WP1: Příklady rozvoje a dalšího ověřování nových technologií v silničním stavitelství

• Foto

NÍZKOTEPLOTNÍ A TEPLÉ ASFALTOVÉ SMĚSI
Nízkoteplotní a teplé asfaltové směsi představují vývojový trend, který je intenzivněji sledován posledních více jak 7 let. S ohledem k postupnému rozvoji řady přísad, které potenciálně lze v této oblasti využít, je pozornost věnována zejména vyhledávání a postupné optimalizaci možného využití takových přísad, jakož i posuzování průmyslově vyrobených asfaltových pojiv, která již mají vlastnosti upravené na míru tomuto účelu. Celkově v rámci aktivit WP1 dosud bylo ověřováno více jak deset různých přísad, které fungují buď jako látky, které snižují viskozitu pojiva při nižších teplotách v důsledku svého chemického složení, nebo naopak působí jako povrchově aktivní látky se zlepšenými lubrikačními účinky, díky nimž je opět možná zpracovatelnost i při nižších teplotách. Přísady byly postupně aplikovány u různých typů směsí a to jak s tradičním silničním asfaltem, tak i v kombinaci s polymerem modifikovaným pojivem.

Dále jsou prezentovány některé poznatky pro aplikace u asfaltového betonu pro obrusné vrstvy, kde byly posuzovány všechny uvedené možnosti – průmyslově připravená pojiva, ztekucovací přísady typu syntetických vosků i povrchově aktivní látky. U směsí byla prováděna optimalizace z hlediska potenciálu snížení pracovní teploty, kdy se v průměru ukazuje i potvrzuje možnost redukce teplot výroby asfaltových směsí o 25 – 30 °C. Směsi následně byly posuzovány z hlediska tradičních zkoušek se zaměřením především na trvanlivost prokazovanou odolností směsi proti účinkům vody, případně vody a mrazu, jakož i z hlediska funkčních výkonových parametrů, kam řadíme odolnost proti vzniku trvalých deformací, tuhost či chování asfaltové směsi v oboru nízkých teplot (mrazová rezistence).

Tabulka 1 – Ověření odolnosti asfaltové směsi proti účinkům vody

Tabulka 2 – Výsledky zkoušky odolnosti asfaltové směsi proti trvalým deformacím (při 50°C)

Při zkoušce poměru pevností v příčném tahu (ITSR), která je v současnosti určující z hlediska základního posouzení trvanlivosti asfaltové směsi, jsou poměřována zkušební tělesa suchá a vodou saturovaná (případně vystavená zmrazovacímu cyklu). Z výsledků provedených zkoušek je patrné, že sledované směsi s nízkoviskózními pojivy nijak nezhoršují parametr vodní citlivosti, a tudíž neohrožují trvanlivost asfaltové směsi. Spíše lze konstatovat, že v porovnání s referenční směsí dochází dokonce ke zlepšení a to při vztažných pracovních teplotách, jak byly pro jednotlivé varianty použitých asfaltových pojiv zvoleny.

Z hlediska zkoušky odolnosti asfaltové směsi proti vzniku trvalých deformací norma ČSN EN 13108-1 stanoví požadavek pro PRD_AIR a WTS_AIR pouze u směsí ACO 11S (5,0 %, resp. 0,07 mm). Pro směsi „+“ se hodnota pouze deklaruje, není stanovena žádná mezní hodnota. Z provedených měření je patrné, že posuzované směsi splňují kritéria pro třídu „S“, pouze u směsi s 1% IterLow dochází k výraznějšímu překročení ukazatele WTSAIR. Důležité je, že při snížení výrobní teploty nebyl zaznamenán negativní vliv na deformační charakteristiky. Dokonce v případě směsi s 3 % FTP, kde byla zaznamenána vyšší hodnota mezerovitosti a tudíž hrozí vyšší riziko dohutnění, vykazuje směs velmi dobré charakteristiky odolnosti proti vzniku trvalých deformací.

EMULZNÍ ASFALTOVÉ SMĚSI PROVÁDĚNÉ ZA STUDENA
Emulzní asfaltová směs (EAC) je v ČR nová technologie, jejíž technické požadavky byly formulovány pro praktické aplikace v uplynulých letech. Delší tradici má tato skupina asfaltových směsí má zejména ve Spojených Státech a ve Francii. Emulzní asfaltové směsi zpracovávané (obalované, přepravované, pokládané a hutněné) za studena, tj. při teplotách okolního prostředí, nejméně však 10 °C, jsou nejčastěji směsi složené ze zvlhčené frakce kameniva a asfaltové emulze, které vykazují změny vlastností v průběhu štěpení asfaltové emulze, respektive z nevázaného materiálu se stává v průběhu konsolidace a tuhnutí standardní asfaltová směs.

