badania należy wykonać dopiero po jego rozdrobnieniu i zhomogenizowaniu Granulat asfaltowy, z którego temperatura mięknienia T R&B lepiszcza odzyskanego nie przekracza 70 ºC (pojedyncze wartości do 77 ºC) jest w zasadzie przydatny do zastosowania do mm-a. Przy wyższych T R&B należy przeprowadzić oddzielne badania.. (np. odporność przy niskich temperaturach) Ogólnie górnej granicy nie można określić. 25
Odporność przy niskich temperaturach Niskotemperaturowe naprężenia rozciągające δ z i wytrzymałość na rozciąganie β [N/mm 2 ] Temperatura zniszczenia Naprężenie rozciągające Wytrzymałość na rozciąganie rezerwa Wytrzymałość na rozciąganie Temperatura mm-a T [ºC] Kruszywo polodowcowe Wapień Bazalt Linia pęknięcia 26
M WA (Wydanie 2009) 4.1 Wymagania dotyczące jednorodności Warunkiem zastosowania granulatu asfaltowego jest jego wystarczająca jednorodność, którą należy określić wg TL AG StB. Jednorodność należy oceniać za pomocą rozstępu wyników pomiarów: - zawartości lepiszcza - temperatury mięknienia lepiszcza - przedziałów uziarnień - 0/0,063, - 0,063/2, - 2/D. W załączniku 1 niniejszej instrukcji przedstawiono określanie maksymalnej możliwej ilości dodatku granulatu asfaltowego. 27
M WA (Wydanie 2009) Załącznik 1 Określenie maksymalnej możliwej ilości dodatku granulatu asfaltowego w zależności od jego jednorodności należy zbadać każde rozpoczęte 500 t granulatu asfaltowego najniekorzystniejszy rozstęp wyników (różnica pomiędzy największą i najmniejszą wartością ) określa maksymalną możliwą ilość dodatku granulatu asfaltowego. (Formuły obliczeń oddzielnie do podbudów oraz warstw wiążących i ścieralnych są identyczne jak w WT-2) Załącznik 1.1 Nomogramy dla podbudów... Załącznik 1.2 Nomogramy dla warstw wiążących i ścieralnych... 28
M WA (Wydanie 2009) Załącznik 1.3 Przykładowe właściwości granulatu asfaltowego, możliwego do zastosowania w mieszance mineralno-asfaltowej Cecha Temperatura mięknienia PiK [ºC] Zawartość lepiszcza [M-%] Zawartość ziaren < 0,063 mm [M-%] Zawartość ziaren 0,063 mm Do 2 mm [M-%] Zawartość ziaren > 2 mm [M-%] Próbka nr 1 Próbka nr 2 Próbka nr 3 68,6 64,0 64,8 5,8 5,8 5,2 9,8 11,3 9,2 27,7 25,2 19,8 62,4 63,5 70,9 Próbka nr 4 Próbka nr 5 68,0 66,4 4,7 5,1 6,7 12,1 21,5 23,8 71,8 64,1 Średnia wartość 66,4 5,3 9,8 23,6 66,5 Rozstęp wyników 4,6 1,1 5,4 7,9 9,4 29
M WA (Wydanie 2009) Załącznik 1.3 Przykład ustalania maksymalnej możliwej ilości dodatku granulatu asfaltowego do mm-a w zależności od jednorodności jego cech Istniejąca rozbieżność dla cech granulatu asfaltowego PiK [ºC] B [M.-%] Ziarna <0,063mm [M.-%] Ziarna 0,063mm 2mm [M.-%] Ziarna >2mm [M.-%] Granulat asfaltowy ilość [M.-%] 30
M WA (Wydanie 2009) 4.2 Wskazówki dotyczące technicznych metod (pozyskiwania) Mieszanki mineralno-asfaltowe przeznaczone do rozbiórki powinno się pozyskiwać oddzielnie wg rodzajów mm-a poprzez frezowanie warstwami. Maksymalny wymiar cząstki wyfrezowanej mm-a zależy od technologii frezowania (patrz instrukcja dotycząca frezowania M FA). Granulat asfaltowy powstały z większej ilości rodzajów mieszanek z reguły. nie może być wykorzystany do warstw wiążących ewent. ścieralnych. 31
Długość drogi przejścia frezu w mm Teoretyczna objętość frezowanego materiału w m 3 /h Technologia frezowania Wydajność i zużycie frezarki w zależności od głębokości Długość drogi przejścia frezu w mm Teoretyczna objętość frezowanego materiału w m 3 /h Głębokość frezowania w mm Źródło: Wirtgen 32
