Az újrahasznosított aszfaltburkolat (RAP) eltávolított és feldolgozott aszfaltburkolati anyag, amelyet új aszfaltkeverékekben használnak fel, csökkentve a szűz aggregátum- és kötőanyag-felhasználást. Kiterjed a RAP-feldolgozásra, kötőanyag-keverési diagramokra, maximális RAP-százalékokra, nagy RAP-tartalmú keverékek teljesítményére, revitalizátorokra és a RAP-tartalmú burkolatok ellenőrzési szempontjaira autópálya- és repülőtéri alkalmazásokban.
Az Újrahasznosított Aszfaltburkolat (RAP) az eltávolított és/vagy újrafeldolgozott burkolati anyagokra használt kifejezés, amelyek aszfaltkötőanyagot és aggregátumokat tartalmaznak. Amikor az aszfaltburkolatok elérik élettartamuk végét vagy rehabilitációra szorulnak, a meglévő burkolati szerkezetet marással vagy bontással távolítják el, így olyan anyag keletkezik, amely kiváló minőségű, jól osztályozott aggregátumokból áll, öregedett aszfaltcementtel bevonva. A RAP a legnagyobb mértékben újrahasznosított anyag az Egyesült Államokban tonnatartalom alapján – a Környezetvédelmi Ügynökség (EPA) és a Szövetségi Autópálya-hivatal (FHWA) becslése szerint évente körülbelül 100 millió tonna aszfaltburkolatot hasznosítanak újra, amelynek több mint 95%-át újra felhasználják új burkolatépítésben, így az aszfaltburkolat a leginkább újrahasznosított termék Amerikában.
A RAP-ot számos burkolati alkalmazásban használják. A leggyakoribb felhasználás a meleg aszfaltkeverék (HMA) és a langyos aszfaltkeverék (WMA) összetevőjeként központi üzemi újrahasznosítási műveletekben. A RAP-ot használják hideg újrahasznosítási alkalmazásokban is (helyszíni és központi üzemi egyaránt), szemcsés alapanyagként, töltésanyagként és aggregátumként stabilizált alaprétegekben. Az Aszfalt Újrahasznosítási és Visszanyerési Szövetség (ARRA) és a Nemzeti Aszfaltburkolati Szövetség (NAPA) átfogó iránymutatásokat adnak ki a RAP használatához mindezen alkalmazásokban.
A RAP fenntarthatósági előnyei jelentősek. Minden RAP-tonna, amelyet új aszfaltkeverékekben használnak, körülbelül 0,95 tonna szűz aggregátumot és 0,05 tonna szűz aszfaltkötőanyagot helyettesít, a RAP kötőanyag-tartalmától függően. Ez jelentős csökkenést jelent az energiafelhasználásban (szűz anyagok bányászata, aprítása és szállítása), az üvegházhatásúgáz-kibocsátásban (becslések szerint 20-35%-os csökkentés tonnánként a szűz keverékekhez képest) és a lerakókban való elhelyezésben (megszüntetve a régi burkolati anyagok ártalmatlanításának szükségességét). Az FHWA becslése szerint a RAP használata évente körülbelül 2 milliárd dollárt takarít meg az amerikai adófizetőknek a csökkentett anyag- és ártalmatlanítási költségek révén.
Az aszfalt-újrahasznosítás koncepciója nem új. A hideg újrahasznosítási technikák a 20. század elejére nyúlnak vissza, és az első meleg helyszíni újrahasznosítást az 1930-as években dokumentálták. A ma széles körben használt modern aszfalt-újrahasznosítási technológiák az 1970-es években fejlődtek ki, az 1973-as olajembargó hatására, amely az aszfaltkötőanyag árakat az egekbe repítette. Az Aszfalt Intézet és az ARRA meghatározó szerepet játszott az újrahasznosítási technológiák fejlesztésében és terjesztésében, a Stratégiai Autópálya-kutatási Program (SHRP) az 1980-as évek végén és az 1990-es évek elején pedig további kutatási alapot biztosított a RAP Superpave keveréktervekbe való beépítéséhez.
A kiváló minőségű RAP előállítása az eltávolítási folyamattal kezdődik, amelyet jellemzően marással (hideg planírozással) vagy teljes mélységű eltávolítással végeznek. Az eltávolítási módszer és a későbbi feldolgozási lépések megválasztása közvetlen hatással van a RAP anyag minőségére, konzisztenciájára és végső értékére.
A marás (más néven hideg planírozás) a leggyakoribb módszer a RAP előállítására burkolat-rehabilitációs projektekben. Egy önjáró marógép forgódob segítségével, amely keményfémhegyű vágófogakkal van felszerelve, eltávolítja a burkolatfelület felső rétegét egy meghatározott mélységig, amely jellemzően 25 mm-től (1 hüvelyk) a felületi marásnál 150 mm-ig (6 hüvelyk) vagy még többig terjed a teljes mélységű marásnál. A marógép egy tört, szemcsés anyagot állít elő, amelynek szemcsemérete általában a portól az 50 mm-es (2 hüvelyk) méretig terjed. A modern marógépek automatikus magasság-szabályozó rendszerekkel vannak felszerelve, amelyek pontos marási mélységet tartanak fenn, és a mart anyagot jellemzően szállítószalag-rendszeren keresztül közvetlenül teherautókba töltik. Az egyetlen projektről származó mart RAP konzisztens, jól jellemzett anyagot biztosít, mivel ismert építési történetű és egységes anyagtulajdonságokkal rendelkező burkolatból származik. Ez a konzisztencia teszi a mart RAP-ot ideálisan alkalmassá új HMA-gyártásban való felhasználásra, különösen ha 15-25%-ot meghaladó arányban használják.
A teljes mélységű eltávolítást akkor alkalmazzák, amikor a teljes burkolati szerkezetet el kell távolítani, jellemzően rekonstrukció során vagy amikor hozzáférés szükséges föld alatti közművekhez. Bulldózerek, kotrógépek vagy homlokrakodók törik a burkolatot kezelhető lapokra, amelyeket teherautókba raknak és egy feldolgozó létesítménybe szállítanak. A teljes mélységű RAP általában kevésbé konzisztens, mint a mart RAP, mert több burkolati rétegből (felületi réteg, alapréteg és esetleg alatta lévő kezelt vagy kezeletlen alapanyagok) származó anyagot tartalmazhat. A teljes mélységű RAP gyakran kiterjedtebb törést és osztályozást igényel a konzisztens, új aszfaltkeverékekbe való újrahasznosításra alkalmas termék előállításához.
A RAP törése szükséges a túlméretes szemcsék csökkentéséhez a kívánt alkalmazáshoz megfelelő maximális méretre. A RAP törése speciális berendezést igényel, amely képes kezelni az aszfalttal bevont aggregátum egyedi jellemzőit – az anyag ragadós, hajlamos a sziták eltömítésére, és az aszfaltkötőanyag meglágyulhat és elkenődhet a súrlódás által keltett hő hatására. A gyakori RAP-törő berendezések közé tartoznak a pofás törők, impaktoros törők, kalapácsos malmok és kúpos törők. A pofás törők hatékonyak a nagy RAP-lapok elsődleges törésére, de magasabb finomrész-arányt produkálnak. Az impaktoros törők és kalapácsos malmok gyakrabban használtak, mert köbös terméket állítanak elő kevesebb finomrész-keletkezéssel. Sok RAP-feldolgozó üzem kétlépcsős törőrendszert használ, egy elsődleges törővel a legnagyobb méret csökkentésére, majd egy másodlagos törővel és osztályozó körrel a kívánt végső szemeloszlás eléréséhez. A törési folyamatot úgy kell szabályozni, hogy minimalizálja a 0,075 mm-es (200-as szita) alatti anyag túlzott keletkezését, ami növelheti a por-kötőanyag arányt a keveréktervben és nagyobb mennyiségű szűz kötőanyagot szívhat fel.
