Recykling głęboki nawierzchni asfaltowych z asfaltem spienionym

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

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

Wpływ stosowanych w Polsce dodatków na właściwości lepiszczy asfaltowych w aspekcie technologii spieniania

Technologie asfaltów spienionych stosowane w budowie i przebudowie dróg

WPŁYW ASFALTU SPIENIONEGO NA WŁAŚCIWOŚCI RECYKLOWANEJ PODBUDOWY

PRZYJAZNE DLA ŚRODOWISKA

Projektowanie MMA z destruktem asfaltowym

OCENA PRZYDATNOŚCI ASFALTÓW DO SPIENIANIA

DOŚWIADCZENIA Z WDRAŻANIA TECHNOLOGII RECYKLINGU GŁĘBOKIEGO NA ZIMNO Z ASFALTEM SPIENIONYM W REGIONIE ŚWIĘTOKRZYSKIM

Najważniejsze wnioski wynikające z podsumowania projektu RID I/6 Wykorzystanie materiałów z recyklingu

ODPORNOŚĆ REC Y K LO W A N EJ PODBUDOW Y D RO G O W EJ NA POWSTAWANIE O D KSZTA ŁCEŃ PLA STYCZN YCH

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

RECYKLING GŁĘBOKI NAWIERZCHNI ASFALTOWYCH Z ASFALTEM SPIENIONYM W ASPEKCIE WPŁYWU MATERIAŁÓW ODPADOWYCH

30+ czyli doświadczenia krajowe w recyklingu na gorąco

Wpływ laboratoryjnych metod zagęszczania na właściwości fizykomechaniczne recyklowanych mieszanek mineralno-asfaltowych z asfaltem spienionym

1.1. Dobór rodzaju kruszywa wchodzącego w skład mieszanki mineralnej

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

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

NOWA INSTRUKCJA PROJEKTOWANIA I WBUDOWYWANIA MIESZANEK MINERALNO-CEMENTOWO- EMULSYJNYCH (MCE)

dr inż. Wojciech Bańkowski

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

Wodoodporność recyklowanej podbudowy z asfaltem spienionym w aspekcie składu spoiwa drogowego

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

Nawierzchnie asfaltowe.

Technologia Materiałów Drogowych ćwiczenia laboratoryjne

recyklowanej mieszanki na etapie projektowania w odniesieniu do standardowych mieszanki. Budownictwo i Architektura 13(4) (2014)

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

NISKO- I WYSOKOTEMPERATUROWE WŁAŚCIWOŚCI LEPISZCZY ASFALTOWYCH A WYMAGANIA KLIMATYCZNE POLSKI

Zastosowanie recyklingu na zimno z asfaltem spienionym w regionie wi tokrzyskim

Zastosowanie kruszyw lokalnych dzięki nanotechnologii

Wpływ dodatku zeolitu na temperaturę zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych

Mieszanki z destruktem asfaltowym. Mieszalność lepiszczy

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

BADANIA MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH W NISKICH TEMPERATURACH

WP3 Zadanie 3.3 Optymalizacja metod projektowania pod kątem właściwości

Projektowanie MMA z destruktem asfaltowym Doświadczenia Gdańskie

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

Recykling na zimno w przebudowie dróg o mniejszym obciążeniu ruchem Dr inż. Bohdan Dołżycki

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

Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka

WYKORZYSTANIE GRANULATU GUMOWEGO W MIESZANKACH MINERALNO-ASFALTOWYCH

1.1. Dobór rodzaju kruszywa wchodzącego w skład mieszanki mineralnej

WPŁYW RODZAJU ASFALTU NA WŁAŚCIWOŚCI LEPKOSPRĘŻYSTE MIESZANEK MINERALNO CEMENTOWYCH Z ASFALTEM SPIENIONYM

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

Badania modułu sztywności mieszanek mce w aparacie NAT

Optymalny jakościowo i ekonomicznie dobór materiałów budowlanych Łukasz Marcinkiewicz Tomasz Rudnicki

PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA MIEASZANEK SMA16 JENA DO NAWIERZNI JEDNO I DWUWARSTWOWYCH

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

Kruszywa związane hydraulicznie (HBM) w nawierzchniach drogowych oraz w ulepszonym podłożu

PODBUDOWA Z MIESZANKI MINERALNO-CEMENTOWO- EMULSYJNEJ

Podbudowy z gruntów i kruszyw stabilizowanych spoiwami w budownictwie drogowym. dr inż. Cezary Kraszewski Zakład Geotechniki i Fundamentowania

