RECYKLACE VOZOVEK. Silniční stavby 2

RECYKLACE VOZOVEK Silniční stavby 2

ROZDĚLENÍ ODPADU VZNIKAJÍCÍHO V SIL. STAVITELSTVÍ

•Materiály jednotlivých konstrukčních vrstev •Zeminy vytěžené při budování trasy komunikace •Zbytkový odpad vznikající při těžbě v kamenolomech •Zbytkový odpad v depóniích obaloven •Zbytkový odpad v depóniích betonáren

ŽIVOTNÍ CYKLUS MATERIÁLŮ ZDROJ

UŽÍVÁNÍ KCE

ZABUDOVÁNÍ DO KCE

ZPRACOVÁNÍ

VYBOURÁNÍ MATERIÁLU

SKLÁDKA

ZNOVUZPRACOVÁNÍ MATERIÁLU (přidání přísad)

ZABUDOVÁNÍ MATERIÁLU

UŽÍVÁNÍ KONSTRUKCE

VÝHODY RECYKLACE Opětovné využití vybouraných nebo odfrézovaných směsí z původní vozovky Omezení stavebního odpadu při recyklaci vozovky na místě a šetření zdrojů přírodního kameniva z lomů nebo štěrkoven Celkové snížení nákladů na provedenou opravu degradované vozovky; Vhodná příležitost pro současné rozšíření opravované pozemní komunikace o další jízdní pruhy a její celkovou modernizaci.

VÝZNAM A PŘÍNOS UPLATNĚNÍ RECYKLACE VOZOVEK ekonomický přínos (úspory, výhodnost), snížení nákladů při současném dosažení požadované kvality a prodloužení životnosti vozovky, zpracování recyklovatelného materiálu porušených vozovek, udržitelné hospodaření s neobnovitelnými přírodními zdroji, snížení potřeby prostoru skládek, ochrana životního prostředí menšími zásahy do krajiny, snížení objemu přepravy materiálu, nižší celková energetická náročnost

TECHNOLOGIE RECYKLACE PODLE DRUHU POJIVA

DRUH POJIVA

Asfalt Asfaltová emulze Asfaltová emulze a portlandský cement Portlandský cement Pomalu tuhnoucí pojivo Vápno Lítající popel

TECHNOLOGIE

NA MÍSTĚ

VE VÝROBNĚ

ZA STUDENA

ZA TEPLA

+ + +

+ -

+ + +

+ + +

+ +

-

+ +

+ +

+ +

-

+ +

+

CÍLE RECYKLACE ZA STUDENA Přeměna poškozené nehomogenní konstrukce vozovky. Zlepšení proměnlivosti fyzikálně mechanických a reologických vlastností vrstev původní konstrukce vozovky. Zvýšení únosnosti a životnosti konstrukce vozovky. Zvýšení odolnosti obrusné vrstvy vůči mechanickému opotřebení. Zlepšení protismykových vlastností a zajištění reprofilace krytu vozovky s vyrovnáním nerovností. Ekologicky šetrné odstranění škodlivých složek konstrukcí vozovek, kde bylo jako pojiva využito dehtu

RECYKLACE ZA STUDENA NA MÍSTĚ - VÝHODY Homogenizace vozovky, pokud jde o její mechanickou odolnost a stabilitu, reprofilaci profilu a odstranění nerovností; omezení dopravy, úspora pohonných hmot, snížení emisí CO2; snížení hlučnosti, typické pro provádění tradičních technologií oprav vozovek; menší riziko poškození navazujících pozemních komunikací s nižším dopravním zatížením v důsledku omezení dopravy nových materiál ů na staveniště rychlost prováděných oprav

RECYKLACE ZA STUDENA NA MÍSTĚ - RIZIKA

důsledná diagnostika vozovky před zahájením prací (důraz na silnice II a III. tříd); laboratorní návrh pokládané směsi homogenita prováděných prací (Vm); technologická kázeň při provádění