Az osztályozás szétválasztja a tört RAP-ot a kívánt méretfrakciókra. A szitanyílásokat a Névleges Maximális Aggregátumméret (NMAS) alapján választják ki azokhoz a keverékekhez, amelyekben a RAP-ot használni fogják. HMA-gyártáshoz a RAP-ot jellemzően úgy osztályozzák, hogy eltávolítsák a 25 mm-nél (1 hüvelyk) vagy 19 mm-nél (3/4 hüvelyk) nagyobb anyagot. Sok gyártó ma már RAP frakcionálást alkalmaz – a RAP két vagy több méretfrakcióra történő szétválasztását, jellemzően durva RAP (amely a 8 mm-es vagy 4,75 mm-es szitán fennmarad) és finom RAP (amely áthalad a 8 mm-es vagy 4,75 mm-es szitán). A frakcionálás jelentős előnyöket kínál: a finom RAP-frakció jellemzően magasabb kötőanyag-tartalommal rendelkezik (az öregedett kötőanyag hajlamos a kisebb szemcséken koncentrálódni), a durva frakció pedig megbízhatóbb aggregátum-hozzájárulást biztosít. Az FHWA és az NCAT dokumentálta, hogy a frakcionálás lehetővé teszi a magasabb RAP-felhasználási arányokat és konzisztensebb keverékterveket.
A feldolgozott RAP deponálása gondos odafigyelést igényel a szennyeződés, elkülönülés és nedvességfelhalmozódás megelőzésére. A RAP-depóniákat burkolt, jól vízelvezetett felületre kell helyezni a talajból származó szennyeződés megelőzése érdekében. A depóniákat rétegekben kell kialakítani, ugyanazokkal a módszerekkel, mint a szűz aggregátum depóniákat – a teherautók a depónia tetején ürítik ki a rakományt, és az anyagot vékony rétegekben tolják le egy dózerrel vagy rakodógéppel. Ez a módszer minimalizálja az elkülönülést. Lehetőség szerint külön depóniákat kell fenntartani meghatározott forrásokból származó RAP számára, mivel ez lehetővé teszi a gyártó számára a RAP tulajdonságainak (kötőanyag-tartalom, szemeloszlás, kötőanyag-osztály) jellemzését és annak megfelelő keveréktervekben való felhasználását. A RAP nedvességtartalma kritikus, mert a magas nedvességszint további hőbevitelt igényel a HMA-gyártás során, csökkentheti az üzem termelési sebességét, és hőmérsékleti problémákat okozhat a kész keverékben. A RAP-depóniákat lehetőség szerint takarni kell vagy fedél alatt kell tárolni, különösen nedves éghajlaton. A nedvességtartalmat rendszeresen ellenőrizni kell, és az optimális HMA-gyártási hatékonyság érdekében 5% alatt kell tartani.
A RAP jellemzés a RAP anyag fizikai és kémiai tulajdonságainak meghatározására szolgáló folyamat a keveréktervezésben és minőség-ellenőrzésben. A három elsődleges jellemzési paraméter az aszfaltkötőanyag-tartalom, az aggregátum szemeloszlás és a kötőanyag tulajdonságai (osztálya) . A pontos jellemzés elengedhetetlen, mert a RAP tulajdonságaiban fellépő hibák közvetlenül befolyásolják a végső keverék tulajdonságait, ami teljesítményproblémákhoz vezethet.
Az aszfaltkötőanyag-tartalmat – a RAP tömegének aszfaltcementből álló százalékát – a kötőanyag aggregátumból való kivonásával határozzák meg. Két vizsgálati módszer szabványos: az AASHTO T 164 (Aszfaltkötőanyag mennyiségi kivonása meleg aszfaltkeverékből) kémiai oldószerekkel (triklór-etilén vagy n-propil-bromid), és az AASHTO T 308 (Aszfaltkötőanyag-tartalom meghatározása meleg aszfaltkeverékben izzításos módszerrel) 538°C-os (1000°F) kemencében. Az izzításos módszer gyakrabban használt a rutin minőségellenőrzésben, mert gyorsabb, kiküszöböli a veszélyes oldószerek használatát és nagyobb mintákat képes feldolgozni. Az izzításos módszer azonban korrekciós tényezőt igényel az izzítás során bekövetkező aggregátum tömegveszteség figyelembevételére, amelyet minden aggregátumforrásra meg kell határozni. Tervezési célokra az AASHTO T 308 vagy ASTM D6307 szerinti izzításos módszer előnyben részesített, míg az ASTM D2172 (kémiai kivonás) akkor használható, amikor visszanyert kötőanyagra van szükség reológiai vizsgálatokhoz. Tipikus RAP kötőanyag-tartalmak 3,5% és 7,5% között mozognak az eredeti keveréktervtől függően.
Az aggregátum szemeloszlását a RAP-ban a kötőanyag kivonása után határozzák meg (akár izzítással, akár oldószeres kivonással). A visszanyert aggregátumot az AASHTO T 27 (Finom és durva aggregátumok szitaanalízise) és az AASHTO T 11 (75 μm-es szitánál finomabb anyagok ásványi aggregátumokban mosással) szerint vizsgálják. A RAP-aggregátum szemeloszlása elengedhetetlen az új keverék kombinált aggregátum-szemeloszlásának kiszámításához és az Ásványi Aggregátum Üregek (VMA) meghatározásához. Fontos megjegyezni, hogy a RAP-aggregátumok szemeloszlása a végső keverékben eltérhet a kivont szemeloszlástól, ha a RAP további aprítódást szenved a keverés során. Egyes ügynökségek ezt egy aprózódási tényező használatával veszik figyelembe a RAP-forrás ismert aprózódási jellemzői alapján.
A kötőanyag tulajdonságait – különösen az öregedett RAP-kötőanyag Teljesítményosztályát (PG) – a kötőanyag RAP-ból való visszanyerésével határozzák meg az AASHTO R 59 (Aszfaltkötőanyag visszanyerése oldatból Abson módszerrel) vagy az ASTM D1856 (Abson visszanyerés) szerint. A visszanyert kötőanyagot ezután a teljes PG minősítési protokoll szerint vizsgálják: Dinamikus Nyíró Reométer (DSR) az AASHTO T 315 szerint a magas és közepes hőmérsékleti tulajdonságokhoz, Gördülő Vékonyréteg Kemence (RTFO) az AASHTO T 240 szerint az öregedési hatásokhoz, Nyomás alatti Öregedési Edény (PAV) az AASHTO R 28 szerint a hosszú távú öregedés szimulálásához, és Hajlítási Gerenda Reométer (BBR) az AASHTO T 313 szerint az alacsony hőmérsékleti merevséghez és m-értékhez. A RAP-kötőanyagok jellemzően merevek, magas hőmérsékleti osztályaik gyakran PG 82-től PG 100+ tartományba esnek, alacsony hőmérsékleti osztályaik pedig PG -2-től PG -16 tartományba, tükrözve a burkolat élettartama során bekövetkezett oxidatív keményedést.
A RAP-kötőanyag kritikus hőmérsékletei – azok a magas, közepes és alacsony hőmérsékletek, amelyeken a kötőanyag megfelel a PG előírási kritériumoknak – a kötőanyag-keverési diagramok kulcsfontosságú bemeneti adatai. Ezeket a hőmérsékleteket a DSR és BBR vizsgálati eredményekből interpolációval határozzák meg. Például, ha egy RAP-kötőanyag megfelel a DSR kritériumnak (G*/sinδ ≥ 1,0 kPa) 88°C-on, de nem felel meg 94°C-on, akkor a magas kritikus hőmérséklet körülbelül 88°C. Ezeket a kritikus hőmérsékleteket közvetlenül használják a keverési számításokban a megfelelő szűz kötőanyag-osztály és a maximális RAP-százalék meghatározásához.