PROJEKTOWANIE INDYWIDUALNE KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI A DOLNE WARSTWY KONSTRUKCJI

CHARAKTERYSTYKA TRWAŁOŚCI ZMĘCZENIOWEJ RECYKLOWANEJ PODBUDOWY

Odporność na zmęczenie

Współczesne sposoby budowy nawierzchni dróg leśnych, serwisowych i dojazdowych. mgr inż. Dawid Siemieński. Politechnika Krakowska, studia III-stopnia

Projektowanie indywidualne

Przedmiotem opracowania jest określenie technologii wykonania nawierzchni dla drogi powiatowej nr 1496N na odcinku od km do km

Wybrane innowacje ORLEN Asfalt

Mieszanki CBGM wg WT5 na drogach krajowych

Zasady klasyfikacji kationowych emulsji asfaltowych

Technologia Materiałów Drogowych ćwiczenia laboratoryjne

D PODBUDOWA Z MIESZANKI MINERALNO-CEMENTOWO-EMULSYJNEJ METODĄ RECYKLINGU NA MIEJSCU

Projekt Badawczy start: zima 2016

Podbudowa z mieszanki mineralno-cementowo-emulsyjnej metodą recyklingu na miejscu

Zagospodarowanie destruktu asfaltowego w technologii nawierzchni asfaltowych na ciepło

D WYKONANIE PODBUDOWY Z MIESZANKI MINERALNO - CEMENTOWO-EMULSYJNEJ (MCE)

MODBIT HiMA ASFALTY NOWEJ GENERACJI

Beton asfaltowy w technologii na półciepło z asfaltem spienionym

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

Nanotechnologia w budownictwie drogowym. Opracowanie: mgr. inż. Piotr Heinrich Zydex Industries

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

na poprawę cech mieszanki z materiałem z recyklingu

Ocena trwałości zmęczeniowej recyklowanej podbudowy jako czynnik wpływający na poprawę infrastruktury drogowej

DOKUMENTACJA SYSTEMU ZARZĄDZANIA LABORATORIUM. Procedura szacowania niepewności

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

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 25/16. AGNIESZKA WOSZUK, Lublin, PL WOJCIECH FRANUS, Prawiedniki, PL

LEPISZCZA DROGOWE MODYFIKOWANE ASFALTAMI NATURALNYMI A WYMAGANIA SPECYFIKACJI SUPERPAVE

Technologie emulsyjne - niewykorzystany potencjał dla przebudowy i utrzymania dróg

PODBUDOWA Z MIESZANKI MINERALNO CEMENTOWO EMULSYJNEJ

D PODBUDOWA Z MIESZANKI MINERALNO CEMENTOWO - EMULSYJNEJ

KSZTAŁTOWANIE WYMAGAŃ WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH BETONU DO NAWIERZCHNI

Rzeszów Granica tekstów Granica widoczności 1 Internal

Technologia Materiałów Drogowych

Procedura szacowania niepewności

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

Nowe technologie w nawierzchniach betonowych beton wałowany

1.2. Zakres stosowania ST Specyfikacja techniczna (ST) stanowi dokument przetargowy i kontraktowy w ramach ww. zadania inwestycyjnego.

TEMATY DYPLOMÓW 2016/17

NAWIERZCHNIE DŁUGOWIECZNE KOLEJNY POZIOM EWOLUCJI W ROZWOJU DROGOWNICTWA

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

Temat: Badanie Proctora wg PN EN

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

MODBIT HIMA, właściwości i najciekawsze zastosowania

Technologia Materiałów Drogowych ćwiczenia laboratoryjne

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

Mieszanki CBGM na inwestycjach drogowych. mgr inż. Artur Paszkowski Kierownik Działu Doradztwa Technicznego i Rozwoju GRUPA OŻARÓW S.A.