V rámci aktivit centra CESTI byly rozvíjeny varianty EAC, pro jejichž návrhy se použilo kamenivo ze tří různých lokalit a současně se ověřoval vliv asfaltové emulze různých výrobců. Součástí experimentálních aktivit byly prováděné optimalizace včetně ověřování vlivu cementu či fluidního popílku jako aktivních filerů v tomto typu směsí. Současně se pozornost věnoval vymezení vhodného způsobu laboratorního hutnění či ověření vlivu zrání zkušebních těles. V neposlední řadě byla pozornost věnována i kombinaci využití přírodního kameniva a R-materiálu. Vedle četných laboratorních zkoušek byl realizován zkušební úsek s uplatněním čtyř různých variant těchto směsí.

Příkladem výsledků mohou být stanovené deformační parametry (tabulka 19), které lze charakterizovat modulem tuhosti. Pro náornost je současně stanoven ukazatel poklesu modulu tuhosti po uložení ve vodě a teplotní citlivost. Moduly tuhosti byly stanoveny na válcových tělesech cyklickým zatěžováním v příčném tahu (IT-CY) dle (ČSN EN 12697-26) metodou řízené deformace o velikosti 3 μm a délce zatěžovacího pulsu 125 ms při teplotách 5, 15, 27 ºC. Z uvedených výsledků lze usoudit, že rozdíl mezi směsmi s odlišnými asfaltovými emulzemi není příliš patrný. Vyšší množství zbytkového asfaltového pojiva ve směsi zlepšuje pevnostní a deformační parametry směsí.

Zkušební úsek byl realizován na pozemní komunikaci III/44441 v úseku Hraničné Petrovice – Moravský Beroun a to v délce cca 1,8 km. Realizace byla provedena v rámci grantové politiky programu na podporu zavádění nových technologií, který vyhlašuje SFDI.

Tabulka 3 – Základní deformační parametry směsí EAC

Z přípravy a realizace zkušebního úseku lze formulovat praktická doporučení pro míchání a následně hutnění tohoto typu směsí.

Doporučení k míchání směsí:

1. připravit směs kameniva > 4 mm (nemíchat do této suché směsi drobné kamenivo či filer);
2. tuto směs promíchat s polovinou vody a emulze;
3. do míchačky přidat drobné kamenivo a promíchat se zbytkem vody a zbytkem emulze.

Doporučení k hutnění:

1. minimálně 4 – 6 pojezdů válcem s ocelovými běhouny bez vibrace (vibrace se nepoužívá z důvodu, aby se směs nepotrhala). Obecně se doporučuje i vyšší počet pojezdů, aby došlo k co nejlepšímu zaklínování zrn kameniva;
2. s odstupem cca jedné hodiny několik pojezdů válce s pogumovanými běhouny pro zažehlení s tím, že
3. nejpozději tady je žádoucí vizuální kontrola kvality zhutnění (kompaktní povrch bez výskytu trhání směsi či vzniku drobných příčných trhlin;
4. na závěr se mohou udělat 1 – 2 pojezdy lehčím ocelovým válcem.

WP1: Examples of Development and Further Validation of New Road-Construction Technologies
Work package WP1 (Roads) is focused on five spheres directly related to road construction. In addition to new technological innovations in the sphere of asphalt mixtures, underlining energy-efficient or durable asphalt layers, the activities of the work package include the methods of modelling and prediction of behaviour of asphalt pavements, identification of technological innovations for cement-concrete pavements, effective increase in the usage of recycled materials in cemented pavement layers, or tools for preventing pavement drainage malfunction. Last but not least, attention is also paid to the modelling of behaviour of pavement structures or implementation of tools like processes and procedures of multidimensional modelling (BIM). Examples of particular activities and their effects include the sphere of further development within low-temperature-resistant asphalt mixtures and implementation of cold emulsified asphalt mixtures.

Autor: Ing. Jan Valentin, Ph.D. a tým pracovního balíčku WP1

Autor

• Ing. Valentin Jan Ph.D.