A RAP jellemzési vizsgálatok gyakorisága a RAP-forrás változékonyságától és a tervezett RAP-felhasználási szinttől függ. Alacsony RAP-százalékok (≤15%) esetén a negyedéves jellemzés elegendő lehet. Közepes százalékok (15-25%) esetén havi vizsgálat ajánlott. Magas RAP-százalékok (>25%) esetén heti vagy akár napi kötőanyag-tartalom és szemeloszlás vizsgálat lehet szükséges, a kötőanyag-osztály ellenőrzésével legalább havonta vagy amikor a RAP-depónia forrása megváltozik.
A kötőanyag keverési diagramok a központi analitikai eszközök, amelyeket a megfelelő szűz aszfaltkötőanyag-osztály meghatározására használnak, amikor a RAP-ot olyan százalékban építik be, amely meghaladja azt a küszöbértéket, ahol a kötőanyag-osztály módosítása szükséges. A diagramok lehetővé teszik a keveréktervező számára, hogy figyelembe vegye az öregedett RAP-kötőanyag merevítő hatását a végleges kevert kötőanyagra, és biztosítsa, hogy a kevert kötőanyag megfeleljen a projekt éghajlatához és forgalmi viszonyaihoz előírt PG előírásoknak.
A kötőanyag keverési diagramok elméleti alapja az a feltételezés, hogy amikor a szűz és RAP-kötőanyagokat a keverékben egyesítik, akkor összekeveredve egy kompozit kötőanyagot hoznak létre, amelynek tulajdonságai arányosak az egyes komponensek hozzájárulásával. Az NCHRP 452. jelentés (Az újrahasznosított aszfaltburkolat ajánlott használata a Superpave keveréktervezési módszerben) és az Aszfalt Intézet MS-2 kézikönyve (Aszfalt keveréktervezési módszerek, 7. kiadás) biztosítják a szabványos eljárásokat a keverési diagramok elkészítéséhez és használatához.
A keverési diagram folyamata a kevert kötőanyagot négy kritikus hőmérsékleti feltétel mellett értékeli:
| Paraméter | Vizsgálati módszer | Kritérium | Hőmérsékleti feltétel |
|---|---|---|---|
| Magas hőmérsékletű nyomvályúsodás | DSR (G*/sinδ) | ≥ 1,00 kPa (eredeti), ≥ 2,20 kPa (RTFO) | Magas PG hőmérséklet |
| Közepes hőmérsékletű fáradás | DSR (G*×sinδ) | ≤ 5 000 kPa (PAV) | Közepes PG hőmérséklet |
| Alacsony hőmérsékletű merevség | BBR (kúszási merevség S) | ≤ 300 MPa (PAV) | Alacsony PG hőmérséklet + 10°C |
| Alacsony hőmérsékletű m-érték | BBR (m-érték) | ≥ 0,300 (PAV) | Alacsony PG hőmérséklet + 10°C |
Mind a négy feltételhez egy keverési diagramot készítenek a szűz kötőanyag kritikus hőmérsékletének, a kivont RAP-kötőanyag kritikus hőmérsékletének és a két pontot összekötő lineáris keverési egyenesnek az ábrázolásával. A vízszintes tengely a RAP Burkolati Kötőanyag Arányt (RPBR) – a keverék teljes kötőanyagának a RAP-ból származó hányadát – jelöli, amelyet a következőképpen számítanak:
RPBR = (RAP-ból származó kötőanyag) / (Teljes kötőanyag a keverékben)
Az RPBR kiszámítása a RAP-százalékból, a RAP kötőanyag-tartalmából és a keverék teljes kötőanyag-tartalmából történik. A maximális RPBR mind a négy keverési diagram esetében a keverési egyenes azon pontja határozza meg, ahol a kevert kötőanyag kritikus hőmérséklete megegyezik a megadott kötőanyag-osztály maximális megengedett hőmérsékletével. A négy diagram közül a legalacsonyabb maximális RPBR az irányadó érték – ez a keverék maximális megengedett RPBR-értéke.
A Caltrans keverési diagram táblázatkezelő (CPD 16-8 1. melléklet) gyakorlati példát nyújt a folyamatra. A felhasználó megadja a projekthez előírt kötőanyag-osztályt (pl. PG 70-10), a javasolt szűz kötőanyag-osztályt (pl. PG 70-10, vagy egy módosított osztály, mint PG 64-16), valamint mind a szűz, mind a kivont RAP-kötőanyag tényleges osztályait (kritikus hőmérsékleteit). A táblázatkezelő automatikusan kiszámítja a maximális RPBR-t mind a négy keverési feltételre, és azonosítja az irányadó (legalacsonyabb) értéket. Ha a javasolt RPBR meghaladja a maximális RPBR-t, a szűz kötőanyag-osztályt meg kell változtatni (jellemzően lágyabb osztályra kell módosítani) vagy a RAP-százalékot csökkenteni kell.
A keverési diagram elemzés két lehetséges kimenetet eredményez:
1. megközelítés: RAP-százalék meghatározása, szűz kötőanyag-osztály meghatározása. A tervező rögzíti a RAP-százalékot a projektkövetelmények vagy célok alapján, kiszámítja az eredményül kapott RPBR-t, és a keverési diagramok segítségével meghatározza a leglágyabb szűz kötőanyag-osztályt, amely elfogadható kevert kötőanyagot eredményez. Ha egyetlen szűz kötőanyag-osztály sem elfogadható, a RAP-százalékot csökkenteni kell.
2. megközelítés: Szűz kötőanyag-osztály meghatározása, maximális RAP-százalék meghatározása. A tervező kiválaszt egy szűz kötőanyag-osztályt (jellemzően egy osztállyal lágyabbat, mint a csak szűz anyagot tartalmazó terv), és a keverési diagramok segítségével meghatározza a maximális RPBR-t és a megfelelő maximális RAP-százalékot. Ez a megközelítés gyakoribb a gyakorlatban, mert lehetővé teszi a vállalkozó számára, hogy ismert kötőanyag-osztályt használjon és maximalizálja a RAP-felhasználást a megengedett határértéken belül.
A keverési diagram módszertanát számos tanulmány validálta, köztük az NCHRP 9-12 projekt, amely átfogó laboratóriumi vizsgálati programot végzett az arizonai, connecticuti és floridai terepi projektekből származó RAP anyagok felhasználásával. A tanulmány megerősítette, hogy a részleges kötőanyag-keveredés jelentős mértékben bekövetkezik a RAP használatakor, és hogy a keverési diagram megközelítés konzervatív, de ésszerű becslést nyújt a kevert kötőanyag tulajdonságairól.
A maximális megengedett RAP-százalékok ügynökségenként és alkalmazásonként változnak, de a forgalmi szinten, burkolati rétegen és RAP-konzisztencián alapuló szintezett megközelítés széles körben elfogadott. Az NCHRP 452. jelentés által ajánlott és számos állami előírásban kodifikált szintezett keretrendszer három általános RAP-felhasználási szintet biztosít:
| Szint | RAP-tartalom | Szűz kötőanyag módosítása | További követelmények |
|---|---|---|---|
| Alacsony (≤15%) | 0-15% | Nincs – szabvány PG osztály használata | A RAP fekete kőként kezelve; nincs szükség keverési diagramra |
| Közepes (15-25%) | 15-25% | Egy osztállyal lágyabb (pl. PG 64-22 → PG 58-28) | RAP kötőanyag-tartalom és szemeloszlás szükséges; keverési diagram opcionális egyes államokban |
| Magas (25-50%) | 25-50% | Keverési diagrammal vagy két osztály módosítással meghatározva | Teljes RAP jellemzés szükséges; keverési diagram kötelező; lehetséges revitalizátor használat |
1. szint (Alacsony RAP, ≤15%): Legfeljebb 15%-os RAP-százalék esetén az öregedett RAP-kötőanyag minimális hatással van a kevert kötőanyag tulajdonságaira. Az FHWA és az NCHRP 452. jelentés arra a következtetésre jutott, hogy kis mennyiségű RAP (legfeljebb 15%) használható kötőanyag-vizsgálatok elvégzése vagy a szűz kötőanyag-osztály megváltoztatása nélkül. Ezeken a szinteken a RAP lényegében fekete kőként van kezelve – az aggregátum részét figyelembe veszik, míg a kötőanyag részt a teljes kötőanyag-rendszer elhanyagolható hozzájárulásaként kezelik. Ez a szint igényli a legkevesebb vizsgálati és minőség-ellenőrzési erőfeszítést. Sok állami Közlekedési Hatóság (DOT) legfeljebb 15% RAP-ot engedélyez minden burkolati rétegben a kötőanyag-osztály módosítása nélkül.
