Asfaltové recyklované kamenivo: Informace a možnosti využití

Asfaltový recyklát je typ kameniva, které vzniká drcením asfaltových celků. Označuje se jako „druhotná surovina“, přičemž tento název není ukotven v legislativě. Může pocházet z odpadu vzniklého při demolici silnice nebo při frézování vozovky. Velké kusy asfaltu jsou drceny na různě velké frakce, podle použití. Asfaltový recyklát lze nalézt ve standardních velikostech 0-8, 8-32, 32-63.

Použití asfaltového recyklátu

Asfaltový recyklát se používá jako podkladový materiál namísto štěrku a slouží ke zpevnění cest. Tvoří buď podsypnou vrstvu, nebo podkladní vrstvu. Recyklované kamenivo pochází z jednotlivých vrstev vozovky.

Pro výrobu podkladní vrstvy nebo zpevnění málo zatížených cest se používá hutnění. Oblíbená je i kombinace přidání emulze a cementu.

Nejvhodnější využití asfaltového recyklátu za studena:

  • Bez přidání nového pojiva k recyklátu: Používá se pro málo zatížené vozovky, pro spodní podkladní vrstvy a pro zpevnění štěrkopískových podsypných vrstev.
  • S přidáním hydraulického pojiva (cementu, popř. vápna či strusky): Pro provedení nové stmelené podkladní vrstvy.
  • S přidáním emulze k recyklovanému materiálu: Vhodné zejména tam, kde staré úpravy obsahují dehtové pojivo.
  • Kombinovaný způsob: K recyklovanému materiálu se přidává emulze i cement. Tento způsob dosáhl nejlepších výsledků a vlastnosti těchto směsí je prokazatelně možné srovnat se směsmi typu OK (obalované kamenivo) zpracovávanými za horka.

Výzkum a vývoj v oblasti asfaltových recyklátů

Aktuální výzkum využití asfaltových recyklátů navazuje na projekt, který proběhl v letech 2019 až 2022, kdy byly v rámci konkrétních staveb v Brně používány asfaltové recykláty stmelené hydraulickým pojivem do podkladních vrstev vozovek místních komunikací. Významným způsobem se do těchto výzkumných aktivit zapojila firma DUFONEV RC, a.s.

Díky tomuto úspěšnému řešení využití recyklátů do podkladních vrstev vozovek pozemních komunikací byl navržen nový specifický projekt výzkumu těchto směsí na VUT, Fakultě stavební, Ústavu pozemních komunikací.

Čtěte také: Budoucnost silničního stavitelství

Etapy výzkumu:

  1. Odběr vzorků materiálů: Bylo odebráno významné množství vhodných zkušebních vzorků materiálů. Vzhledem k tomu, že se výzkum zaměřuje převážně na podkladní vrstvy komunikací druhých a třetích tříd, byla navázána spolupráce především se středisky správy a údržby komunikací v jednotlivých krajích. Celkem bylo odebráno 5 různých druhů běžně používaného asfaltového recyklátu do maximální velikosti zrna 32 mm, popř. 63 mm.
  2. Standardní zkoušky: Byly provedeny standardní zkoušky jak na samotném recyklátu (sítový rozbor), tak na extrahovaném asfaltovém pojivu (obsah asfaltového pojiva, penetrace, bod měknutí) pro zjištění základních informací o odebraných vzorcích.
  3. Návrh stmelených směsí: V prvním kroku byla vytvořena řada referenčních těles z asfaltového recyklátu při teplotě +30 °C. Poté byly, za účelem maximálního využití zbytkového obsahu asfaltového pojiva v recyklátu, vytvořeny další 3 sady zkušebních těles při teplotách 60 °C, 90 °C a 135 °C. Dále bylo do asfaltového recyklátu dávkováno drobné množství pojiva 1,5 % kationaktivní asfaltové emulze modifikované 60% (KAE) pro zlepšení pevnostních charakteristik vrstvy. Poslední, devátá vytvořená sada těles, byla hutněna pouze při referenční teplotě 30 °C a obsahovala přídavek pojiva v podobě 1,0 % hm. směsného cementu CEM II 32,5 R (CEM). Tato sada byla speciálně vytvořena pro zjištění účinků hydraulického pojiva na tuhost směsi asfaltového recyklátu.