RECYKLACE ZA STUDENA NA MÍSTĚ – PŘEDPISOVÁ ZÁKLADNA TP 208 Recyklace konstrukčních vrstev netuhých vozovek za studena TP 111 Přímé zpracování recyklovaného asfaltového materiálu do vozovek TP 126 Použití R-materiálu smícháním s kamenivem a asfaltovou pěnou pro PK TP 134 Údržba a opravy vozovek s použitím Rmateriálu obalovaného za studena asfaltovou emulzí a cementem TP 162 Recyklace konstrukčních vrstev netuhých vozovek za studena na místě s použitím asfaltových pojiv a cementu

MOŽNOSTI RECYKLACE PROVÁDĚNÉ ZA STUDENA NA MÍSTĚ bez pojiva: reprofilace a homogenizace nestmelené vrstvy s možností přidání dalšího materiálu za účelem zlepšení zrnitosti cement nebo jiné hydraulické pojivo: recyklace vrstev, které neobsahují asfaltové pojivo asfaltová emulze a cement nebo zpěněný asfalt a cement: společná recyklace vrstev, které obsahují asfaltové pojivo a vrstev bez asfaltového pojiva asfaltová emulze nebo zpěněný asfalt: recyklace vrstev asfaltového krytu

RECYKLACE ZA STUDENA NA MÍSTĚ

odfrézování asfaltové vrstvy přidání pojiva (emulze, pěna, cement) úprava čáry zrnitosti – kamenivo pokládka obrusná vrstva (nátěr, koberec, asfaltová směs)

POŽADAVKY NA RECYKLOVANÉ STMELENÉ SMĚSI

RECYKLACE ZA STUDENA NA OBALOVNĚ odfrézování asfaltové vrstvy drcení kameniva na požadovanou zrnitost přidání pojiva (emulze, pěna, cement) úprava čáry zrnitosti – kamenivo pokládka obrusná vrstva (nátěr, koberec, asfaltová směs)

TRENDY V OBLASTI RECYKLACE ZA STUDENA Recyklace za studena s využitím asfaltové emulze (a cementu). Recyklace za studena s využitím hydraulického pojiva nebo kombinace hydraulických pojiv. Recyklace s využitím pěnoasfaltu.

TRENDY V OBLASTI RECYKLACE ZA STUDENA

TECHNOLOGIE PĚNOASFALTŮ Pěnoasfalty nejsou opravdovou inovací. Jakékoli asfaltové pojivo, které v horkém stavu přijde do kontaktu s vodou, začne pěnit a několikanásobně zvýší svůj objem. Ve většině případech však takový jev není žádoucí. Princip řízené technologie výroby asfaltové pěny byl patentován v roce 1956 profesorem Ladis H. Csaniy z Engineering Experiment Station of Iowa State University a to původně jako vylepšené pojivo pro stabilizaci zemin při výstavbě silnic americké armády na tichomořských ostrovech s využitím pouze vulkanického popelu. Patent využíval k napěnění asfaltu páru při nastaveném tlaku a teplotě. První zaznamenaný zkušební úsek byl uskutečněn v roce 1957 na jedné místní okresní silnici ve státě Iowa. Následovaly další projekty v Arizoně (1960) a počátkem šedesátých let též v Kanadě (projekty v Nipawin). V roce 1968 byl Csaniyův patent odkoupen společností Mobil Oil Australia, která provedla klíčovou úpravu technologie a nahradila v procesu výroby asfaltové pěny vodní páru vstřikováním studené vody do horkého asfaltového pojiva v nízkotlakém systému, včetně možnosti užití případných přísad. Až do roku 1993 byl tento postup chráněn patentem a zájemci mohli od společnosti Mobil Oil koupit pouze licenci na technologický postup.

PRINCIP VÝROBY ASFALTOVÉ PĚNY 2,0-5,0%-hm. demineralizované vody (teplota 15-25°C), horké silniční asfaltového pojiva gradace 50/70 – 160/220 (teplota 170190°C), standardní tlak vstřikované vody 4-5 bar, vodní pára a vzduch přidávané speciální tryskou, kterou se vzduch vhání zpravidla pod tlakem 0-10 bar, přesně sledované výrobní podmínky.