2. szint (Közepes RAP, 15-25%): Közepes RAP-százalékok esetén az öregedett RAP-kötőanyag észrevehető merevítő hatással van a kevert kötőanyagra. A szokásos gyakorlat egy olyan szűz kötőanyag előírása, amely egy osztállyal lágyabb mind a magas, mind az alacsony hőmérsékleti végpontokon. Például, ha az éghajlat PG 64-22-t ír elő a szűz keverékekhez, akkor a szűz kötőanyag 20% RAP esetén PG 58-28-ként lehet előírva. Az FHWA Focus kiadvány (2002. április) dokumentálja, hogy a 15-25% tartományba eső RAP esetén az ajánlott szűz aszfaltkötőanyag egy osztállyal lágyabb, mint a hagyományos HMA-hoz használt. Egyes ügynökségek 20% RAP-nál igényelnek keverési diagramot a 25% helyett, ami konzervatívabb megközelítést tükröz.
3. szint (Magas RAP, >25%): A 25%-ot meghaladó RAP-százalékok esetén a RAP-kötőanyag jelentős hatással van a kevert kötőanyag tulajdonságaira, és a teljes keverési diagram elemzés kötelező. A RAP-kötőanyagot ki kell vonni, vissza kell nyerni és vizsgálni kell a kritikus hőmérsékletekre. A szűz kötőanyag-osztályt keverési diagramok segítségével választják ki annak biztosítására, hogy a kombinált kötőanyag megfeleljen az előírt PG osztálynak. A magas RAP-tartalmú keverékek (25% felett, akár 50% vagy több) kiterjedtebb minőség-ellenőrzést, gyakoribb RAP-tulajdonság vizsgálatot igényelnek, és gyakran tartalmaznak revitalizátorokat vagy langyos aszfalt (WMA) technológiákat a bedolgozhatóság és teljesítmény javítása érdekében.
A szintezett megközelítést burkolati rétegenként is alkalmazzák. Számos előírásban magasabb RAP-százalékok engedélyezettek az alsóbb burkolati rétegekben (alap- és közbenső rétegek), ahol a repedés vagy nyomvályúsodás következményei kevésbé kritikusak, míg alacsonyabb RAP-százalékokat írnak elő a felületi rétegekre, amelyek közvetlenül ki vannak téve a forgalmi és környezeti terheléseknek. Például egy tipikus állami előírás legfeljebb 30% RAP-ot engedélyezhet az alaprétegekben, legfeljebb 25%-ot a közbenső rétegekben és legfeljebb 20%-ot a felületi rétegekben nagy forgalmú utakon.
Az FAA P-401 előírása a repülőtéri burkolatokra további korlátozásokat ír elő: a RAP maximum 30%-ra korlátozott bármely P-401 vagy P-403 keverékben. Az FAA a RAP Aggregátumot az Aggregátum Keverékben maximum 25%-ra korlátozza a HMA réteg felső 0,20 lábében, és az RPBR-t maximum 0,25-re ugyanebben a felső zónában. 0,20 láb alatt az RPBR legfeljebb 0,40 lehet. Ezek a korlátozások a repülőtéri burkolatok magasabb kritikusságát és a repülőgépek által okozott súlyosabb terhelési viszonyokat tükrözik.
A magas RAP-tartalmú aszfaltkeverékek (amelyek több mint 25% RAP-ot tartalmaznak) teljesítménye jelentős kutatási érdeklődés tárgya, mivel a megnövekedett RAP-tartalom alapvetően megváltoztatja a keverék mechanikai tulajdonságait. A magas RAP-tartalom által érintett legfontosabb teljesítményjellemzők közé tartozik a merevségi modulus, a repedésállóság (fáradásos és termikus), a nyomvályú-ellenállás, a nedvességérzékenység és a hosszú távú tartósság.
A merevség növekszik a RAP-tartalommal a RAP-beli öregedett, oxidált kötőanyag miatt. Az öregedett kötőanyag magasabb komplex nyírómodulusszal (G*) és alacsonyabb fázisszöggel (δ) rendelkezik a szűz kötőanyaghoz képest, ami merevebb keveréket eredményez magasabb dinamikus modulus (E*) értékekkel. Az NCAT és a MnROAD tanulmányok dokumentálták, hogy a 30-50% RAP-ot tartalmazó keverékek dinamikus modulus értékei 20-40%-kal magasabbak lehetnek, mint az egyenértékű szűz keverékeké közepes hőmérsékleteken (20-40°C). Ez a megnövekedett merevség javított nyomvályú-ellenállást biztosít, mivel a merevebb kötőanyag és masztix ellenállóbb a maradandó alakváltozással szemben magas burkolati hőmérsékleteken. A megnövekedett merevség azonban csökkent alakváltozási toleranciát is jelent, ami befolyásolja a repedési teljesítményt.
A repedésállóság – mind a fáradásos repedés (ismétlődő forgalmi terhelés közepes hőmérsékleten), mind az alacsony hőmérsékletű repedés (termikus összehúzódás hideg hőmérsékleten) – az elsődleges teljesítményaggodalom a magas RAP-tartalmú keverékeknél. Az öregedett RAP-kötőanyag csökkent hajlékonysággal, növekedett törékenységgel és csökkent relaxációs képességgel rendelkezik, amelyek mindegyike növeli a keverék repedésre való hajlamát. Az FHWA és az NCHRP 9-46 kutatási programjai dokumentálták, hogy a magas RAP-tartalmú keverékek általában csökkent fáradási élettartamot mutatnak ellenőrzött laboratóriumi vizsgálatokban, különösen magas alakváltozási szinteken. A fáradási élettartam csökkenése kifejezettebb, ha a RAP-kötőanyag jelentősen merevebb, mint a szűz kötőanyag, és ha a két kötőanyag közötti keveredés mértéke nem teljes.
Az alacsony hőmérsékletű repedés különös aggodalomra ad okot a magas RAP-tartalmú keverékeknél hideg éghajlaton. A minnesotai MnROAD tanulmány 30%-os RAP-keverékeket értékelt, és megállapította, hogy bár sok megfelelően teljesített, a RAP-ból származó megnövekedett merevség a keverék alacsony hőmérsékleti tulajdonságait az elfogadható határokon túlra tolhatja, különösen ha a RAP-kötőanyag osztálya jelentősen eltér a tervezési kötőanyag-osztálytól. A magas RAP-tartalmú keverékekből visszanyert kevert kötőanyagok Hajlítási Gerenda Reométer (BBR) vizsgálata gyakran magas kúszási merevséget (S) és csökkent m-értékeket mutat, ami a termikus feszültségek relaxálásának csökkent képességét jelzi. Az Észak-Közép Superpave Központ (NCSC) kutatása megerősítette, hogy óvatosság indokolt a magas RAP-százalékok hideg éghajlaton történő használatakor.
A nyomvályú-ellenállás általában javul a magas RAP-tartalommal. A Hamburg Keréknyom Követő Teszt és az Aszfaltburkolat Elemző (APA) vizsgálatok következetesen azt mutatják, hogy a magas RAP-tartalmú keverékek alacsonyabb nyomvályú-mélységgel rendelkeznek, mint az összehasonlítható szűz keverékek azonos kötőanyag-tartalom mellett. Ez a javított nyomvályú-ellenállás a merevebb kötőanyagnak és az aggregátum szemcséket bevonó öregedett kötőanyag által okozott megnövekedett belső súrlódásnak tulajdonítható. A javított nyomvályú-ellenállás azonban a csökkent repedésállóság rovására mehet, kiemelve a kiegyensúlyozott keveréktervezési (BMD) megközelítések szükségességét, amelyek egyidejűleg értékelik mindkét károsodási módot.
