Nízkoteplotné asfaltové zmesi, úvod k téme

V praxi sa už používajú viaceré technológie, ktorými možno znížiť teploty pri výrobe asfaltových zmesí. Základnou požiadavkou na ich uplatnenie je dosiahnutie rovnakej spracovateľnosti a rovnakých výsledných parametrov asfaltových zmesí ako pri štandardných asfaltových zmesiach [7].

Výstavba a údržba ciest má významný vplyv na tvorbu a ochranu životného prostredia. V prípade asfaltových zmesí ide predovšetkým o súvislosť s teplotou, ktorá sa pri ich výrobe pohybuje v rozpätí od 155 do 195 °C (TKP 6). Je to teplota, ktorú treba dosiahnuť na dostatočné vysušenie kameniva a zároveň na úpravu (zníženie) viskozity asfaltu na 0,2 Pa.s. Tým sa zabezpečí potrebné obalenie kameniva asfaltom, požadovaná spracovateľnosť zmesi pri ukladaní a hutnení a následne aj požadovaná životnosť zmesi v konštrukcii vozovky [7].

V posledných rokoch môžeme v našich zemepisných šírkach pozorovať nárast priemerných teplôt. Následkom toho musia asfaltové zmesi odolávať zvýšeným klimatickým účinkom, čo v konečnom dôsledku vedie k zmene ich správania smerom od pružno-plastického k plastickému. V kombinácii so zaťažením ťažkými nákladnými vozidlami tak vznikajú v asfaltových vrstvách trvalé deformácie. Na elimináciu týchto negatívnych účinkov sa postupne prechádza na gradačne tvrdšie typy cestných asfaltov, resp. na polymérom modifikované asfalty. Tieto typy spojív však vzhľadom na svoju viskozitu vedú k zvyšovaniu teplôt pri výrobe asfaltových zmesí, čo má, ako sme už uvideli, nepriaznivý vplyv na životné prostredie. Riešením sú tak technológie, ktorými možno znížiť teploty pri výrobe asfaltových zmesí.

Prečo sa zaoberať znižovaním teploty
Zníženie výrobnej teploty asfaltových zmesí prináša aj zníženie nákladov na energie. V podmienkach bežnej praxe obaľovacích súprav (t. j. prerušovaná výroba počas dňa) sa spotreba energie na jednu tonu asfaltovej zmesi pohybuje na úrovni okolo 300 MJ. Veľmi nahrubo možno odhadnúť úsporu približne 12 až 15 MJ na „každých“ 10 °C zníženia teploty zmesi. To, samozrejme, vedie aj k redukcii emisií a skleníkových plynov – či už priamo, alebo aj nepriamo, napríklad pri produkcii a transporte palív. Zároveň to umožňuje redukovať výpary TOC a tým zlepšiť pracovné prostredie asfaltérskych čiat. Z technického hľadiska vzniká možnosť zväčšiť dopravné vzdialenosti alebo „predĺžiť“ stavebnú sezónu pri zachovaní pôvodnej teploty zmesi, a to znížením už spomínanej viskozity, ktorej optimálne hodnoty na zhutňovanie asfaltovej zmesi sa udávajú v intervale 2 až 20 Pa.s (obr. 2).

Obr. 2  Príklad výsledku základných skúšok bitúmenu a nadväznosť na optimálne pracovné teploty asfaltovej zmesi [10]

Pred a po 2017
Do januára 2017 sme na Slovensku síce poznali a vyrábali nízkoteplotné asfaltové zmesi, no z pohľadu hlavných verejných zákazníkov neboli dostatočne identifikované a regulované. Vzhľadom na to, že spravidla pozostávajú z rovnakých zložiek ako bežné asfaltové zmesi a po zabudovaní musia spĺňať rovnaké kritériá, prihliadalo sa na ne ako na obvyklé hutnené asfaltové zmesi (TKP 6).
TKP 6 z roku 2015 obsahoval označenie NAZ (Nízkoteplotná Asfaltová Zmes), nikde ho však nedefinoval. V niektorých kapitolách indikoval, že dôjde k vydaniu samostatného dokumentu venovaného práve tejto problematike. Toto medziobdobie sa upravovalo požiadavkou na predkladanie technologického predpisu na výrobu, spracovanie a kontrolu NAZ objednávateľovi stavby.
Čo sa týka klimatických podmienok, v tomto smere TKP 6 upravuje požiadavky. Asfaltové zmesi na zhotovenie asfaltových vrstiev sa nesmú ukladať za dažďa, alebo ak je na podkladovej vrstve súvislý vodný film, sneh či zvyšky ľadu. Horná podkladová vrstva a ložná vrstva sa môžu rozprestierať na mierne zavlhnutý povrch. Obrusná vrstva sa môže položiť len na suchý povrch ložnej vrstvy. Požiadavky na teploty sumarizujeme v tab. 1.