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

MINERALNO CEMENTOWO EMULSYJNEJ

Charakterystyka asfaltów o właściwościach funkcjonalnych odpowiadających warunkom klimatycznym Polski

Nawierzchnia na obiektach mostowych ciągle brak ideału

Transkrypt:

XXXVII Seminarium Techniczne PSWNA 25-27 październik 2017 Recykling głęboki nawierzchni asfaltowych z asfaltem spienionym Marek Iwański, Anna Chomicz-Kowalska, Przemysław Buczyński, Grzegorz Mazurek Wydział Budownictwa i Architektury Katedra Inżynierii Komunikacyjnej

Proces recyklingu głębokiego in place / in situ Źródło: P. Buczyński Źródło: Wirtgen Group, Cold Recycling Technology.1th edition, Wirtgen GmbH, Windhagen, Germany, 2012 MCAS - Mieszanka Mineralna Cementowa z Asfaltem Spienionym FB-RCM - Foamed Bitumen - Recycled Cold Mix) CMA - Cold Mix Asphalt Mieszanka MCAS powinna być tak dobrana, aby zaprojektowane uziarnienie mieściło się w krzywych granicznych. Zastosowane materiały w procesie recyklingu głębokiego metodą przetworzenia na miejscu zostaną wymieszane sposobem na zimno z odpowiednią ilością cementu i asfaltu spienionego, w warunkach optymalnej wilgotności [1].

Źródło: https://www.wirtgen.de Proces recyklingu głębokiego in plant Źródło: https://www.wirtgen.de Źródło: https://www.wirtgen.de

Źródło: Wirtgen Group, Foamed Bitumen The Innovative Binding Agent for Road Construction, Wirtgen GmbH, Windhagen, Germany, 2006 Skład recyklowanej podbudowy z asfaltem spienionym Materiały: destrukt asfaltowy, destrukt betonowy, kruszywo z recyklingu, kruszywo doziarniające, kruszywo odoziarniające, asfalt spieniony, cement / spoiwa hydrauliczne, wodę.

Lepiszcze do technologii recyklingu głębokiego Emulsja asfaltowa C60B10ZM/R Asfalt odzyskany i stabilizowany [EN 13074-1 i EN 13074-2] Pen 100 x 0,1mm T PIK 43 O C Rys. 1. Emulsja asfaltowa, typowy rozkład cząstek asfaltu w emulsji asfaltowej [2, 3]

Lepiszcze do technologii recyklingu głębokiego Asfalt spieniony Rys. 2. Schemat wytwarzania asfaltu spienionego [5] Rys. 3. Spieniarka laboratoryjna [A. Chomicz-Kowalska] Rys. 4. Listwa spieniająca w recyklerze [5]

Lepiszcze do technologii recyklingu głębokiego Asfalt spieniony Właściwości fizyczne piany asfaltowej oceniane są na podstawie dwóch parametrów: maksymalny wskaźnika ekspansji (ERm - Expansion Ratio) stosunek maksymalnej objętości asfaltu po spienieniu do początkowej objętości asfaltu (przed spienieniem), określa wielokrotność zwiększenia się objętości asfaltu podczas jego spieniania, okresu półtrwania (HL- Half-life) czas mierzony w sekundach dla asfaltu spienionego w chwili uzyskania połowy maksymalnej objętości ERm (tzw. czas połowicznego rozpadu). Rys. 5. Pomiar cech fizycznych piany asfaltowej [5]

Przedmiot badań w MCAS - Materiały odpadowe Wykorzystanie materiałów z recyklingu w mieszankach mineralno-asfaltowych na zimno (MCAS) i na półciepło z asfaltem spienionym (HWMA) destrukt asfaltowy, destrukt betonowy, kruszywo z recyklingu, MCAS pyły mineralne,

Ilość asfaltu spienionego [%] POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA Kielce, 18 czerwca 2015 Materiały odpadowe plan badań pyły mineralne RA kruszywo z recyklingu RAP destrukt asfaltowy RC destrukt betonowy 3,6 2,4 RA [%] RAP [%] RC [%] VA [%] FB [%] CEMENT 1,2 5,0 12,5 20,0 Ilość pyłu mineralnego [%] "D" "K" "A" "C" MCAS -1 20 80 MCAS -2 40 60 MCAS -3 60 40 MCAS -4 80 20 const. (2,5 %) const. (2,0 %)

Charakterystyka materiałów odpadowych Pyły - ogólny termin stosowany do określenia cząstek ciała stałego różnej wielkości i różnego pochodzenia, przez pewien czas pozostających w zawieszeniu w gazie oraz materiał odpadowy wytwarzany w procesach po-produkcyjnych POCHODZENIE PYŁU

Charakterystyka materiałów odpadowych pył mineralny Rys.6. kruszywo grube 8/11 - zapylony [P. Buczyński] Rys.7. kruszywo grube 8/11 po płukaniu [P. Buczyński] Rys. 8. Pył mineralny [P. Buczyński]

