Rys. 2. Krzywe pełzania dynamicznego (odkształcenia trwałego) dla mieszanin asfaltowych
Rys. 1. Właściwości piany asfaltowej Tagfoam i AB3B Fot. 1. Aparat NAFT
Janusz Rafałowski, Nynas Sp. z o.o.
Technologia asfaltu spienionego
w recyklingu dróg zawierających smołę
Gorący asfalt, podobnie jak olej jadalny umożliwia określenie optymalnej zawartości ne jest zachowanie odpowiedniego stosunku
w kuchni, również eksploduje milionami pę- procentowej wody, którą stanowi punkt prze- między materiałem grubym (>2 mm) a drob-
cherzyków, gdy zetknie się z małą ilością zim- cięcia się obu krzywych (rys. 1). nym (<2 mm). Podczas procesu mieszania as-
nej wody. To zjawisko powoduje, że objętość Można poprawić właściwości spieniające falt spieniony będzie reagował głównie z frak-
asfaltu powiÄ™ksza siÄ™ wielokrotnie w stosunku przez zastosowanie specjalnych dodatków cjÄ… <90 µm, tworzÄ…c wraz z frakcjÄ… piasku
do objętości pierwotnej. Kiedy do odpowied- chemicznych (jest to wymagane zwłaszcza masę wiążącą dla grubszych kruszyw. Jeżeli
nio rozgrzanego asfaltu wprowadzi siÄ™ do- wtedy, gdy podczas procesu produkcji as- krzywa uziarnienia rozdrobnionego destruktu
kładnie odmierzoną ilość zimnej wody (pod faltu wprowadzono środki przeciwpieniące). nie odpowiada wymaganiom, wtedy uziarnie-
ciśnieniem), tworzy się pianka, która zwięk- Ilość tych dodatków, które obniżają napięcie nie należy skorygować przez dodanie brakują-
sza swoją objętość i powierzchnię właściwą. powierzchniowe, może stanowić najwyżej 1% cych frakcji. Szczególną właściwością asfaltu
W procesie spieniania znacznie zmniejsza się całkowitej ilości wody. W przypadku specjal- spienionego jest to, że lepiszcze nie powoduje
lepkość asfaltu, co umożliwia mu prawidłowe nych asfaltów Nynas NYFOAM 80 żadne większej zmiany koloru kruszyw.
zwilżenie kruszywa. dodatki nie są wymagane  posiadają one
Opracowano dwa parametry, które poma- zdolność pienienia się, a co najważniejsze Skład mieszanki:
gają scharakteryzować spieniony asfalt: okres połowicznego zaniku jest długi, czyli 89% skruszonego destruktu zawierającego
" współczynnik ekspansji, zdefiniowany piana jest stabilna. smołę, 10% piasku, 1% cementu.
jako stosunek maksymalnej objętości asfal- Gdy przyjrzymy się zachowaniu różnych
tu w stanie spienionym do objętości asfaltu klas penetracji asfaltu jednego typu, może- Jako lepiszcze wybrano asfalt spieniony Ny-
po całkowitym opadnięciu piany; my zauważyć, że lepkość asfaltu (temperatu- nas NYFOAM 80 z domieszką 2% wody, ze
" okres połowicznego zaniku, który jest ra, klasa penetracji) ma duży wpływ na sto- względu na idealną charakterystykę spienia-
czasem trwania osiadania piany do połowy pień ekspansji i okres połowicznego zaniku. nia tego lepiszcza (nie były potrzebne dodat-
maksymalnej uzyskanej objętości (mierzo- W tym przypadku NYFOAM 80 firmy Nynas ki, aby uzyskać dostateczny stopień ekspansji
nym w sekundach). daje najlepsze rezultaty. Ponieważ główny i czas połowicznego zaniku).
Na współczynnik ekspansji i okres poło- wpływ mają samoistne właściwości asfaltu, Optymalną zawartość lepiszcza wyznacza
wicznego zaniku ma wpływ gatunek i rodzaj można nie stosować lepiszczy produkowa- się metodą Marshalla, tak jak dla asfaltu mie-
asfaltu, a także ilość wody wstrzykniętej do nych przez rafinerie, wykorzystujących róż- szanego na gorąco. Zamiast tego, próbę sta-
gorącego asfaltu podczas procesu spienia- ne mieszaniny ropy naftowej. Dlatego nie- bilności Marshalla przeprowadza się na próż-
nia. Im większy będzie stopień ekspansji, tym zmienność ropy naftowej i asfaltu jest bardzo niowo nasączanej wodą próbce i sprawdza się
mniejsza będzie lepkość asfaltu i dlatego moż- ważnym wymaganiem, aby z powodzeniem wrażliwość mieszaniny na wilgoć przy różnej
na spodziewać się lepszej dyspersji asfaltu stosować tę technologię. Jeżeli stosuje się zawartości lepiszcza. Poza tym w badaniu tym
w zmieszanym produkcie. Problem polega na asfalt o zbyt małym stopniu ekspansji i zbyt mierzy się wytrzymałość na rozciąganie, mo-
tym, że stopień sprężania rośnie ze wzrostem krótkim okresie połowicznego zaniku, można duł sprężystości i pełzanie dynamiczne.
