NR 01/2013 1,42MB, PDF

Kwartalnik Polskiego Stowarzyszenia Wykonawców Nawierzchni Asfaltowych
Fot. Maria Jóźwiak-Pilujska
Nr 1/2013(33)
ISSN 1734-1434
XXVIII Seminarium Techniczna PSWNA – PROGRAM
SPOJRZENIE W PRZYSZŁOŚĆ NAWIERZCHNI ASFALTOWYCH
25-27 marca 2013, Centrum FALENTY k/Warszawy
Patronat honorowy nad Seminarium objął Generalny Dyrektor Dróg Krajowych i Autostrad
PONIEDZIAŁEK 25.03.2013
godz. 15:00-20:00
Przyjazd uczestników, zakwaterowanie
godz. 16:00-18:00
WZC PSWNA
godz. 19:00
Kolacja, spotkanie towarzyskie
WTOREK 26.03.2013
godz. 07:00-09:00
Przyjazd uczestników, zakwaterowanie
godz. 08:00-09:00
Śniadanie
Sesja I – Przyszłość nawierzchni asfaltowych
godz. 09:00-09:15
Otwarcie seminarium
– Andrzej Wyszyński, Prezes PSWNA
godz. 09:15-10:00
Stan przygotowań nowych dokumentów technicznych marzec 2013
– Wacław Michalski, GDDKiA
godz. 10:00-10:45
Czego oczekuje Zamawiający od Wykonawcy – Wytyczne techniczne dla dróg wojewódzkich, własne standardy
ZDW Katowice
– Zbigniew Tabor, ZDW Katowice
godz. 10:45-11:30
Perspektywy rozwoju nawierzchni asfaltowych w aspekcie ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju
– prof. Piotr Radziszewski, Politechnika Warszawska
godz. 11:30-12:00
Przerwa kawowa
godz. 12:00-12:45
Ciche warstwy ścieralne na drogach Wielkopolski – spojrzenie w przyszłość
– Bogdan Bogdański, GDDKiA
godz. 12:45-13:30
Koncepcje zastosowania nowoczesnych lepiszczy w długowiecznych nawierzchniach asfaltowych
– dr Igor Ruttmar, TPA
godz. 13:30-13:45
Rozwój technologii nawierzchni asfaltowych w aspekcie stosowania dedykowanych produktów wapienniczych
z grupy Asphacal – prezentacja sponsorowana
– Dominik Malasiewicz, Lhoist, Polska
godz. 13:45-14:15
Dyskusja
godz. 14:15-15:15
Przerwa obiadowa
Sesja II – Innowacje w lepiszczach asfaltowych
godz. 15:15-16:00
Wymagania normowe a jakość i właściwości asfaltu. Czego możemy się z nich dowiedzieć, a jakie są ich
ograniczenia – Wim Teugels, NYNAS
godz. 16:00-16:45
Zastosowanie metody MSCR do oceny właściwości asfaltów
– dr Krzysztof Błażejowski, ORLEN Asfalt
godz. 16:45-17:30
Asfalt modyfikowany polimerami MODBIT z dodatkiem gumy. Badania laboratoryjne oraz doświadczenia z odcinków
testowych
– dr Jan Król, Politechnika Warszawska / Paweł Czajkowski, LOTOS Asfalt
godz. 17:30- 17:45
Kromatis – bezbarwne lepiszcze
– Aneta Jurenc, TOTAL POLSKA
godz. 17:45-18:15
Dyskusja i podsumowanie 1 dnia seminarium
godz. 19:00
Uroczysta Kolacja
ŚRODA 27.03.2013
Sesja III – „Dobre praktyki” wykonawcze przy realizacji inwestycji drogowych
godz. 08:00-09:00
Śniadanie
godz. 09:30-10:15
Wpływ kruszywa jasnego na trwałość i inne cechy użytkowe nawierzchni asfaltowych
– Erwin Filipczyk, SKN
godz. 10:15-11:00
Doświadczenia ostatnich lat przy wykonywaniu nawierzchni asfaltowych
– Dariusz Słotwiński, Członek Honorowy PSWNA
godz. 11:00-11:30
Wpływ wybranych czynników na jakość nawierzchni asfaltowych
– dr Bohdan Dołżycki, Politechnika Gdańska
godz. 11:30-12:00
Dyskusja
godz. 12:00-12:30
Podsumowanie i zamknięcie obrad
godz. 12:30
Obiad
SPONSOR GENERALNY
SPONSORZY GŁÓWNI
SPONSORZY
PATRONI MEDIALNI
PSWNA zastrzega sobie prawo do zmian w programie.
Spis treści
Informacje PSWNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Asfalt modyfikowany polimerami MODBIT z dodatkiem gumy
.......................... 5
– Paweł Czajkowski i Agnieszka Kędzierska przedstawiają właściwości nowego modyfikowanego
lepiszcza asfaltowego, opracowanego w LOTOS Asfalt we współpracy z Politechniką Warszawską,
oraz jego zastosowanie w mieszankach mineralno-asfaltowych wbudowanych na odcinkach
doświadczalnych nawierzchni
Mieszanki mineralno-asfaltowe z lepiszczem modyfikowanym
nowym polimerem Kraton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
– informacja Hanny K. Walęckiej o wykonaniu odcinka próbnego nawierzchni w stanie Oklahoma (USA),
na którym wbudowano mieszanki mineralno-asfaltowe zawierające wysoko modyfikowane
lepiszcze nowym polimerem, opracowanym przez firmę Kraton
NAWIERZCHNIE
A S FA LT O W E
Kwartalnik
Polskiego Stowarzyszenia
Wykonawców Nawierzchni
Asfaltowych
ASPHALT
PAVEMENTS
Quarterly
Seminarium techniczne eSeMA 2013 – relacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
– Krystyna Szymaniak przedstawia tematykę i przebieg seminarium
zorganizowanego przez firmę Rettenmaier w dniach 20-22 lutego 2013 r.
INFORMACJE PSWNA
Walne Zebranie Członków PSWNA
FALENTY, 25.03.2013 r.
WZC PSWNA odbędzie się 25 marca br. w godz. 16:00-18:00 w Centrum Konferencyjnym
FALENTY k. Warszawy.
W programie WZC będą omówione najważniejsze sprawy Stowarzyszenia dotyczące m.in.:
1. Rozliczenia finansowego roku 2012,
2. Rozpatrzenia wniosku o udzielenie absolutorium dla Zarządu za rok 2012,
3. Wyborów do władz Zarządu PSWNA V Kadencji,
4. Spraw członkowskich.
SEMINARIA I KONFERENCJE
„eSeMA 2013”
of the Polish Asphalt
Pavements Association
Polskie Stowarzyszenie Wykonawców
Nawierzchni Asfaltowych
dzia a od 1999 r.,
a od 2000 r.
jest członkiem EAPA
(Europejskiego Stowarzyszenia
Nawierzchni Asfaltowych).
Celem PSWNA jest promowanie nawierzchni asfaltowych, rozwój technologii nawierzchni podatnych, a także transfer wiedzy
i informacji w środowisku drogowym w Polsce. Stowarzyszenie zrzesza osoby prawne
i fizyczne zainteresowane rozwojem nawierzchni asfaltowych w Polsce.
Zakopane, 20-22.02.2013 r.
WYDAWCA
Polskie Stowarzyszenie Nawierzchni Asfaltowych objęło swoim patronatem seminarium zorganizowane
przez firmę Rettenmaier Polska Sp. z o.o.
Podczas spotkania prezentowano najnowsze osiągnięcia i doświadczenia związane z technologią SMA
ze szczególnym uwzględnieniem jakości nawierzchni, interpretacji wyników badań mma oraz zagadnień
produkcyjno-wykonawczych.
Polskie Stowarzyszenie Wykonawców
Nawierzchni Asfaltowych
02-261 Warszawa, ul. Trojańska 7
tel./fax (48 22) 57 44 374
tel. (48 22) 57 44 352
e-mail: [email protected]
XI Konfrencja „Emulsje Asfaltowe w drogownictwie”
Ustroń, 27.02-01.03.2013 r.
ICSO Chemical Production Sp. z o.o. zorganizowało kolejną XI Konferencję, w której PSWNA wzięło
czynny udział. Tematem konferencji była prezentacja nowych osiągnięć w zakresie technologii
produkcji, jak i zastosowań kationowych emulsji asfaltowych w drogownictwie.
Podczas spotkania były prezentowane i omawiane m.in. zmiany w załączniku krajowym do normy
PN-EN 13808, zagadnienia REACH, nowe karty charakterystyki substancji niebezpiecznych.
Podczas tegorocznego spotkania uczestnicy konferencji wzięli udział w otwartej części posiedzenia
Komisji Emulsyjnej PSWNA, którego tematem było opracowanie „PORADNIKA EMULSYJNEGO”,
przygotowywanego w ramach działalności statutowej PSWNA.