A magas RAP-tartalmú keverékek nedvességérzékenysége aggodalomra ad okot, mivel az öregedett kötőanyag nem biztos, hogy olyan hatékonyan kötődik a szűz aggregátumokhoz, és a merevebb masztix érzékenyebb lehet a nedvesség által kiváltott károsodásra. Az AASHTO T 283 (Módosított Lottman-teszt) a nedvességérzékenység értékelésére szolgál, és a magas RAP-tartalmú keverékek gyakran további anti-strip adalékokat (hidratált mész vagy folyékony anti-strip szerek) igényelnek a minimális Szakítószilárdsági Arány (TSR) 80%-ának eléréséhez. A Hamburg Keréknyom Követő Teszt (AASHTO T 324) 50°C-os vízfürdőbe merített próbatestekkel szintén használatos a nyomvályúsodás és a nedvességkárosodás egyidejű értékelésére.
A magas RAP-tartalmú keverékek teljesítményaggodalmainak kezelésére szolgáló mérséklő stratégiák a következők:
Az FHWA magas RAP-tartalmú terepi projektjei, amelyeket az FHWA weboldal 1. táblázata dokumentál, bizonyítják, hogy a megfelelően tervezett magas RAP-tartalmú keverékek (30-50% RAP) kielégítő teljesítményt érhetnek el, ha a megfelelő tervezési és építési gyakorlatokat követik. Ezek a projektek magukban foglalnak 40% RAP-ot Észak-Karolinában (2007), 30% és 50% RAP-ot Dél-Karolinában (2007), 45% RAP-ot Floridában (2007) és 30-40% RAP-ot Kansasban (2008). E projektek FHWA Mobil Aszfaltanyag-vizsgáló Laboratóriumán keresztüli monitorozása értékes adatokat szolgáltatott a hosszú távú teljesítményről.
A revitalizátorok (más néven újrahasznosító szerek vagy újrahasznosító olajok) olyan anyagok, amelyeket RAP-ot vagy Újrahasznosított Aszfaltzsindelyt (RAS) tartalmazó aszfaltkeverékekhez adnak, hogy helyreállítsák az öregedett, oxidált kötőanyag reológiai és kémiai tulajdonságait. Az aszfaltburkolat élettartama során a kötőanyag oxidatív öregedésen megy keresztül – a könnyű aromás olajok (maltenek) elpárolognak vagy aszfalténekké alakulnak, növelve a kötőanyag merevségét, viszkozitását és törékenységét. A revitalizátorok az elveszett malten frakció pótlásával, az aszfaltén-malten arány csökkentésével, valamint a kötőanyag hajlékonyságának és relaxációs tulajdonságainak helyreállításával működnek.
Az ASTM D4552 (Szabványos gyakorlat a meleg keverésű újrahasznosító szerek osztályozására) osztályozási rendszert biztosít az újrahasznosító szerek számára a 60°C-on mért viszkozitás alapján. A szabvány hat osztályt határoz meg (RA-1-től RA-5-ig és RA-25) 50-125 cSt (RA-1) és 10 000-15 000 cSt (RA-25) közötti viszkozitási tartományokkal. Az RA jelölés az Újrahasznosító Szert jelenti. Az Aszfalt Intézet MS-2 kézikönyve és az Alapvető Aszfalt-újrahasznosítási Kézikönyv (ARRA) útmutatást nyújt az újrahasznosító szerek kiválasztásához és adagolásához.
A revitalizátorokat széles körben két kategóriába sorolják:
Lágyító szerek olyan anyagok, amelyek hígítással csökkentik az öregedett kötőanyag viszkozitását. Ezek közé tartoznak a revitalizáló olajok (aromás kivonatok, naftén olajok), folyósító olajok és kenőolaj alapanyagok. A lágyító szerek csökkentik a kötőanyag viszkozitását és javítják a bedolgozhatóságot, de nem feltétlenül állítják helyre teljesen az öregedett kötőanyag kémiai egyensúlyát. Hatásuk elsősorban fizikai (hígítás), nem pedig kémiai (maltenek és aszfaltének újraegyensúlyozása).
Kémiai revitalizátorok olyan tervezett termékek, amelyeket az öregedett kötőanyag kémiai egyensúlyának helyreállítására terveztek meghatározott aromás frakciók pótlásával. Ezek közé tartoznak a bioalapú revitalizátorok, amelyek növényi olajokból (szójabab, repce, pálmaolaj), faggyúolajból (a papírgyártás mellékterméke), hulladék sütőolajból és szabadalmaztatott szintetikus revitalizátorokból származnak. A kémiai revitalizátorokat úgy tervezték, hogy behatoljanak az öregedett kötőanyagba, fellazítsák az aszfaltén-agglomerációkat és helyreállítsák a kötőanyag kolloid szerkezetét.
A revitalizátor adagolási aránya kritikus – a túl kevés nem állítja helyre megfelelően a kötőanyag tulajdonságait, míg a túl sok túlzottan lágyíthatja a kötőanyagot és nyomvályúsodási problémákat okozhat. A tipikus adagolási arány a teljes keverék tömegének 0,1% és 1,0% között mozog (ami a RAP-kötőanyag tömegének 2%-a és 20%-a között van), a RAP-tartalomtól, az öregedés súlyosságától és a revitalizátor hatékonyságától függően. Az adagolást a revitalizátor és a kivont RAP-kötőanyag különböző százalékos arányú keverésével, majd a kevert kötőanyag vizsgálatával határozzák meg, hogy megtalálják azt a dózist, amely a kötőanyagot a cél PG osztályba állítja vissza.
Az NCHRP 9-58 projekt (Az újrahasznosító szerek reológiai és kémiai jellemzése) és az azt követő kutatások a következő kulcsfontosságú megállapításokat állapították meg a revitalizátorok teljesítményével kapcsolatban:
Diffúziós sebesség: A revitalizátornak be kell hatolnia a RAP-aggregátumot bevonó öregedett kötőanyagba a hatékonyság érdekében. A hiányos diffúzió nem egységes kötőanyag-rendszert eredményez lágy és merev kötőanyag zónákkal. A diffúziós sebesség a hőmérséklettől, az időtől és a revitalizátor kémiai kompatibilitásától függ az öregedett kötőanyaggal. A magasabb keverési hőmérsékletek és hosszabb keverési idők javítják a diffúziót.
Hosszú távú öregedési jellemzők: Egyes revitalizátorok illékonyabbak, mint a szűz aszfaltkötőanyagok, és elveszhetnek a gyártás során és a burkolat élettartama alatt, ami miatt a keverék visszatérhet a merev, törékeny állapotba. A PAV öregedést és hosszú távú terepi öregedési vizsgálatokat használják ennek a hatásnak az értékelésére.
Kompatibilitás: A revitalizátornak kémiailag kompatibilisnek kell lennie az öregedett kötőanyaggal, hogy stabil, homogén keveréket képezzen. Az inkompatibilis revitalizátorok fázisszétválást okozhatnak, csökkentve a hatékonyságot és potenciálisan teljesítményproblémákat okozva.
Teljesítményvizsgálat: A revitalizátorok hatékonyságát a teljes PG kötőanyag-vizsgálati protokollal (DSR, BBR) értékelik a revitalizált kötőanyagon, kombinálva a keverék teljesítményvizsgálataival (Hamburg, APA, SCB, Overlay Teszt) annak ellenőrzésére, hogy a revitalizált keverék megfelel a nyomvályúsodási, repedési és nedvességérzékenységi követelményeknek.