ilości wody dodanej do asfaltu, natomiast ta- uzyskać niewystarczającą dyspersję. Osobne Loudon i inni podsumowali typowe własno-
kie zwiększenie dodatku wody powoduje skra- krople asfaltu koagulują zbyt szybko i asfalt ści mechaniczne możliwych systemów stabili-
canie się okresu połowicznego zaniku. dzieli się w mieszaninie asfaltowej na pa- zujących. Dla tego badania, jako odniesienie
Pochodzenie asfaltu ma znaczny wpływ sma. Aby zagwarantować dobrą dyspersję, zastosowano wartości podane w tabeli 1.
na właściwości spieniające  potrzebne są asfalt spieniony musi mieć stopień ekspan-
wstępne oceny laboratoryjne, aby zbadać sji minimum 15 i czas połowicznego zaniku Przygotowanie próbek
właściwości spieniające lepiszcza, zapewnia- minimum 15 sekund. W laboratorium ubijano i kondycjonowano
jące jego optymalny wybór. W laboratorium próbki za pomocą prasy żyratorowej Pine.
firmy Nynas w Antwerpii znajduje się unikalne Badania mechaniczne mieszanek Prasa działała z siłą 350 kPa pod kątem 1,25
urządzenie o nazwie NAFT, gdzie określa się W celu uzyskania dobrej mieszanki asfaltu stopnia podczas 100 obrotów. Uzyskane
współczynnik ekspansji i okres połowicznego spienionego i kruszyw konieczne jest określe- próbki suszy się w temperaturze otoczenia
zaniku. Sporządzenie wykresu tych wartości nie optymalnej krzywej uziarnienia. Koniecz- (w swoich formach) przez 24 godziny, wyjmu-
Artykuł sponsorowany
Emulsja/ Asfalt
Asfalt
Emulsja cement spieniony
Własności mechaniczne spieniony
asfaltowa (3,5% (3,5%)/
(3,5%)
asfaltu) cement (1%)
Pośrednia wytrzymałość
na rozciÄ…ganie 200 500 250 500
(na sucho) [kPa]
Pośrednia wytrzymałość
na rozciÄ…ganie 80 250 100 300
(na mokro) [kPa]
Stabilność Marshalla
10 20 20 20
(na sucho) [kN]
Stabilność Marshalla
415 10 15
(na mokro) [kN]
Moduł sprężystości
1500 2500 3000 3000
(na sucho) [MPa]
Rys. 3. Moduł sprężystości dla mieszanek Tagfoam i AB3B Tab. 1. Typowe własności mechaniczne różnych systemów stabilizujących
Stabilność (N) ITS (kPa) 2,5% 3%
Zawartość Zawartość
asfaltu asfaltu
% %
asfaltu asfaltu
na na na na
Odkształcenie
mokre/ mokre/
[%] [%]
sucho mokro sucho mokro 4313 4916
suche suche
trwaÅ‚e (µdef)
Siła/odkształcenie
2,0 28635 24192 84,5 2,0 554,9 647,5 116,7
349 296
sprężyste (MPa)
2,5 30357 23930 78,8 2,5 595,8 595,7 100,0
Siła/odkształcenie
24,0 20,8
3,0 28067 21246 75,7 3,0 585,7 562,7 96,6
trwałe (MPa)
Tab. 2. Stabilność wg Marshalla dla różnych zawartoÅ›ci asfaltu Tab. 3. Próba poÅ›redniego rozciÄ…gania Tab. 4. PeÅ‚zanie dynamiczne w temp. 40°C po 3600 cyklach
je się i dalej suszy w piecu przez 72 godziny sprężystości 1500 MPa jest określony w tem- asfaltem spienionym) zawiera dużo mniej-
w temperaturze 60°C. peraturze 25°C. Na podstawie interpolacji szy procent cementu i znacznie wiÄ™kszy
wartoÅ›ci przy 20°C i 30°C wszystkie próbki procent asfaltu. Dlatego mieszanka Tag-
Badania Marshalla spełniają to wymaganie. Gdy porówna się wy- foam jest mniej podatna na spękanie niż
W tabeli 2 podano przegląd stabilności Mar- niki uzyskane na próbkach mieszanki Tagfoam Tagrec.
shalla dla próbek o różnej zawartości lepisz- z danymi belgijskiego AB3B, zalety pierwsze- " Przy zastosowaniu tego samego kryterium
cza. Za wymaganie minimalne uważa się go systemu są oczywiste. Sztywność mieszan- odporności na spękania odbite, Tagfoam
stabilność 10 000 N i minimalny stosunek ki wyprodukowanej w sposób tradycyjny  na potrzebuje znacznie cieńszego pakietu
mokre/suche wynoszący 60%. Wszystkie ba- gorąco (AB3B) jest dużo wrażliwsza na zmia- górnych warstw asfaltowych niż podbu-
dane próbki spełniały te warunki techniczne, nę temperatury niż w przypadku mieszanki dowy wykonane w technologii MCE, co
a optymalne własności stwierdzono przy za- Tagfoam. Obniżenie się modułu sprężystości skutkuje obniżeniem kosztów.