Tab. 1 Požiadavky TKP 6 na klimatické podmienky pri ukladaní asfaltových zmesí

Dňa 1. 1. 2017 však vstúpil do platnosti nový rezortný predpis Ministerstva dopravy, výstavby a regionálneho rozvoja SR TKP 41: Nízkoteplotné asfaltové zmesi, ktorý de facto dáva istým požiadavkám a novinkám záväznosť. Ako principiálna zmena sa javí zavedenie definície NAZ. Nízkoteplotná asfaltová zmes je podľa nej hutnená asfaltová zmes, vyrobená a spracovaná pri teplote nižšej o 10 až 30 °C ako štandardná zmes rovnakého zloženia. Znížiť teploty pri výrobe a spracovaní umožňuje použitie prísad alebo technológia výroby (penoasfalt). Výsledné vlastnosti NAZ a štandardnej zmesi rovnakého zloženia sú navzájom ekvivalentné. TKP rozlišuje a definuje rôzne druhy prísad použiteľných na výrobu NAZ – či už na základe ich mechanizmu pôsobenia, alebo účinku na vlastnosti spojiva.

Keďže NAZ je ekologickým ekvivalentom bežnej horúcej asfaltovej zmesi, označenie alebo špecifikácia NAZ sa v projektovej dokumentácii nevyskytuje.

Zaujímavosťou je, že sa vyzdvihuje redukcia emisie CO₂, a teda zvýšená vhodnosť asfaltových úprav do interiérových aplikácií.
V prípade použitia NAZ technológiou penoasfaltu treba stanoviť optimálnu teplotu pri hutnení zhutňovacím pokusom. Tieto výsledky sa uvedú v skúške typu štandardnej zmesi s poznámkou NAZ.
Ak sa má NAZ použiť na diaľnice alebo rýchlostné cesty, treba dokladovať aj modul tuhosti a odolnosť proti únave (podľa tab. 2 a 3).

Tab. 2 Modul tuhosti asfaltových zmesí NAZ (AC)

Tab. 3 Minimálna odolnosť proti únave NAZ (AC)

V prípade penoasfaltu to môže predstavovať mierny problém z hľadiska logistiky. Penoasfalt by sa mal vyrobiť na zariadení, ktoré sa bude reálne používať na jeho výrobu, a mal by sa priviezť do laboratória, kde by sa z neho mali vyrobiť (ešte pri vhodnej teplote) predpísaným spôsobom vzorky na neskoršie skúšanie tuhosti a odolnosti proti únave. Tu budeme čeliť ďalšej výzve, pretože zariadenia na tieto skúšky nie sú bežnou súčasťou výbavy laboratórií. Ani veľké a silné spoločnosti nemajú zriadené väčšie množstvo takýchto laboratórií v regióne, ak vôbec jedno.

Z hľadiska klimatických podmienok platí, že NAZ sa nesmú ukladať v daždi a teploty musia vyhovovať požiadavkám uvedeným v tab. 4.

Tab. 4 Požiadavky TKP 41 na klimatické podmienky pri ukladaní NAZ

Záver
V ďalších pokračovaniach cyklu sa už budeme venovať priekopníkom technológie výroby NAZ na Slovensku, úskaliam výroby, výsledkom laboratórnych skúšok a praktickým skúsenostiam.

TEXT: Dr. Peter Briatka, MBA,
Bc. Daniel Gabona, Ing. Jana Olšová
OBRÁZKY: autori

Peter Briatka je technický riaditeľ spoločnosti COLAS SK, Košice. Daniel Gabona pôsobí na SvF TUKE v Košiciach a je stážista, Jana Olšová pôsobí na SvF STU v Bratislave.

Literatúra
1. Carbonneau, X., et al.: Energeticky ekonomické environmentálne asfaltové zmesi. Seminár Ivana Poliačka, 2008.
2. Polakovič, Ľ.: Správa o riešení projektu APVV za rok 2013 – Asfaltové zmesi s nižšou energetickou ­náročnosťou a s menšou záťažou pre životné prostredie.
3. Polakovič, Ľ.: Správa o riešení projektu APVV za rok 2014 – Asfaltové zmesi s nižšou energetickou náročnosťou a s menšou záťažou pre životné prostredie
4. Michaut, J. P.: Warm asphalt concretes in France, 2015.
5. http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/Convention_urbanisme.pdf.
6. http://www.ssc.sk/sk/Technicke-predpisy/Zoznam-TKP-a-KL.ssc.
7. Dupuy, J. P. – Abaffyová, Z.: Peno-Asfaltové zmesi, Výstavba a rehabilitácia asfaltových vozoviek, Podbanské, 2015.
8. TKP 6: Hutnené asfaltové zmesi.
9. TKP 41: Nízkoteplotné asfaltové zmesi.
10. Shell Bitumen Handbook: Riversdell House, ­Chertsey, 1991.