Do produkcji mieszanki mineralno-asfaltowej stosuje się asfalt przetworzony z formy stałej w płynną konsystencję. Uzyskanie tej postaci asfaltu wymaga podgrzania go do temperatury 160-180 stopni C, co oznacza wydatkowanie ogromnej ilości energii. Obniżenie energochłonności tej produkcji było więc jednym z motywów poszukiwania oszczędniejszych technologii, czyli takich które pozwolą przy niższych temperaturach wytwarzać mieszankę oraz umożliwią jej wbudowywanie w drogę.
Obecnie powszechnie wykorzystywane w drogownictwie są emulsje asfaltowe. Niestety, nie spełniają one istotnego z punktu widzenia współczesnego budownictwa warunku szybkości wykonywania robót. Emulsje zawierają 20-30 procent wody. Zatem, by wbudowywany materiał uzyskał oczekiwane parametry niezbędny jest odpowiedni czas na jej odparowanie. Rozwiązaniem tego problemu okazał się asfalt spieniony. W tej technologii uzyskanie asfaltu w formie przystosowanej do zastosowania w mieszankach mineralno-asfaltowych wymaga użycia wody w objętości zaledwie kilku procent. Mało tego, w chwili spieniania asfaltu woda jest już całkowicie odparowana, a materiał uzyskuje wymaganą konsystencję.
Czynnikiem, który także wpłynął na poszukiwanie innej technologii, niż asfalt na gorąco czy emulsja asfaltowa, była trwałość eksploatacyjna nawierzchni. W procesie otaczania kruszyw w mieszance wyróżnia się bowiem dwie strefy występowania asfaltu. - Pierwsza nazywana jest strefą asfaltu zorientowanego bądź strukturalnego. Ona kształtuje właściwości mieszanki mineralno-asfaltowej. Druga strefa to tzw. wolnego asfaltu, lub inaczej - objętościowego. Jeśli w tej strefie jest więcej asfaltu, wówczas uzyskujemy gorsze parametry eksploatacyjne materiału, na przykład z tego powodu nawierzchnia może się koleinować. W tradycyjnych technologiach, zwłaszcza asfaltu na gorąco, nie jesteśmy w stanie tak zaprojektować mieszanki, by nie było tej strefy tzw. asfaltu wolnego. Dlatego poszukiwania technologiczne zmierzały do zminimalizowania tej strefy, co w efekcie przyczyniło się do wynalezienia asfaltu spienionego - tłumaczy dr hab. inż. Marek Iwański, prof. Politechniki Świętokrzyskiej.
W zasadzie asfalt spieniony znany był już od ponad pięćdziesięciu lat. Geneza jego powstania wiąże się z kontynentem amerykańskim (USA), natomiast zasadnicze wdrożenie miało miejsce w Republice Południowej Afryki i nastąpiło na przełomie XX i XXI stulecia. Podstawowa sieć dróg w RPA jest bardzo rozbudowana, niestety w tym kraju brakuje dróg alternatywnych. Dlatego, gdy przystępowano do modernizacji odcinków drogowych całkowicie paraliżowano ruch na danych ciągach. W tych pracach wykorzystywano emulsję asfaltową, która wymaga odpowiedniego czasu rozpadu, stąd dochodziło do zamykania dróg. Stanowiło to ogromne utrudnienie w sytuacji braku objazdów. Dlatego podjęto poszukiwania takiego rozwiązania technologicznego, które umożliwi szybkie wykonywanie robót drogowych. Asfalt spieniony właśnie daje możliwość oddania drogi do ruchu po 24 godzinach od zakończenia prac.
– Technologia asfaltu spienionego jest prosta. Asfalt w zależności od jego rodzaju rozgrzewany jest w temperaturze około 175 stopni C, do tego używa się niewielkiej ilości wody w temperaturze około 20 stopni C. Woda do asfaltu podawana jest pod ciśnieniem, właściwie można powiedzieć, że jest do niego wtłaczana. Do tego służy specjalny system dysz zapewniający tłoczenie pod ciśnieniem wody wąskim strumieniem do asfaltu wpływającego do komory rozprężania. Inaczej: mechanizm polega na tym, że mamy strumień gorącego, płynnego asfaltu, w niego wpada z kolei strumień chłodnej wody. I co się wówczas dzieje? Woda uzyskuje temperaturę ponad 100 stopni C i gwałtownie paruje. Zachodzi więc proces burzliwego, gwałtownego parowania. Parująca woda rozpręża asfalt. To powoduje jego spienienie. W ten sposób uzyskujemy pianę asfaltową, która składa się z pęcherzyków o mikrometrowych grubościach błonek. Tak więc uzyskujemy postać asfaltu, którą już technologicznie możemy wykorzystywać – wyjaśnia dr hab. inż. Marek Iwański.
Asfalt spieniony określają trzy podstawowe parametry decydujące o jego użyteczności technologicznej i jakości. Pierwszym jest współczynnik ekspansji. Jest to parametr, który mówi o ile wzrosła objętość asfaltu wyjściowego (ciekłego) po poddaniu go oddziaływaniu wody. Ta objętość – w zależności od rodzaju asfaltu - wzrasta nawet kilkadziesiąt razy (w literaturze fachowej podane są przypadki aż 60-krotnego wzrostu objętości). Drugim parametrem jest czas półtrwania (okres połowicznego rozpadu, a więc czasu pękania pęcherzyków piany asfaltowej). Ten parametr informuje o tym, jak długo asfalt spieniony przechodzi od swojej maksymalnej objętości do jej połowy. Ten czas musi być jak najdłuższy, by w procesie technologicznym jak najlepiej i najefektywniej otoczyć asfaltową pianą składniki mieszanki. Trzecim parametrem jest współczynnik spienienia, który mówi o powierzchni odzwierciedlającej przydatność asfaltu spienionego pod względem technologicznym. Im ta powierzchnia pomiędzy krzywą spienienia a rzędnymi osi i okresem trwania jest większa, tym asfalt spieniony dłużej może być technologicznie przetwarzany, czyli dłużej może być mieszany z materiałem mineralnym, gwarantując jakość mieszanki. W praktyce światowej w określaniu wartości asfaltu spienionego przede wszystkim używa się pierwszych dwóch parametrów.
- poprz.
- nast. »»