Parametry kvality asfaltové pěny • Expanzní poměr (ER) je definován jako poměr maximálního dosaženého objemu asfaltové pěny a objemu původního asfaltového pojiva. • U asfaltové pěny vyšší kvality by expanzní poměr měl dosáhnout nejméně hodnoty 8-15. • Poločas usazení pěny (ττ½) je definován jako doba v sekundách, za kterou u asfaltové pěny dojde ke snížení maximálního objemu o 50%. Čím delší je poločas usazení pěny, tím kvalitnější je asfaltová pěna, přičemž za vyšší kvalitu se považuje doba delší než 15 sekund (standardně by se hodnota τ½ měla pohybovat v rozmezí 10-15 sekund). • Poločas usazení pěny vyjadřuje stabilitu asfaltové pěny a je nepřímo úměrný k expanznímu poměru. • Oba uvedené parametry jsou dále do značné míry závislé na druhu a původu asfaltového pojiva, na teplotě horkého asfaltového pojiva, jakož i na množství přidávané stlačeného vzduchu a tlaku, kterým je vstřikována voda do horkého asfaltového pojiva. • Intenzita a účinnost efektu napěnění může být ovlivněna regulací základních fyzikálních podmínek jako je teplota, vlhkost a tlak.

Parametry kvality asfaltové pěny • Na základě expanzního poměru, stability asfaltové pěny (poločasu usazení pěny) a podílu vstřikované vody lze stanovit tzv. index napěnění (FI), který vymezuje vhodnost asfaltové pěny pro smísení s kamenivem nebo R-materiálem. • Z hlediska dostatečně homogenní směsi je proto vedle expanzního poměru důležitá velikost a uspořádání mísícího zařízení (např. velikost vstřikovací zóny).

Princip fungování pěnoasfaltové směsi Při postupném kolabování jednotlivých bublin asfaltové pěny se snaží svým povrchem těsně přilnout k jemným částicím studeného kameniva a vytvořit velmi malé kapičky asfaltového pojiva, které se postupně vlivem hutnění a rozptýlení vlhkosti aktivují a spojují v tenký asfaltový film, jenž obaluje jemné částice a vytváří kompaktní maltu, která následně umožňuje slepení a obalení větších částic.

Návrh pěnoasfaltové směsi • Množství přidávané asfaltové pěny má být tak velké, aby se zbytkové množství asfaltového pojiva pohybovalo v rozmezí 4,0-5,0%-hm. směsi. • Optimální obsah asfaltového pojiva většinou nelze určit se stejnou přesností jako v případě asfaltových směsí za horka. • Jemné částice (propad na sítu 0,063 mm), a jejich podíl ve směsi má činit alespoň 5%. Pokud je podíl jemných částic menší, lze jako alternativu použít přísadu kamenné moučky (fileru) nebo hydraulických pojiv (vápno, cement). V tomto případě hovoříme o přísadě tzv. aktivního fileru, jenž se přidává zpravidla v množství 1,0-2,5%. Přísada hydraulického pojiva je vhodná hlavně v případě většího podílu kameniva z tvrdých hornin (křemen, čedič), kdy frézováním a rozemletím stávající konstrukce nelze získat potřebné množství fileru. • Propad na sítě 25 mm se dle čáry zrnitosti Mobil doporučuje 100%. • Pro pěnoasfaltové směsi není vhodné kamenivo s vyšším indexem plasticity (nad 12%) .

Návrh pěnoasfaltové směsi • Z hlediska optimální míry zhutnění a maximální objemové hmotnosti pěnoasfaltové směsi (MDD – maximum dry density) má jako klíčový parametr rozhodující význam míra relativní vlhkosti směsi a množství přidávané vody. Vlhkost zajišťuje efektivní rozprostření asfaltové pěny ve směsi kameniva. Relativní vlhkost a stanovení jejího optima (OMC – optimum moisture content) se standardně provádí na základě modifikované zkoušky Proctor Standard a hodnotu optimální míry vlhkosti pěnoasfaltové směsi lze stanovit následujícím výpočtem: OMC = (0,7 . OMCA) + 0,6 • Doporučená hodnota relativní vlhkosti by se dle zahraničních poznatků měla pohybovat v rozmezí 5-8%-hm.

současných

• Vztah počáteční relativní vlhkosti směsi a míry zhutnění lze hodnotit jako vzájemně závislý a jak vyplývá ze zahraničních poznatků tento vztah lze interpretovat nepřímou závislostí mezi modulem tuhosti a počáteční relativní vlhkostí směsi.

