Mieszanki mineralno-asfaltowe z dodatkiem granulatu gumowego

Roczna produkcja opon w Polsce osiąga 180 tysięcy ton (dziennie około 500 ton). Zużyte opony bardzo często wyrzucane są do potoków, rzek bądź są spalane. W trakcie spalania opon uwalniają się związki kadmu i dioksyn.  O ile wpływ dioksyn na zdrowie człowieka jest kwestią sporną między fachowcami, o tyle wpływ kadmu na zdrowie człowieka jest już niepodważalny. Związki te kumulują się głównie na nerkach  wątrobie. Połowiczny czas rozpadu kadmu z nerek wynosi około 15 lat – oznacza to, że po 15 latach od zaprzestania podawania kadmu jego stężenie zmniejszy się o połowę. 

Na ratunek przychodzi recykling, który wg Dz. U. z 2001 r. Nr 62, poz. 628 definiuje się jako "odzysk, który polega na powtórnym przetwarzaniu substancji lub materiałów zawartych w odpadach w procesie produkcyjnym w celu uzyskania substancji lub materiału o przeznaczeniu pierwotnym lub o innym przeznaczeniu, w tym też recykling organiczny, z wyjątkiem odzysku energii." 

Opony samochodowe mogą zostać przetworzone na miał gumowy i wykorzystane jako dodatek do mieszanki mineralno-asfaltowej. Prekursorem dodawania granulatu gumowego do mieszanki mineralno-asfaltowej był pochodzący z Arizony Charles McDonald. Technologię tę wykorzystano po raz pierwszy w 1966 roku w Phoenix do napraw cząstkowych nawierzchni drogowej. W Polsce najwięcej nawierzchni w tej technologii wykonuje się na Dolnym Śląsku.

Granulat gumowy zaleca się wytworzyć z opon samochodów osobowych. Guma z tych opon jest bardziej miękka niż z opon samochodów ciężarowych i łatwiej łączy się z asfaltem. Najpopularniejszymi sposobami wytworzenia miału gumowego są:

-kriogeniczne rozdrabnianie opon 

-mechaniczne rozdrabnianie opon

Rozdrabnianie kriogeniczne daje możliwość przerobu całych opon bez wcześniejszego ich rozdrabniania. Złom gumowy podlega mieleniu w niskiej temperaturze. Przy produkcji granulatu konieczne jest zastosowanie ciekłego azotu w ilości 1 kg na 1 kg wytworzonego miału. 

Mechaniczne rozdrabnianie jest metodą najczęściej stosowaną. Pierwszym etapem jest wstępne pocięcie opon. Drugim etapem jest mielenie odpadów gumowych w specjalnych młynkach. 

Otrzymany granulat gumowy mieszany jest bezpośrednio z lepiszczem (metoda wet) lub dodawany do kruszywa (metoda dry).

W przypadku metody na mokro (wet process) należy doprowadzić temperaturę asfaltu do około 180-190˚C. Następnie dozujemy granulat gumowy i mieszamy w mikserze z prędkością kilka tysięcy obrotów na minutę. Część granulatu pozostaje  w stanie  stałym, rozproszona w lepiszczu asfaltowym. W końcowej fazie mieszania  aby zapobiec rozsegregowaniu obu składników należy układ przepompować do następnego 

zbiornika, w którym asfalt dojrzewa. Proces dojrzewania polega na ciągłym mieszaniu przez okres 45-60 minut. Gotowe lepiszcze może być dostarczone na wytwórnię mas bitumicznych. Schemat procesu przedstawiono na rysunku. 

Rys. 1. Wet process

Metoda na sucho (dry process) jest metodą prostszą i szybszą niż modyfikacja lepiszcza metodą na mokro. Polega ona na zastąpieniu części kruszywa miałem gumowym o frakcji od 1,5 do 6 mm. Nie wykorzystujemy jednak w pełni właściwości gumy i tylko częściowo poprawiamy właściwości techniczne mieszanki bitumicznej. Granulat gumowy zachowuje się sprężyście w trakcie zagęszczania, co powoduje rozluźnienie struktury 

mieszanki, czego efektem jest duża zawartość wolnych przestrzeni, znaczna nasiąkliwość oraz mała mrozoodporność.

Zalety stosowania MMA z dodatkiem granulatu gumowego:

- kwestie ekologiczne 

- poprawienie odporności na deformacje trwałe MMA

- lepsza szorstkość nawierzchni

- krótsza droga hamowania pojazdów samochodowych

- odporność na czynniki środowiskowe (woda)

- zmniejszenie odbijania światła

- redukcja hałasu drogowego (2-3 dB)

Granulat należy dozować w ilości 10-20% w stosunku do masy asfaltu. Zbyt duża ilość może powodować uzyskanie mieszanki bitumicznej o trudnej urabialności w trakcie wbudowania.

Pierwszą inwestycją wykonaną w Polsce było nałożenie nakładki na drogę z płyt betonowych na ul. Przybyły we Wrocławiu. Wykonawca na własną odpowiedzialność wykonał nakładkę SMA 0/11 gr. 4 cm. Część drogi została wykonana z asfaltu gumowego (modyfikowany metodą  na mokro), kolejną część wybudowano metodą tradycyjną. Efekty widać na zdjęciach, które wykonano po pięciu latach od ułożenia nawierzchni. Granulat gumowy poprawił trwałość zmęczeniową MMA oraz odporność na deformacje trwałe.

Rys. 2. Wrocław - ul. Przybyły - MMA z dodatkiem granulatu gumowego

Rys. 3. Wrocław - ul. Przybyły - MMA wykonana technologią tradycyjną

Warto zwrócić uwagę na dodatek granulatu gumowego do mieszanki mineralno-asfaltowej. Stosowanie tej technologii przynosi wiele korzyści dotyczących ochrony środowiska oraz trwałości nawierzchni drogowych. Fachowcy twierdzą, że jest stosowanie asfaltu gumowego jest opłacalne dla biznesmenów, dla przedsiębiorców, a także dla zarządców dróg. 

inż. Łukasz Dutka

Literatura:

-asfaltgumowy.pl

-Materiały z przeróbki opon w nawierzchniach asfaltowych, referat, prof. Dariusz Sybilski, IBDiM

-Mieszanki mineralno-asfaltowe na bazie asfaltu modyfikowanego gumą redukujące hałas, Raport serii nr U 156/2009, A. Szydło, H. Koba