Czasopismo jest wspomagane finansowo przez:
REDAKCJA
Maria Jóźwiak-Pilujska – Redaktor Naczelny
Hanna K. Walęcka
Adres Redakcji:
02-261 Warszawa, ul. Trojańska 7
tel./fax (48 22) 57 44 374
tel. (48 22) 57 44 352
e-mail: [email protected]
www.pswna.pl
ISSN 1734-1434
Asfalt modyfikowany polimerami MODBIT
z dodatkiem gumy
Paweł Czajkowski, Agnieszka Kędzierska*
ematyka zastosowania granulatu/miału
gumowego, w celu zwiększenia trwałości nawierzchni asfaltowych, staje się
coraz bardziej popularna na całym świecie.
Wzrost zainteresowania technologią „gumową” obserwujemy nawet w tych krajach, w których do niedawna nie była ona w ogóle stosowana lub doświadczenia z jej wykorzystaniem
były znikome, a czasem wręcz negatywne. Nie
dziwi zatem fakt, że podczas XXVI Seminarium
Technicznego PSWNA w marcu 2012 r., tematyce asfaltów modyfikowanych gumą poświęcono cały blok tematyczny. Materiały zaprezentowane podczas seminarium uświadamiają
jak wiele zmieniło się od czasów, w których
po raz pierwszy zastosowano gumę w asfalcie
drogowym. Zainteresowanie materiałem, takim jak rozdrobniona guma, można również
przypisać polityce zrównoważonego rozwoju,
wdrażanej przez najbardziej rozwinięte kraje,
polegającej na procesie integrowania działań
ekonomicznych i społecznych, z zachowaniem
równowagi przyrodniczej. Wszystko to w celu
zagwarantowania możliwości zaspokajania potrzeb zarówno współczesnego pokolenia jak
i tych przyszłych.
Zużyte opony powstają głównie w wyniku
eksploatacji pojazdów i wymiany starych opon
na nowe. Ograniczanie powstawania odpadów
jest w tym przypadku znacząco utrudnione ze
względu na wymagania bezpieczeństwa ruchu
drogowego.
Wielkość wprowadzonych na polski rynek
opon samochodowych w latach 2004-2008
oraz prognozę wycofania z eksploatacji
do 2022 przedstawiono w tabeli 1. Wzrost ilości opon wprowadzonych, a co za tym idzie
wycofanych, które będą stanowić odpad jest
związany z rozwojem gospodarczym i rosnącą
liczbą używanych samochodów [1].
T
* Paweł Czajkowski, Agnieszka Kędzierska
– LOTOS Asfalt Sp. z o.o.
Nr 1/2013
Tabela 1. Opony wprowadzone na rynek krajowy w latach 2004, 2006 i 2008
oraz prognoza powstawania zużytych opon w latach 2014-2022 [1]
Masa opon (tys. Mg)
Masa nowych opon
wprowadzonych na rynek
Prognozowana masa
zużytych opon
Rok
2004
2006
2008
2014
2016
2018
2022
151,4
185,7
188,5
–
–
–
–
–
–
–
196,2
199,4
204,1
212,4
Krajowy plan gospodarowania odpadami
przewiduje, że większość materiału ze zużytych opon trafi do odzysku rozumianego jako
wykorzystanie energii zawartej w odpadzie, co
w praktyce oznacza współspalanie ich w cementowniach. Nasuwa się pytanie, czy materiał jakim jest odzyskana guma (mieszanka
polimerów, dodatków i wypełniaczy), tak efektywnie spisujący się w oponach samochodowych narażonych na duże obciążenia, siły tarcia i warunki atmosferyczne, można wykorzystać w „drugim życiu” jeszcze bardziej racjonalnie i efektywnie tj. do budowy trwałych nawierzchni asfaltowych w Polsce?
Lepiszcze asfaltowe
z dodatkiem gumy
Sposoby wykorzystania materiału pochodzącego z recyklingu odpadów gumowych, nie
tylko jako modyfikatora asfaltu, lecz w szeroko
pojętej budowie dróg zostały obszernie przedstawione w ar tykule i opracowaniu [2,3].
Technologie modyfikacji asfaltu gumą można
bardzo ogólnie podzielić na dwie grupy
– „na sucho” oraz „na mokro”. W dużym
uproszczeniu w pierwszej metodzie dodaje się
granulat jako jeden ze składników mieszanki
mineralno-asfaltowej (dalej mma) do mieszalnika na wytwórni, a w technologii „na mokro”
miał gumowy jest dodawany do asfaltu
i w dalszej kolejności trafia na wytwórnię mma
jako lepiszcze. W przypadku produkcji w rafinerii gotowego lepiszcza zawierającego dodatek rozdrobnionej gumy rozpatrywana może
być tylko technologia „na mokro”, w której gu-
ma wykorzystywana jest jako modyfikator,
a w prezentowanym przypadku jako współmodyfikator właściwości gotowego asfaltu
[fot. 1]. Doświadczenia prezentowane przez
prelegentów na XXVI Seminarium PSWNA, sugerują że dodatek gumy w lepiszczu powinien
wynosić ok. 20% (m/m).
Mając na uwadze konieczność zapewnienia
stabilności wyrobu w trakcie transportu i magazynowania na wytwórniach mma, wytworzenie w rafinerii wyrobu o takim składzie
jest mało prawdopodobne. W celu nadania
pożądanych właściwości asfaltowi z gumą
w LOTOS Asfalt połączono dwie technologie
modyfikacji asfaltów: polimerami oraz modyfikacji gumą „na mokro”.
Fot. 1. Zdjęcie mikrostruktury asfaltu
modyfikowanego MODBIT z dodatkiem gumy
(Źródło: Autorzy)
Znając dotychczasowe trudności w uzyskaniu wyrobu jednorodnego, stabilnego w czasie
transpor tu i magazynowania, rozpoczęto
w 2010 r. program badawczy, którego celem
5
NAWIERZCHNIE ASFALTOWE
– osiągnięcie pełnej zgodności z wymaganiami określanymi w PN-EN 14023:2011 wobec asfaltu rodzaju PMB 45/80-55;
– wytworzenie wysoce stabilnego wyrobu,
w którym wyeliminowana została separacja
modyfikatora gumowego i polimerowego
z asfaltu;
– właściwości reologiczne oraz funkcjonalne
lepiszcza pozwalają na stosowanie w Polsce
wyrobu w produkcji mma, przeznaczonej
do warstwy ścieralnej, poprzez spełnienie
wymagań WT-2 2010 [7].
Z konieczności wyróżnienia, na potrzeby
procesu projektowania mieszanek mineralno-asfaltowych, wyrobów modyfikowanych, zawierających dodatek rozdrobnionej gumy pochodzącej z recyklingu, wprowadzono
do oznaczenia asfaltu modyfikowanego dodatkowe oznaczenie „CR” od angielskiego crumb
rubber – destrukt gumowy, wyróżniający nowe
lepiszcze modyfikowane gumą, które spełnia
wymagania normy PN-EN 14023:2011.
Specjalnie dobrany asfalt bazowy, udział
i rodzaj SBS oraz dodatek gumy w lepiszczu
MODBIT 45/80-55 CR pozwalają na uzyskanie
wyrobu o wysokiej lepkości w pośrednich zakresach temperatury, wysokiej kohezji i szerokim zakresie lepkosprężystości. Pozytywny
efekt modyfikacji jest widoczny głównie w badaniach właściwości funkcjonalnych, których
wyniki wykazały, że parametry lepiszcza w niskiej temperaturze eksploatacji są korzystniejsze niż właściwości tradycyjnego asfaltu drogowego, a nawet asfaltu (PMB) modyfikowanego jedynie typowym modyfikatorem polimerowym. Wybrane wyniki oznaczeń lepiszcza
z dodatkiem gumy przedstawiono w tabeli 2.
Przyjmuje się, że wartość modułu sztywności S równa 300 MPa stanowi graniczną war-
głównym była produkcja odpowiednika
PMB 45/80-55 wg PN-EN 14023: 2011 z dodatkiem rozdrobnionej gumy, pozbawionego
wymienionych wad. Do współpracy zaproszono pracowników Wydziału Inżynierii Lądowej
Instytutu Dróg i Mostów Politechniki Warszawskiej pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Piotra
Radziszewskiego i prof. dr hab. inż. Jerzego
Piłata, którzy dysponowali długoletnim doświadczeniem w badaniu i ocenie technologii
gumowo-asfaltowej oraz niezbędnym zapleczem badawczym. Zadania badawcze zrealizowane przez Politechnikę Warszawską dotyczyły walidacji nowego asfaltu w zakresie parametrów reologicznych lepiszcza jak i właściwości funkcjonalnych.
Właściwości nowego modyfikowanego
lepiszcza asfaltowego
Destrukt gumowy w połączeniu z lepiszczem asfaltowym i tradycyjnym modyfikatorem (kopolimer blokowy SBS) pozwala na produkcję innowacyjnego wyrobu, mającego cechy asfaltu o podwyższonych właściwościach
użytkowych. Technologia produkcji asfaltów
modyfikowanych polimerami MODBIT z dodatkiem gumy pozwala na osiągnięcie wymaganych właściwości mechanicznych mieszanek mineralno-asfaltowych oraz na jednoczesne wyeliminowanie głównych ograniczeń
w stosowaniu gumy z recyklingu jako modyfikatora asfaltu. Stosując modyfikację polimerowo-gumową wyeliminowano niedostateczną
stabilność mieszaniny asfalt-guma, negatywny wpływ na zdrowie i środowisko, utrudnione
zagęszczanie mma.