Charakterystyka materiałów odpadowych pył mineralny Rys. 9. System odpylania przy produkcji MMA [4]

Charakterystyka materiałów odpadowych pył mineralny Drobnoziarnisty materiał mineralny uzupełnienie krzywej uziarnienia Rys. 10. Optymalna krzywa uziarnienia podbudowy w technologii recyklingu z asfaltem spienionym [5]

Charakterystyka materiałów odpadowych pył mineralny Połączenie drobnoziarnistego materiału oraz asfaltu spienionego tworzy mikrostrukturę mieszanki usieciowanie a) b) Rys. 11. Usieciowanie mieszanki mineralno przez rozproszony asfalt połączony z mastyksem [5, 6]

Charakterystyka materiałów odpadowych pył mineralny FB-RCM MCAS (20ºC) Fot. 1. FB-RCM z asfaltem spienionym (punktowo związana lepiszczem) [Chomicz-Kowalska A.] FB-RCM z asfaltem spienionym (punktowo związana lepiszczem) Zwiększanie temperatury HWMA AC 8S Fot. 2. HMA [Chomicz-Kowalska A.] HMA (mieszanka związana lepiszczem w sposób ciągły)

Charakterystyka materiałów odpadowych pył mineralny a) b) Rys. 12. Przełom próbki po badaniu ITS a) Asp=4,0% P=5,0 % (kwarcyt) b) Asp=3,5% P=20% (gabro) [P. Buczyński]

Charakterystyka materiałów odpadowych destrukt asfaltowy Dziennik Ustaw 2014 poz. 1923 Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów, określa: 1) katalog odpadów wraz z listą odpadów niebezpiecznych, 2) sposób klasyfikowania odpadów. Kod 17 - Odpady z budowy, remontów i demontażu obiektów budowlanych oraz infrastruktury drogowej. Kod 17 03 - Mieszanki bitumiczne, smoła i produkty smołowe Odpad zaklasyfikowany jako niebezpieczny wg Dz. U. 2014 poz. 1923 Kod 17 03 01 - Mieszanki bitumiczne, zawierające smołę Kod 17 03 02 - Mieszanki bitumiczne, inne niż wymieniono w 17 03 01 Zastosowanie destruktu redukuje degradację złóż Kod 17 03 03 Smoła i produkty smołowe

Charakterystyka materiałów odpadowych destrukt asfaltowy Rys. 13. Pozyskanie destruktu asfaltowego - frezowanie Rys. 15. Składowanie destruktu asfaltowego Rys. 16. Granulowanie destruktu asfaltowego źródło: http://www.makrum.pl

Charakterystyka materiałów odpadowych destrukt asfaltowy - Dozowanie zimnego granulatu asfaltowego do mieszalnika - Dozowanie podgrzanego granulatu asfaltowego do mieszalnika

Projekt mieszanki mineralno-cementowej z asfaltem spienionym (MCAS) destrukt asfaltowy (RAP), destrukt betonowy (RC), kruszywo z recyklingu (RA), pyły mineralne (MD), żużel stalowniczy (SG), kruszywo doziarniające (VA), Rys. 17.. Krzywe uziarnienia materiałów

Projekt mieszanki mineralno-cementowej z asfaltem spienionym (MCAS) destrukt asfaltowy (RAP), destrukt betonowy (RC), kruszywo z recyklingu (RA), pyły mineralne (MD), żużel stalowniczy (SG), kruszywo doziarniające (VA), Rys. 17.. Krzywe uziarnienia materiałów FB-RCM 20%RAP+80%VA (20%RAP+80%VA) FB-RCM 40%RAP+60%VA (40%RAP+60%VA) FB-RCM 60%RAP+40%VA (60%RAP+40%VA) FB-RCM 80%RAP+20%VA (80%RAP+20%VA) Rys. 18. Krzywe uziarnienia FB-RCM w aspekcie ilości RAP

Projekt mieszanki mineralno-cementowej z asfaltem spienionym (MCAS) Asfalt spieniony Rys. 19. Piana asfaltowa [5] Rys. 20. Parametry spienia asfaltu 50/70 (parametry optymalne: temperatura asfaltu 145 O C; ciśnienie 400 kpa) Asfalt spieniony 50/70 w ilości 2,5% Cement Cement portlandzki CEM I 42,5R w ilości 2,0%

