Asfaltové směsi patří mezi materiály, které mohou být na 100 % recyklovány během nové výstavby pozemních komunikací. V České republice je nicméně maximální množství R-materiálu omezeno pro různé typy asfaltových směsí v národních přílohách norem řady ČSN EN 13108.
Se zvyšujícím se množstvím R-materiálu za horka vyráběných asfaltových směsí je však nezbytné počítat s riziky, kterým je nutné během výroby předcházet. Zvyšující se množství R-materiálu způsobuje zvýšení tuhosti asfaltové směsi, která se zároveň stává méně odolnou proti únavovému a termálnímu namáhání. Rostoucí tuhost směsi způsobuje přítomnost zestárlého pojiva, které je v R-materiálu obsaženo. Z tohoto důvodu je nutné vliv pojiva v nově vyráběných směsích kompenzovat pojivem vyšší gradace nebo pomocí speciálních oživovacích přísad (rejuvenátorů).
Omezení výskytu problémů během výroby, ale i dostatečná životnost asfaltových směsí s R-materiálem může být vyřešena pomocí správného návrhu asfaltových směsí. Klíčové faktory během výroby a návrhu jsou zejména tyto:
- Správné nastavení okrajových podmínek výroby, mezi které patří zejména míchací čas a teploty jednotlivých složek směsi.
- Vhodné zacházení s materiály na obalovně (třídění, homogenizace a zastřešení skládek s R-materiálem).
- Použití měkčího pojiva, kterým se kompenzuje přítomnost zestárlého pojiva
v R-materiálu. - Použití oživovacích přísad, které mají za cíl obnovit reologické chování zestárlého asfaltového pojiva.
Při dávkování vyšším než 50 % R-materiálu z hmotnosti asfaltové směsi spočívá nejefektivnější způsob oživení v použití oživovací přísady. Při aplikaci běžných pojiv vyšší gradace by totiž nebylo možné dosáhnout požadované výsledné penetrace pojiva. Použití oživovacích přísad v těchto případech může přinést následující výhody:
- Použití libovolného množství R-materiálu.
- Jednoduché přidání přísady bez nutnosti použití dalšího skladovacího sila, jako v případě používání pojiv vyšší gradace.
Existuje několik základních typů oživovacích přísad, které se získávají různým způsobem. Například během zpracování ropy, z bio-olejů, z odpadních produktů zpracování biomasy nebo z papírenské výroby. Jednotlivé oživovací přísady v ideálním případě obnoví nejenom chemickou strukturu pojiva, ale také mechanicko-fyzikální vlastnosti včetně odolnosti vůči termooxidačním změnám v čase. Použitá oživovací přísada musí splnit několik základních požadavků:
- Oživit zestárlé pojivo za účelem snížení jeho tuhosti a navrácení některých vlastností na hodnoty podobné silničnímu asfaltu požadované kategorie.
- Změnit vlastnosti asfaltového pojiva v R-materiálu tak, aby se nesnížila trvanlivost asfaltové směsi po dlouhodobém stárnutí.
- Zajistit přítomnost dostatečného množství asfaltového pojiva, aby došlo k řádnému obalení zrn kameniva v asfaltové směsi a zároveň, aby byly splněny požadavky na vlastnosti asfaltových směsí.
Na trhu lze pod pojmem „oživovací přísada“ obstarat velké množství produktů s různou účinností, které se dají rozdělit do dvou kategorií:
- Změkčovadla – fluxační přísady (plasticizers), jenž mají za úkol snížit pouze viskozitu pojiva.
- Rejuvenátory – rejuvenační přísady (rejuvenators), jejichž cílem je obnovit chemickou strukturu pojiva a přerušit proces shlukování asfalténů.
Rozdíl mezi účinkem fluxačních (změkčujících) přísad a účinkem rejuvenátoru je patrný na obrázku. Vlevo je vidět, že po přidání fluxačních olejů nedojde k rozptýlení shluků asfalténů v asfaltovém pojivu, ale dojde pouze k zředění malténové fáze a tím ke snížení viskozity pojiva. Naopak vpravo je vidět struktura pojiva po úspěšném oživení (rejuvenaci), kdy je proces shlukování asfalténů úspěšně přerušen.
Obrázek: Rozdíl mezi působením rejuvenační a změkčující přísady (Holmes, 2016)
V tomto smyslu by rejuvenátory neměly být nazývány látky, které snižují pouze viskozitu zestárlého asfaltového pojiva zředěním malténové fáze látkami s nízkou polaritou (nasycené uhlovodíky). Tato změkčovadla nepřeruší proces shlukování asfalténů a nezabrání z dlouhodobého hlediska vzniku nízkoteplotních ani únavových trhlin. Navíc tyto látky se vyznačují vyšší mírou volatility, která může zapříčinit, že při vyšších provozních teplotách může dojít k migraci oživovací přísady. Tento jev způsobí, že efekt oživení v podstatě zmizí.
Více informací o problematice oživovacích přísad lze najít například v článcích autorů programu pro stanovení optimálního množství oživovací přísady.
Zdroje
[1] HOLMES, Ch., Rejuvenators, South Carolina Asphalt Pavement Association (SCAPA), Winter Conference, 2016.
[2] KOUDELKA, T.; POROT, L.; COUFALÍK, P.; VARAUS, M., The use of rejuvenators as an effective way to restore aged binder properties, příspěvek na konferenci Transport Research Arena, Vídeň, 2018.
[3] KOUDELKA, T.; COUFALÍK, P.; VARAUS, M., COUFALÍKOVÁ, I., Rejuvenated binders, Reclaimed binders and Paving bitumens, are they any different?, příspěvek na konferenci RILEM 252-CMB-Symposium, Braunschweig, 2018.
[4] KOUDELKA, T., vliv různých druhů rejuvenátorů na vlastnosti asfaltového pojiva, příspěvek na konferenci Sborník abstraktů konference Juniorstav 2017, ISBN 978-80-214-5462-0, Vysoké učení technické v Brně, Brno, 2017.
[5] KOUDELKA, T.; ŠPERKA, P.; VARAUS, M., Vliv dávkování rejuvenátorů na vybrané vlastnosti asfaltového pojiva, článek v Silniční obzor, ISSN 0322-7154, Česká silniční společnost z.s., Praha, 2016