Amidové vosky a jejich použití v silničním stavitelství

Amidové vosky patří mezi modifikační přísady používané při výrobě asfaltových směsí hutněných za horka a při výrobě litých asfaltů (v ČR od r. 1998). Jejich používání vychází z ustanovení uvedených v technických normách evropské normalizační soustavy CEN vydaných jako EN řady 13108 převzatých jejími členy (v ČR pod označením ČSN EN). V ČR je pro tyto přísady požadováno v rámci Systému Jakosti v oboru Pozemních Komunikací (SJ-PK) Ministerstva dopravy Osvědčení o vhodnosti doplňující soubory informací zejména v případech výrobků, pro které nebyly vydány evropské harmonizované normy. Pro amidový vosk s obchodním označením Licomont BS 100 bylo toto Osvědčení zajištěno podle vydaného dokumentu č. 1/2011 MD [1].

V některých případech složité soustavy technických požadavků resortu MD je třeba vyjasnit, ke kterým účelům je použití těchto modifikačních přísad možné. Tyto záležitosti v prvé řadě řeší již ustanovení národních příloh (NA) výše zmíněných technických norem. Vzhledem k tomu, že přesto nejsou zejména pro oblast zpracování projektové dokumentace vždy použity jednotné postupy, vycházíme z upřesnění podaného Stanoviskem k dodatku TP 170:2010 [2, 3]. Z tohoto stanoviska pak vyplývá rovnocennost v možnostech použití těchto přísad ve srovnání s modifikovanými asfalty (dosud zejména PmB).

TECHNICKÉ ÚČINKY AMIDOVÝCH VOSKŮ
Běžné vlastnosti pojiv
V uplynulých letech byly vlastnosti pojiv modifikovaných Licomontem BS 100 několikrát předmětem výzkumů a studií, zejména ve spolupráci se Stavební fakultou ČVUT. Následující přehled ověřených vlastností pojiv vychází ze Souhrnné studie [4]. Výsledky jsou zde uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1 – Vlastnosti vybraných asfaltových pojiv

Zkoušky zahrnovaly zjištění změn silničních a tvrdých silničních asfaltů, což je hlavním předmětem aplikace této přísady. Vzhledem k předpokladu možnosti ovlivnit (snížit) také viskozitu modifikovaných asfaltů PMB jsou v souboru zkoušek také výsledky takovýchto směsných pojiv. Použitím Licomontu BS 100 bylo dosaženo výrazných nárůstů bodů měknutí a tím i oborů plasticity u zkoušených asfaltových pojiv, zároveň došlo ke snížení penetrace. Body lámavosti stanovené dle Fraase nebyly vlivem této modifikace zhoršeny. Skladovací stabilita pojiv se přidáním Licomontu BS 100 nemění, v některých případech i zlepšuje, duktilita se většinou mírně snižuje.

Viskozity pojiv
Rozsáhlá měření k ověření této vlastnosti byla provedena zejména firmou Clariant a uvádí je v publikaci o použití výrobku Licomontu BS 100 [5]. Z měření vyplývá snižování dynamické viskozity jeho přídavkem v množství 3% hmot. celkového pojiva v pracovní oblasti teplot:

• 150 °C o 11 – 20 %,
• 115 °C o 15 – 22 %.

Vyšší uvedené hodnoty byly zjištěny u tvrdších silničních asfaltů 35/50, nižší u gradací 50/70, popřípadě 70/100. Toto zjištění umožňuje dosažení stejného hutnícího účinku při použití nižší počáteční teploty asfaltové směsi (viz také kap. Závěr). U litých asfaltů je na základě zlepšení zpracovatelnosti možná jejich skladba s nižším obsahem celkového pojiva (k dosažení lepších fyzikálně-mechanických vlastností) [5, 6].

Přilnavost pojivo–kamenivo
Tento druh modifikace asfaltového pojiva zlepšuje přilnavost pojiva ke kamenivu. Podrobný přehled těchto prací je obsahem studie [7]. Jako příklad uvádíme výsledky zkoušek na kamenivu se špatnou přilnavostí pojiva metodou EN 12697-11 (tabulka 2). Srovnávány byly výsledky s neupraveným asfaltem a dvěma druhy přísad. S amidovým voskem bylo dosaženo nejlepších výsledků v prováděném rozsahu této zkoušky.

Tabulka 2 – Přilnavost kameniva a různých pojiv dle EN 12697-1

Odolnost asfaltových směsí vůči tvorbě trvalých deformací
Přísada amidového vosku Licomont BS 100 (3%hmot. celkového pojiva) zlepšuje tuto odolnost zjišťovanou vyjetím kolem (50°C, 20.000 pojezdů – EN 12697-22) vyplývající ze souboru provedených měření [5]. Údaje v % původních hodnot zjištěných na stejných asfaltových směsích s nemodifikovaným pojivem 50/70 jsou uvedeny v následující tabulce 3.

Tabulka 3 – Odolnost asfaltových směsí vůči tvorbě trvalých deformac

Tuhost asfaltové směsi v závislosti na teplotě podle [5]
Graficky je znázorněn průběh tuhosti uvedených asfaltových směsí v závislosti na teplotě.