Metodyka badań Plan badań Ocena parametrów fizyczne i mechaniczne Ocena oddziaływania czynników atmosferycznych Ocena trwałości zmęczeniowej w aspekcie kontrolowanego naprężenia Ocena właściwości reologicznych

Metodyka badań Plan badań Ocena parametrów fizyczne i mechaniczne Ocena oddziaływania czynników atmosferycznych Ocena trwałości zmęczeniowej w aspekcie kontrolowanego naprężenia Ocena właściwości reologicznych

Metodyka oceny właściwości reologicznych Określenie wartości modułu sztywności mieszanek mineralno-asfaltowych IT CY oraz CIT CY DTC CY 4PB PR

Metodyka oceny właściwości reologicznych DTC CY Częstotliwość: 0,1Hz; 0,3Hz; 1Hz; 3 Hz; 10 Hz i 20 Hz Temperatura: 5 O C, 13 O C, 25 O C, 40 O C Odkształcenie w badane próbce: Ɛ = 25 με E* [Mpa] φ [ O ] Rys 28. Badanie modułu sztywności w teście bezpośredniego ściskania i rozciągania

Metodyka oceny właściwości reologicznych Model matematyczny krzywej wiodącej - krzywa Sigmoidalna Współczynnik przesunięcia temperaturowego w postaci funkcji wielomianu: Rys 29. Budowa krzywej wiodącej [7]

Log E*, MPa Metodyka oceny właściwości reologicznych Model matematycznej funkcji sigmoidalnej format MEPDG γ (wzrasta) δ+α β (ujemne) Modyfikacja punktu przegięcia (Inflection point) wywołane parametrem λ δ β (dodatnie) δ δ+α β,γ, λ -(β/γ) dolna asymptota górna asymptota parametry krzywizny częstotliwość odpowiadająca punktowi przegięcia Log Częstotliwość zredukowana, Hz

Wyniki badań recyklowanej podbudowy w aspekcie ilości destruktu asfaltowego a) c) b) d) Rys 30. Krzywe modułu zespolonego (E*) dla FB-RCM i ilości RAP

Wyniki badań recyklowanej podbudowy w aspekcie ilości destruktu asfaltowego E* [Mpa] φ [ O ] Rys 31. Wykres Cole-Cole dla recyklowanej podbudowy z różną ilością RAP

Wyniki badań recyklowanej podbudowy w aspekcie ilości destruktu asfaltowego Rys 32. Krzywe wiodące modułu zespolonego dla FB-RCM Rys. 33. Korelacja wartości modułu zespolonego (E*) eksperymentalnych i modelowych

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Perspektywa Schemat Rys. 34 Projekt nakładki pomiarowej parametrów spieniania asfaltu (1 - rejestrator, 2 - pomocnicze analogowe czujniki odległości z widmem podczerwieni, 3- czujnik laserowy)

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Tablica 1. Wstępne porównawcze szacowanie niepewności metod pomiarowych współczynnika ekspansji (ER) asfaltu spienionego Metoda Źródło niepewności Rozkład wielkości mierzonej Rozdzielczość czujnika (±5 µm przy odległości mierzonej 50cm) prostokątny Klasa dokładności (0,05% wielkość mierzona+0,01% zakres prostokątny pomiarowy) Powtarzalność pomiaru czujnika (±15 µm przy odległości mierzonej 50cm prostokątny Metoda autorska PŚk (prototyp) Błąd liniowości (±20 µm przy odległości mierzonej 50cm) prostokątny Amplituda odczytów spowodowana nierównością powierzchni mierzonej próbki na podstawie maksymalnego błędu RMSE estymowanych normalny funkcji regresji (odczytane dla700-110-2,5) Metod klasyczna Niepewność cząstkowa 0,001 mm 0,104 mm 0,009 mm 0,004 mm 1,87 mm Niepewność rozszerzona (k=2) współczynnika ekspansji ER U(ER)=0,51 Rozdzielczość pręta pomiarowego (co 5 jednostek Prostokątny 1,44 (ER) ekspansji ER w pojemniku wzorcowanym ) Niepewność rozszerzona (k=2) współczynnika ekspansji ER U(ER)=2,9

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Zachowanie piany opisano za pomocą zaproponowanego modelu: gdzie: H(t) - odległość mierzona czujnikiem laserowym w czasie, a - wysokość jaką uzyskuje asfalt niespieniony w ilości 500g w pojemniku pomiarowym (wartość stała), b - odległość górnej powierzchni spienionego asfaltu do czujnika, HL - modelowy czas połowicznego rozkładu, t - czas pomiaru, c - współczynnik określający tempo rozpadu piany, b/a - wartość współczynnika ekspansji ER max.