Na závěr byla všechna vyrobená tělesa podrobena zkoušce pevnosti v příčném tahu dle ČSN EN 13286-42. Hutnění zkušebních těles probíhalo pomocí manuálního hydraulického lisu, který zajišťoval rovnoměrné zhutnění tělesa z obou stran.

Výsledky zkoušek:

Z výše uvedených výsledků lze konstatovat, že navržené stmelené směsi vyhovují nové ČSN 73 6147 pro užití asfaltových recyklátů „za studena“ do podkladních vrstev vozovek pozemních komunikací. Bylo prokázáno, že stmelením asfaltového recyklátu asfaltovou emulzí dosáhneme dostatečné pevnosti podkladní vrstvy vozovky. Zároveň v kombinaci s mírným zahřátím stmelené směsi dojde k mnohonásobnému zvýšení požadovaných parametrů (především pevnosti v příčném tahu) této směsi, právě díky aktivaci obsaženého pojiva v recyklátu.

Výzkum a jeho možné pokračování bylo prezentováno a konzultováno se správci komunikací v ČR a SR v rámci každoročních odborných přednášek a seminářů.

Udržitelnost a recyklace asfaltu

Asfaltové vozovky jsou recyklovatelné. V Německu se silnice neustále bourají a obnovují. Není to tak špatné pro naše životní prostředí, protože téměř výlučně se používá asfaltový recyklát - jinými slovy skutečný životní cyklus. Od poloviny 80. let 20. století se systematicky znovu využívá asfalt.

Silnice se odstraňuje po vrstvách. Každá z těchto vrstev je dopravována samostatně a zpracovávána proséváním nebo drcením. Výsledkem je granulát, který se skladuje na speciálních místech nebo přímo na obalovně, alespoň do doby, než se znovu použije. Drcená asfaltová vrstva, pokud neobsahuje žádné škodliviny, jako např. dehet, se v obalovně přidává do nové asfaltové směsi a dostává se tak zpět na vozovku.

Čtěte také: Klíč k hydroizolaci: Penetrace a podkladní pásy Weber

Materiály používané jako omlazující prostředky jsou různé. Stále však probíhají výzkumy na regenerátorech s cílem najít ty nejlepší přísady pro recyklaci asfaltu. Použití asfaltových komunikací je velkým plusem, zejména s ohledem na naše životní prostředí. Není třeba těžit téměř žádné nové suroviny.

Zkušenosti s recyklací asfaltu ve společnosti STRABAG:

Při opravě staré vozovky se poničená vozovka odstraní za pomoci silniční frézy. Vyfrézovaný materiál se následně odveze na speciální sběrné místo pro asfaltový recyklát, do recyklačního dvora nebo na obalovnu. Tam se materiál zpracuje k dalšímu použití. Za tímto účelem se asfaltová směs dále drtí a prosévá, čímž vzniká tzv. R-materiál.

Při výrobě asfaltové směsi se používá asfaltové pojivo. Jedná se o ropný destilát a v zájmu životního prostředí je nezbytné omezovat jeho využívání. R-materiál již toto pojivo obsahuje a jeho využitím tak šetříme nejen kamenivo, ale také spotřebu ropného produktu.

Společnost STRABAG v Rakousku použije v současné době 385 000 tun recyklovaného asfaltu ročně. Obalovna asfaltových směsí STRABAG Asfalt ve Vinařicích nedaleko Prahy, stejně jako nejmodernější obalovna v Hausleitenu, je schopna vyrobit asfalt až se 100% podílem recyklátu. Technologie obalovny ve Vinařicích umožňuje výrobu asfaltové směsi s využitím až 100% recyklovaného materiálu, a to díky paralelnímu sušícímu bubnu.

Normy a předpisy

V podmínkách ČR dosud neexistují, na rozdíl od některých zemí EU, obecně platné normy pro jakost recyklátů. Výjimku tvoří pouze některé normy pro stavbu komunikací a OTP pro stavbu železničního svršku a spodku.

