Nízkoteplotné asfaltové zmesi – je penoasfalt ekvivalentom horúcich zmesí?

V predchádzajúcich článkoch cyklu o nízkoteplotných asfaltových zmesiach (NAZ) sme sa zaoberali tým, o čo vlastne ide a zmenami v súvislosti s novým TKP 41. Venovali sme sa spôsobom výroby NAZ a skúsenostiam skupiny COLAS s touto technológiou na Slovensku. V tomto záverečnom článku predstavíme výsledky štúdií, ktoré sa vykonali v rámci skupiny COLAS na Slovensku či v iných krajinách alebo na ktorých táto skupina participovala. Aby sme neboli ďaleko od reality a uväznení v laboratóriách, budeme hovoriť aj o terénnych skúškach a ich výsledkoch.

Je penoasfalt ekvivalentom horúcich zmesí?

Je! Medzi technikmi však platí dobre známe „kto má argument, nemôže sa mýliť“, preto neskončíme článok jednoslovnou odpoveďou. Na počiatku jej hľadania sme sa venovali testovaniu v laboratóriách. Porovnávali sme tradičné zmesi so zmesami vyrobenými technológiou speňovania. Cieľom bolo zistiť, či dochádza k pozitívnej alebo negatívnej zmene niektorej z úžitkových vlastností asfaltových zmesí. Porovnávali sme vlastnosti pri použití zhutňovania Marshallových vzoriek aj vzoriek podľa francúzskej normy – zhutňovanie Gyratorom. Podobným spôsobom sme vo viacerých krajinách (okrem iného aj v USA) porovnávali aj ďalšie úžitkové vlastnosti. Po potvrdení zistenia, že nedochádza k zhoršovaniu sledovaných vlastností, sme pristúpili k aplikácii technológie v cestárskej praxi a spravili niekoľko pokusných úsekov/stavieb.

Obr. 1 Spenený asfalt

Na základe rozsiahlych skúšok, ktoré sme pri zavádzaní penoasfaltových zmesí vykonali, môžeme konštatovať, že výsledné fyzikálno-mechanické parametre ich sledovaných vlastností sú rovnocenné s adekvátnymi typmi tradične vyrábaných asfaltových zmesí. Porovnanie úžitkových vlastností ekvivalentných zmesí vyrobených tradičnou technológiou a technológiou speňovania je uvedené v tab. 1.

Tab. 1 Porovnanie úžitkových vlastností ekvivalentných zmesí vyrobených tradičnou technológiou a technológiou speňovania

V ďalšom z pokusov vykonaných v laboratóriách COLAS v Budapešti sa zisťovala maximálna objemová hmotnosť asfaltových zmesí (tradičnej a penoasfaltu) pri rôznych teplotách, a to použitím Marshallovej metódy. Výsledky prezentujeme na obr. 4 a 5.

Obr. 4 Objemová hmotnosť Marshallových telies pri 50 úderoch s použitím CA 50/70

Z obr. 4 vyplýva, že technológia speňovania umožňuje dosiahnuť rovnaké objemové hmotnosti pri „limitných“ teplotách konvenčných zmesí, povedzme 110 a 170 °C. V medziľahlých teplotách (najmä okolo 130 °C) umožňuje penoasfalt dosiahnuť podstatne vyššie objemové hmotnosti. To indikuje lepšiu spracovateľnosť spôsobenú nižšou viskozitou. Na obr. 5 vidieť, že penoasfalt rozhodne neznižuje objemové hmotnosti. Pri použití 75 úderov (na zmesi D_max 11 mm) vidieť, že síce v stredovej oblasti teplôt nemožno pozorovať výrazné zlepšenie oproti konvenčnej zmesi, no vždy umožňuje lepšie zhutnenie, obzvlášť v oblastiach „limitných“ teplôt.

Obr. 5 Objemová hmotnosť Marshallových telies pri 75 úderoch s použitím CA 50/70

Výsledky skúšok realizovaných na Slovensku reprezentujú vzorky vyrobené na obaľovacích súpravách, ktoré boli bezprostredne po výrobe umiestnené do vopred vyhriatej sušičky v laboratórnom vozidle a odvezené do skúšobného laboratória.

Z penoasfaltovej zmesi sa hneď po príchode do laboratória vyrobili pri teplote 130 °C skúšobné vzorky (Marshallove telieska). Tá istá zmes sa nechala vychladnúť a na druhý deň sa opätovne zohriala (tentokrát však na teplotu 150 °C) a aj z nej sa vyrobil rovnaký počet vzoriek. Na základe týchto výsledkov môžeme konštatovať, že pri rovnakej zhut-ňovacej práci je objemová hmotnosť penoasfaltovej zmesi v priemere o 0,7 % nižšia ako objemová hmotnosť klasickej zmesi. Tento posun sa prejaví aj na zvýšenej medzerovitosti Marshallových teliesok pripravených z penoasfaltových zmesí.

Obr. 3 Laboratórna speňovacia zostava

Spoločnosť VUIS-CESTY, s. r. o., overila v rámci projektu APVV vplyv penoasfaltu na odolnosť NAZ proti tvorbe trvalých deformácií, aj keď zatiaľ iba na dvoch rôznych zmesiach typu AC 11 obrus 50/70 II, vyrobených na dvoch rôznych obaľovacích súpravách. V platných KLAZ 1/2010 sa pri asfaltových zmesiach II. kvalitatívnej triedy nešpecifikuje požiadavka týkajúca sa tohto parametra. Dosiahnuté výsledky na obr. 6 sú uvedené ako porovnanie zmesi vyrobenej technológiou penoasfaltu a štandardne vyrobenej asfaltovej zmesi. Vzorky boli vyrobené (všetky zmesi) pri teplote 150 °C. Z dosiahnutých výsledkov vyplýva, že rozdiely medzi hodnotami maximálnej pomernej hĺbky vyjazdenej koľaje PRDAIR (%) sú menšie ako 15 %, pričom v jednom prípade sú priaznivejšie výsledky na zmesi z penoasfaltu a v druhom na štandardnej zmesi.

Obr. 6 Odolnosť proti trvalým deformáciám zmesí AC 11 O vyrobených konvenčným spôsobom a technológiou speňovania

V súlade s uvedeným je aj citlivosť na vodu (tab. 2), ktorá je pri overených penoasfaltových vzorkách mierne nižšia v porovnaní so štandardne pripravenými vzorkami, avšak všetky dosiahnuté výsledky vyhovujú požiadavke platných KLAZ s veľkou rezervou.

Tab. 2 Porovnanie citlivosti na vodu pri dvoch zme-siach AC 11 a AC 16 vyrobených konvenčným spôsobom a technológiou speňovania

Zo zrealizovaných komparatívnych zhutňovacích pokusov (tab. 3) sa zistilo, že na dosiahnutie minimálnej požadovanej miery zhutnenia je potrebný rovnaký počet prejazdov, prípadne je potrebné zrealizovať o jeden prejazd navyše. Všetky pokusy však preukázali, že v konečnom dôsledku možno s penoasfaltovou zmesou dosiahnuť vyššie maximálne miery zhutnenia.

Tab. 3 Zhutňovacie pokusy vs. objemové hmotnosti štandardných zmesí a penoasfaltu pri 150 °C

Záver

Je teda penoasfalt ekvivalentom horúcich zmesí? Je! Avšak s jedným spresnením. Je ich ekologickejším ekvivalentom, keďže znižuje spotrebu primárnej aj sekundárnej energie a zároveň sa uplatnením tejto technológie znižujú emisie (napr. CO o 64 % a NOx o 19 %), ako to preukázala štúdia skupiny COLAS v USA (Missouri 2009 až 2010).

TEXT: Dr. Peter Briatka, MBA, Ing. Jana Olšová, Bc. Daniel Gabona
FOTO A OBRÁZKY: archív autorov
Peter Briatka je technický riaditeľ spoločnosti COLAS SK, Košice. Jana Olšová pôsobí na SvF STU v Bratislave. Daniel Gabona pôsobí na SvF TUKE v Košiciach a je stážista v spoločnosti COLAS SK.

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/Zo-znam-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.
11. Shrnutí rakouských zkušeností: Inovace asfaltů – které výrobky jsou vhodné? Silnice mosty, 3/2016, Sdružení pro výstavbu silnic, Praha, 2016.
12. Polakovič, Ľ.: Správa o riešení projektu APVV za rok 2014 – Asfaltové zmesi s nižšou energetickou náročnosťou a s menšou záťažou pre životné prostredie.