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Rys. 35. Rozkład piany asfaltowej dla asfaltu 50/70 na podstawie przyjętego modelu funkcji logitowej (rozdzielczość 5s)

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Plan eksperymentu Eksperyment został przeprowadzony wykorzystując czynnikowy plany ułamkowy typu 3 (3-1) przy następujących zmiennych (czynniki niezależne): ciśnienie powietrza: 100 kpa, 400 kpa; 700 kpa; temperatura asfaltu: 110 o C, 135 o C, 180 o C; ilość wody: 1%, 2.5%, 5%.

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Do określenia zmiennej mierzonej (Y) wymagane było oszacowanie siedmiu niewiadomych wykorzystując wielomian stopnia drugiego bez interakcji: gdzie: x i - zmienna niezależna), b i - eksperymentalne parametry regresji, Y - zmienna zależna, k - liczba niewiadomych parametrów regresji (w eksperymencie wynosiła 7) Run Tablica 2. Plan eksperymentu ułamkowy typu 3 3-1 3**(3-1) fractional factorial design, 1 block, 9 runs Ciśnienie powietrza, kpa Temperatura, o C Ilość wody, % 1 100 110 1 4 400 110 5 7 700 110 2,5 2 100 135 5 5 400 135 2,5 8 700 135 1 3 100 180 2,5 6 400 180 1 9 700 180 5

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Tablica 3. Parametry dopasowania funkcji celu paramentów rozkładu piany (ER i HL) dla asfaltu na podstawie planu eksperymentu typu 3 (3-1) Parametry modelu regresyjnego Asfalt 50/70 Variable - ER R 2 =0.92 RMSE(ER)=4.0 Regresji p-value Variable - HL R 2 =0.73 RMSE(HL)=5.8s p-value Regresji Wsp. Wsp. Średn./Stała -168.356 0.001611-107.349 0.080420 (1)CIŚNIENIE(L) -0.072 0.003419-0.026 0.350907 CIŚNIENIE(Q) 0.000 <0.0001-0.000 0.466805 (2)TEMP. ASF. (L) 2.670 0.000712 2.450 0.010745 TEMP. ASF. (Q) -0.010 0.000366-0.009 0.008153 (3)ILOŚĆ WODY (L) 15.446 0.001344-25.045 0.000603 ILOŚĆ WODY (Q) -3.174 0.000239 4.477 0.000277 * - wartości pogrubione są nieistotne

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu a) b) Rys. 35. Powierzchnia odpowiedzi parametrów piany asfaltowej (ilości wody 2.5%): a) Współczynnik ekspansji (ER); b) Czas półtrwania (HL);

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Prawdopodobne zjawisko starzenia piany w procesie starzenia Rys 36. Krzywa Blacka na podstawie wyników parametrów reologicznych asfaltu 50/70 oznaczonych w temperaturze 40 o C i 60 o C

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Efekt spieniania na indeks starzenia(is) Rys 37. Powierzchnia odpowiedzi parametru indeksu starzenia IS przy ilości dozowanej wody 2.5 % dla asfaltu 50/70

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Optymalizacja parametrów spieniania piany asfaltowej Poziom Rys 38. Profil użyteczności na podstawie cechy IS Tablica 3. Zakresy graniczne profili użyteczności wg (Biruk i inni, Wirtgen cold recycling manual) Współczynnik ekspansji ER Czas połowicznego rozpadu HL, s Parametr G*/sin(δ), Pa Indeks starzenia IS Niski (wartość 0) <8 12 <2200 4 Wysoki (wartość 1) >15 45 2200 <1,5

Eksperymentalna metoda pomiaru parametrów spieniania asfaltu Parametr Asfalt 50/70 Rezultat optymalizacji 400 kpa -145 o C - 2.5% Współczynnik ekspansji ER 25,3 Czas połowicznego rozpadu 14,1 HL, s Rutting parameter G*/sin(δ), Pa 4533 Hardening index IS 1,7 Gwarancja uzyskania przeciętnych właściwości piany asfaltowej Rys 39. Rezultaty optymalizacji dla asfaltu 50/70) Tablica 4. Odczytany wynik rezultatów optymalizacji piany asfaltowej w zakresie planu eksperymentu metodą Simplex

Wielowymiarowa analiza mieszanek recyklowanych z materiałami odpadowymi Tablica 5. Typy mieszanek recyklowanych MCAS z materiałami odpadowymi Rodzaj mieszanki Typ 1 (D/P/A) Typ 2 (B/P/A) Typ 3 (RAP/SG) Typ 4 (RAP/VA) Typ 5 (RC/VA) Typ 6 (RA/VA) Ilość asfaltu (A) 1.2%;2.4%;3 1.2%;2.4%;3.6%.6% 2,5% 2,5% 2,5% 2,5% Ilość cementu (C) 2.0% 2.0% 2.0% 2.0% 2.0% 2.0% Ilość pyłów doziarniajacych (P) - - - - 5%;12.5%;2 0% Dolomitowe (D) 5%;12.5%;2 0% Bazaltowe (B) Ilość żużla stalowniczego (SG) - - 50% - - - Ilość dolomitowego 80%;60%; kruszywa 80%;60%; - - - 50%;40%; doziarniajacego 40%;20% 20% (VA) 80%;20% Ilość destruktu 20%;40%; 20%;40%; asfaltowego (RAP) - - 50% 50%;60%; 60%;80% 80% - Ilość kruszywa recyklowanego (RA) - - - - - 20%;80%

Wielowymiarowa analiza mieszanek recyklowanych z materiałami odpadowymi Parametry oznaczone zawartość wolnych przestrzeni (V m ) nasiąkliwość (N w ), gęstość objętościowa ρ SSD, 2 wytrzymałość na pośrednie rozciąganie (ITS), zespolony moduł sztywności E* (DTC-CY) odporność na działanie wody TSR odporność na działanie wody W RW-2M po dwóch cyklach zamrażania (metoda zmodyfikowana) 1 4 3

Wielowymiarowa analiza mieszanek recyklowanych z materiałami odpadowymi V_2 4 3 2 1 0-1 -2 OBSZAR REKOMENDOWANY - wysoki moduł sztywności E*; - wysoki TSR oraz W RW+M2 ; - wysoki ITS; - najwiekszy δ (podatny charakter) D/P12,5/A1,2 D/P20/A1,2 D/P12,5/A1,2 D/P12,5/A1,2 B/P12,5/A1,2 OBSZAR ZBYT SZTYWNY - bardzo wysoki moduł sztywności E*; - bardzo niski kąt przesunięcia fazowego; - minimalny TSR oraz W RW+M2 ; - umiarkwany ITS; - niski δ (sztywny charakter) D/P20/A1,2 D/P20/A1,2 średnia gr 1 (0,37;1,52) D/P5/A1,2 D/P5/A1,2 D/P5/A1,2 B/P12,5/A1,2 B/P12,5/A1,2 RAP40/VA60 B/P20/A1,2 B/P20/A1,2 B/P12,5/A3,6 RAP40/VA60 B/P20/A1,2 B/P5/A1,2 B/P12,5/A3,6 RC80/VA20 RC60/VA40 RC80/VA20 B/P12,5/A3,6 B/P5/A1,2 RC80/VA20 D/P5/A3,6 D/P20/A3,6 B/P5/A1,2 B/P5/A3,6 RAP20/VA80 D/P20/A3,6 D/P20/A3,6 B/P5/A3,6 RAP/50/SG50 RAP40/VA60 RAP/50/SG50 RC60/VA40 D/P12,5/A3,6 B/P5/A3,6 RAP/50/SG50 RC60/VA40 D/P5/A3,6 RC40/VA60 B/P20/A2,4 RAP20/VA80 RAP50/VA50 D/P12,5/A3,6 RAP50/VA50 D/P5/A3,6 B/P5/A2,4 B/P20/A2,4 RAP50/VA50 RC40/VA60 D/P5/A2,4 RAP20/VA80 D/P12,5/A3,6 D/P12,5/A2,4 B/P20/A2,4 RC20/VA80 średnia gr 3 (-2,33;-0,47) B/P5/A2,4 D/P20/A2,4 D/P5/A2,4 B/P12,5/A2,4 RC20/VA80 RAP60/VA40 RAP60/VA40 RAP60/VA40 RC40/VA60 D/P5/A2,4 D/P20/A2,4 RA80/VA20 D/P20/A2,4 B/P12,5/A2,4 RC20/VA80 RAP80/VA20 D/P12,5/A2,4 RAP80/VA20 RA80/VA20 B/P5/A2,4 RA80/VA20 RAP80/VA20 B/P12,5/A2,4 średnia gr 2 (1,74;-0,83) -3 B/P20/A3,6 B/P20/A3,6 MCE requirements RA20/VA80 RA20/VA80 B/P20/A3,6 OBSZAR AKCEPTOWALNY OBSZAR WĄTPLIWY RA20/VA80 - umiarkowany moduł sztywności E*; - niski moduł sztywności E*; - wysoki TSR oraz W RW+M2 ; - minimalny TSR oraz W RW+M2 ; - wysoki ITS; - niski ITS; -4-6 -5-4 -3-2 -1 0 1 2 3 4 V_1 Rys. 40 Wykres rozrzutu wartości kanonicznych Grupa 1 Grupa 2 Grupa 3