Čtěte také: vlastnosti a technické parametry asfaltových šindelů

Klíčové normy a předpisy:

  • ČSN EN 12620:2002+A1:2008: Stanoví požadavky na přírodní a recyklované kamenivo.
  • ČSN EN 206+A2:2021: Norma pro beton - Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda.
  • ČSN P 73 2404:2024 ed. 2: Doplňková norma k ČSN EN 206+A2:2021, definuje recyklát typu 1 jako jediný vhodný pro výrobu konstrukčního betonu.
  • Nařízení (EU) č. 305/2011: Stanoví základní environmentální požadavky na „Opětovné využití nebo recyklovatelnost staveb, použitých materiálů a částí po zbourání“.
  • Nařízení (EU) č. 2024/3110: Nové nařízení, které stanoví harmonizovaná pravidla pro uvádění stavebních výrobků na trh a zrušuje Nařízení (EU) č. 305/2011. Definuje pojem „Recyklace“ a „Recyklovatelnost“.

Doplněné národní normy:

  • ČSN 73 6121 Hutněné asfaltové vrstvy
  • ČSN 73 6122 Lité asfalty
  • ČSN 73 6123 Cementobetonové kryty vozovek
  • ČSN 73 6124 Kamenivo stmelené hydraulickým pojivem
  • ČSN 73 6125 Stabilizované podklady
  • ČSN 73 6126 Nestmelené vrstvy
  • OTP ČD Kamenivo pro kolejové lože

Recyklace stavebních a demoličních odpadů (SDO)

Více než polovina odpadů vznikajících na našem území jsou stavební a demoliční odpady (SDO). V ČR v posledním desetiletí dochází k intenzivnímu rozvoji recyklace SDO. Rozvíjí se recyklace betonu, cihel a jejich směsí, které mohou sloužit jako kvalitní plnivo do betonů. Také se intenzivně rozvíjí recyklace zemin a kameniva. Produkty nacházejí uplatnění zejména při liniových stavbách.

Podíl využití recyklátů v posledních letech rychle roste. Zatímco v letech 2007 až 2011 byl podíl recyklátů na trhu s inertními minerálními materiály ve stavebnictví kolem 4 %, od roku 2012 do roku 2020 došlo k jeho výraznému nárůstu až na zhruba 15,5 % - což znamená takřka čtyřnásobný nárůst.

Recyklované kamenivo je kamenivo získané při úpravě anorganického materiálu dříve použitého v konstrukci. Jedná se o produkt recyklace (drcení + třídění + separace znečištění) inertního minerálního stavebního a demoličního odpadu v zařízeních k tomu určených, který je materiálově složený z drcených a tříděných betonů, cihelného zdiva, keramiky, asfaltových směsí, zeminy a kamení.

Vyhláška č. 273/2021 Sb. mimo jiné upravuje požadavky na nakládání s vybouranými stavebními materiály při odstraňování stavby, provádění stavby nebo údržbě stavby. Z hlediska právního je také velmi důležité ukončení nakládání s materiálem získaným při demolici jako s odpadem (tzv. konec odpadu).

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) v asfaltových vrstvách

Dehtová a směsná asfalto-dehtová pojiva jsou nejvýznamnějším zdrojem kontaminace PAU ve vozovkách pozemních komunikací. S ohledem na nejednoznačnost v předpisové základně byla v roce 2019 vydána první legislativa, která se specificky zabývá PAU v asfaltových vrstvách vozovek. Aktuálně s platností k 1. 10. 2023 byla novelizována vyhláška 130/2019 Sb. a nahrazena vyhláškou 283/2023 Sb.

Novela vyhlášky byla iniciována na základě čtyřleté účinnosti tohoto předpisu a nově nabitými zkušenostmi z projektové přípravy a realizace staveb. Bylo nezbytné do vyhlášky zahrnout i nejproblematičtější historickou vrstvu, a to PM - penetrační makadam se shodnými principy posuzování jako AC vrstvy. S ohledem na nehomogenitu konstrukčního složení vozovek bylo rovněž nutné zpřísnit kritéria pro odběr vzorků.

Technologie zpracování materiálů s nadlimitním obsahem PAU:

V kontextu výše uvedených předpisů byly zavedeny technologie pro zpracování materiálů s nadlimitním obsahem PAU. Jedná se o technologii recyklace za studena na místě, případně s výrobou směsi v mobilním míchacím centru. Recyklace spočívá v principu pasivace PAU přidáním asfaltového pojiva do frézovaného materiálu původních vrstev vozovky. Lze tak vyrobit recyklovanou vrstvu s označením RS A. Pro vyšší parametry se používá hydraulicky stmelená recyklovaná vrstva RS CA, kde pasivace PAU proběhne přidáním asfaltového pojiva a hydraulického pojiva. Nově dle vyhl. 283/2023 Sb. se nám nabízí možnost pasivace PAU ve vrstvě recyklace při použití speciálního anorganického pojiva, samozřejmě při prokázání pasivace PAU pomocí výluhové zkoušky.