Přínosy technologie pěnoasfaltů • Úspora celkových nákladů obnovy či rekonstrukce vozovky. • Minimalizace negativního vlivu využití okolních pozemních komunikací stavebními stroji (především nákladní vozidla odvážející. • Náklady na mobilní mísící zařízení pro výrobu pěnoasfaltové směsi jsou velmi nízké v porovnání s klasickými mísícími centry (obalovnami). Jak například vyplývá z dostupných informací z Velké Británie, je pořízení mobilního mísícího centra pro výrobu směsí Foamix v porovnání s mísícím centrem pro výrobu asfaltových směsí za horka o 80-90% levnější. • Snížení spotřeby asfaltových pojiv, neobnovitelných energetických zdrojů a úspora nového materiálu, který je nahrazen znovupoužitím Rmateriálu, přičemž dochází jen k částečnému obalení větších zrn Rmateriálu, jež jsou slepena maltou s asfaltovou pěnou. • Pěnoasfaltové technologie jsou v současné době ekonomicky výhodnější v porovnání s technologiemi za horka či s emulzními technologiemi. • Asfaltová pěna má v porovnání s asfaltovým pojivem či emulzí mnohem větší povrch a povrchové napětí, což umožňuje dostatečné obalení zrn kameniva s menším množstvím asfaltu a současně je možné obalení kameniva za studena či obalení vlhkého kameniva při zachování dostatečné přilnavosti.

Přínosy technologie pěnoasfaltů • Pokud se využije technologie recyklace za studena s pěnoasfaltem pro nestmelené podkladní vrstvy, dochází nejen ke zlepšení únosnosti konstrukce vozovky, nýbrž současně se zvyšuje i odolnost proti opotřebení (vznik trhlin, únava) vozovky vlivem dopravy. • Energetická úspora – pracovní teplota asfaltové pěny činí pouze 50-60°C. V důsledku snížení pracovní teploty dochází též k omezení množství produkovaných emisí CO2, díky čemuž lze přispět k dosažení požadovaných nižších limitů tohoto skleníkového plynu a technologii je možné považovat za aktivně přistupující k problematice udržitelného rozvoje. • Zvýšení znovupoužití R-materiálu (využití až 100% frézované konstrukce vozovky) a omezení potřeby skládkování, včetně snížení nákladů spojených s uložením materiálu staré konstrukce na řízenou skládku. • Provedení recyklace za studena s aplikací pěnoasfaltu je rychlejší než v případě asfaltové emulze, jelikož odpadá proces vyštěpení. Konečnou obrusnou vrstvu lze provést po 1-2 dnech. • Při užitní asfaltové pěny pro obnovu či rekonstrukci ložních a podkladních vrstev lze prodloužit životnost konstrukce vozovky bez potřeby její komplexní rekonstrukce. Některé odborné zdroje uvádějí prodloužení životnosti konstrukce v průměru o dalších deset let.

Přínosy technologie pěnoasfaltů • Oproti klasické obnově konstrukce vozovek (odfrézování či kompletní odstranění stávající konstrukce a vyhotovení nových vrstev) nedochází k dlouhým uzavírkám na pozemních komunikacích, čímž nejsou negativně ovlivněny cestovní časy uživatelů a nevznikají zvýšené dodatečné náklady uživatelů v důsledku dlouhodobějších uzavírek, kongescí či objízdných tras. Současně se v důsledku kratší doby výstavby minimalizují negativní dopady pro obyvatele v okolí stavby. • Lze mnohem rychleji realizovat recyklaci konstrukční vrstvy větší tloušťky (v jednom pracovním kroku lze stabilizovat R-materiál původní vozovky v celkové tloušťce až 300 mm v jednom pracovním kroku), jelikož pěnoasfaltová směs vyžaduje menší doby pro vychladnutí a prakticky neexistuje skutečná doba zrání. • Snížení negativních vlivů na životní prostředí a zvýšení ochrany zdraví – při výrobě pěnoasfaltu se používají standardní asfaltová pojiva a nejsou nutné žádné další přísady. • Zlepšení pevnostních charakteristik stávající vozovky (2-3 krát) při potřebě jen minimálního zvětšení celkové tloušťky konstrukce vozovky. • Recyklaci za studena s využitím pěnoasfaltu lze aplikovat po delší roční období a při méně vhodných klimatických podmínkách (např. mírný déšť).

Nedostatky technologie pěnoasfaltů • Pěnoasfaltové směsi vyžadují dodávku horkého asfaltového pojiva a směs kameniva či R-materiálu, která má být obalena asfaltovým filmem musí mít dostatečný podíl jemných částic (minimálně 5-15% propadne sítem 0,075 mm). • Vzhledem ke zvýšenému podílu ostrohranných zrn frézovaného Rmateriálu a v důsledku menšího obsahu asfaltového pojiva jsou pěnoasfaltové směsi klasifikovány jako „hůře zhutnitelné“, což vyžaduje použití moderních hutnících zařízení. • Počáteční hnědošedý vzhled způsobený relativní vlhkostí směsi může vzbuzovat dojem nekvalitně provedené technologie. • Jednoduchost a nízké náklady technologie mohou u zhotovitelů vést k nedostatečné pečlivosti, ačkoli i tato technologie vyžaduje stejnou technologickou kázeň a odborný dohled jako kterákoli jiná asfaltová technologie. • Dle některých poznatků je těžké provést dostatečně přesnou analýzu nákladů a užitku vozovek rekonstruovaných technologií pěnoasfaltů. • Některé skupiny spatřují v pěnoasfaltech částečnou hrozbu pro kamenolomy a oblast horkých asfaltových směsí, ve skutečnosti by však měla být tato technologie vnímána jako příležitost pro zlepšení ekonomické a ekologické důvěryhodnosti silničního stavitelství.

Nedostatky technologie pěnoasfaltů • Dosud nejsou v dostatečné míře definovány vhodné zkoušky, především z hlediska sledovaní funkčních charakteristik směsí stabilizovaných asfaltovou pěnou (ale i asfaltovou emulzí) konstrukcí ložních či podkladních vrstev. V uplynulých letech byla získána řada poznatků při sledování modulu tuhosti, parametru závislosti deformací a únavy konstrukční vrstvy, odolnosti proti mrazu (sledováno při různém počtu zmrazovacích cyklů) nebo při triaxiální zkoušce (v Německu), nicméně zatím nebyl vytvořen jednotný pohled. • Při přípravě zkušebních těles pro laboratorní ověření vlastností pěnoasfaltových směsí nebyla stanovena či doporučena jednotná metoda. • Ačkoli dosavadní poznatky dokládají vyšší odolnost konstrukčních vrstev s pěnoasfaltem proti vzniku trvalých deformaci, bylo experimentálním posouzením prokázáno, že při stejném zatížení vykazují tyto vrstvy větší citlivost z hlediska únavy a vzniku trhlin, především vlivem působení vody a jí vyvolané eroze v konstrukci

Recyklace za horka

• zaváděna postupně během 70. Let ve Francii a Německu, • snižuje objem odpadního (vybouraného) materiálu starých a dožívajících konstrukcí, který je třeba v opačném případě skladovat, • snižuje spotřebu neobnovitelných přírodních zdrojů (efektivní využívání zdrojů, menší těžba kamenolomů), • nižší náklady za energie související především s přepravou materiálů, • zpracování v šaržových nebo kontinuálních obalovnách, přičemž zařízení může být mobilní (drum mix) nebo stacionární,

Recyklace za horka

• podíl R-materiálu ve vyrobené směsi činí 10-100%, • v případě vyššího podílu R-materiálu je třeba použít modifikovaný asfalt se zvýšeným obsahem polymeru.