Wielowymiarowa analiza mieszanek recyklowanych z materiałami odpadowymi Tablica 6. Współrzędne rzutowania wymagań mieszanek MCE na podstawie maksymalizacji każdej z funkcji dyskryminacji Parametr GR1 GR2 GR3 V m 15 15 8 ITS 310 310 310 TSR 95 70 95 W RW+2M 95 70 95 E* (10Hz, 5 o C) 9000 9000 9000 V_1-0,057290 0,734094-0,600156 V_2 0,321659-0,207287 0,342952

Wnioski Wzrost ilości destruktu asfaltowego (RAP) w ilości od 40% do 80% w składzie recyklowanej podbudowy powoduje stopniowe obniżenie wartości modułu zespolonego (E*); Najmniejszą wrażliwością na zmiany modułu zespolonego w zakresie badanych temperatur (5 O C, 13 O C, 25 O C, 40 O C) oraz czasów obciążania (0,1 Hz, 0,3 Hz, 1 Hz, 3 Hz, 10 Hz, 20 Hz) uzyskała mieszanka z zawartością 20% destruktu asfaltowego; Uzyskanie maksymalnej wartości modułu zespolonego (E*), dla recyklowanej mieszanki na zimno z asfaltem spienionym i destruktem asfaltowym, przy krótkim czasie obciążenia / niskiej temperaturze nie gwarantuje równie korzystnego zachowania recyklowanej podbudowy w wysokich temperaturach/długim czasie obciążenia ; Zastosowanie uproszczonego planu eksperymentu znacząco ułatwia proces optymalizacji parametrów spieniania. Optymalizacja procesu spieniania asfaltu wyłącznie w aspekcie ilości wody nie zawsze daje optymalne rezultaty. Stwierdzono, że rozkład piany asfaltowej istotnie ewoluuje również przy zmianie ciśnienia powietrza i temperatury asfaltu co może spowodować pewną korektę ilości wody w czasie spieniania; Rekomendowane do stosowania zaproponowano mieszanki recyklowane z dodatkiem pyłów mineralnych z dużą ilością asfaltu oraz recyklowane mieszanki z dużą zawartością składnika RAP. Na podstawie dokonanej analizy wyników mieszanek MCAS należy ostrożnie rozważyć możliwość stosowania dużej ilości materiału typu RA w ilości większej niż 40%; Na podstawie rezultatów wykonanego eksperymentu mieszanki MCAS z zastosowaniem niektórych materiałów odpadowych umożliwiają uzyskanie mieszanek o parametrach lepszych niż klastyczna recyklowana mieszanka w technologii MCE.

LITERATURA: [1] D-04.10.01a Podbudowa z mieszanki mineralno-cementowej z asfaltem spienionym (MCAS) [2] Holleran, G., R. G. Hicks, J. R. Reed. Emulsion Particle Size and Particle Size Distribution Effects in Microsurfacing Emulsion Performance. Paper 4F-044, Proc., 3rd World Congress on Emulsions, Lyon, France, 2002. [3] www.bitumensales.com [4] Grabowski W. Struktura a właściwosci funkcjionalne wypełniaczy mineralnych stosowanych w drogownictwie. Wwydawnictwo Politechniki Poznańskiej. Poznań 2007 [5] www.wirtgen,de [6] Fu, P., Jones, D., Harvey, J., and Halles, F. : Investigation of the Curing Mechanism of Foamed Asphalt Mixes Based on Micromechanics Principles. J. Mater. Civ. Eng. No. 22 (2010),, str. 29 38. [7] PN-EN 12697-26 - Mieszanki mineralno-asfaltowe -- Metody badań mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco -- Część 26: Sztywność

DZIĘKUJĘ PAŃSTWU ZA UWAGĘ