Składniki wyrobu dobrano starannie w sposób umożliwiający spełnienie jednocześnie
kilku kluczowych kwestii technicznych:
tość, poniżej której asfalt pozostaje w stanie
lepkosprężystym, a powyżej której wykazuje
zachowanie sprężyste i staje się kruchy. Dodatkowo metodyka wg SHRP wymaga aby parametr m przyjmował wartości większe od 0,300
w 60 sekundzie obciążenia. Większa wartość
parametru m warunkuje występowanie mniejszej siły rozciągającej w materiale, zmniejszając tym samym możliwość wystąpienia spękań. Można zauważyć, że lepiszcze modyfikowane polimerami z dodatkiem rozdrobnionej
gumy charakteryzuje się najniższymi wartościami modułu sztywności S oraz najwyższymi
wartościami parametru m, co jest dowodem
na korzystne zachowanie asfaltu w czasie eksploatacji w niskiej temperaturze.
Badane
prototypowe
lepiszcze
MODBIT 45/90-55 CR charakteryzowało się
ponadto stałością właściwości lepkosprężystych w pośredniej temperaturze eksploatacyjnej (tg =constans).
Korzystając z przeprowadzonych oznaczeń
właściwości funkcjonalnych wg klasyfikacji
Superpave [11] wyznaczony został rodzaj
funkcjonalny
lepiszcza
asfaltowego
MODBIT 45/80-55 CR, który w przypadku analizowanej próbki wynosił PG 82-22.
Asfalty modyfikowane z dodatkiem gumy
analogicznie jak polimeroasfalty charakteryzują
się ograniczoną czasowo i termicznie stabilnością magazynowania. Częściowo zdewulkanizowane cząsteczki gumy rozproszone w lepiszczu
mogą osiadać na dnie zbiornika i/lub unosić się
na powierzchni. Dużo uwagi w ocenie nowego
wyrobu poświęcono tematowi jednorodności
i stabilności magazynowania. W pracy badawczej nie ograniczono się wyłącznie do znanej
metody badań wg PN-EN 13399 lecz poszerzono ją o ocenę stabilności właściwości lepiszcza
Tabela 2. Wyniki badań modułu sztywności (S) i parametru m, asfaltów w badaniu pełzania w aparacie BBR
w 60 sekundzie obciążenia po starzeniu eksploatacyjnym PAV
Właściwość
Moduł
sztywność S
[MPa]
Parametr m [-]
6
Metoda badania
Temperatura
[°C]
Asfalt drogowy
50/70
Asfalt modyfikowany
45/80-55
Asfalt modyfikowany
z dodatkiem gumy 45/80-55 CR
PN-EN 14771
-6
131
110
78,4
PN-EN 12607-1
-12
285
251
153
PN-EN 14769
-18
546
439
337
PN-EN 14771
-6
0,345
0,336
0,352
PN-EN 12607-1
-12
0,284
0,276
0,316
PN-EN 14769
-18
0,234
0,232
0,274
Nr 1/2013
Fot. 2. Aparat do badania stabilności lepiszczy
z gumą wg. metody opracowanej na Politechnice
Warszawskiej (Źródło: Autorzy)
na podstawie badania różnicy w penetracji,
temperaturze mięknienia oraz w nawrocie sprężystym w trakcie symulacji magazynowania
(T=180°C, czas 10 dni) w specjalnie skonstruowanym przez Politechnikę Warszawską urządzeniu laboratoryjnym [fot. 2].
Badania stabilności lepiszczy z dodatkiem
gumy wykazały stałość właściwości do 7 dni
przechowywania w temperaturze 180°C. Nie
zaobserwowano sedymentacji żadnej z faz lepiszcza modyfikowanego na trzech poziomach
cylindra pomiarowego [rys. 1] a mikrostruktura [fot. 1] lepiszczy była homogeniczna.
Badanie powinowactwa kruszywa z asfaltem
wykazało porównywalną z polimeroasfaltemprzyczepność lepiszcza z gumą do kruszyw
mineralnych o różnej kwasowości.
Wymaganie techniczne
Asfalt modyfikowany polimerami z dodatkiem gumy MODBIT 45/80-55 CR spełnia
wszystkie kryteria i wymagania techniczne
zapisane
w
Normie
Europejskiej
PN-EN 14023: 2011, dotyczącej zasad klasyfikowania asfaltów modyfikowanych polimerami [4], wobec rodzaju PMB 45/80-55.
Na podstawie dotychczasowych wyników
badań laboratoryjnych, w tym również wykonanych na mieszance SMA z nowym lepiszczem,
można stwierdzić, że asfalt modyfikowany polimerami z dodatkiem gumy może być stosowany jako odpowiednik standardowych (PMB)
– asfaltów modyfikowanych MODBIT. Ze
względu na skład lepiszcza gumowego (odpo-
Nr 1/2013
Rys. 1. Zmiana wartości nawrotu sprężystego w 25°C
w trakcie badania stabilności wg metody Politechniki Warszawskiej
wiednio dobrana baza asfaltowa, dodatek gumy) i pomimo porównywalnych właściwości
reologicznych z asfaltem PMB, może mieć on
inny znaczący wpływ na ostateczne parametry
fizyko-mechaniczne mma niż asfalty modyfikowane wyłącznie polimerami. W związku z powyższym, przed zastąpieniem PMB asfaltem
z dodatkiem gumy, rekomenduje się wykonanie badań typu i sprawdzenie wszystkich właściwości mma wymaganych w przepisach krajowych oraz specyfikacji technicznej.
Przykład formalnego rozwiązania klasyfikacji
lepiszczy asfaltowych z gumą stanowi Hiszpania. W załączniku krajowym do hiszpańskiej
wersji normy EN 14023 dopuszczono klasyfikację asfaltów modyfikowanych z dodatkiem gumy jako wyrobów zgodnych z Normą Europejską na polimeroasfalty, z jednoczesnym nakazem ich dodatkowego oznakowania [5].
W Hiszpanii wprowadzono obligatoryjne dodatkowe oznaczenie asfaltów modyfikowanych
(PMB) w postaci litery „C” lepiszczy zawierających w swoim składzie rozdrobnioną gumę np.
PMB 25/55-60 C.
W 2010 r w Niemczech wydano pierwszy
oficjalny dokument zawierający wymagania
i zalecenia dotyczące postępowania z wyrobami podobnymi do wyżej opisywanego. Dokument został wydany przez Najwyższy Urząd
Budowlany w Ministerstwie Spraw Wewnętrznych bawarskiego kraju związkowego [6].
W technicznych warunkach dostawy asfaltu
modyfikowanego gumą TL RmB-StB By 10,
wskazano między innymi, że lepiszcza modyfikowane gumą mogą być stosowane jako alternatywa lepiszczy modyfikowanych polimerami. Określenie w ww. dokumencie „gotowe
do użycia asfalty modyfikowane gumą RmB R”
odnosi się do lepiszcza, które może zostać
użyte do produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych bez dodatkowej specjalistycznej
obróbki na instalacji WMB. Określone
w TL RmB-StB By 10 wymagania są zbliżone
do zakresu właściwości objętych normą
EN 14023 z wyłączeniem stabilności magazynowania. Natomiast w lutym 2013 r. niemieckie Stowarzyszenie Badawcze Drogownictwa
Transportu (FGSV) poinformowało o wydaniu
„Zaleceń dotyczących asfaltów i mieszanek
mineralno-asfaltowych modyfikowanych gumą” (FGSV 724), zawierających szczegółowe
rekomendacje stosowania technologii z użyciem gumy do budowy dróg.
Zamierzone zastosowanie asfaltu
z dodatkiem gumy
Jednym z podstawowych założeń przy produkcji nowego lepiszcza modyfikowanego dodatkiem gumy było stworzenie możliwości zastosowania go jako alternatywy lepiszczy modyfikowanych polimerami oraz zwiększenie możliwości wykorzystania asfaltów o poszerzonym
zakresie lepkosprężystości. Założenie to zostało
potwierdzone poprzez badania laboratoryjne
7
NAWIERZCHNIE ASFALTOWE
przeprowadzone przez Politechnikę Warszawską,
jak również praktycznie poprzez wyniki uzyskane
na odcinkach doświadczalnych zrealizowanych
wspólnie z firmą Skanska S.A. Mieszankę typu
SMA 11 zastosowano na drodze dojazdowej
do Wytwórni Mieszanek Bitumicznych w Sycowie k. Wrocławia, w ramach budowy drogi S-8
Wrocław-Psie Pole-Syców etap II – Oleśnica
a także mieszanki AC 11 S na drodze krajowej 92, odcinek Kłodawa-Chodów, w ramach
realizowanego remontu nawierzchni drogowej.
Wyniki badań mieszanki mastyksowo- grysowej SMA 11, przeprowadzonych na Politechnice
Warszawskiej, potwierdziły możliwość stosowania asfaltu MODBIT 45/80-55 CR do warstw ścieralnych z SMA, projektowanych zgodnie z polskimi przepisami technicznymi. Badana mieszanka
spełniła wymagania WT-2 2010 [7] oraz norm
serii PN-EN 13108-X w zakresie podstawowych
parametrów takich jak: zawartość wolnych przestrzeni, odporność na działanie wody, odporność
na deformacje trwałe oraz spływność.
Na szczególną uwagę zasługują również wyniki badań przeprowadzonych w laboratorium
Politechniki Warszawskiej, dotyczące odporności na starzenie krótko- i długoterminowe wykazujące większą odporność mieszanki SMA
z lepiszczem modyfikowanym gumą na starzenie w porównaniu do mieszanek SMA z lepiszczem 50/70 i polimeroasfaltem 45/80-55.
Wyprodukowana w warunkach laboratoryjnych mieszanka SMA zawierająca lepiszcze
gumowo-asfaltowe wykazała niższą odporność
na koleinowanie w porównaniu do takiej samej
mieszanki z polimeroasfaltem. Doświadczenia
z wykorzystaniem asfaltów na odcinkach prób-
Fot. 3. Układanie nawierzchni drogowej z użyciem lepiszcza modyfikowanego polimerami z dodatkiem
gumy w warstwie ścieralnej na drodze krajowej 92 (Źródło: Autorzy)
nych pokazały, iż w mieszankach z lepiszczem
asfaltowo-gumowym można uzyskać wysoką
odporność na deformacje trwałe, porównywalną z mieszankami z zastosowaniem polimeroasfaltów. Dotyczy to zarówno mieszanek o nieciągłym uziarnieniu typu SMA 11 jak również
betonów asfaltowych AC 11 S. Wyniki badań
typu mieszanek wbudowanych na odcinkach
doświadczalnych zestawiono w tabeli 3.
Na podstawie przeprowadzonych przez
Politechnikę Warszawską badań na mieszankach, jak również oceny właściwości reologicznych lepiszcza, zaleca się stosowanie asfaltu MODBIT 45/80-55 CR w szczególności
do warstw ścieralnych, gdy od nawierzchni asfaltowej wymaga się:
– wysokiej odporności na starzenie,
– wysokiej odporności na zmęczenie,
– odporności na niskie wartości temperatury.
Zalecane jest stosowanie asfaltu z dodat-
kiem gumy w mieszankach o nieciągłym
uziarnieniu (BBTM, drobnoziarniste SMA) oraz
o strukturze otwartej (PA).
Pozytywne doświadczenia z odcinka doświadczalnego na remontowanej drodze krajowej 92 potwierdzają możliwość zastosowania
tego asfaltu również do betonów asfaltowych,
przeznaczonych do wykonywania warstw ścieralnych.
Postępowanie z wyrobem
LOTOS Asfalt dokłada wszelkich starań,
aby wyrób opuszczający Zakłady Produkcyjne
był jednorodny i stabilny. Ze względu
na udział ponad 6% (m/m) gumy w asfalcie
MODBIT 45/80-55 CR należy unikać dłuższych postojów zbiorników transportowych
(cystern). Może to doprowadzić do powstania
osadu na dnie i utrudnić całkowity rozładunek
wyrobu w dostarczonej ilości. Zaleca się roz-
Tabela 3. Wyniki badań typu mieszanek SMA 11 i AC 11 S użytych do wykonania warstw ścieralnych na odcinkach doświadczalnych
Właściwość
Metoda i warunki badania
Zawartość wolnych przestrzeni, %
PN-EN 12697-8, p. 4
Gęstość mm, kg/m3
Gęstość objętościowa mma,
kg/m3
Odporność na działanie wody a),%
Odporność na deformacje trwałe
WTSAIR, mm/103 cykli
PRDAIR, %
a)
8
Wynik SMA 11
Wynik AC 11
Wymaganie
2,2
2,5
Vmin 2
Vmax 4
PN-EN 12697-6, p. A-4
2 858
2 910
–
PN-EN 12697-6
2 513
2 600
–
PN-12697-12, przechowywanie w 40°C
z jednym cyklem zamrażania,
badanie w 25°C
94,5
96,3
ITSR 90
PN-12697-2, metoda B w powietrzu
60°C, 10 000 cykli
0,03
3,33
0,08
4,2
WTSAIR 0,3
PRDAIR
DEKLAROWANA
Ujednolicona procedura badania odporności na działanie wody z jednym cyklem zamrażania wg WT2 2010
Nr 1/2013
ładować zbiornik transportowy (cysternę) jak
najszybciej po dotarciu na Wytwórnię Mas Bitumicznych.
Temperatura transportowanego asfaltu z dodatkiem gumy wynosi 170-190˚C.
Asfalty zawierające w składzie rozdrobnioną
gumę należy magazynować w temperaturze
do 190˚C w zbiornikach izolowanych z mieszadłem mechanicznym. W celu zminimalizowania ryzyka osadzania się gumy, wskazane
jest dodatkowo utrzymywanie asfaltu w cyrkulacji zbiornik-pompa-zbiornik.
Badania stabilności asfaltu wykazały wysoką jednorodność i stałość właściwości magazynowanego asfaltu w ciągu 7 dni, jednakże
w celu ograniczenia ryzyka separacji składników nie zaleca się zaprzestania mieszania asfaltu na okres dłuższy niż 8 godzin.
MODBIT 45/80-55 CR charakteryzuje się
parametrami technicznymi zbliżonymi do właściwości standardowego polimeroasfaltu,
umożliwiającymi produkcję, rozkładanie i zagęszczanie mieszanek mineralno-asfaltowych
bez potrzeby stosowania specjalnych operacji
technologicznych, co potwierdziły doświadczenia przy postępowaniu z mma podczas realizowanych odcinków próbnych.
Fot. 4. Widok ślimaka rozkładarki.
Brak osadzania się mma na powierzchni
urządzenia (Źródło: Autorzy)
W tabeli 4 przedstawiono zakresy temperatury technologicznej, zalecane przy stosowaniu lepiszcza modyfikowanego dodatkiem gumy. Zakresy temperatury produkcji i zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych należy dostosować do rodzaju mieszanki, warunków klimatycznych panujących podczas jej
wbudowywania i odległości wytwórni mma
od placu budowy.
Recykling warstwy nawierzchni wykonanej
z użyciem asfaltu modyfikowanego polimerami z dodatkiem gumy nie różni się niczym
Nr 1/2013
Tabela 4. Rekomendowane zakresy temperatury technologicznej lepiszcza
modyfikowanego polimerami z dodatkiem gumy, 45/80-55 CR
Temperatura
Minimalna
Optymalna
Maksymalna
Pompowania lepiszcza
130°C
180°C
190°C
Produkcji mieszanki mineralno-asfaltowej
160°C
170 – 180°C
190°C
Zagęszczania mieszanki mineralno-asfaltowej
105°C
145 – 150°C
160°C
od procesu technologicznego w przypadku
warstwy wbudowanej z zastosowaniem asfaltów modyfikowanych tradycyjnymi polimerami. Nawierzchnia wykonana z wykorzystaniem
materiału z recyklingu warstw zawierających
rozdrobnioną gumę ma właściwości użytkowe
co najmniej na takim samym poziomie jak
przy użyciu destruktu asfaltowego zawierającego asfalt drogowy lub modyfikowany [8].
Zdrowie i bezpieczeństwo
Analizując dane z doświadczeń w Szwecji
[9] z podobnymi wyrobami należy stwierdzić,
iż dodatek gumy do asfaltu w połączeniu z niezmienionym postępowaniem z wyrobem
w stosunku do asfaltu tradycyjnie modyfikowanego nie powoduje wzrostu ryzyka dla zdrowia i bezpieczeństwa ludzi i środowiska. Obowiązujące przepisy określające poziomy NDS,
NDSCh dla zidentyfikowanych substancji niebezpiecznych nie są przekraczane i jednocześnie są na niskim poziomie. Żadne badane
opary nie wykazywały działania kancerogennego. W raporcie [10] przygotowanym na podstawie badań prowadzonych w USA stwierdzono, że technologie asfaltowe z zastosowaniem
destruktu gumowego nie mają negatywnego
wpływu na zdrowie pracownika, mogą natomiast być uciążliwe. Najczęstszymi skutkami
narażenia na opary to podrażnienie oczu i górnych dróg oddechowych. Specyficzny zapach
lepiszcza z dodatkiem gumy jest wyczuwalny
w trakcie magazynowania i produkcji mma,
jednakże po wbudowaniu w nawierzchnię staje się niewyczuwalny.
Podsumowanie
Zastosowanie rozdrobnionej gumy z recyklingu opon samochodowych, jako materiału
służącego do poprawy jakości nawierzchni asfaltowych, jest jednym z najefektywniejszych
sposobów zagospodarowania odpadów gumowych. Do niedawna nierozwiązywalnym pro-
blemem było wyprodukowanie termostabilnego lepiszcza modyfikowanego dodatkiem gumy, które może być przechowywane i transportowane na gorąco, tak jak lepiszcza tradycyjne. Asfalt modyfikowany polimerami z dodatkiem gumy MODBIT 45/80-55 CR jest
pierwszym takim wyrobem dostępnym w Polsce, który w pełni spełnia wymagania techniczne wymagane normą klasyfikacyjną
PN-EN 14023: 2011. Jednocześnie walidacja
wyrobu w skali laboratoryjnej i przemysłowej
potwierdza korzystne właściwości lepiszcza,
przekładające się na wzrost trwałości nawierzchni asfaltowych. Stosowanie asfaltu
z gumą nie wymaga znaczących zmian w produkcji i wbudowywaniu mma w stosunku
do stosowania tradycyjnego asfaltu modyfikowanego polimerami.