RECYKLACE PROVÁDĚNÁ ZA HORKA TP 209 RECYKLACE ASFALTOVÝCH VRSTEV NETUHÝCH VOZOVEK NA MÍSTĚ ZA HORKA ČSN EN 13108-8 Asfaltové směsi - Specifikace pro materiály - Část 8: R-materiál TP 52 Recyklace na místě za tepla u vysprávek Oprava podélných spar a trhlin remixerem. . . TP 61 Recyklace na místě za tepla u vysprávek Vysprávky povrchů s malým recyklerem

RECYKLACE PROVÁDĚNÁ ZA HORKA NA MÍSTĚ Využití místního materiálu Rychlost opravy, provádění opravy za omezeného provozu Nezatížení silniční sítě dopravou materiálů Dodržení pracovních teplot (dodržení požadovaných mezerovitostí) Přepálení asfaltového pojiva – degradace asfaltu zhoršení resp. ověření vlastností asfaltové směsi s R-materiálem za nízkých teplot

TECHNOLOGIE RECYKLACE ZA HORKA NA MÍSTĚ Reshape Repave Remix Remix plus

TECHNOLOGIE RECYKLACE ZA HORKA NA MÍSTĚ Reshape (úprava příčného profilu vozovky): ohřátí asfaltové směsi vrstvy určené k recyklaci, rozpojení a nakypření směsi vrstvy určené k recyklaci, urovnání rozpojené a nakypřené asfaltové směsi v příčném a podélném směru, zhutnění urovnané asfaltové směsi.

TECHNOLOGIE RECYKLACE ZA HORKA NA MÍSTĚ Repave (úprava příčného profilu vozovky s položením nové asfaltové vrstvy): ohřátí asfaltové směsi vrstvy určené k recyklaci, rozpojení a nakypření směsi vrstvy určené k recyklaci, urovnání rozpojené a nakypřené asfaltové směsi v příčném a podélném směru, položení nové asfaltové vrstvy na urovnanou vrstvu bez vzájemného promísení směsí, zhutnění obou vrstev současně.

TECHNOLOGIE RECYKLACE ZA HORKA NA MÍSTĚ Remix (recyklace asfaltové vrstvy za horka na místě): rozprostření přidávaného kameniva na povrch vozovky, ohřátí asfaltové směsi vrstvy určené k recyklaci, rozpojení ohřáté asfaltové směsi, přidání potřebných materiálů (změkčující přísady, silniční asfalt, předobalená směs kameniva), promíchání ohřáté asfaltové směsi s přidanými materiály, zpětné položení upravené asfaltové směsi, zhutnění upravené asfaltové směsi.

TECHNOLOGIE RECYKLACE ZA HORKA NA MÍSTĚ Remix plus (recyklace asfaltové obrusné vrstvy se současnou pokládkou nové obrusné vrstvy): rozprostření přidávaného kameniva pro úpravu zrnitosti recyklované směsi, ohřátí asfaltové směsi vrstvy určené k recyklaci, rozpojení ohřáté asfaltové směsi, přidání změkčující přísady nebo silničního asfaltu, promíchání ohřáté asfaltové směsi s přidanými materiály, zpětné položení upravené asfaltové směsi, položení nové asfaltové směsi obrusné vrstvy, zhutnění asfaltového souvrství (zpětně položená recyklovaná vrstvy + nová obrusná vrstva).

RECYKLACE PROVÁDĚNÁ ZA HORKA NA OBALOVNĚ

SMA, PA, BBTM – 0 % REC VMT – 25 % až 30 % REC

KVALITA ASFALTOVÉHO RECYKLÁTU

Frézování po vrstvách Oddělené skladování Homogenní úseky Čára zrnitosti Druh a obsah pojiva

TECHNOLOGIE RECYKLACE ZA HORKA NA OBALOVNĚ

Přísady

15 % až 17 % REC

PŘEKÁŽKY V ROZVOJI RECYKLACE

Nedostatečná podpora investorů Degradace technologie nedodržením technologických postupů Technologická náročnost (frézování, předrcení, třídění) Oddělené skladování Chybějící pasportizace Chybějící diagnostika

DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST