Nanosilika v asfaltových směsích: Inovace pro delší životnost a udržitelnost vozovek

Nanotechnologie představuje slibnou a novou techniku v materiálovém průmyslu. Nové trendy v oblasti chemie materiálů jsou již testovány v České republice. Tato práce se zaměřuje na složení a některé vlastnosti nového modifikovaného asfaltu s vyššími užitnými vlastnostmi a zejména vyšší odolností vůči agresivnímu prostředí. Pro tyto asfalty byla použita suspenze nanosilika a mikrosilika, jako plnivo pak mikronizovaný vápenec.

Vliv nanosilika na vlastnosti asfaltových směsí

S přídavkem nanosilika v základním pojivu asfaltu hodnoty viskozity nanomodifikovaného asfaltového pojiva mírně klesají. Nižší viskozita pojiva znamená nižší teplotu zhutnění nebo nižší spotřebu energie celého procesu. Komplexní smykový modul nanomodifikovaného asfaltu obecně mírně klesá ve srovnání se srovnávací asfaltovou směsí.

Odolnost proti stárnutí a dynamický modul pružnosti

Dále přidáním nanosilika do asfaltového pojiva se zpomalují oxidační reakce a proces stárnutí nano-modifikovaného asfaltu, a to díky změnám chemických vazeb. Přídavek nanosilika podle dosažených výsledků zvyšuje dynamický modul pružnosti v závislosti na vzrůstající koncentraci nanosilika, a to o 4 % - 6 % při vysokých teplotách.

Recyklovaný asfalt a nanosilika

Opětovné použití asfaltového R-materiálu do nových asfaltových vrstev je v současné době v silničním stavitelství již téměř standardní praxí. S ubývajícími přírodními zdroji roste nutnost používání recyklovaných materiálů v co nejvyšší míře.

Výzkum a aplikace rejuvenátorů

Článek popisuje návrh asfaltové směsi ACL 16+ se zastoupením 30 % R-materiálu. Do asfaltových směsí bylo dávkováno 7 různých typů rejuvenátorů na různých bázích a s variantním procentuálním zastoupením. Na asfaltových směsích byl proveden rozšířený soubor zkoušek, např. mezerovitost, modul tuhosti, odolnost vůči mrazové trhlině apod. Použití R-materiálu v silničním stavitelství je v současné době téměř standardní.

Čtěte také: Průvodce penetrací povrchů

ČSN 73 6141 stanovuje, že při použití vyššího množství R-materiálu než 15 %, je nutné (i) použití rejuvenační přísady v optimalizovaném množství, (ii) přidání měkčího asfaltového pojiva nebo (iii) použití polymerem modifikovaného asfaltu typu RC. Pro výzkum prezentovaný tímto příspěvkem byla vybrána asfaltová směs ACL 16+, ve které bylo použito 30 a 50 % R-materiálu. Asfaltové směsi byly variantně vyrobeny s různými typy rejuvenátorů jak na ropné, tak na rostlinné bázi.

Mezerovitost a modul tuhosti

Mezerovitost je jedním z nejdůležitějších parametrů při návrhu asfaltové směsi. Referenční asfaltová směs „50/70“ měla mezerovitost u horní hranice pro kontrolní zkoušky stanovené normou ČSN 73 6121. U všech dalších variant došlo k poklesu mezerovitosti vlivem použitého aditiva. Modul tuhosti je faktor, který může zabránit předčasné degradaci asfaltové směsi, potažmo asfaltového souvrství, pokud dosahuje přiměřených hodnot.

Modul tuhosti byl stanoven metodou IT-CY při 3 zkušebních teplotách: 0, 15 a 27 °C, které jsou běžně používané pro asfaltové směsi vyráběné v ČR. Moduly tuhosti všech variant při všech teplotách jsou nižší než pro referenční směs, tedy všechny přísady plní svou funkci.

Odolnost proti mrazovým trhlinám a stárnutí

Jedním z hlavních cílů rejuvenátorů je obnovit maltenickou část asfaltového pojiva a vypořádat se s křehkostí směsi s vysokým obsahem RA při nízkých teplotách. Výsledky ukázaly, že rejuvenátory pozitivně ovlivnily chování směsí při nízké teplotě. Odolnost vůči vzniku mrazových trhlin byla stanovena podle modifikované zkušební metody vycházející z normy ČSN EN 12697-44.

Index stárnutí, který stanovuje vliv laboratorní simulace stárnutí na vlastnosti asfaltové směsi, je vypočítán jako poměr zestárlého a nezestárlého parametru zkušebního tělesa. Čím blíže je 1,0 (100 %), tím je asfaltové těleso, potažmo asfaltová směs, méně náchylné na stárnutí, tedy jeho trvanlivost může být delší. Z indexu stárnutí lze do jisté míry také odvodit, jak moc může docházet ke ztrátě omlazovacího účinku, který má rejuvenátor poskytnout.

Čtěte také: Produkty na odstranění asfaltu

Ekonomické a ekologické aspekty nanosilika v asfaltových směsích

Úsilí o zavádění dlouhodobě stálejších asfaltobetonů vede k optimalizaci těchto směsí, omezuje plýtvání a je výhodné z ekologického i ekonomického hlediska. Je třeba zdůraznit socioekonomický a ekologický dopad těchto dlouhodobě stálejších asfaltobetonů s přídavkem nanosilika. Tyto nové asfaltobetonové směsi s nanosilika je třeba odzkoušet na zkušebních úsecích v praxi a dále sledovat a měřit fyzikální a chemické vlastnosti a tyto nové poznatky uvést do praxe při výstavbě silnic a dálnic v České republice, čímž se stane Česká republika zase více konkurenceschopná.

Závěry z výzkumu

Z výsledků vyplývá, že každá přísada působí jinak bez ohledu na původ a je velmi důležité si na začátku stanovit, co od určitého rejuvenátoru výrobce asfaltové směsi očekává. Zlepší se zpracovatelnost (sníží se mezerovitost), sníží se modul tuhosti, ale na druhé straně se zvýší teplotní citlivost modulu tuhosti a zlepší se lomové vlastnosti. Při použití vyššího množství rejuvenátorů se zvyšuje riziko vzniku trvalých deformací, proto je nutné věnovat i této vlastnosti zvýšenou pozornost.

Také vyšší množství rejuvenátoru má významný finanční dopad na konečnou cenu asfaltových směsí. V rovnováze tedy musí být nejen vlastnosti asfaltové směsi, ale velmi důležitá je i ekonomika výroby takové asfaltové směsi.

Tabulka: Porovnání vlastností asfaltových směsí s různými přísadami

Následující tabulka sumarizuje klíčové poznatky z výzkumu trvanlivostních vlastností betonů z betonového recyklátu s příměsí popílku, strusky a mikrosiliky. Zaměřuje se na vliv těchto příměsí na propustnost a karbonataci betonu.

Zajímavý je zejména vliv mikrosiliky přidané do směsi s betonovým recyklátem, kdy bylo zjištěno, že urychluje karbonataci betonu a zvětšuje jeho propustnost pro vzduch (po zkarbonatování). To je v protikladu s tím, že mikrosilika je v literatuře obvykle uváděna jako příměs zvyšující hutnost betonu a zvyšující jeho odolnost proti karbonataci. Vysvětlení tohoto rozporu se autoři v tomto článku již nevěnují.

Čtěte také: Izolace zdiva a diamantové technologie

tags: #nanosilika #v #asfaltových #směsích

Oblíbené příspěvky:

• Vlastnosti bílé laminované překližky
• více o spínačích 16A pro montáž
• Kolik dlažby a obkladů budete potřebovat?
• Více o protipožární desce Knauf RED Piano
• Prodlužte životnost vašeho plotu