Recyklácia a opätovné použitie cestných materiálov

Opätovné použitie materiálu je proces, pri ktorom sa získaný materiál znova použije na stavbu cestnej komunikácie bez akejkoľvek úpravy. Recyklácia je už proces, pri ktorom sa vlastnosti získaného materiálu upravia napríklad drvením, triedením, dopĺňaním frakcií, pridávaním spojiva a podobne. Pri využití odpadov a miestnych materiálov, vedľajších priemyselných produktov, ako aj vybúraných materiálov z vozoviek treba riešiť problém úpravy ich vlastností. Rozlišujú sa dva prístupy:

• Nová stavebná zmes (na výrobu ktorej sa použije materiál zo starej vozovky) musí mať také vlastnosti, aké vyžadujú technické predpisy (normy, resp. technicko-kvalitatívne podmienky). Ide o pevnosť a stabilitu zmesí, ich odolnosť proti účinkom vody a mrazu, proti vzniku trvalých deformácií a iné. Keď jestvuje kvalitatívna trieda materiálu, potom by sa mohla nová zmes, s istým podielom starého materiálu použiť na rovnaké časti konštrukcie vozovky pri jej stavbe a obnove s dodržaním požiadaviek na tieto kvalitatívne triedy.
• Nová stavebná zmes (na výrobu ktorej sa použije materiál zo starej vozovky) má vlastnosti, ktoré technické predpisy nešpecifikujú. Môžu sa však vypracovať nové predpisy a technicko-kvalitatívne podmienky, ktoré potom umožnia zabudovať pri stavbe a obnove vozoviek „nový” materiál so špecifikovanými vlastnosťami.

Možnosti opätovného spracovania

Existencia týchto dvoch prístupov vytvára v praxi situáciu s veľkým počtom kombinácií a variantov najmä v spojitosti s druhom, teda typom konštrukcie vozovky.

Materiály zo starých vozoviek možno opätovne spracovať nasledujúcimi spôsobmi:
a) technológiou opätovného spracovania pôvodných asfaltových zmesí:

• spracovaním asfaltových zmesí za tepla v obaľovacích súpravách s prerušovaným alebo kontinuálnym spôsobom miešania, prípadne v obaľovacích súpravách vybavených paralelne vyhrievaným bubnom,
• spracovaním asfaltových zmesí na mieste za tepla,
• spracovaním asfaltových zmesí na mieste za studena,

b) technológiou opätovného spracovania stavebných zmesí stmelených hydraulickým spojivom,
c) technológiou opätovného spracovania nestmelených kamenných zmesí zo spodných podkladových vrstiev,
d) technológiou opätovného spracovania nestmelených kamenných zmesí spolu s rozpojenými pôvodnými zmesami stmelenými hydraulickým spojivom.

V prípade technológií uvedených v bodoch b, c, d, sa stmelené alebo nestmelené spodné podkladové vrstvy vozovky rozpoja cestnými frézami alebo strojným zariadením – recyklérom a spracujú sa za studena na mieste alebo v miešacom centre.

Technológie frézovania starých asfaltových vozoviek sú vo svete známe už niekoľko desaťročí. Na Slovensku sa rozvinuli až po roku 1989. V Európe, resp. vo svete, sa problém opätovného použitia materiálov rieši na rôznych úrovniach. Krajiny, ako sú Nemecko, Francúzsko a Belgicko, venujú najväčšiu pozornosť technológiám recyklácie. Množstvo recyklovaných materiálov pritom v Európe stúpa. Vývoj a technický rozvoj na Slovensku ovplyvňujú nízke štátne prostriedky a nedostatok financií na stavbu a údržbu asfaltových vozoviek. Väčšiu pozornosť pritom treba venovať ochrane životného prostredia. Práve využitím recyklácie sa totiž znižuje energetická náročnosť, čo má potom menší dosah na životné prostredie.