A revitalizátorok fenntarthatósági előnyei jelentősek. A magasabb RAP-százalékok (30-50% és felette) lehetővé tételével a revitalizátorok csökkentik a szűz aszfaltkötőanyag (egy kőolajtermék) és a szűz aggregátumok iránti keresletet. A revitalizált magas RAP-tartalmú keverékek életciklus-értékelése csökkent energiafogyasztást és üvegházhatásúgáz-kibocsátást mutat a szűz keverékekhez és akár a nem revitalizált magas RAP-tartalmú keverékekhez képest is, mivel a revitalizátorok lehetővé teszik a magasabb RAP-tartalmat a teljesítmény feláldozása nélkül.
A revitalizátor-használat gyakorlati szempontjai közé tartozik: tárolási stabilitás (egyes bioalapú revitalizátorok szétválhatnak vagy lebomolhatnak tárolás során), hőmérséklet-érzékenység (a revitalizátorok befolyásolhatják az optimális keverési és tömörítési hőmérsékleteket), valamint a teljesítmény-ellenőrzés szükségessége mind kötőanyag-, mind keverékvizsgálatokon keresztül. Számos ügynökség ma már kifejezetten engedélyezi vagy előírja a revitalizátorokat a magas RAP-tartalmú keverékekhez, és a szabadalmaztatott revitalizátor termékek széles körben elérhetők a főbb aszfaltadalék-beszállítóktól.
A RAP repülőtéri burkolatokban való használatát a Szövetségi Légügyi Hivatal (FAA) AC 150/5370-10H szabályozási körlevele szabályozza, különösen a P-401 tétel (Növényi keverésű bitumenes burkolatok) és a P-403 tétel (Növényi keverésű bitumenes alaprétegek) szerint. Az FAA RAP-pal kapcsolatos megközelítése a repülőtéri burkolatokban konzervatívabb, mint a tipikus autópálya-gyakorlat, a magasabb terhelés, a magasabb gumiabroncsnyomás (100-250 psi repülőgépeknél szemben a teherautók 100-120 psi-jével) és a burkolati hiba kritikus biztonsági következményei miatt a repülőtereken.
Az FAA P-401 előírása legfeljebb 30% RAP-ot engedélyez a teljes keverék tömegére vonatkoztatva a növényi keverésű bitumenes burkolatokban. Ez a korlátozás minden szemeloszlási típusra vonatkozik (1. szemeloszlás – 19mm NMAS, 2. szemeloszlás – 12,5mm NMAS, és 3. szemeloszlás – 9,5mm NMAS). A repülőtéri burkolatokban használt RAP-nak ugyanarról a repülőtérről vagy FAA által jóváhagyott forrásból kell származnia a megfelelő minőség és konzisztencia biztosítása érdekében. Az FAA megköveteli, hogy a RAP-ból származó reciklált kötőanyagot alaposan összekeverjék a szűz kötőanyaggal, és hogy a kevert kötőanyag megfeleljen a projektben előírt PG osztály követelményeinek.
A RAP repülőtéri burkolatokban való használatának legfontosabb FAA követelményei:
Minőség-ellenőrzés: Az FAA P-401 előírása a vállalkozó minőség-ellenőrzési programját külön fizetési tételként kezeli, és kiterjedt vizsgálatokat igényel a RAP-ot tartalmazó keverékeknél. A RAP-depóniákat legalább hetente egyszer vizsgálni kell szemeloszlásra és kötőanyag-tartalomra. A RAP-kötőanyagot ki kell vonni és PG osztályra kell vizsgálni, amikor a depónia forrása megváltozik, és a mérnök által meghatározott gyakorisággal. Az FAA hangsúlyozza, hogy a repülőtéri burkolatokban használt RAP minőségét olyan szinten kell tartani, amely minimalizálja a változékonyságot és biztosítja a konzisztens keveréktulajdonságokat.
Rétegkorlátozások: Az FAA szigorúbb RAP-korlátozásokat ír elő a burkolat felső részében. A HMA réteg felső 0,20 lábében az RPBR (RAP Burkolati Kötőanyag Arány) maximum 0,25-re korlátozott (a teljes kötőanyag 25%-a származik RAP-ból), és a RAP-aggregátum az aggregátum keverékben maximum 25%-ra korlátozott. 0,20 láb alatt az RPBR legfeljebb 0,40 lehet (a teljes kötőanyag 40%-a RAP-ból), összhangban a 30%-os teljes RAP-korlátozással az előírásban. Ezek a rétegkorlátozások felismerik, hogy a burkolat felső része magasabb feszültségeknek van kitéve a repülőgép-abroncsoktól, és kiváló tartóssággal és repedésállósággal kell rendelkeznie.
Kötőanyag-osztály kiválasztása: Az FAA kötőanyag-osztály kiválasztási folyamata a repülőtéri burkolatokhoz ugyanazt az éghajlatalapú PG kiválasztási folyamatot követi, mint az autópálya-burkolatok, de osztályemelést alkalmaz a repülőgép-abroncsnyomások miatt. Amikor RAP-ot használnak, a kötőanyag-osztály kiválasztásánál figyelembe kell venni az öregedett RAP-kötőanyag merevítő hatását. A PG Plus vizsgálati követelmények akkor alkalmazandók, ha a kötőanyag hőmérsékleti osztálya 92°C vagy nagyobb. Az FAA az Aszfalt Intézet kötőanyag-előírási adatbázisának használatát ajánlja referenciaként a kötőanyag-osztály kiválasztásához.
Teljesítményvizsgálat: A P-401 előírás terhelt kerékvizsgálati követelményeket tartalmaz a keveréktervezés értékeléséhez. A RAP-ot tartalmazó keverékeknél az Aszfaltburkolat Elemző (APA) vizsgálat az AASHTO T 340 szerint vagy a Hamburg Keréknyom Követő Teszt az AASHTO T 324 szerint szükséges a nyomvályú-ellenállás ellenőrzéséhez. Az APA vizsgálatot 250 psi tömlőnyomáson és 64°C-on végzik, maximum 10 mm-es nyomvályú-mélységgel 4 000 áthaladásnál. Alternatívaként a Hamburg tesztet 50°C-on végzik, maximum 10 mm-es nyomvályú-mélységgel 20 000 áthaladásnál.
A Nemzetközi Polgári Repülési Szervezet (ICAO) a burkolati anyagokkal a 14. melléklet – Repülőterek és a Repülőtér-tervezési Kézikönyv (Doc 9157, 3. rész – Burkolatok) révén foglalkozik. Az ICAO nem ír részletes anyagelőírásokat, de megköveteli, hogy a repülőtéri burkolatokat olyan szabványok szerint építsék, amelyek biztosítják a repülőgép-műveletek biztonságát. A gyakorlatban a legtöbb nemzetközi repülőtér az Egyesült Államokon kívül vagy az FAA szabványokat, vagy az AUSTROADS / UK Specification for Highway Works 900-as sorozatát követi a repülőtéri burkolati anyagokra vonatkozóan. A RAP repülőtéri burkolatokban való használata nemzetközi szinten nagyon eltérő, egyes országok (Egyesült Királyság, Ausztrália) meghatározott feltételek mellett engedélyezik a RAP-ot, míg mások korlátozzák vagy tiltják annak használatát repülőtereken.
A RAP repülőtéri burkolatokban témában végzett kutatást az FAA Repülőtéri Technológiai K+F Osztálya a Nemzeti Repülőtéri Burkolat Vizsgálati Létesítményben (NAPTF) és az NCAT végezte, és kimutatta, hogy a megfelelően tervezett RAP-ot tartalmazó keverékek megfelelően teljesíthetnek repülőgép-terhelési körülmények között. A legfontosabb megállapítások: (1) a legfeljebb 30% RAP-ot tartalmazó keverékek összehasonlítható nyomvályú-ellenállást mutatnak a szűz keverékekkel gyorsított repülőgép-terhelési vizsgálatokban; (2) a kötőanyag-osztály módosítási megközelítés (lágyabb szűz kötőanyag vagy keverési diagramok) hatékony a repülőtéri alkalmazásokhoz; és (3) további minőség-ellenőrzési intézkedések elengedhetetlenek a repülőtéri alkalmazásokhoz a burkolati hiba magasabb következményei miatt.
A RAP-ot tartalmazó burkolatok ellenőrzése különös figyelmet igényel a minőség-ellenőrzési eljárásokra, anyagkezelési gyakorlatokra és építési technikákra, amelyek eltérnek a hagyományos szűz aszfaltburkolat-építéstől. Az ellenőrzési folyamat kiterjed az építés előtti (RAP-depónia értékelése és keverékterv ellenőrzése), a gyártás alatti (üzemi műveletek és minőség-ellenőrzési vizsgálatok) és az építés utáni (tömörítési vizsgálat és egyenletesség-ellenőrzés) szakaszokra.
Az építés előtti ellenőrzés a RAP-depóniára és a keveréktervre összpontosít. Az ellenőrnek ellenőriznie kell, hogy a RAP-depóniát megfelelően feldolgozták és tárolták: a RAP-ot burkolt felületen kell deponálni a szennyeződés megelőzése érdekében, a depóniát rétegekben kell kialakítani az elkülönülés minimalizálása érdekében, és a nedvességtartalmat ellenőrizni és kezelni kell. A RAP-depóniát takarni kell vagy oly módon kell tárolni, ami minimalizálja a nedvesség beszivárgását. Az ellenőrnek ellenőriznie kell, hogy a RAP-ot megvizsgálták kötőanyag-tartalomra, szemeloszlásra és nedvességtartalomra a szükséges gyakorisággal. Magas RAP-tartalmú keverékek (>25%) esetén az ellenőrnek ellenőriznie kell, hogy a RAP-kötőanyagot kivonták és PG osztályra vizsgálták, és hogy a keverési diagram elemzést elvégezték a megfelelő szűz kötőanyag-osztály kiválasztásához.
A RAP-ot tartalmazó keverékek keveréktervének figyelembe kell vennie a RAP kötőanyag-hozzájárulását. Az ellenőrnek ellenőriznie kell, hogy a Keverési Terv (JMF) megfelelően figyelembe veszi-e a RAP kötőanyag-tartalmát a szűz kötőanyag hozzáadásának ennek megfelelő csökkentésével. A JMF-nek tartalmaznia kell a teljes kötőanyag-tartalmat (szűz + RAP), az RPBR-t és a szűz kötőanyag hozzáadási arányát. Az ellenőrnek ellenőriznie kell, hogy a térfogati tulajdonságok (levegőüregek, VMA, VFA, por-kötőanyag arány) megfelelnek-e az előírásoknak, és hogy a keveréket értékelték nedvességérzékenységre az AASHTO T 283 segítségével.
A gyártás során az ellenőrnek figyelemmel kell kísérnie az üzemi műveleteket a RAP megfelelő kezelése érdekében. A legfontosabb ellenőrzési pontok:
RAP adagolórendszer: A RAP-ot egy külön hideg adagoló garaton és szállítószalag-rendszeren keresztül kell adagolni, amely kalibrált a pontos arányosításhoz. A RAP adagolásának konzisztensnek és egyenletesnek kell lennie. Az ellenőrnek ellenőriznie kell, hogy a RAP-ot nem adagolják túl a dobba vagy a dagasztóműbe, ami hiányos keverést vagy hőmérsékleti problémákat okozhat.
RAP hőmérséklet: Dobos üzemekben a RAP-ot jellemzően a dob közepénél vezetik be, ahol a szűz aggregátumot már túlhevítették (jellemzően 200-260°C). A hőátadás a túlhevített szűz aggregátumokról a RAP-ra megolvasztja az öregedett kötőanyagot és lehetővé teszi a keveredést. A RAP hőmérsékletét ellenőrizni kell annak biztosítására, hogy elérje legalább a 130°C-ot a keverés során, de ne haladja meg a 177°C-ot, ami a RAP-kötőanyag további oxidációját okozná. Szakaszos üzemekben a RAP-ot közvetlenül a dagasztóműbe lehet bevezetni, és a keverési időt meg kell növelni a megfelelő keveredés biztosításához.
Vérzés és lehámlás: Az ellenőrnek figyelnie kell a kék füstre a kéményben, ami a RAP-kötőanyag túlhevülését jelzi (az illékony frakció ég el). A túlzott kék füst azt jelzi, hogy a RAP bevezetési pontja vagy hőmérséklete helytelen. Az ellenőrnek figyelnie kell a keverék megjelenését is a bevonat egyenletessége és színe szempontjából – a RAP-részecskék elkülönülése (látható sötét, kötőanyagban gazdag részecskék csoportosulásai) hiányos keveredést jelez.
Mintavétel és vizsgálat: A gyártott keverékből a szükséges gyakorisággal mintákat kell venni a kötőanyag-tartalom (izzítókemence az AASHTO T 308 szerint), szemeloszlás, térfogati tulajdonságok és nedvességérzékenységi vizsgálatok céljából. Az ellenőrnek ellenőriznie kell, hogy a vizsgálati eredmények a JMF tűréshatárain belül vannak-e, és hogy korrekciós intézkedéseket tesznek, amikor az eredmények megközelítik az ellenőrzési határértékeket.
Az építés utáni ellenőrzés a sűrűségre és az egyenletességre összpontosít. A RAP-ot tartalmazó keverékek cél sűrűsége megegyezik a szűz keverékekével – jellemzően az Elméleti Maximális Sűrűség (TMD) 92-98%-a, ami 2-8% levegőüregnek felel meg a helyszínen. A sűrűségvizsgálatot nukleáris mérőműszerekkel (gyors terepi leolvasásokhoz) vagy magmintákkal (laboratóriumi ellenőrzéshez az AASHTO T 166 szerint) végzik. Az ellenőrnek ellenőriznie kell, hogy a hengerlési minta (feltörő, közbenső és befejező hengerlés) megfelelő-e a megadott sűrűség eléréséhez túlhengerlés nélkül, ami instabillá teheti a keveréket, vagy a kötőanyagot a felszínre hozhatja.
A RAP-ot tartalmazó keverékek tömörítési hőmérséklete különösen fontos. Mivel a RAP-keverékek általában merevebbek és tartalmazhatnak revitalizátorokat vagy lágyabb kötőanyagokat, a hatékony tömörítés hőmérsékleti tartománya szűkebb lehet, mint a szűz keverékeké. Az ellenőrnek figyelemmel kell kísérnie a keverék hőmérsékletét a burkológépnél és a simítólemez mögött annak biztosítására, hogy az anyag a tömörítéshez előírt hőmérsékleti tartományon belül legyen. A termikus elkülönülés – a szőnyegben a teherautó-platón vagy a burkológép garatában történő anyaglehűlés okozta hőmérséklet-különbségek – különös aggodalomra ad okot a RAP-keverékeknél, mivel a merevebb kötőanyag kevésbé tolerálja a hőmérséklet-változásokat.
A RAP-ot tartalmazó burkolatok hosszú távú ellenőrzésének a magas RAP-tartalmú keverékekkel leggyakrabban összefüggő károsodási módokra kell összpontosítania: repedés (fáradásos és termikus), kipergés és nedvességkárosodás. Az ellenőrnek dokumentálnia kell a megjelenő repedések helyét, mértékét és súlyosságát, különös figyelmet fordítva arra, hogy a repedési mintázat összhangban van-e a tipikus RAP-pal kapcsolatos problémákkal (pl. keresztirányú termikus repedések hideg éghajlaton, fáradásos repedés magas feszültségű területeken). A rendszeres Burkolatállapot Index (PCI) felméréseket az ASTM D5340 (repülőterekre) vagy az ASTM D6433 (autópályákra) szerint el kell végezni a RAP-ot tartalmazó szakaszok állapotának értékelésével a szűz burkolati szakaszokkal való összehasonlítás céljából.
A RAP-ot tartalmazó burkolatok Életciklus-értékelése (LCA) a RAP használatának környezeti hatásait értékeli a szűz anyagokkal összehasonlítva a burkolat életciklusának minden szakaszában: anyagkinyerés és gyártás, építés, használati fázis, karbantartás és rehabilitáció, valamint élettartam vége. Az LCA mennyiségi bizonyítékot szolgáltat a RAP fenntarthatósági előnyeire, és támogatja a megalapozott döntéshozatalt a RAP-felhasználási szintekkel és újrahasznosítási stratégiákkal kapcsolatban.
Az aszfaltburkolatok LCA keretrendszere az ISO 14040 és ISO 14044 szabványokat követi, és olyan eszközökön keresztül valósul meg, mint az FHWA Infrastructure Voluntary Evaluation Sustainability Tool (INVEST) , a Wisconsini Egyetem (Madison) Reciklált Anyagok Erőforrásközpontja (RMRC) által kifejlesztett BE2ST-in-Highways eszköz, valamint a PaLATE (Burkolat Életciklus-értékelő Eszköz Környezeti és Gazdasági Hatásokra) eszköz.
A RAP legfontosabb LCA megállapításai:
Energiafogyasztás: A RAP-keverékek gyártása körülbelül 15-35%-kal kevesebb energiát igényel, mint az egyenértékű szűz keverékek. Ez az energiamegtakarítás három forrásból származik: csökkentett szűz aggregátum-gyártás (bányászat, aprítás és feldolgozás), csökkentett szűz kötőanyag-gyártás (nyersolaj-kitermelés, szállítás és finomítás), valamint csökkentett anyagszállítási távolságok (a RAP jellemzően helyi forrásból származik). Magas RAP-tartalmú keverékek (40-50% RAP) esetén az energiamegtakarítás meghaladhatja a 40%-ot a szűz keverékekhez képest.
Üvegházhatású gázok (ÜHG) kibocsátása: A RAP használata 20-35%-kal csökkenti az ÜHG-kibocsátást tonnánként a szűz keverékekhez képest. A Sustainability (MDPI, 2021) folyóiratban publikált tanulmány becslése szerint egy tonna 93% RAP-ot tartalmazó, 105°C-on gyártott aszfalt 55-64%-kal csökkentheti a szénlábnyomot a hagyományos meleg aszfaltkeverékhez képest. Az ÜHG-csökkentések az anyaggyártás csökkent energiafogyasztásából, a csökkentett kötőanyag-gyártásból (a nyersolaj aszfaltcementté történő finomításának elkerülése) és a csökkentett szállítási kibocsátásokból származnak.
Vízfogyasztás és szennyezés: A RAP csökkenti a szűz aggregátum bányászatával és feldolgozásával (mosási műveletek) kapcsolatos vízfogyasztást, valamint csökkenti a kőbányászati műveletekből származó vízszennyezés lehetőségét. A RAP kioldódási jellemzői általában ártalmatlanok – az RMRC tanulmányai kimutatták, hogy a RAP-kioldódás az ivóvíz-szabványokon belül van a szabályozott összetevők tekintetében, és a RAP nem minősül veszélyes anyagnak.
Lerakóba irányítás elkerülése: Minden RAP-tonna, amelyet új burkolatépítésben használnak fel, egy tonna anyagot jelent, amelyet nem helyeznek el lerakóban. Tekintve, hogy az Egyesült Államokban évente körülbelül 100 millió tonna RAP keletkezik, az éves lerakóba kerülés elkerülése meghaladja a 90 millió tonnát (figyelembe véve a körülbelül 5%-ot, amely még mindig lerakóba kerülhet). Ez a lerakó-elkerülés megőrzi a lerakókapacitást és elkerüli a lerakók építésének és üzemeltetésének környezeti hatásait.
Gazdasági hatások: A környezeti előnyök mellett a RAP jelentős gazdasági előnyöket is biztosít. A NAPA becslése szerint a RAP használata évente több mint 2 milliárd dollárt takarít meg az amerikai adófizetőknek. A vállalkozók profitálnak a csökkentett szűz anyagköltségekből, az ügynökségek pedig az alacsonyabb burkolatépítési és karbantartási költségekből. A gazdasági előnyök a RAP-tartalommal nőnek, ami pénzügyi ösztönzést nyújt az ügynökségeknek a RAP-felhasználás maximalizálására.
Korlátozások és szempontok: A RAP-burkolatok LCA-jának figyelembe kell vennie a csökkent élettartam lehetőségét, ha a magas RAP-tartalmú keverékeket nem megfelelően tervezik. Ha egy magas RAP-tartalmú burkolat csak 15 évig tart egy szűz burkolat 20 évével szemben, a RAP életciklus környezeti előnyeit részben ellensúlyozhatja a gyakoribb rehabilitáció szükségessége. A burkolat használati fázisa (gördülési ellenállás, amely befolyásolja a járművek üzemanyag-fogyasztását) szintén szempont – a merevebb RAP-keverékek kis mértékben csökkenthetik az üzemanyag-fogyasztást a kisebb burkolati behajlás miatt, bár ez a hatás minimális vastag burkolatoknál erős alapokon. A hasznos élettartam végi újrahasznosítási potenciál is fontos – a RAP-keverékek maguk is visszanyerhetők és újrahasznosíthatók zárt rendszerben, kiterjesztve az életciklus előnyöket több újrahasznosítási cikluson keresztül.
Az FHWA és az EPA olyan politikákat alakított ki, amelyek támogatják a RAP maximális gyakorlati felhasználását az autópálya-építésben. Az FHWA Újrahasznosított Anyagok Politikája kijelenti, hogy “az újrahasznosított anyagok használata az autópályák építésében a lehető legnagyobb gazdaságos és gyakorlati mértékben, egyenlő vagy jobb teljesítménnyel” ügynökségi prioritás. A politika elismeri, hogy a RAP használata csökkenti a költségeket, megőrzi a természeti erőforrásokat, csökkenti az energiafogyasztást, csökkenti az üvegházhatásúgáz-kibocsátást és megszünteti a régi burkolati anyagok lerakókban történő elhelyezésének szükségességét.
Az Aszfaltburkolati Szövetség (APA) és a NAPA ambiciózus célokat tűzött ki a RAP-felhasználásra, előmozdítva az aszfaltburkolatok 100%-os újrahasznosíthatóságának elérését – azt a koncepciót, hogy minden eltávolított aszfaltburkolat-tonnát teljes mértékben újra kell hasznosítani az új burkolatépítésben. A jelenlegi, 95%-ot meghaladó újrahasznosítási arányokkal az Egyesült Államokban az aszfaltburkolat tonnatartalom alapján már most is a leginkább újrahasznosított anyag az országban, és a RAP-feldolgozás, keveréktervezés és revitalizátor technológiák folyamatos fejlődése egyre magasabb RAP-felhasználási arányokat tesz lehetővé minden burkolati alkalmazásban.
Csapatunk professzionális burkolatállapot-felméréseket végez, beleértve a RAP-tartalom ellenőrzését, keveréktervezés-értékelést és minőség-ellenőrzési vizsgálatot az aszfalt-újrahasznosítási projektekhez autópályákon és repülőtereken.
A fenntartható burkolatok minimalizálják a környezeti hatásokat újrahasznosított anyagok (RAP, RAS, újrahasznosított beton adalékanyag, pernye, salak), meleg-as...
Az aszfaltfiatalító szerek olyan adalékanyagok, amelyek helyreállítják az öregedett, oxidált aszfaltkötőanyag kémiai és fizikai tulajdonságait a RAP-ban, RAS-ba...
Az aszfalt ráhordás (overlay) egy vagy több új HMA réteg elhelyezése meglévő burkolatra a szerkezeti kapacitás helyreállítása, a játékosság javítása és/vagy a f...