Z výsledků vyplývá nezměněná tuhost směsi s amidovým voskem v rozmezí teplot přibližně 40 – 80 °C, přičemž je v této oblasti pro toto pojivo vyšší.

Chování asfaltové směsi VMT (vysoký modul tuhosti) v oblasti nízkých teplot
Tato asfaltová vrstva je navrhována pro vysoká dopravní zatížení, popřípadě pro úsporu v celkové tlouštce asfaltových konstrukčních vrstev.

Z opakovaných měření vlastností zkoušky relaxace a pevnosti v tahu za ohybu (při použití pojiva ze silničního asfaltu 50/70 se 3 % hmot. přísady Licomont BS 100) předepsaných technickou podmínkou TP 151-MD [8] vyplývá splnění jejich požadavků uvedených s výsledky měření v tabulce 4.

Tabulka 4 – Vlastnosti asfaltových směsí VMT za nízkých teplot

Odolnost asfaltové směsi ACO 11 S proti účinkům mrazu a rozmrazování (ČSN 736161-příl. B)
Zkouška se provádí v prostředí roztoku chloridu sodného (NaCl). Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce 5.

Tabulka 5 – Vlastnosti asfaltových směsí po zatížení rozmrazovacím roztokem

Modifikace uvedeným amidovým voskem zlepšuje ověřované parametry v prostředí NaCl.

ZÁVĚR
Více jak patnáctileté zkušenosti s modifikací asfaltových směsí amidovým voskem vypovídají o souladu praktických ověření se zlepšenými vlastnostmi uváděnými v tomto příspěvku. Aplikace byly realizovány zejména pro asfaltové směsi uvedených typů VMT, AC. Pro asfaltové koberce mastixové (SMA) se vyrábí kombinovaná přísada amidového vosku a nosiče pojiva – celulózových vláken. Tato přísada má obchodní název Modicel.

Důležitá je zmínka o způsobech dávkování při výrobě asfaltových směsí na obalovnách. Jako spolehlivé – s dostatečnou homogenitou výsledné směsi vyplývající z provozní způsobilosti těchto konstrukcí je dávkování přísady do míchačky obalovny používáno v zahraničí i u nás. Výhodou je možnost přípravy menších výrobních objemů, odpadá tak problematika přebývajících množství rafinersky vyráběných modifikovaných asfaltů, pro které není v kratším horizontu na obalovně uplatnění (často je nutné použít je s ekonomickou ztrátou do výrobků, kde to není nutné). Přesto je možné pro větší objemy výroby v liniových stavbách vyrábět i tato modifikovaná pojiva rafinersky. Úspěšné ověření skladovacích stabilit (zde tab. 1) tuto možnost podporuje.

Z těchto důvodů je třeba se zmínit také o návrhu výrobku v inovačním programu firmy Paramo [9]. Výrobek – asfalt 50/70 NV s použitím technického vosku je navržen s vlastnostmi podle údajů uvedených zde v tabulce 6. Lze s ním pracovat vzhledem ke snížené viskozitě s teplotami nižšími o ca 20 °C než při používání běžných silničních asfaltů.

Tabulka 6 – Ukazatele kvality asfaltu 50/70 NV – Paramo

V obou případech způsobu dávkování amidového vosku je pak kromě zlepšení vlastností asfaltových směsí možnost úspory energií na obalovnách a snížení emisí využije-li se možnost uvedeného snížení pracovních teplot.

LITERATURA:
[1] Osvědčení o vhodnosti pro Licomont BS 100 č. 1/2011
[2] Luxemburk, F. Stanovisko k dodatku TP 170:2010 z 22. 7. 2011
[3] TP 170 – Dodatek 2010 Navrhování vozovek pozemních komunikací
[4] ČVUT, Luxemburk, Vliv přísady Licomont BS 100 na vybrané vlastnosti asfaltových pojiv
[5] Clariant, Institut Dr. Gauer, Untersuchungen am Bindemittel – Licomont BS 100 fuer die Bitumenmodifizierung im Strassenbau
[6] Žalman, L., Modifikace a přísady litých asfaltů – Sborník AV 03
[7] Králová, E. Zlepšení přilnavosti pojiva ke kamenivu prostřednictvím Licomontu BS 100 – Sborník AV 09
[8] TP 151 – Asfaltové směsi s vysokým modulem tuhosti
[9] Technická norma Paramo 2014 – Pojiva pro teplé asfaltové směsi

Amide Waxes and Their Use in the Road Engineering
The text is focused on use of amide waxes as admixtures of asphalt mixtures for constructions of roads and purpose-built areas. It presents an analysis of the issue of a legislation basis applied in designing of these traffic constructions, its following leading to use of these materials and specification towards possibilities of use of the admixtures in question. A list of features of binders being created and following asphalt mixtures contains tests results including some comparisons with other binders. Dosage possibilities in production of asphalt mixtures and analysis of this issue are also part of the text.

Autoři

• Ing. Žalman Lubomír
• Ing. Králová Eva