V uplynulých desaťročiach niektoré firmy na Slovensku spracovávali staré asfaltové úpravy iba za horúca v centrálnych obaľovacích súpravách. Týmito technológiami sa dosiahla určitá úspora nového kameniva, oproti klasickým technológiám sa však zvýšili náklady na skladovanie, drvenie, triedenie, dávkovanie recyklovaného materiálu a ohrev obaľovanej recyklovanej zmesi. Oveľa efektívnejšia je recyklácia asfaltovej vozovky na mieste. Pri recyklácií na mieste realizuje zostava strojných zariadení počas jedného pojazdu po rehabilitovanej vozovke nasledovné pracovné procesy:

• rozpojenie vrstvy (frézovanie),
• dávkovanie spojiva,
• miešanie,
• kladenie,
• hutnenie.

Netreba dopravu cestnej zmesi na stavbu, čím sa ušetria náklady a čas na realizáciu stavby.

Recyklácia na mieste za tepla

Pred samotným návrhom technológie opravy treba vykonať diagnostiku poškodeného úseku cestnej komunikácie. Príznaky začína­júceho sa rozpadu krytu asfaltových vozoviek ciest, diaľnic a miestnych komunikácií sú rozličné. Poškodenie alebo opotrebovanie má tieto viditeľné znaky:

• rôzne druhy trhlín na povrchu,
• korózia povrchu (drobenie – vypadávanie zŕn),
• nedostatočná drsnosť povrchu,
• nedostatočné spolupôsobenie vrstiev alebo oddeľovanie obrusnej a ložnej vrstvy,
• trvalé deformácie povrchu typu vyjazdených koľají a podobne.

Tieto technológie recyklácie zaznamenali od svojho vzniku značný pokrok vo vývoji: od reprofilovania povrchu vozovky bez pridania potrebných komponentov, až po technológiu pridávania chýbajúcich komponentov výslednej zmesi s premiešaním za súčasného kladenia novej asfaltovej zmesi obrusnej vrstvy. Obnova obrusných vrstiev netuhých vozoviek pomocou technológie na mieste zabezpečuje vrátenie pôvodných vlastností povrchu vozovky. Uvedené poruchy možno opraviť tradičnými formami veľkoplošnej opravy asfaltových vozoviek, ako sú najrôznejšie sanačné úpravy (udržiavacie nátery, slurry seal, mikrokoberce), alebo celkovou výmenou rozpadajúcej sa obrusnej vrstvy či celého krytu, čo predstavuje vyfrézovanie pôvodných vrstiev a položenie nových vrstiev po vykonaní spojovacieho postreku.

Recyklácia na mieste za tepla ponúka nové, progresívne technológie opravy asfaltových vozoviek. Hlavné dôvody uplatnenia tejto technológie pri údržbe vozoviek sú, že povrch vozovky sa regeneruje na mieste a pôvodná štruktúra a flexibilita povrchu sa obnoví. Podľa použitej technológie možno buď zachovať pôvodnú niveletu, alebo zosilniť pôvodnú vozovku.

Strojová zostava pre recykláciu za tepla pozostáva z dvoch predhrievačov, ktoré opravovanú asfaltovú vrstvu pomocou propanbutanových infražiaričov pomaly nahrievajú na potrebnú teplotu. Ďalej sa v zostave nachádza kľúčový stavebný stroj remixér, ktorý nahriatu vrstvu rozpojí a podľa požadovanej výslednej úpravy takto získanú stavebnú zmes dokonale premieša (buď bez prídavných komponentov alebo s komponentmi, ako sú asfalt, kamenivo a asfaltová zmes). Posledná časť remixéra je v podstate finišer, ktorý zmes znova rozprestrie – reprofiluje a predhutní. Nakoniec nasleduje hutnenie recyklovanej zmesi cestnými valcami.

Uvedená súprava umožňuje vykonávanie štyroch základných variantov recyklácie asfaltových vrstiev za tepla:

• RESHAPE – technológia úpravy priečneho profilu vozovky,
• REPAVE – technológia úpravy priečneho profilu vozovky s pridaním asfaltovej zmesi bez premiešania,
• REMIX – technológia úpravy priečneho profilu vozovky s pridaním chýbajúcich komponentov zmesi s premiešaním,
• REMIX PLUS – technológia úpravy priečneho profilu vozovky s doplnením komponentov pôvodnej asfaltovej zmesi a s položením novej vrstvy.

Recyklácia na mieste za studena

Technológie recyklácie za studena sa využívajú pri rehabilitácií vrstiev asfaltovej vozovky s nižším dopravným zaťažením. Pri tejto recyklácií možno použiť niekoľko druhov spojív, ktoré rozdeľujeme na hydraulické a asfaltové. Medzi hydraulické spojivá patrí cement, vápno, prípadne zmesi týchto prísad s rôznymi druhmi popolčekov alebo mletou vysokopecnou troskou. K asfaltovým spojivám používaným pre tento účel patria asfaltové emulzie a spenený asfalt. V minulosti sa používali aj riedené asfalty.

Opätovné spracovanie asfaltových zmesí za studena na mieste je ďalšou možnosťou, ako využiť pôvodný materiál:

• z vrstiev asfaltových vozoviek,
• z horných podkladových vrstiev stmelených asfaltovým spojivom,
• zo spodných podkladových vrstiev stmelených hydraulickým spojivom,
• z nestmelených spodných podkladových vrstiev,
• v kombinácií horných a spodných podkladových vrstiev.

Predpokladom úspešnosti tejto technológie je nasadenie výkonnej a vzájomne zladenej strojnej zostavy. Základným strojným zariadením je recyklér. Toto strojné zariadenie umožňuje odfrézovanie vrstiev určených k recyklovaniu v hrúbke najmenej 200 mm a premiešanie recyklovaného materiálu na mieste za studena. Recyklér musí umožniť dávkovanie vody a asfaltovej emulzie, alebo asfaltu a vody (spenený asfalt) či cementu a vody (cementová suspenzia). Vysokovýkonné recykléry – označované ako mixpavery – umožňujú aj dávkovanie príslušných frakcií kameniva priamo do zariadenia dvojhriadeľovej miešačky. Voľba vhodného typu recykléra vychádza z dĺžky úseku stavebných prác a zo splnenia základných požiadaviek tak, aby sa celá hrúbka vrstvy určená k recyklácií dokonale premiešala a zhomogenizovala.

Výhodou recyklácií za studena na mieste (oproti technológiám za tepla na mieste) je ich energetická nenáročnosť (vozovku netreba pred rozpojením ohrievať), a najmä možnosť recyklovať v jednom pracovnom slede celú hrúbku vozovky až do 500 mm. Podstatne to redukuje množstvo škodlivých emisií, a to najmä pri použití asfaltovej emulzie a cementu.

Nová nosná vrstva sa môže použiť na prevádzku i počas procesu recyklácie za studena. Po dokončení recyklačných prác sa celá vozovka prekryje novou krycou vrstvou.	Recyklér za studena 2200CR so vstrekovacími systémami na vodu a emulziu

Záver

So spomenutými technológiami súvisí aj preberanie európskych noriem do sústavy STN EN, ktoré sú veľmi náročným procesom. V priebehu tohto procesu tiež došlo k ukončeniu platnosti súčasných STN. Na jednej strane je to otázka prekladu a prevzatia EN a na druhej strane dôkladné oboznámenie sa so špecifikáciami a ich výberom aj pre klimatické podmienky Slovenska. V neposlednom rade je to vykonávanie skúšobníctva podľa EN, avšak na novom laboratórnom vybavení, ktoré je určené európskymi normami.

Všeobecne však platí, že všetky materiály alebo stavebné zmesi zabudované v jednotlivých vrstvách vozoviek sú recyklovateľné a môžu sa (na základe laboratórnych prác a rozborov) zabudovať v príslušných vrstvách vozoviek, za predpokladu splnenia pevnostných a deformačných parametrov.

Ing. Peter Gábor, PhD.
Foto: ČNES dopravní stavby, a. s.

Príspevok vznikol s podporou vedeckého projektu VEGA 1/3314/06 Parametre environmentálnej únosnosti dopravných stavieb.

Autor pracuje na Katedre dopravných stavieb Stavebnej fakulty STU v Bratislave ako vysokoškolský učiteľ. Jeho odborná a vedecká činnosť sa zameriava na problematiku opätovného použitia materiálov, využitia druhotných surovín a recyklácie v cestnom staviteľstve, mechaniku vozoviek a na diagnostiku pozemných komunikácií.

Literatúra
1. Gschwendt, I. a kol.: Vozovky – obnova, zesilování a rekonstrukce. Bratislava: JAGA GROUP, 2004.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby 3/2008.