Ilustracja wydajności w zależności od głębokości frezowania Prędkość frezowania Głębokość frezowania 50 mm Ustawienie zębów (tarcie) Wielkość uzyskanych cząstek Głębokość frezowania 150 mm Głębokość frezowania 300 mm 33
Sortowanie Sortujemy odpady Dlaczego nie destrukt asfaltowy? Podbudowa Ścieralna 34
M WA (Wydanie 2009) 4.2 Wskazówki dotyczące technicznych metod (pozyskiwania) W zależności od przeznaczenia granulatu asfaltowego należy przy składowaniu uwzględnić: - ochronę przed wilgocią, - oddzielne składowanie frezu wg materiału z warstw ścieralnych, wiążących, podbudów, asfaltu lanego, specjalnych mieszanek. - ewentualnie składowanie wg maksymalnego wymiaru ziarna - ewentualnie zabiegi zapobiegające sklejaniu się Jednorodność można poprawić np. poprzez przekładanie przy składowaniu, rozdrobnienie i wymieszanie. 35
Oddzielne składowanie (Przykład z Niemiec) 36
Oddzielne składowanie i zadaszenie POLSKI ASFALT Pruszków 37
Zadaszenie i oznakowanie składowanego granulatu asfaltowego (przykład z Niemiec) 38
Rozdrabnianie destruktu 39
M WA (Wydanie 2009) 5 Możliwości zastosowania granulatu asfaltowego do mieszanki mineralnoasfaltowej Możliwość zastosowania do mm-a dla Granulat asfaltowy z MA AC S AS W AC P AC W-S* MA AC S ++ - O ++ 1) O ++ + + + + AC S 2) i AC W AC W AC P - - - O 3) O 3) - ++ ++ - + + ++ + + O ++ = priorytet (tworzenie najwyższej wartości produktu gotowego) + = możliwe, ale bez pełnego wykorzystania właściwości technicznych i ekonomicznych O = warunkowo jest możliwe po szczególnych badaniach - = nie jest możliwe 1) wg TL-Asphalt StB 2) zazwyczaj nie z MA 3) po specjalnej obróbce wstępnej - * = beton asfaltowy dla warstwy wiążąco-ścieralnej 40
M WA (Wydanie 2009) 6 Sposób dodawania, kryteria maszynowo-techniczne granulat asfaltowy może być dodawany na zimno lub na gorąco. 6.1 Wytwórnie o mieszaniu cyklicznym Granulat asfaltowy rozgrzewany jest: - poprzez dodanie do gorącego kruszywa - razem z kruszywem - w oddzielnym urządzeniu 41
Przewidywana temperatura mm-a [ o C] M WA (Wydanie 2009) 6.1.1 Rozgrzewanie poprzez gorące kruszywo wyższe temperatury kruszywa są potrzebne o ilości decyduje wilgotność GA oraz temperatura kruszywa Udział granulatu asfaltowego M.- % Wymagana temperatura kruszywa [ o C] Wymagana temperatura kruszywa w ºC przy dodatku granulatu asfaltowego pomiędzy 10 30 M-% w stanie suchym 42
M WA (Wydanie 2009) 6.1.1 Wymagany wzrost temperatury kruszywa w zależności od wilgotności granulatu asfaltowego (należy unikać niebieskiego obszaru) Udział granulatu asfaltowego M.-% Wilgotność granulatu asfaltowego M. -% 1 2 3 4 5 6 Korekta temperatury ºC 10 4 8 12 16 20 24 15 6 12 18 24 30 36 20 8 16 24 32 40 48 25 10 20 30 40 50 60 30 12 24 - - - - 43
M WA (Wydanie 2009) Wytwórnie o mieszaniu cyklicznym Rozgrzanie granulatu asfaltowego poprzez gorące kruszywo Cykliczne dodawanie (maks. 30 % możliwe) Asfalt Silos Waga cykliczna Dozatory (granulat asfaltowy) Silosy mm-a Wieża mieszania Suszarka bębnowa Dozatory kruszywa 1 Dodawanie do wagi kruszywa 2 Dodawanie do mieszalnika 44
M WA (Wydanie 2009) Wytwórnie o mieszaniu cyklicznym Rozgrzanie granulatu asfaltowego poprzez gorące kruszywo Ciągłe dodawanie (maks. 30 % możliwe) Asfalt Waga taśmowa Dozatory (granulat asfaltowy) Silosy mm-a Wieża mieszania Suszarka bębnowa Dozatory kruszywa 1 Dodawanie do suszarki bębnowej kruszywa 2 Dodawanie do elewatora gorącego kruszywa 3 Dodawanie do przesiewacza na gorąco 45
M WA (Wydanie 2009) Wytwórnie o mieszaniu cyklicznym Rozgrzanie granulatu asfaltowego razem z kruszywem Dodawanie pod prąd (maks. 40 % możliwe) Asfalt Waga taśmowa Dozatory (granulat asfaltowy) Silosy mm-a Wieża mieszania Suszarka bębnowa Dozatory kruszywa Możliwości dodawania: 1 Do środka specjalnie wyposażonej suszarki 2 Poprzez taśmę wrzutową obok palnika 46
M WA (Wydanie 2009) Wytwórnie o mieszaniu cyklicznym Rozgrzanie granulatu w oddzielnym urządzeniu Równoległa suszarka (maks. 80 %, teoretycznie nawet 100 % możliwe) ok. 130 ºC Asfalt Silos Równoległa suszarka bębnowa Dozatory (granulat asfaltowy) Waga cykliczna Silosy mm-a Wieża mieszania Suszarka bębnowa Dozatory kruszywa Możliwości dodawania: 1 Do środka specjalnie wyposażonej suszarki 2 Poprzez taśmę wrzutową obok palnika 47
M WA (Wydanie 2009) Wytwórnie o mieszaniu ciągłym Rozgrzanie granulatu razem z kruszywem Suszarko-mieszarka bębnowa (maks. 40 % możliwe) Asfalt Wypełniacz Waga taśmowa Dozatory (granulat asfaltowy) Silosy mm-a Mieszalnik bębnowy Waga taś. Dozatory kruszywa Możliwości dodawania: 1 Razem z kruszywem 2 Oddzielnie do środka suszarki 48
M WA (Wydanie 2009) Wytwórnie o mieszaniu ciągłym Rozgrzanie granulatu w oddzielnym urządzeniu Równoległy bęben (maks. 80 %, teoretycznie 100 % możliwe) Asfalt Równoległy bęben Waga taśmowa Dozatory (granulat asfaltowy) Silosy mm-a Mieszalnik Mieszalnik bębnowy Waga taś. Dozatory kruszywa 49
Produkcja: oddzielne dozatory wstępne Granualt asfaltowy (np.) 0/8 > 8 mm 50
Produkcja: Zadaszony taśmociąg dodawania granulatu na zimno do mieszalnika 51
Produkcja: oddzielne dozatory wstępne (Pruszków I) 52
Produkcja: Taśmociąg dodawania na zimno do mieszalnika (Pruszków I) 53
Produkcja: Zadaszony taśmociąg dodawania granulatu na zimno do mieszalnika (Pruszków II) 54
Produkcja: Równoległa suszarka bębnowa Po 16-tu latach używania w Polsce 55
M WA (Wydanie 2009) 7 Wskazówki Wymagania, badania, potrącenia i odbiory należy dokonywać zgodnie z odpowiednimi przepisami technicznymi dla danych mm-a Właściwości wynikowej mm-a należy określić w badaniu typu wg EN 13108-20. Ilość dodanego granulatu należy odnotować. Podczas produkcji w zależności od jednorodności granulatu zaleca się powiększyć ilość badań kontrolnych wymaganych w ramach ZKP wg EN 13108-21. 56
Podsumowanie Zasady do przetargów Ponownego wykorzystania mm-a zabrania się w ZTV i TL Asphalt tylko w przypadku SMA i asfaltu porowatego. Ponowne wykorzystanie mm-a w asfaltowych warstwach do podbudów, wiążących oraz wiążąco-ścieralnych potwierdziło swoją wartość (sprawdziło się) w wieloletnim doświadczeniu. Ponowne wykorzystanie mm-a jest ponadto wg ZTV i TL Asphalt-StB 07 dozwolone również do warstw ścieralnych z betonu asfaltowego oraz do asfaltu lanego. Maksymalna możliwa ilość wykorzystania granulatu asfaltowego zależy od jego jednorodności i od możliwości danej wytwórni. 57
Praktyka Przykłady z Niemiec 58
Właściwości funkcjonalne Ponowne wykorzystanie mm-a sprawdziło się w Niemczech podczas minionych 30 lat kilkaset razy. Prace badawcze potwierdziły, że: Mm-a z granulatem asfaltowym (spełniająca przepisy techniczne) i mm-a z nowych materiałów są równowartościowe! Tylko bogate Państwa pozwalają sobie na marnowanie swoich resursów Destrukt asfaltowy = As w rękach Państwa! 59
Gramy? Dziękujemy za uwagę igor.ruttmar@tpaqi.com 60