Drukuj

Technologie budowy dróg o zmniejszonej emisji gazów cz. IOchrona środowiska naturalnego jest jednym z głównych zadań w nowoczesnym budownictwie drogowym. W tej dziedzinie notuje się ostatnio znaczny postęp. Pojawiają się nowe technologie zmniejszające emisję gazów podczas produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych i budowy nawierzchni, jak również podczas użytkowania nawierzchni.

Artykuł przedstawia przegląd nowych technologii produkcji i dodatków do mieszanek energooszczędnych, zmniejszających emisję gazów. Przedstawiono także zalety i korzyści ze stosowania nowych technologii zmniejszających zużycie energii i emisję gazów.

Potrzeba ochrony środowiska

Nośnym hasłem w ostatnich latach stało się „Drogi Przyjazne Środowisku”. Hasło to obejmuje szeroką grupę uczestników i jest wielostopniowe. Uczestnikami procesu ochrony otoczenia drogi i środowiska są zarządcy dróg, projektanci i budowniczowie dróg, a także dostawcy materiałów, a wreszcie użytkownicy. Należy w tym docenić zwłaszcza udział producentów asfaltu i wykonawców nawierzchni asfaltowych, bowiem w tej dziedzinie notujemy w ostatnich latach największy postęp.

W budowie dróg i ich zarządzaniu konieczne jest uwzględnienie następujących działań:

Czym jest WAM?

Asfalt jest materiałem lepko-plastyczno-sprężystym, którego stan zależy od temperatury. Produkcja mieszanek mineralno-asfaltowych do nawierzchni drogowych wymaga obniżenia jego lepkości, aby otoczył ziarna kruszywa i spełnił rolę lepiszcza w mieszance. Zmniejszenie lepkości lepiszcza można uzyskać:

W dotychczas stosowanej powszechnie technologii temperatura mieszanki wynosi od 150 do 230°C. W ostatnich latach obserwuje się znaczny rozwój technologii produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych o obniżonej temperaturze (tabela I i rys. 1) [1]. Mieszanki takie określa się symbolem WAM (Warm Asphalt Mixture).

Tabela I. Rys. 1. Ilustracja temperatury produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych w różnej technologii

WAM – Różnorodność technologii

Mieszanki na ciepło WAM i półciepło są produkowane w różnych technologiach z różnymi dodatkami. Najczęściej stosowane to: asfalt spieniony, dodatki parafiny lub wosku, zastosowanie emulsji wodnej, lepiszcza roślinne o niskiej lepkości, dodatki chemiczne.

Początki WAM to zastosowanie asfaltu spienionego. Norweska firma Kollo Veidekke wspólnie z firmą Shell opracowała i opatentowała tę technologię w 1997 pod nazwą WAM-Foam. Wykorzystano wcześniej znaną metodę spieniania gorącego asfaltu w kontakcie z wodą i powietrzem w komorze ekspansywnej (rys. 2). W efekcie powstaje struktura pęcherzy o cienkiej powłoce asfaltowej wypełnionych parą wodno-powietrzną, która w kontakcie z kruszywem mineralnym ulega rozpadowi, a powłoka asfaltu pokrywa ziarna kruszywa.


W technologii WAM-Foam wykorzystano dwa rodzaje asfaltu i dwie ścieżki technologiczne produkcji (rys. 2) w celu obniżenia temperatury produkcji mieszanki mineralno-asfaltowej. Miękki asfalt rozgrzewany jest do temperatury około 130°C, co jest wystarczające do uzyskania lepkości umożliwiającej otoczenie kruszywa. Twardy asfalt jest poddawany spienianiu w temperaturze około 120°C i w tej postaci umożliwione jest otoczenia kruszywa twardym asfaltem. W mieszance oba asfaltu ulegają połączeniu, a produkowana mieszanka mineralno-asfaltowa uzyskuje właściwości fizyko-mechaniczne jak mieszanka z asfaltem o penetracji pośredniej.

Rys. 2. Schemat produkcji asfaltu spienionego w komorze ekspansyjnej Rys. 3. Schemat produkcji mieszanki mineralno-asfaltowej WAM-Foam

W późniejszym czasie pojawiły się inne technologie wykorzystujące efekt spieniania asfaltu w produkcji mieszanki mineralno-asfaltowej:

Najwcześniejszą po WAM-Foam z wymienionych jest technologia Aspha-Min® firmy EUROVIA, Francja, stosowana od 2001 r. [2]. Technologia ta polega na wprowadzeniu dodatku zeolitu nasączonego wodą do mieszanki mineralno-asfaltowej podczas produkcji. Zeolit jest krzemianem wapniowo-glinowym. Występuje jako substancja naturalna lub syntetyczna. Odznacza się dużą zawartością mikrokanalików, które można wypełnić wodą (nawet do ponad 20% m/m). W kontakcie z gorącym kruszywem woda z porów zeolitu paruje, powodując spienianie dodanego na ciepło asfaltu, a piana asfaltowa otacza ziarna kruszywa mineralnego. Pozwala na obniżenie temperatury produkcji o 30°C.

Kolejną grupą technologii obniżania temperatury produkcji mma jest dodatek parafin, wosków lub amid. Wśród tych technologii należy wymienić:

Najwcześniej i najpowszechniej stosowany jest dodatek Sasobit [3], który jest substancją zawierającą wysokomolekularne syntetyczne węglowodory alifatyczne (molekuły między C40 i C120), będące jednym z produktów procesu gazyfikacji węgla (lub gazu naturalnego) metodą syntezy Fischera-Tropscha (wynalezionej w latach 1930-tych w Niemczech, a uruchomionej w skali przemysłowej w RPA w latach 1980-tych). Wosk parafinowy Sasobit wykazuje następujące właściwości:

Dodatek Sasobitu do mieszanki mineralno-asfaltowej powoduje obniżenie lepkości asfaltu, co pozwala na zmniejszenie temperatury produkcji mieszanki mineralno-asfaltowej bez pogorszenia jej właściwości. Wprost przeciwnie, Sasobit może poprawić właściwości fizyko-mechaniczne mieszanki w temperaturze poniżej 100°C, dzięki stwardnieniu asfaltu.

prof. dr hab. inż. Dariusz Sybilski
Politechnika Lubelska
Instytut Badawczy Dróg i Mostów

Spis literatury zawiera część II.