Spis treści

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:

  • recykling – wtórne użycie materiałów,
  • stosowanie materiałów alternatywnych (zwanych “odpadowymi”),
  • wspomaganie gospodarki odpadami niezbędne jest skuteczne dążenie do „Zera odpadów”,
  • ochronę środowiska (pracy, naturalnego, obszarów zabudowanych), w tym:
    - redukcja emisji gazów i oparów,
    - redukcja hałasu drogowego,
  • zmniejszenie zużycia energii i redukcja emisji CO2 i innych gazów cieplarnianych.

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:

  • zwiększając temperaturę,
  • wytwarzając emulsję asfaltu w wodzie,
  • upłynniając asfalt rozpuszczalnikiem organicznym,
  • spieniając asfalt,
  • dodając substancje chemiczne obniżające lepkość asfaltu.

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:

  • Aspha-min® (EUROVIA Zeolity) 130°C
  • LEAB® (Holandia)
  • LT-Asfalt® 90°C (Holandia)
  • LEA® (Low Energy Asphalt) 90°C (COLAS, Francja).

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:

  • Wosk (parafian) Fischera-Tropscha (Sasobit®) - 130°C
  • Asphaltan B® / Montan Wax - 130°C
  • Amidy kwasowe (Sübit, Licomont)
  • Proces 3E-LT/Ecoflex (Colas).

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:

  • wysoka temperatura topnienia min. 99°C
  • zakres topnienia 70-115°C
  • twardość – penetracja < 1 dmm w 25°C
  • niska lepkość - 12 mPas w 135°C.

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.

Dodaj komentarz
Komentarze do artykułów może dodać każdy użytkownik Internetu. Administrator portalu nie opublikuje jednak komentarzy łamiących prawo oraz niemerytorycznych, tj. nieodnoszących się bezpośrednio do treści zawartych w artykule. Nie będą również publikowane komentarze godzące w dobre imię osób czy podmiotów, rasistowskie, wyznaniowe czy uwłaczające grupom etnicznym, oraz zawierają treści nieetyczne albo niemoralne, pornograficzne oraz wulgarne. Z komentarzy zostaną usunięte: reklamy towarów, usług, komercyjnych serwisów internetowych, a także linki do stron konkurencyjnych.