wartości lepiszcza wynoszącej 2,5%. Dlatego w zależności od temperatury i częstotliwości " Z powodu mniejszej wrażliwości na tem-
tę zawartość lepiszcza zastosowano podczas obciążeń symulujących rodzaj ruchu jest więk- peraturę i większej odporności na od-
dalszych prób w ramach tego badania. sze dla mieszanki AB3B niż dla mieszanki na kształcenie trwałe Tagfoam można uwa-
asfalcie spienionym Tagfoam. żać za odpowiedni materiał na warstwy
Próba pośredniego rozciągania wiążące. Technologia asfaltu spienione-
Tabela 3 pokazuje wyniki próby pośrednie- Trwała i ekologiczna nawierzchnia go jest obiecująca w porównaniu z MCE
go rozciągania dla różnych próbek. ITS przy Takie terminy, jak  wytrzymała konstrukcja (Tagrec), zarówno ze względów technicz-
25°C powinien wynosić minimum 150 kPa i  ekologia w budowie dróg to kluczowe po- nych, jak i ekonomicznych. WÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci
przy minimalnym stosunku mokre/suche wy- jęcia obrazujące ambitne cele przy budowie mechaniczne są co najmniej równoważ-
noszącym 70%. Stwierdzono, że wyniki tej pró- dróg przy jednoczesnym uwzględnieniu nie- ne, podczas gdy odporność na spękanie
by były również powyżej wymagań. zbędnych warunków ochrony środowiska, jest większa.
w którym żyjemy. Asfaltowe nawierzchnie dróg " Tagfoam jest mniej wrażliwy na warunki
Pełzanie dynamiczne (odkształcenie) mają pod tym względem doskonałą reputację. pogodowe, co spowoduje mniejsze ryzyko
Optymalna zawartość lepiszcza wynoszą- Procent recyklingu jest prawdopodobnie naj- defektów przy wbudowaniu.
ca 2,5% została również zademonstrowana wyższy w całej branży budowlanej. Ponadto " Koniecznym warunkiem osiągnięcia akcep-
w wynikach pełzania dynamicznego (odkształ- taka metoda recyklingu oznacza, że stary ma- towalnych parametrów jest zastosowanie
cenia trwaÅ‚ego) przy 40°C po 3600 cyklach teriaÅ‚ jest wykorzystywany do nawierzchni speÅ‚- wÅ‚aÅ›ciwego asfaltu o powtarzalnych, wy-
(wszystkie cykle są uwzględnione w pewnych niającej wyższe wymagania mechaniczne. sokich parametrach współczynnika eks-
protokołach prób, pierwsze 10 do 30 cykli Rozległa sieć dróg z lat siedemdziesiątych, pansji oraz czas połowicznego zaniku
często się pomija). W porównaniu z wynika- zawierających materiały szkodliwe, wymaga piany.
mi odkształcenia innych rodzajów mieszanek natychmiastowej przebudowy. Warto potrak- " Zaletami technologii są znakomita zwilżal-
mineralno-asfaltowych (np. belgijskim AB3B tować ten problem w sposób nowatorski. Wy- ność wszelkiego rodzaju kruszyw poprzez
z asfaltem 50/70 dającym odkształcenie korzystanie technologii asfaltu spienionego ogromną powierzchnię właściwą piany as-
µ-def, wynoszÄ…ce 31639), poziom caÅ‚kowite- w pracach kombajnem na drodze lub na ota- faltowej, możliwość wykorzystania miejsco-
go odkształcenia jest niższy. czarni daje dobre parametry mechaniczne wych kruszyw.
To sugeruje, że mieszanki na bazie asfaltu nawierzchni oraz pozwala wbudować ponow- " Z powodu szybkiego uzyskiwania wytrzy-
spienionego (Tagfoam) są mniej podatne na nie w sposób bezpieczny szkodliwe dla środo- małości drogę wykonaną w technologii
odkształcenie niż standardowe mieszanki BA wiska materiały. Tagfoam na asfalcie spienionym można
(na gorąco)  patrz rys. 2. otworzyć dla ruchu bezpośrednio po za-
Wnioski wałowaniu.
Moduł sprężystości " W porównaniu ze stabilizacją wyłącznie " Technologia ta jest zwykle tańsza niż tech-
Przeprowadzono badania modułu sprężysto- cementem (Tagrac) lub stabilizacją z wy- nologie wykorzystujące emulsję asfaltową
ści próbek z otrzymanej mieszanki. Moduł korzystaniem MCE, Tagfoam (stabilizacja lub kombinację emulsji z cementem.