Wysoka lepkość i kohezja lepiszcza w pośrednich zakresach temperatury pozwalają
na zastosowanie asfaltu z gumą w mieszankach (BBTM 8, SMA 8, PA 8 i 11), które redukują hałas generowany przez ruch pojazdów.
Bibliografia:
[1] Krajowy plan gospodarki odpadami 2014, projekt 3-112010, Uchwała Nr 217 rady Ministrów z dnia 24 grudnia 2010 r.
[2] Sybilski D. Zastosowanie odpadów gumowych w budownictwie drogowym, Przegląd budowlany Nr 5/2009
[3] Horodecka R., Kalabińska M., Piłat J., Radziszewski P.,
Sybilski D., Wykorzystanie zużytych opon samochodowych w budownictwie drogowym, Instytut Badawczy
Dróg i Mostów zeszyt 54, 2002
[4] PN-EN 14023:2011 „Asfalty i lepiszcza asfaltowe. Zasady klasyfikacji asfaltów modyfikowanych polimerami”
[5] Załącznik krajowy NA do normy UNE-EN 14023:2010
„Asfalty i lepiszcza asfaltowe. Zasady klasyfikacji asfaltów modyfikowanych polimerami”
[6] Techniczne warunki dostawy asfaltu modyfikowanego
gumą, TL RmB-StB By „Technische Lieferbedingungen
für Gummimodifizierte”, Bitumen, 2010
[7] Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych. WT-2 2010 Wymagania techniczne. GDDKiA 2010.
[8] Praca zbiorowa. Raport Feasibility of recycling rubber-modified paving materials, 2005, State of California
Department of Transportation
[9] Nordgren T., Preinfalk L., Raport: Asphalt Rubber
– a new concept for asphalt pavements in Sweden.
Swedish Road Administration 2009
[10] Raport Crumb-Rubber Modified Asphalt. Paving: Acute Health Effects and occupational Exposures. NIOSH
HETA # 2001-0536-2864
[11] Superpave Binder Specification and Test Methods.
Strategic Highway Research Program 1995
9
Mieszanki mineralno-asfaltowe z lepiszczem
modyfikowanym nowym polimerem Kraton
Włodzimierz Poboży*
epartament Transportu stanu Oklahoma (ang. ODOT – Oklahoma Departament of Transportation) wiąże duże nadzieje z nową nawierzchnią wykonaną w zachodniej części Oklahoma City na drodze
I-40, na której po sfrezowaniu starych warstw
ułożono nowe z mieszanek mineralno-asfaltowych (mma), do wyprodukowania których zastosowano wysoko modyfikowane lepiszcze
asfaltowe. Pierwsze użycie tego rodzaju mma
(ang. HIMA -Highly Modified Asphalt) z wysoko modyfikowanym lepiszczem miało miejsce
w wykonawstwie robót drogowych na drodze
I-40 w miejscowości Caddo County. Prace
nad tym projektem rozpoczęły się w lutym 2012 r. od zmiany organizacji ruchu, zakończyły się w kwietniu, kiedy sfrezowano starą nawierzchnię i ułożono nowe warstwy.
ODOT oczekuje, że użycie mieszanki HIMA
powinno umożliwić uzyskanie trwałej konstrukcji nawierzchni drogi o zmniejszonej grubości, a oszczędności z tym związane pozwolą administracji drogowej na realizację programu znaczącego zwiększenia zakresu odnów
nawierzchni przy wykorzystaniu dotychczasowych funduszy. W Oklahomie, jeden rodzaj
lepiszcza, wysoko modyfikowany asfalt
PG76-28 E, został zastosowany do trzech różnych mma na drodze I-40. Lepiszcze użyte
do produkcji HIMA zawierało 7,5% (m/m) SBS
(polimer styren-butadien-styren), to znaczy
dwa razy więcej, niż w dotychczas stosowanych
lepiszczach modyfikowanych polimerami.
Z istniejących opracowań teoretycznych
i praktycznych doświadczeń powszechnie wiadomo, że modyfikacja polimerami lepiszczy
asfaltowych zwiększa odporność na koleinowanie i powstawanie ubytków w nawierzchni
wykonanych z mma, a jedynym ograniczeniem
poprawiania tych parametrów jest dopuszczalne stężenie polimeru w lepiszczu. Zazwyczaj,
gdy zawartość polimeru osiąga 3% (m/m),
lepkość lepiszcza zwiększa się tak, że mieszanka mineralno-asfaltowa staje się bardzo
trudna do wyprodukowania w wytwórni i zbyt
D
10
mało urabialna w trakcie wbudowywania. Natomiast polimer Kraton™ D0243, zastosowany w Oklahomie na drodze I-40 do asfaltu
PG76-28 E, był nowym polimerem wyprodukowanym w Houston przez Kraton Performance Polymers Inc.
„Naszym celem jest obniżenie kosztów wykonywania nawierzchni” – stwierdził szef naukowy w Dziale Badań i Rozwoju w Kraton Polimers. Pomimo tego, że polimery są drogie
i że dodaje się ich tak dużo, to jeżeli można
zmniejszyć grubość warstw asfaltowych z 10
cali aż do 6 cali, to te nawierzchnie i tak będą
tańsze. Dotychczas stosowane lepiszcza o wysokiej, procentowej zawartości polimeru odznaczały się dużą lepkością, a mieszanki z nich
wykonane były zbyt trudne do zagęszczenia.
W mieszance HIMA zastosowano polimer, który ma wystarczająco niską lepkość, aby można
było zwiększyć jego zawartość bez pogorszenia
urabialności i możliwości zagęszczania mma.
Przedstawiciele administracji drogowej stanu Oklahoma mieli nadzieję, że będzie możliwe zmniejszenie grubości tradycyjnie wykonywanych warstw. Jednocześnie brali pod uwagę, że zwiększenie stopnia polimeryzacji mieszanki spowoduje wzrost jej ceny, jednak będzie on zrekompensowany przez zmniejszenie
grubości warstwy i wydłużenie czasu eksploatacji nawierzchni.
Mieszanka HIMA pozwala
na zmniejszenie grubości warstwy
Departament Transportu stanu Oklahoma
dopuścił do zastosowania mieszanki HIMA
z wysoko modyfikowanym asfaltem bez przeprowadzania własnych testów na odcinkach
próbnych, ponieważ dysponował wynikami
badań przeprowadzonych na torze testowym
w Narodowym Centrum Technologii Asfaltowych (ang. NCTA – National Center for Asphalt
Technology).
W NCTA przedstawiciele drogowej administracji stanu Oklahoma mogli zobaczyć jak zachowują się warstwy ułożone na poszczegól-
nych odcinkach próbnych po krótkim, dwuletnim okresie obciążenia ciężkim ruchem. Wyniki na torze testowym wskazywały, że HIMA
jest dobrą opcją do wykonywania robót remontowych zapobiegających koleinowaniu
i przenoszeniu spękań od podbudowy. Ponieważ materiał ten sprawdził się w NCTA, zdecydowano wypróbować go na drodze I-40, gdzie
występują koleiny i spękania.
Projekt zrealizowano na 2 – milowym odcinku drogi I-40, znajdującym się na wschodnich
obrzeżach miejscowości Caddo County.
Na podstawie danych otrzymanych z odcinków
próbnych w NCTA zakładano, że nowe, wysoko
modyfikowane lepiszcze polepszy właściwości
nawierzchni w stopniu uniemożliwiającym powstawanie spękań zmęczeniowych i kolein.
Warstwa o grubości 8 cali, w której zastosowano mieszankę HIMA powinna charakteryzować
się takimi właściwościami jakich należy oczekiwać od typowej warstwy o grubości 10,5 cala.
Mieszanki mineralno-asfaltowe
HIMA z wysoko modyfikowanym
asfaltem na drodze I-40 w Oklahomie
Litera „E” w nazwie asfaltu PG76-28 E jest
przeznaczona do nowego protokółu badania
MSCR i oznacza „ekstremalnie wysoki stopień”. Przewidziane symbole to: S (standardowy), H (wysoki), V (bardzo wysoki) i E (ekstremalnie wysoki) i odpowiadają one poziomowi
obciążenia ruchem. Ta nowa kategoria wprowadza nowe parametry badań zawierające procentowe odkształcenie sprężyste, którym będzie można potencjalnie zastąpić badanie PG
+ nawrót sprężysty. MSCR jest najlepszą metodą do określenia charakterystyki lepiszcza
użytego w omawianym projekcie. W odniesieniu do lepiszcza PG 76-28 E wymagana była
wartość 95% nawrotu sprężystego przy poziomie obciążenia 3,2 kPa.
Gdy następują ugięcia nawierzchni
pod wpływem obciążenia ruchem, maksymalne naprężenia rozciągające występują w dolnych warstwach konstrukcji drogi. Powstające
Nr 1/2013
w ich wyniku spękania podbudowy mogą migrować w górę konstrukcji, czego wynikiem
jest powstawanie spękań odbitych w warstwie
ścieralnej.
Jeżeli można zastosować asfalt o wyższym
stopniu modyfikacji, to stworza się szansę
na „uzdrowienie” dolnej warstwy i zapobieżenie powstawaniu tam spękań. Warstwy na dro-
dze I-40, zgodnie z koncepcją wydłużenia ich
trwałości, zostały wykonane z mieszanek
o zwiększonej zawartości lepiszcza asfaltowego. Mieszanka HIMA poprzez zwiększenie ela-
Wbudowywanie mieszanki HIMA z lepiszczem modyfikowanym nowym polimerem Kraton
pozwala zmniejszyć grubość warstwy nawierzchni o 30% obniżając koszty nawierzchni asfaltowych
Wbudowywanie mieszanki HIMA na drodze I-40 w Oklahomie
Nr 1/2013
11
NAWIERZCHNIE ASFALTOWE
styczności powinna zapewnić większą odporność na naprężenia, które mogą spowodować
spękania w najniższej warstwie.
Wykonawca robót na drodze I-40 ułożył,
na sfrezowane i spryskane upłynnionym asfaltem podłoże, warstwę pośrednią o grubości 1,5 cala z HIMA i kruszywem o maksymalnej wielkości ziarna (ang. NMAS – Nominal Maximum Aggregate Size) 3/8 cala. Następnie zostały ułożone 2 warstwy, każda
o grubości 2,5 cala z mieszanki Oklahoma
S3, zawierającej wysoko modyfikowane lepiszcze i kruszywo o NMAS równej ¾ cala,
przy czym kruszywo spełniało warunek: 100%
przechodzi przez sito # 1 cal. Kolejna warstwa o grubości 1,5 cala wykonana została
z mieszanki Oklahoma S5, z wysoko modyfikowanym lepiszczem i kruszywem o NMAS
równej 3/8 cala, przy czym kruszywo spełniało warunek: 100% przechodzi przez sito
# 1/2 cala. Wymagana war tość zagęszczenia
w odniesieniu wszystkich trzech warstw wynosiła 94%.
Warstwy z mieszanek HIMA zostały przykryte warstwą z mieszanki o strukturze otwartej
(ang. OGFC – Open Graded Friction Course).
Mieszanki mineralno-asfaltowe z wysoko
modyfikowanym lepiszczem, za pomocą dotychczas stosowanych polimerów, mogą zachować wystarczającą urabialność jeżeli zostaną wyprodukowane w wysokiej temperaturze, w zakresie 370 – 380°F (188-193°C), ale
to powoduje dodatkowy wzrost kosztów podgrzewania i przedwczesne starzenie lepiszcza.
Mieszanka HIMA na drogę I-40 została wyprodukowana w temperaturze 3250F (163°C).
Do realizacji projektu na drodze I-40 zużyto 1500 ton asfaltu, co odpowiada 30000 ton
mieszanki (ułożonej w ciągu 3 miesięcy).
Zgodnie z ustaleniami z wykonawcą robót (firmą Hasskell Lemon Construction z Oklahoma
City), górna warstwa o strukturze otwartej została wykonana z użyciem standartowego lepiszcza PG76-28.
Tradycyjna warstwa o strukturze otwartej jest
warstwą, której trwałość wynosi średnio od 7
do 8 lat. Gdyby udało się wydłużyć ten okres
do 10-12 lat, byłby to sukces. W następnym
cyklu badań w NCTA administracja drogowa
stanu Oklahoma przewiduje dokonanie oceny
nowej nawierzchni o strukturze otwartej.
12
Departament Transportu stanu Oklahoma
preferuje mieszanki o strukturze otwartej (popularnie zwane „popcorn”), ponieważ charakteryzują się one właściwą szorstkością, dobrym odprowadzaniem wody deszczowej i wody powstającej z roztapiania się śniegu eliminując zjawisko aquaplanningu oraz zapobiegają wytwarzaniu „mgły” przez koła ciężarówek.
Warstwa z mieszanki „popcorn” nie wzmacnia
konstrukcji drogi i nie uwzględnia się jej w obliczeniach nośności. Nawet jeżeli ta warstwa
w jakimś stopniu poprawia nośność, to jest
pomijana w obliczeniach i traktowana jedynie
jako warstwa poprawiająca bezpieczeństwo.
ODOT oczekuje, że nawierzchnia asfaltowa
wykonana z użyciem HIMA będzie się charakteryzowała dużo dłuższą żywotnością i zwiększoną odpornością na koleinowanie. Liczy też
na to, że warstwa pośrednia z mieszanki HIMA
z asfaltem PG76-28 E pozwoli „zwalczyć”
spękania zmęczeniowe. Jeżeli uda się wydłużyć żywotność z 11-12 lat do 15-20 lat, zaoszczędzi to wiele dolarów, które stan Oklahoma wydaje na utrzymanie dróg.
Jeżeli cieńsze warstwy, o grubości przewidzianej w omawianym projekcie, będą się zachowywać zgodnie z oczekiwaniami, nie będzie
potrzeby wymieniać konstrukcji drogi w całości.
To mogłoby w sposób znaczący zaoszczędzić
czas i pieniądze. Przewiduje się, że to rozwiązanie powinno zapewnić większą odporność nawierzchni na procesy zmęczeniowe, ponieważ
warstwy zawierają dużą zawartość polimeru. Powinno także zwiększyć odporność na koleinowanie i spękania, przy założeniu, że wystarczająca
jest grubość warstwy, a naprężenia w dolnych
warstwach ulegną zmniejszeniu. Czy taka nawierzchnia będzie bardziej trwała? Tego jeszcze
nie wiadomo. Aby uzyskać odpowiedź konieczne są następne cykle badawcze w NCTA.
Podsumowanie
Opisany projekt miał tak duże znaczenie, że
był dokładnie studiowany przez personel Departamentu Transportu stanu Oklahoma, Stowarzyszenie Wykonawców Nawierzchni Asfaltowych w Oklahomie, Instytut Asfaltowy i Federalną Administrację Autostrad. Próbki z odwiertów wykonanych podczas pierwszego dnia pracy zostały wysłane do analizy do Centrum Badawczego Federalnej Administracji Autostrad.
Tam zostaną przeprowadzone dalsze badania i administracja drogowa stanu Oklahoma
oczekuje na otrzymanie kompletnych wyników
dotyczących wysoko modyfikowanych mieszanek, co umożliwi przeprowadzenie pogłębionej analizy odnośnie oczekiwanej trwałości
mieszanek objętych tym projektem. Jeżeli będziemy możliwe obniżenie kosztów w wyniku
zastosowania cieńszych warstw z HIMA, to
spowoduje to zmniejszenie kosztów ogólnych,
co z kolei umożliwi znaczne zwiększenie zakresu napraw stanowych i międzystanowych
autostrad. Da to również możliwość bardziej
elastycznego wykorzystania budżetu.
Departament Transportu stanu Oklahoma
nie zakończył prób z HIMA. Planuje znalezienie innego odcinka drogi, gdzie zastosowanie
mieszanki HIMA byłoby dobrym rozwiązaniem.
Podczas gdy projekt na drodze I-40 zakładał
wykonanie warstw o łącznej grubości 8 cali, to
teraz zamiarem ODOT jest wytypowanie odcinka, na którym łączna grubość warstw wynosiłaby 5 cali i zastosowana technologia byłaby
odtworzeniem rozwiązań, zastosowanych
na torze badawczym NCTA. Jednocześnie obserwacji będzie poddane zachowanie nawierzchni wykonanej na drodze I-40.
Cienkie warstwy z mieszanki HIMA, cieńsze
od konwencjonalnych cienkich warstw, mają
w porównaniu z nimi dodatkową zaletę: nie
wymagają zmian istniejącego profilu nawierzchni. Przewagą takiej cienkiej warstwy
zastosowanej do odnowy jest to, że nie trzeba
mieć obaw o profil podłużny na odcinku autostrady. Nie ma potrzeby usuwania barier
ochronnych. Nie trzeba również podejmować
dodatkowych działań na wiaduktach. Odnowa
za pomocą cienkiej warstwy eliminuje wiele
problemów wtórnych.
Administracja drogowa stanu Oklahoma
oczekuje, że technologia HIMA pozwoli wydłużyć trwałość nawierzchni dróg i nie będą
konieczne częste ich naprawy. Technologia ta
pozwoli nadrobić zaległości powstałe w przeszłości i umożliwi stosowanie nowych rozwiązań w konstrukcjach drogowych na terenie
Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej.
Żródło: www.theasphaltpro.com
Opracowała: Hanna K. Walęcka
Nr 1/2013
Seminarium techniczne eSeMA 2013 – relacja
Krystyna Szymaniak*
dniach 20-22 lutego 2013 r. odbyło się w Zakopanem kolejne seminarium techniczne zorganizowane
przez firmę Rettenmaier Polska.
W seminarium wzięło udział 160 uczestników, reprezentujących: krajowych wykonawców
nawierzchni asfaltowych, producentów kruszyw,
lepiszczy i dodatków stosowanych do mieszanek mineralno-asfaltowych oraz sprzętu do wytwarzania i wbudowywania mma, laboratoria
drogowe, administrację drogową z oddziałów
GDDKiA i wyższe uczelnie techniczne.
W seminarium uczestniczyli także zaproszeni goście z zagranicy, reprezentujący: Europejskie Stowarzyszenie Wykonawców Nawierzchni Asfaltowych (EAPA), administrację drogową
landu Bawaria, laboratorium drogowe TPA
Niemcy i niemieckie Stowarzyszenie Naukowo-Badawcze Drogownictwa i Transpor tu
(FGSV), a także niezależny ekspert z Niemiec.
W imieniu organizatora otwarcia seminarium dokonali Piotr Kurach – Prezes Rettenmaier Polska i Krystyna Szymaniak – Kierownik Działu Drogownictwa w firmie Rettenmaier Polska.
Prezes Piotr Kurach przypomniał, że pierwsze seminarium zostało zorganizowane przez
firmę w 2002 r. i wówczas postawione cele takie jak: prezentacja innowacji, wykorzystanie
w praktyce, wymiana poglądów i doświadczeń
krajowych i zagranicznych są konsekwentnie
realizowane w trakcie kolejnych spotkań.
Krystyna Szymaniak powitała gości krajowych i zagranicznych. Przedstawiła skład Rady
Programowej tegorocznego seminarium oraz
firmy towarzyszące (Lafarge i LOTOS Asfalt).
Patronat honorowy nad seminarium objęli:
GDDKiA i PSWNA, a patronat medialny czasopisma: INRASTRUKTURA i Polskie Drogi.
W pierwszym dniu seminarium przedstawionych zostało 9 prezentacji w dwóch sesjach. Po każdej sesji odbywały się dyskusje,
w trakcie których prelegenci udzielali wyja-
W
* Krystyna Szymaniak
– Rettenmaier Polska Sp. z o.o.
Nr 1/2013
Krystyna Szymaniak, Piotr Kurach (fot. K. Jabłoński)
śnień i odpowiedzi na pytania uczestników.
 Marketing mma – Egbert Bouving (Dyrektor EAPA) przedstawił główne cele działalności
Stowarzyszenia, do których należą między innymi: reprezentowanie członków na forum europejskim, wymiana doświadczeń, inicjowanie
i udział w pracach dot. branży np. normalizacja,
zagadnienia bhp. EAPA organizuje konferencje,
publikuje wydawnictwa, a obecnie przygotowuje stronę internetową (w języku angielskim),
która będzie zawierała nie tylko specjalistyczne
dane, ale także informacje uświadamiające ludziom spoza branży i decydentom jak ważna
jest sieć drogowa z nawierzchniami asfaltowymi. Strona ma być gotowa w drugiej połowie 2013 r. W swoim wystąpieniu podkreślił
znaczenie komunikacji, zarówno na zewnątrz firmy jak i wewnątrz (informacje powinny docierać do wszystkich pracowników).
 Bawarska Administracja Drogowa
– Siegfried Scheuer (Radca ministerialny),
reprezentujący największy kraj związkowy
w Niemczech, omówił na wstępie organizację
Najwyższego Urzędu Budownictwa w Bawarii,
w tym 3-stopniowej administracji drogowej.
W gestii tej administracji jest 2509 km autostrad, 6535 km dróg federalnych, 14026 km
dróg państwowych i 15000 obiektów mostowych. Liczba pracowników wszystkich szczebli, łącznie z zatrudnionymi w służbach utrzymaniowych, wynosi ponad 8000 osób. Zadaniami administracji są: planowanie, budowa
i utrzymanie zarządzaną siecią drogową tak,
aby mogły być realizowane następujące cele:
– zapewnienie mobilności społeczeństwa,
– promowanie transpor tu gospodarczego,
pracowników i rekreacyjnego.
W centrum zadań administracji są zatem:
zapewnienie dróg o dużej trwałości i przepustowości (do 2025 r. przewidywany jest duży
wzrost obciążenia ruchem w Bawarii i konieczna będzie np. rozbudowa autostrad do 6 pasów
ruchu), bezpiecznych do jazdy (bawarski program bezpieczeństwa ruchu drogowego
do 2020 r.), dostępnych dla osób niepełnosprawnych i starzejącego się społeczeństwa,
przyjaznych dla środowiska (obniżenie hałasu).
 Długotrwałe nawierzchnie (HD) z mma
– Kerstin Gärtner (TPA Niemcy) przedstawiła wyniki badań i doświadczeń praktycznych,
mających na celu uzyskanie trwałych nawierzchni z mma. Szczególne znaczenie
w osiągnięciu tego celu ma odpowiednia warstwa wiążąca, która przejmuje największe naprężenia ścinające, gwarantuje wysoką nośność i warunkuje równość warstwy ścieralnej. W wyniku prac prowadzonych od 2007 r.
opracowano koncepcję mieszanki mastyksowo-grysowej do warstwy wiążącej (niem.
Splittmastixbinder) i wykonano odcinki próbne
takich warstw wiążących na autostradach
w Północnej Bawarii. Badania odporności
na zmęczenie wykazały wyższą oczekiwaną żywotność. Doświadczenia praktyczne pozwoliły
13
NAWIERZCHNIE ASFALTOWE
na sformułowanie następujących wniosków
dot. zastosowania w warstwie wiążącej mieszanki mastyksowo-grysowej (AC 16 B S
– Typ SMA):
– można ją łatwo wbudowywać (bez żadnych
dodatkowych wymagań),
– brak jest jakiejkolwiek skłonności do segregacji,
– możliwe jest zastosowanie materiałów z recyklingu,
– wykazuje dużą odporność na deformacje,
– nadaje się do wszystkich warstw ścieralnych
z mma.
W rezultacie badań i doświadczeń będą
opracowane (i opublikowane) odpowiednie
zalecenia techniczne.
 Wprowadzanie wyrobów budowlanych
do obrotu wg CPR nr 305/2011
od 1.07.2013 – omówił Krzysztof Błażejowski (ORLEN Asfalt).
Z dniem 1 lipca 2013 r. Rozporządzenie CPR
nr 305/2011 zastępuje dotychczasową dyrektywę CPD 89/106 (w Polsce znaną jako dyrektywa „Wyroby budowlane”). W tym Rozporządzeniu rozszerzono i uszczegółowiono listę wymagań podstawowych wobec obiektów budowlanych. Podobnie jak w CPD 89/106 również w CPR nr 305/2011 nadal wymagany jest
wspólny, jednolity język techniczny do stosowania przez producentów wyrobów. Rozporządzenie znosi deklarację zgodności, a producent będzie przekazywał, lub udostępniał
w formie elektronicznej (np. w internecie), odbiorcom wyrobów deklarację właściwości użytkowych wyrobu, która będzie najważniejszym
dokumentem wystawianym przez producenta.
Zgodnie z CPR wprowadzenie wyrobu do obrotu oznacza udostępnienie po raz pierwszy wyrobu na rynku unijnym. Rozporządzenie to
określa obowiązki producenta wyrobu, np. musi on przechowywać dokumentację przez 10 lat
i udostępniać organom nadzoru rynku dokument identyfikujący wszystkich dostawców
i odbiorców. W załączniku IV Rozporządzenia
są listy wyrobów budowlanych (nr 23: Wyroby
do budowy dróg, nr 24: Kruszywa). Istotnym
postanowieniem przejściowym w Rozporządzeniu jest zapis mówiący, że wyroby budowlane
wprowadzone do obrotu przed 1.07.2013 r.
zgodnie z dyrektywą CPD 89/106/EEC uznaje
się za zgodne z CPR nr 305/2011. Do chwili
14
obecnej brak jest krajowych przepisów wykonawczych (z Ministerstwa Budownictwa) oraz
wytycznych Komisji Europejskiej dot. nowej
deklaracji właściwości użytkowych.
 Właściwości przeciwpoślizgowe nawierzchni drogowych. Wyniki badań
– Marta Wasilewska (Politechnika Białostocka) scharakteryzowała stosowane na świecie metody pomiaru właściwości przeciwpoślizgowych nawierzchni. Przedstawiła wyniki
badań terenowych przeprowadzonych na drodze krajowej nr 8 z warstwą ścieralną z SMA.
Największy spadek właściwości przeciwpoślizgowych odnotowano po około 1 miesiącu
od oddania drogi do ruchu. Natomiast na rondzie z warstwą ścieralną z SMA odnotowano
bardzo duży spadek tych właściwości (po około 2 miesiącach spadek był taki jak na drodze
Marta Wasilewska
dopiero po 2 latach). Badania zostały wykonane przy wsparciu funduszu społecznego UE.
 Badania i ocena hałaśliwości nawierzchni asfaltowych – Władysław Gardziejczyk
(Politechnika Białostocka) przywołał Dyrektywę 2002/49/WE, która między innymi dotyczy
walki z hałasem drogowym i omówił stosowane
metody pomiaru hałasu. Jednym ze sposobów
redukcji hałasu mogą być ciche nawierzchnie,
zamiast ekranów akustycznych. Rozwiązanie to
nie zawsze zastąpi ekrany akustyczne, ale każdorazowo wymaga to sprawdzenia. Dotychczas
brak jest w kraju ustalenia nawierzchni referencyjnej pod względem hałasu. W prezentacji autor przedstawił propozycję klasyfikacji nawierzchni pod kątem hałaśliwości.
 Praktyczne aspekty klasyfikacji kruszywa wypełniającego wg normy PN-EN
na przykładzie kopalni Radkowice – Marek
Krajewski (IBMB). W kopalniach kruszyw powstaje coraz więcej materiału z odpylania.
Podjęto badania mające na celu utylizację pyłów jako dodatku do mma. Wyniki tych badań
wskazały, że pyły z kopalni Radkowice spełniają wymagania wobec wypełniacza i mogą
być stosowane do produkcji mma.
 Nawierzchnia SMA z użyciem asfaltu modyfikowanego gumą – Agnieszka Kędzierska
(LOTOS Asfalt) przedstawiła wyniki badań i doświadczenia terenowe z zastosowania mma
z lepiszczem asfaltowym modyfikowanym gumą (Modbit 45/80-55 CR). Oprócz dodatku gumy do asfaltu wprowadzono niewielką ilość polimeru aby zapewnić stabilność lepiszcza.
W 2012 r. badania laboratoryjne lepiszcza wykonała Politechnika Warszawska. Następnie
opracowano receptę mieszanki SMA z asfaltem
Modbit 45/80-55 CR, w której zastosowano
włókna celulozowe (z IRS). Odcinki próbne wykonała w 2012 r. firma Skanska na drodze obciążonej bardzo ciężkim ruchem.
 Hydrosiew – Dariusz Teresiński
i Krzysztof Teresiński (Zielony Ekspress
– obecnie BRIGA). Firma wykonuje zazielenianie skarp drogowych, wałów przeciwpowodziowych, pól golfowych, boisk itp. metodą
hydrosiewu. Dysponuje wysoko wydajnym
sprzętem do robót (obsiew powierzchni 0,5 ha
wykonuje w ciągu 5-6 minut). Do zazielenia
wykorzystywana jest mieszanka traw z dodatkiem włókien celulozowych. Bardzo ważny jest
dobór nie tylko odpowiednich nasion do zazieleniania, ale także techniki siewu i pielęgnacji
(nawadnianie i koszenie).
W drugim dniu seminarium przedstawionych zostało 8 prezentacji:
 Zmiany w przepisach technicznych dotyczących mma w Niemczech – Bernd Nolle
(TPA Niemcy), przedstawił genezę i zakres
zmian w przepisach opracowanych w FGSV
przez Grupę roboczą 7 „Budownictwo asfaltowe” (której jest przewodniczącym). Podjęcie
prac nad zmianami zostało spowodowane
szybko (już po 2 do 5 latach) pojawiającymi
się uszkodzeniami nawierzchni asfaltowych
(przede wszystkim warstw ścieralnych wykonanych z AC 11 D S, oraz częściowo również
SMA 11 S i SMA 8 S i sporadycznie warstw
wiążących). Zjawisko to nie jest lokalne i występuje szczególnie na drogach obciążonych
Nr 1/2013
ciężkim ruchem. Po analizie zebranych wyników badań między innymi podwyższono: zawartość lepiszcza w mma o 0,1% (m/m),
a wskaźnik zagęszczenia mma o 1%.
 Uszkodzenia nawierzchni i ich przyczyny. Co robić? – Klaus Graf (niezależny ekspert) przedstawił paletę uszkodzeń nawierzchni takich jak: koleiny, sfalowania, spękania odbite, pęknięcia spowodowane starzeniem
i zimnem oraz nieodpowiednią nośnością.
Omówił przyczyny ich występowania. Zwrócił
uwagę na wady wbudowywania, nieodpowiednie wykonywanie połączeń i spoin. Podkreślił,
że konsekwencjami uszkodzenia dróg są: postępujące zniszczenie konstrukcji, eksplozja
kosztów napraw, zakłócenia ruchu i zwiększona częstość wypadków.
 Ofensywa jakości mma. Cel – jakość
nawierzchni asfaltowych w Bawarii – Siegfried Scheuer (Radca ministerialny). Administracja drogowa w Bawarii dokonuje co 3 lata
oceny stanu wszystkich dróg (zgodnie z przepisem ZEB). Od kilku lat obserwowane jest
zjawisko pogarszającego się stanu dróg.
W związku z tym w 2011 r. powołano Grupę
Siegfried Scheuer (fot. K. Jabłoński)
roboczą złożoną z przedstawicieli: administracji, dostawców asfaltów, producentów mma,
instytutów badawczych, firm budowlanych,
stowarzyszeń branżowych, uczelni technicznych. Celem działania tej Grupy jest podwyższenie jakości budowy dróg asfaltowych.
Grupa działa w 5 komitetach roboczych ds.:
asfaltu, wypełniacza, związania warstw, recyklingu mma, realizacji budowy. W wyniku
działań i prac komitetów opracowano zmiany
w przepisach technicznych, obowiązujące
na terenie landu Bawaria.
Nr 1/2013
 Produkcja mma o nieciągłym uziarnieniu. Kluczowe punkty na WMB i ich wpływ
na jakość mma – Bartosz Wojczakowski
(INNOWO). W prezentacji autor omówił takie
zagadnienia w produkcji mma o nieciągłym
uziarnieniu jak: składowanie kruszyw, dozowanie wstępne i kalibracja, sortowanie, sita, instalacje dodatków, czas mieszania. Zdaniem
autora produkcja mma o nieciągłym uziarnieniu przez by-pass nie powinna być zakazana.
 FGSV AK 7.3.3 „Innowacje” – Kerstin
Gärtner (TPA Niemcy) przedstawiła zadania
Koła roboczego 7.3.3. (któremu przewodniczy). Są to: obserwacje nowych technologii,
zbieranie danych o technologiach obniżających hałas, przygotowywanie dokumentów roboczych dotyczących:
– asfaltów modyfikowanych gumą oraz mma
modyfikowanych gumą,
– alternatywnych warstw wiążących z mma,
– warstw ścieralnych o obniżonej hałaśliwości
oraz koncepcje projektów badawczych.
Na podstawie zebranych danych Koło robocze „Innowacje” wypracowuje techniczne zalecenia i wskazówki dot. innowacyjnych technologii. Opracowania te są publikowane
w czasopismach branżowych oraz internecie
i dostarczają informacji do planowania, przetargów oraz wykonywania robót według alternatywnych koncepcji.
 Adhezja lepiszczy do kruszyw. Wyniki badań w 2012 r. – Krzysztof Błażejowski
(ORLEN Asfalt) omówił wyniki badań przyczepności asfaltów do kruszyw metodą pomiaru kąta
zwilżania (w goniometrze). Badania przeprowadzono na dwóch rodzajach kruszywa (wapień
i granit) i z użyciem różnych środków adhezyjnych, których dodatek był stały i wynosił 0,5%
(m/m). Uzyskano zaskakujące wyniki, bo stwierdzono między innymi przypadki pogorszenia
przyczepności zamiast jej poprawy. ORLEN
Asfalt zamierza kontynuować badania adhezji innymi metodami (gotowania i wg PN-EN).
 Adhezja lepiszczy do kruszyw. Wyniki
badań w 2012 r. – Sebastian Witczak (TPA
Polska) przedstawił obszerne wyniki badań
przyczepności wg „starej” normy BN i „nowej”
PN-EN (metodami A, B i C). Badania przeprowadzono na 7 rodzajach kruszyw, 2 rodzajach
asfaltów (drogowym 35/50 i modyfikowanym
PmB 45/870-55) i z 2 rodzajami środków ad-
hezyjnych. Badania te dostarczyły zaskakujących wyników ( np. pogorszenia adhezji po dodaniu środka). Wyniki badań porównano z wymaganiami zawartymi w WT-2 2010. W wielu
przypadkach nie uzyskano wymaganego poziomu przyczepności (wg WT-2 2010).
 Składowe wpływające na określenie
wrażliwości próbek asfaltowych na wodę
(ITSR). Próba rozwiązania zagadki – Marek
Krajewski (IBMB) omówił wyniki badań ITSR,
przeprowadzonych na kruszywach o różnym
stopniu odporności na mróz (F1, F2, F4)
z użyciem 2 rodzajów asfaltów (drogowym
Marek Krajewski (fot. K. Jabłoński)
i modyfikowanym) i 5 różnych środków adhezyjnych (dozowanych w ilościach 0,1; 0,3
i 0,5 % (m/m)). Badania te dostarczyły interesujących wyników. Im gorsza jest mrozoodporność kruszywa tym wynik ITSR jest mniejszy. Jeden środek okazał się skuteczny zarówno w zakresie adhezji jak i poprawy ITSR. Jednak w dalszym ciągu badanie ITSR budzi wątpliwości, bo wyniki dwukrotnego badania
na tych samych materiałach różnią się nawet
o 25%. Przedstawione badania były sponsorowane przez Lafarge i ICSO.
Tematyka seminarium eSeMA 2013 okazała
się bardzo interesująca, o czym świadczyły
dyskusje po wygłoszonych prezentacjach.
Uczestnicy seminarium tradycyjnie brali
udział w regionalnej górskiej biesiadzie, jak
też uroczystej kolacji po zakończeniu obrad
w pierwszym dniu seminarium.
Kolejne seminarium eSeMA 2014 odbędzie
się w lutym 2014 r., na które już teraz firma
Rettenmaier serdecznie zaprasza.
15