Laboratorní analýzy PAU:

Analýzy PAU provádí v ČR řada laboratoří, některé z nich jsou akreditovány i na měření PAU v asfaltových matricích. Je důležité, aby laboratoř byla schopna měřit tyto látky v obtížné matrici, jako je asfaltový materiál.

Zkušenosti s výsledky analýz PAU:

V současné době se obsah PAU v asfaltové matrici posuzuje dle vyhlášky MŽP 283/2023, dříve dle vyhlášky MŽP 130/2019 Sb. Obě vyhlášky klasifikují asfaltové materiály dle obsahu sumy PAU do čtyř tříd ZAS-T1 až ZAS-T4.

Z databáze výsledků bylo zpracováno více než 3 000 vzorků pro stanovení PAU v asfaltových matricích. Výsledkem porovnání je, že pro vzorky z vrstev ACO, ACL a ACP je více než 75 % vzorků zařazeno do třídy ZAS-T1, ostatní třídy odpovídají jednotkám %. Pouze pro penetrační makadam bylo 53 % vzorků zařazeno do třídy ZAS-T4.

Zatřídění vzorků dle vrstev vozovky a vyhlášky 130/2019 Sb.
Vrstva vozovky ZAS-T1 (%) ZAS-T4 (%)
ACO > 75 Jednotky
ACL > 75 Jednotky
ACP > 75 Jednotky
Penetrační makadam (PM) - 53

Z tohoto výsledku vyplývá, že tento materiál (penetrační makadam) by musel být uložen na skládku nebezpečného odpadu (limit pro DOC 100 mg/l) a nikoliv jako všechny ostatní vzorky na skládku ostatního odpadu (limit 80 mg/l).

Budoucí vývoj

Recyklace materiálů by se měla stát standardní součástí rekonstrukcí a oprav vozovek. Při využívání technologií recyklace omezíme zbytečné drancování omezených přírodních zdrojů a využijeme historické konstrukční vrstvy. Další výzvou je ochota stavebních firem investovat do nejnovějších strojů a zařízení pro zpracování původních materiálů a realizace vrstev recyklace za studena.

Vliv nahrazení kameniva asfaltovým recyklátem na vlastnosti betonu

Cílem práce je zpracovat porovnání mechanických a chemicko-fyzikálních vlastností referenční betonové směsi s betonovou směsí, kde kamenivo bude ve více poměrech nahrazeno asfaltovým recyklátem. Na základě dosud provedených výzkumných prací a dosažených laboratorních a poloprovozních výsledků je možno konstatovat:

  • Obsah drceného betonu nepříznivě ovlivňuje konzistenci betonové směsi a pro zachování její potřebné konzistence je nutné zvýšit dávku záměsové vody (což se projeví na pevnostech betonu).
  • Pevnosti betonu v tlaku jsou poněkud ovlivňovány oproti použití přírodního kameniva.
  • Snižuje se objemová hmotnost zatvrdlého betonu.
  • Pevnost v tlaku se snižuje o 10-15 %.
  • Modul pružnosti je nižší o 15-20 %.
  • Zvyšuje se součinitel dotvarování až o 50 %.
  • Zvyšuje se smršťování, a to o 20-40 %.

Použití betonového recyklátu je dnes zakotveno i v některých normách a je poměrně rozšířené, například v podkladních vrstvách vozovek stmelených cementem, ochranných vrstvách silničních komunikací a pražcového podloží (jako mechanicky zpevněná zemina) a hlavně jako náhrada přírodního kameniva do konstrukčních betonů nižších tříd za předcházejících předpokladů.

Využití betonového recyklátu do živičných směsí pro výstavbu a opravy živičných vozovek je možné za předpokladu dodržení receptur a pracovních postupů předepsaných příslušnými normami, jako je ČSN 73 6121 - „Hutněné asfaltové vrstvy“.

tags: #asfaltove #recyklovane #kamenivo #informace

Oblíbené příspěvky: