Recyklovaný asfaltový materiál z vozoviek (RAP) je odstránený a spracovaný asfaltový materiál z vozoviek, ktorý sa opätovne používa v nových asfaltových zmesiach, čím sa znižuje spotreba pôvodného kameniva a spojiva. Zahŕňa spracovanie RAP, blendovacie diagramy spojív, maximálne percentá RAP, vlastnosti vysokorapových zmesí, rejuvenátory a kontrolné aspekty pre vozovky obsahujúce RAP v diaľničných a letiskových aplikáciách.
Recyklovaný asfaltový materiál z vozoviek (RAP) je termín pre odstránené a/alebo znovu spracované materiály vozoviek obsahujúce asfaltové spojivo a kamenivo. Keď asfaltové vozovky dosiahnu koniec svojej životnosti alebo vyžadujú obnovu, existujúca konštrukcia vozovky sa odstráni frézovaním alebo demoláciou, čím vzniká materiál pozostávajúci z kvalitného dobre odstupňovaného kameniva obaleného starnutým asfaltovým cementom. RAP je najviac recyklovaným materiálom v Spojených štátoch podľa tonáže — Environmental Protection Agency (EPA) a Federal Highway Administration (FHWA) odhadujú, že ročne sa získa približne 100 miliónov ton asfaltovej vozovky, pričom viac ako 95 % tohto materiálu sa opätovne používa v novej výstavbe vozoviek, čo robí asfaltovú vozovku najviac recyklovaným produktom v Amerike.
RAP sa používa v širokej škále aplikácií vozoviek. Najbežnejšie použitie je ako zložka horúcich asfaltových zmesí (HMA) a asfaltových zmesí so zníženou teplotou (WMA) v centrálnych recyklačných prevádzkach. RAP sa tiež používa v aplikáciách studenej recyklácie (na mieste aj v centrálnej prevádzke), ako granulovaný podkladový materiál, ako násypový materiál a ako kamenivo v stabilizovaných podkladových vrstvách. Asphalt Recycling and Reclaiming Association (ARRA) a National Asphalt Pavement Association (NAPA) vydávajú komplexné smernice pre použitie RAP vo všetkých týchto aplikáciách.
Environmentálne výhody RAP sú značné. Každá tona RAP použitého v nových asfaltových zmesiach nahrádza približne 0,95 tony pôvodného kameniva a 0,05 tony pôvodného asfaltového spojiva v závislosti od obsahu spojiva v RAP. To sa premieta do výrazného zníženia spotreby energie (ťažba, drvenie a preprava pôvodných materiálov), emisií skleníkových plynov (odhadované zníženie o 20 – 35 % na tonu vyrobeného asfaltu v porovnaní s pôvodnými zmesami) a skládkovania (eliminácia potreby likvidácie starého materiálu vozoviek). FHWA odhaduje, že používanie RAP šetrí americkým daňovým poplatníkom približne 2 miliardy dolárov ročne na znížených nákladoch na materiál a likvidáciu.
Koncept recyklácie asfaltu nie je nový. Techniky studenej recyklácie siahajú až do začiatku 20. storočia a prvá horúca recyklácia na mieste bola zdokumentovaná v 30. rokoch. Moderné technológie recyklácie asfaltu, ktoré sú dnes široko používané, sa vyvinuli počas 70. rokov, poháňané ropným embargom v roku 1973, ktoré spôsobilo prudký nárast cien asfaltového spojiva. Asphalt Institute a ARRA boli kľúčové pri vývoji a šírení recyklačných technológií a Strategic Highway Research Program (SHRP) koncom 80. a začiatkom 90. rokov poskytol ďalší výskumný základ pre začlenenie RAP do návrhov zmesí Superpave.
Výroba kvalitného RAP začína procesom odstraňovania, ktorý sa zvyčajne uskutočňuje buď frézovaním (studené frézovanie) alebo odstránením celej hrúbky. Voľba metódy odstraňovania a následných krokov spracovania má priamy vplyv na kvalitu, konzistentnosť a výslednú hodnotu materiálu RAP.
Frézovanie (nazývané aj studené frézovanie) je najbežnejšou metódou na získavanie RAP pri projektoch obnovy vozoviek. Samohybná fréza používa otočný bubon vybavený reznými zubami s karbidovými hrotmi na odstránenie hornej vrstvy povrchu vozovky do stanovenej hĺbky, zvyčajne v rozsahu od 25 mm (1 palec) pri povrchovom frézovaní až po 150 mm (6 palcov) alebo viac pri frézovaní v plnej hĺbke. Fréza produkuje rozdrobený granulovaný materiál s veľkosťou častíc od prachu až do 50 mm (2 palce). Moderné frézy sú vybavené automatickými systémami kontroly sklonu, ktoré dokážu udržiavať presnú hĺbku frézovania, a vyfrézovaný materiál sa zvyčajne nakladá priamo na nákladné autá pomocou pásového dopravníka. Vyfrézovaný RAP z jedného projektu poskytuje konzistentný, dobre charakterizovaný materiál, pretože pochádza z vozovky so známou históriou výstavby a jednotnými materiálovými vlastnosťami. Táto konzistentnosť robí vyfrézovaný RAP ideálne vhodným na použitie v novej výrobe HMA, najmä pri použití v percentách presahujúcich 15 – 25 %.
Odstránenie celej hrúbky sa používa vtedy, keď je potrebné odstrániť celú konštrukciu vozovky, zvyčajne počas rekonštrukcie alebo keď je potrebný prístup k zakopaným inžinierskym sieťam. Buldozéry, rýpadlá alebo čelné nakladače rozbíjajú vozovku na zvládnuteľné bloky, ktoré sa nakladajú na nákladné autá a prepravujú sa do spracovateľského zariadenia. RAP z odstránenia celej hrúbky je vo všeobecnosti menej konzistentný ako vyfrézovaný RAP, pretože môže obsahovať materiál z viacerých vrstiev vozovky (krycia vrstva, podkladová vrstva a prípadne podkladové upravené alebo neupravené podkladové materiály). RAP z odstránenia celej hrúbky často vyžaduje rozsiahlejšie drvenie a triedenie na výrobu konzistentného produktu vhodného na recykláciu do nových asfaltových zmesí.
Drvenie RAP je nevyhnutné na zmenšenie nadrozmerných častíc na maximálnu veľkosť vhodnú pre zamýšľanú aplikáciu. Drvenie RAP vyžaduje špecializované zariadenie, ktoré dokáže zvládnuť jedinečné vlastnosti asfaltom obaleného kameniva — materiál je lepkavý, má tendenciu upchávať sitá a asfaltové spojivo môže pri teple vznikajúcom trením mäknúť a rozmasťovať sa. Bežné zariadenie na drvenie RAP zahŕňa čeľusťové drviče, drviče s nárazovým princípom, kladivové mlyny a kužeľové drviče. Čeľusťové drviče sú účinné na primárne drvenie veľkých blokov RAP, ale produkujú vyššie percento jemných častíc. Drviče s nárazovým princípom a kladivové mlyny sa používajú častejšie, pretože produkujú kubický produkt s menším množstvom jemných častíc. Mnohé závody na spracovanie RAP používajú dvojstupňový systém drvenia s primárnym drvičom na zmenšenie hornej veľkosti, po ktorom nasleduje sekundárny drvič a triediaci okruh na dosiahnutie požadovanej výslednej zrnitosti. Proces drvenia by mal byť kontrolovaný tak, aby sa minimalizovala tvorba nadmerného množstva materiálu pod 0,075 mm (sito č. 200), ktorý môže zvýšiť pomer prachu k spojivu v návrhu zmesi a absorbovať vyššie množstvo pôvodného spojiva.
Triedenie oddeľuje rozdrvený RAP na požadované veľkostné frakcie. Otvory sít sa vyberajú na základe menovitej maximálnej veľkosti kameniva (NMAS) zmesí, v ktorých sa bude RAP používať. Pre výrobu HMA sa RAP zvyčajne triedi na odstránenie materiálu väčšieho ako 25 mm (1 palec) alebo 19 mm (3/4 palca). Mnohí výrobcovia dnes používajú frakcionáciu RAP — separáciu RAP na dve alebo viac veľkostných frakcií, typicky hrubý RAP (zostávajúci na site 8 mm alebo 4,75 mm) a jemný RAP (prechádzajúci sitom 8 mm alebo 4,75 mm). Frakcionácia ponúka významné výhody: jemná frakcia RAP má typicky vyšší obsah spojiva (starnuté spojivo má tendenciu koncentrovať sa na menších časticiach) a hrubá frakcia poskytuje spoľahlivejší príspevok kameniva. FHWA a NCAT zdokumentovali, že frakcionácia umožňuje vyššie percentá použitia RAP a konzistentnejšie návrhy zmesí.
Skladovanie spracovaného RAP si vyžaduje starostlivú pozornosť, aby sa zabránilo kontaminácii, segregácii a hromadeniu vlhkosti. Skládky RAP by mali byť umiestnené na spevnenom, dobre odvodnenom povrchu, aby sa zabránilo kontaminácii z podložnej pôdy. Skládky by mali byť budované vo vrstvách pomocou rovnakých metód ako skládky pôvodného kameniva — nákladné autá vysýpajú materiál na vrch hromady a materiál sa tlačí v tenkých vrstvách dozerom alebo nakladačom. Táto metóda minimalizuje segregáciu. Pokiaľ je to možné, mali by sa udržiavať vyhradené skládky pre RAP z konkrétnych zdrojov, čo výrobcovi umožňuje charakterizovať vlastnosti RAP (obsah spojiva, zrnitosť, trieda spojiva) a používať ho vo vhodných návrhoch zmesí. Vlhkosť RAP je kritická, pretože vysoká vlhkosť vyžaduje dodatočný tepelný vstup počas výroby HMA, môže znížiť rýchlosť výroby v obaľovačke a môže spôsobiť problémy s teplotou v hotovej zmesi. Skládky RAP by mali byť zakryté alebo skladované pod strechou, ak je to možné, najmä vo vlhkých klimatických podmienkach. Vlhkosť by sa mala pravidelne monitorovať a udržiavať pod 5 % pre optimálnu efektivitu výroby HMA.
Charakterizácia RAP je proces stanovenia fyzikálnych a chemických vlastností materiálu RAP na použitie v návrhu zmesi a kontrole kvality. Tri primárne charakterizačné parametre sú obsah asfaltového spojiva, zrnitosť kameniva a vlastnosti spojiva (trieda). Presná charakterizácia je nevyhnutná, pretože chyby vo vlastnostiach RAP priamo ovplyvňujú výsledné vlastnosti zmesi, čo môže viesť k problémom s výkonnosťou.
Obsah asfaltového spojiva — percento hmotnosti RAP tvorené asfaltovým cementom — sa stanovuje extrakciou spojiva z kameniva. Štandardné sú dve skúšobné metódy: AASHTO T 164 (Kvantitatívna extrakcia asfaltového spojiva z horúcej asfaltovej zmesi) s použitím chemických rozpúšťadiel (trichlóretylén alebo n-propylbromid) a AASHTO T 308 (Stanovenie obsahu asfaltového spojiva v horúcej asfaltovej zmesi spaľovacou metódou) s použitím pece pri 538 °C (1000 °F). Spaľovacia metóda sa častejšie používa na bežnú kontrolu kvality, pretože je rýchlejšia, eliminuje používanie nebezpečných rozpúšťadiel a dokáže spracovať väčšie vzorky. Spaľovacia metóda však vyžaduje korekčný faktor na zohľadnenie úbytku hmotnosti kameniva počas spaľovania, ktorý sa musí stanoviť pre každý zdroj kameniva. Na účely návrhu sa uprednostňuje spaľovacia metóda podľa AASHTO T 308 alebo ASTM D6307, zatiaľ čo ASTM D2172 (chemická extrakcia) sa môže použiť, keď je potrebné získané spojivo na reologické testovanie. Typický obsah spojiva v RAP sa pohybuje od 3,5 % do 7,5 % v závislosti od pôvodného návrhu zmesi.
Zrznitosť kameniva RAP sa stanovuje po extrakcii spojiva (buď spaľovaním alebo extrakciou rozpúšťadlom). Získané kamenivo sa testuje podľa AASHTO T 27 (Rozbor zrnitosti jemného a hrubého kameniva) a AASHTO T 11 (Materiál jemnejší ako sito 75 μm v minerálnom kamenive premývaním). Zrznitosť kameniva RAP je nevyhnutná pre výpočet kombinovanej zrnitosti kameniva novej zmesi a pre stanovenie medzerovitosti v minerálnom kamenive (VMA) . Je dôležité poznamenať, že zrnitosť kameniva RAP vo výslednej zmesi sa môže líšiť od extrahovanej zrnitosti, ak RAP počas miešania podstúpi dodatočný rozpad. Niektoré agentúry to zohľadňujú pomocou faktora degradácie na základe známych charakteristík rozpadu zdroja RAP.
Vlastnosti spojiva — najmä trieda výkonnosti (PG) starnutého spojiva RAP — sa stanovujú získaním spojiva z RAP pomocou AASHTO R 59 (Získanie asfaltového spojiva z roztoku Absonovou metódou) alebo ASTM D1856 (Absonovo získanie). Získané spojivo sa potom testuje pomocou plného protokolu triedenia PG: Dynamický šmykový reometer (DSR) podľa AASHTO T 315 pre vlastnosti pri vysokých a stredných teplotách, Rotačná filmová pec (RTFO) podľa AASHTO T 240 pre účinky starnutia, Tlaková nádoba na starnutie (PAV) podľa AASHTO R 28 pre simuláciu dlhodobého starnutia a Skúška ohybom nosníka (BBR) podľa AASHTO T 313 pre nízkoteplotnú tuhosť a m-hodnotu. Spojivá RAP sú typicky tuhé, s triedami pre vysoké teploty často v rozsahu PG 82 až PG 100+ a triedami pre nízke teploty v rozsahu PG -2 až PG -16, čo odráža oxidačné tvrdnutie, ku ktorému došlo počas životnosti vozovky.
Kritické teploty spojiva RAP — vysoké, stredné a nízke teploty, pri ktorých spojivo spĺňa kritériá špecifikácie PG — sú kľúčovými vstupmi pre blendovacie diagramy spojív. Tieto teploty sa určujú z výsledkov skúšok DSR a BBR interpoláciou. Napríklad, ak spojivo RAP spĺňa kritérium DSR (G*/sinδ ≥ 1,0 kPa) pri 88 °C, ale zlyhá pri 94 °C, vysoká kritická teplota je približne 88 °C. Tieto kritické teploty sa priamo používajú v blendovacích výpočtoch na určenie vhodnej triedy pôvodného spojiva a maximálneho percenta RAP.
Frekvencia charakterizačných testov RAP závisí od variability zdroja RAP a zamýšľanej úrovne použitia RAP. Pre nízke percentá RAP (≤15 %) môže byť dostatočná štvrťročná charakterizácia. Pre stredné percentá (15 – 25 %) sa odporúča mesačné testovanie. Pre vysoké percentá RAP (>25 %) môže byť potrebné týždenné alebo dokonca denné testovanie obsahu spojiva a zrnitosti, s overením triedy spojiva aspoň raz mesačne alebo pri každej zmene zdroja skládky RAP.
Blendovacie diagramy spojív sú ústredným analytickým nástrojom používaným na určenie vhodnej triedy pôvodného asfaltového spojiva pri začleňovaní RAP v percentách nad hranicou, kde je potrebná úprava triedy spojiva. Diagramy umožňujú projektantovi zmesi zohľadniť stvrdzujúci účinok starnutého spojiva RAP na výsledné zmiešané spojivo a zabezpečiť, aby zmiešané spojivo spĺňalo požadovanú špecifikáciu PG pre projektované klimatické a dopravné podmienky.
Teoretickým základom blendovacích diagramov je predpoklad, že keď sa pôvodné spojivo a spojivo RAP kombinujú v zmesi, zmiešajú sa a vytvoria kompozitné spojivo s vlastnosťami, ktoré sú úmerné príspevku každej zložky. Správa NCHRP 452 (Odporúčané používanie recyklovaného asfaltového materiálu z vozoviek v metóde návrhu zmesi Superpave) a Príručka Asphalt Institute MS-2 (Metódy návrhu asfaltových zmesí, 7. vydanie) poskytujú štandardné postupy na konštrukciu a používanie blendovacích diagramov.
Proces blendovacieho diagramu vyhodnocuje zmiešané spojivo pri štyroch kritických teplotných podmienkach:
| Parameter | Skúšobná metóda | Kritérium | Teplotná podmienka |
|---|---|---|---|
| Vysokoteplotné vyjazdenie koľají | DSR (G*/sinδ) | ≥ 1,00 kPa (pôvodný), ≥ 2,20 kPa (RTFO) | Vysoká PG teplota |
| Strednoteplotná únava | DSR (G*×sinδ) | ≤ 5 000 kPa (PAV) | Stredná PG teplota |
| Nízkoteplotná tuhosť | BBR (creepová tuhosť S) | ≤ 300 MPa (PAV) | Nízka PG teplota + 10 °C |
| Nízkoteplotná m-hodnota | BBR (m-hodnota) | ≥ 0,300 (PAV) | Nízka PG teplota + 10 °C |
Pre každú z týchto štyroch podmienok sa zostrojí blendovací diagram vynesením kritickej teploty pôvodného spojiva, kritickej teploty extrahovaného spojiva RAP a lineárnej blendovacej priamky spájajúcej tieto dva body. Horizontálna os predstavuje pomer spojiva z RAP (RPBR) — podiel celkového spojiva v zmesi, ktorý pochádza z RAP, vypočítaný ako:
RPBR = (Spojivo z RAP) / (Celkové spojivo v zmesi)
RPBR sa vypočíta z percenta RAP, obsahu spojiva v RAP a celkového obsahu spojiva v zmesi. Maximálny RPBR pre každý zo štyroch blendovacích diagramov je určený bodom na blendovacej priamke, kde sa kritická teplota zmiešaného spojiva rovná maximálnej povolenej teplote pre stanovenú triedu spojiva. Najnižší maximálny RPBR spomedzi štyroch diagramov je riadiacou hodnotou — to je maximálny povolený RPBR pre zmes.
Tabuľka blendovacieho diagramu Caltrans (CPD 16-8 Príloha 1) poskytuje praktický príklad procesu. Používateľ zadá projektom stanovenú triedu spojiva (napr. PG 70-10), navrhovanú triedu pôvodného spojiva (napr. PG 70-10 alebo posunutú triedu ako PG 64-16) a skutočné triedy (kritické teploty) pôvodného aj extrahovaného spojiva RAP. Tabuľka automaticky vypočíta maximálny RPBR pre každú zo štyroch blendovacích podmienok a identifikuje riadiacu (najnižšiu) hodnotu. Ak navrhovaný RPBR receptúry zmesi prekračuje maximálny RPBR, je potrebné zmeniť triedu pôvodného spojiva (typicky posunúť na mäkšiu triedu) alebo znížiť percento RAP.
Analýza blendovacieho diagramu prináša dva možné výsledky:
Prístup 1: Stanoviť percento RAP, určiť triedu pôvodného spojiva. Projektant stanoví percento RAP na základe požiadaviek alebo cieľov projektu, vypočíta výsledný RPBR a pomocou blendovacích diagramov určí najjemnejšiu triedu pôvodného spojiva, ktorá poskytne prijateľné zmiešané spojivo. Ak nie je žiadna trieda pôvodného spojiva prijateľná, percento RAP sa musí znížiť.
Prístup 2: Stanoviť triedu pôvodného spojiva, určiť maximálne percento RAP. Projektant vyberie triedu pôvodného spojiva (typicky o jednu triedu mäkšiu ako pri návrhu bez RAP) a pomocou blendovacích diagramov určí maximálny RPBR a zodpovedajúce maximálne percento RAP. Tento prístup je v praxi bežnejší, pretože umožňuje dodávateľovi použiť známu triedu spojiva a maximalizovať využitie RAP v rámci povoleného limitu.
Metodika blendovacích diagramov bola overená mnohými štúdiami vrátane projektu NCHRP 9-12, ktorý uskutočnil komplexný laboratórny testovací program s použitím materiálov RAP z terénnych projektov v Arizone, Connecticute a na Floride. Štúdia potvrdila, že pri použití RAP dochádza k čiastočnému blendovaniu spojiva vo významnom rozsahu a že prístup blendovacieho diagramu poskytuje konzervatívny, ale rozumný odhad vlastností zmiešaného spojiva.
Maximálne povolené percentá RAP sa líšia podľa agentúry a aplikácie, ale stupňovitý prístup založený na úrovni dopravy, vrstve vozovky a konzistentnosti RAP je široko prijímaný. Stupňovitý rámec odporúčaný správou NCHRP 452 a kodifikovaný v mnohých štátnych špecifikáciách poskytuje tri všeobecné úrovne použitia RAP:
| Úroveň | Obsah RAP | Úprava pôvodného spojiva | Dodatočné požiadavky |
|---|---|---|---|
| Nízka (≤15 %) | 0 – 15 % | Žiadna — použiť štandardnú triedu PG | RAP sa považuje za čierny kameň; blendovací diagram sa nevyžaduje |
| Stredná (15 – 25 %) | 15 – 25 % | Posunúť o jednu triedu mäkšie (napr. PG 64-22 → PG 58-28) | Vyžaduje sa obsah spojiva a zrnitosť RAP; blendovací diagram voliteľný v niektorých štátoch |
| Vysoká (25 – 50 %) | 25 – 50 % | Určené blendovacím diagramom alebo posun o dve triedy | Vyžaduje sa úplná charakterizácia RAP; blendovací diagram povinný; možné použitie rejuvenátora |
Úroveň 1 (Nízky RAP, ≤15 %): Pri percentách RAP 15 % alebo menej má starnuté spojivo RAP minimálny vplyv na vlastnosti zmiešaného spojiva. FHWA a NCHRP 452 dospeli k záveru, že nízke množstvá RAP (do 15 %) možno použiť bez vykonávania akýchkoľvek skúšok spojiva alebo zmien triedy pôvodného spojiva. Na týchto úrovniach sa RAP v podstate považuje za čierny kameň — časť kameniva sa zohľadňuje, zatiaľ čo časť spojiva sa považuje za zanedbateľný príspevok k celkovému systému spojiva. Táto úroveň vyžaduje najmenej testovania a úsilia na kontrolu kvality. Mnohé štátne dopravné úrady povoľujú až 15 % RAP vo všetkých vrstvách vozovky bez úpravy triedy spojiva.
Úroveň 2 (Stredný RAP, 15 – 25 %): Pri stredných percentách RAP má starnuté spojivo RAP výrazný stvrdzujúci účinok na zmiešané spojivo. Štandardnou praxou je stanoviť pôvodné spojivo, ktoré je o jednu triedu mäkšie na vysokoteplotnom aj nízkoteplotnom konci. Napríklad, ak klíma vyžaduje PG 64-22 pre pôvodné zmesi, pôvodné spojivo pre 20 % RAP by mohlo byť stanovené ako PG 58-28. Publikácia FHWA Focus (apríl 2002) dokumentuje, že pre RAP v rozsahu 15 – 25 % sa odporúča pôvodné asfaltové spojivo o jednu triedu mäkšie ako to používané pre bežnú HMA. Niektoré agentúry vyžadujú blendovacie diagramy pri 20 % RAP namiesto 25 %, čo odráža konzervatívnejší prístup.
Úroveň 3 (Vysoký RAP, >25 %): Pri percentách RAP presahujúcich 25 % má spojivo RAP významný vplyv na vlastnosti zmiešaného spojiva a úplná analýza blendovacieho diagramu je povinná. Spojivo RAP musí byť extrahované, získané a testované na kritické teploty. Trieda pôvodného spojiva sa vyberá pomocou blendovacích diagramov, aby sa zabezpečilo, že kombinované spojivo spĺňa stanovenú triedu PG. Vysokorapové zmesi (nad 25 %, až do 50 % alebo viac) vyžadujú rozsiahlejšiu kontrolu kvality, častejšie testovanie vlastností RAP a často zahŕňajú rejuvenátory alebo technológie asfaltových zmesí so zníženou teplotou (WMA) na zlepšenie spracovateľnosti a výkonnosti.
Stupňovitý prístup sa uplatňuje aj podľa vrstvy vozovky. V mnohých špecifikáciách sú vyššie percentá RAP povolené v nižších vrstvách vozovky (podkladové a medziľahlé vrstvy), kde sú dôsledky praskania alebo vyjazdenia koľají menej kritické, zatiaľ čo nižšie percentá RAP sú stanovené pre krycie vrstvy, ktoré sú priamo vystavené dopravnému zaťaženiu a environmentálnym vplyvom. Napríklad typická štátna špecifikácia môže povoľovať až 30 % RAP v podkladových vrstvách, až 25 % v medziľahlých vrstvách a až 20 % v krycích vrstvách pre cesty s vysokou dopravnou záťažou.
Špecifikácia FAA P-401 pre letiskové vozovky ukladá dodatočné obmedzenia: RAP je obmedzený na maximálne 30 % v akejkoľvek zmesi P-401 alebo P-403. FAA obmedzuje podiel kameniva RAP v zmesi kameniva na maximálne 25 % v hornej časti vrstvy HMA do hĺbky 0,20 stopy a RPBR na maximálne 0,25 v tej istej hornej zóne. Pod hĺbkou 0,20 stopy môže RPBR dosahovať až 0,40. Tieto obmedzenia odrážajú vyššiu kritickosť letiskových vozoviek a prísnejšie zaťažovacie podmienky spôsobené lietadlami.
Výkonnosť asfaltových zmesí s vysokým obsahom RAP (definovaných ako zmesi obsahujúce viac ako 25 % RAP) je predmetom významného výskumného záujmu, pretože zvýšený obsah RAP zásadne mení mechanické vlastnosti zmesi. Kľúčové charakteristiky výkonnosti ovplyvnené vysokým obsahom RAP zahŕňajú modul tuhosti, odolnosť proti praskaniu (únava a teplota), odolnosť proti vyjazdeniu koľají, citlivosť na vlhkosť a dlhodobú trvanlivosť.
Tuhosť sa zvyšuje s obsahom RAP v dôsledku starnutého, oxidovaného spojiva v RAP. Starnuté spojivo má vyšší komplexný šmykový modul (G*) a nižší fázový uhol (δ) v porovnaní s pôvodným spojivom, čo vedie k tuhšej zmesi s vyššími hodnotami dynamického modulu (E*). Štúdie NCAT a MnROAD zdokumentovali, že zmesi s 30 – 50 % RAP môžu mať hodnoty dynamického modulu o 20 – 40 % vyššie ako ekvivalentné pôvodné zmesi pri stredných teplotách (20 – 40 °C). Táto zvýšená tuhosť poskytuje lepšiu odolnosť proti vyjazdeniu koľají, pretože tuhšie spojivo a mastix sú odolnejšie voči trvalej deformácii pri vysokých teplotách vozovky. Zvýšená tuhosť však tiež znamená zníženú deformačnú kapacitu, čo ovplyvňuje výkonnosť pri praskaní.
Odolnosť proti praskaniu — únavové praskanie (opakované dopravné zaťaženie pri stredných teplotách) aj nízkoteplotné praskanie (tepelné zmršťovanie pri nízkych teplotách) — je primárnym problémom výkonnosti vysokorapových zmesí. Starnuté spojivo RAP má zníženú ťažnosť, zvýšenú krehkosť a zníženú relaxačnú kapacitu, čo všetko zvyšuje náchylnosť zmesi na praskanie. Výskumné programy FHWA a NCHRP 9-46 zdokumentovali, že vysokorapové zmesi vo všeobecnosti vykazujú zníženú únavovú životnosť v kontrolovanom laboratórnom testovaní, najmä pri vysokých úrovniach deformácie. Zníženie únavovej životnosti je výraznejšie, keď je spojivo RAP významne tuhšie ako pôvodné spojivo a keď je stupeň blendovania medzi týmito dvoma spojivami neúplný.
Nízkoteplotné praskanie je osobitným problémom pre vysokorapové zmesi v chladných klimatických podmienkach. Štúdia MnROAD v Minnesote vyhodnotila zmesi s 30 % RAP a zistila, že hoci mnohé fungovali primerane, zvýšená tuhosť z RAP môže posunúť nízkoteplotné vlastnosti zmesi za prijateľné limity, najmä keď sa trieda spojiva RAP výrazne líši od projektovanej triedy spojiva. Testovanie BBR získaných zmiešaných spojív z vysokorapových zmesí často vykazuje zvýšenú creepovú tuhosť (S) a znížené m-hodnoty, čo naznačuje zníženú kapacitu na relaxáciu tepelných napätí. Výskum North Central Superpave Center (NCSC) potvrdil, že pri používaní vysokých percent RAP v chladných klimatických podmienkach je potrebná opatrnosť.
Odolnosť proti vyjazdeniu koľají je vo všeobecnosti zlepšená pri vysokom obsahu RAP. Hamburský test vyjazdenia koľají a testovanie pomocou Asfaltového analyzátora vozovky (APA) konzistentne ukazujú, že vysokorapové zmesi majú nižšie hĺbky koľají ako porovnateľné pôvodné zmesi pri rovnakom obsahu spojiva. Táto zlepšená odolnosť proti vyjazdeniu koľají je pripísateľná tuhšiemu spojivu a zvýšenému vnútornému treniu spôsobenému starnutým spojivom na časticiach kameniva. Zlepšená odolnosť proti vyjazdeniu koľají však môže byť na úkor zníženej odolnosti proti praskaniu, čo zdôrazňuje potrebu prístupov vyváženého návrhu zmesi (BMD), ktoré súčasne vyhodnocujú oba režimy poškodenia.
Citlivosť na vlhkosť vysokorapových zmesí je problémom, pretože starnuté spojivo sa nemusí spájať s pôvodným kamenivom tak účinne a tuhší mastix môže byť náchylnejší na poškodenie spôsobené vlhkosťou. AASHTO T 283 (modifikovaný Lottmanov test) sa používa na hodnotenie citlivosti na vlhkosť a vysokorapové zmesi často vyžadujú dodatočné protistripovacie prísady (hydratované vápno alebo kvapalné protistripovacie činidlá) na dosiahnutie minimálneho pomeru pevnosti v ťahu (TSR) 80 %. Hamburský test vyjazdenia koľají (AASHTO T 324) so vzorkami ponorenými do vodného kúpeľa s teplotou 50 °C sa tiež používa na súčasné hodnotenie vyjazdenia koľají a poškodenia vlhkosťou.
Mitigačné stratégie na riešenie problémov s výkonnosťou vysokorapových zmesí zahŕňajú:
Terénne projekty FHWA s vysokým RAP zdokumentované v tabuľke 1 na webovej stránke FHWA demonštrujú, že správne navrhnuté vysokorapové zmesi (30 – 50 % RAP) môžu dosiahnuť uspokojivú výkonnosť pri dodržaní vhodných postupov návrhu a výstavby. Tieto projekty zahŕňajú 40 % RAP v Severnej Karolíne (2007), 30 % a 50 % RAP v Južnej Karolíne (2007), 45 % RAP na Floride (2007) a 30 – 40 % RAP v Kansase (2008). Monitorovanie týchto projektov prostredníctvom mobilného laboratória na testovanie asfaltových materiálov FHWA poskytlo cenné údaje o dlhodobej výkonnosti.
Rejuvenátory (nazývané aj recyklačné prísady alebo recyklačné oleje) sú materiály pridávané do asfaltových zmesí obsahujúcich RAP alebo recyklované asfaltové šindle (RAS) na obnovenie reologických a chemických vlastností starnutého, oxidovaného spojiva. Počas životnosti asfaltovej vozovky spojivo podlieha oxidačnému starnutiu — ľahké aromatické oleje (maltény) sa odparujú alebo premieňajú na asfaltény, čím sa zvyšuje tuhosť, viskozita a krehkosť spojiva. Rejuvenátory fungujú tak, že dopĺňajú stratenú malténovú frakciu, znižujú pomer asfalténov k malténom a obnovujú ťažnosť a relaxačné vlastnosti spojiva.
ASTM D4552 (Štandardná prax pre klasifikáciu prísad pre horúcu recykláciu) poskytuje klasifikačný systém pre recyklačné prísady na základe viskozity pri 60 °C. Norma definuje šesť tried (RA-1 až RA-5 a RA-25) s rozsahmi viskozity od 50 – 125 cSt (RA-1) do 10 000 – 15 000 cSt (RA-25). Označenie RA zodpovedá anglickému Recycling Agent (recyklačná prísada). Príručka Asphalt Institute MS-2 a Základná príručka recyklácie asfaltu (ARRA) poskytujú usmernenie pre výber a dávkovanie recyklačných prísad.
Rejuvenátory sú všeobecne klasifikované do dvoch kategórií:
Zmäkčovacie prísady sú materiály, ktoré znižujú viskozitu starnutého spojiva riedením. Patria sem rejuvenačné oleje (aromatické extrakty, nafténové oleje), fluxové oleje a mazacie základové oleje. Zmäkčovacie prísady znižujú viskozitu spojiva a zlepšujú spracovateľnosť, ale nemusia úplne obnoviť chemickú rovnováhu starnutého spojiva. Ich účinok je primárne fyzikálny (riedenie) skôr než chemický (obnovenie rovnováhy malténov a asfalténov).
Chemické rejuvenátory sú technické produkty navrhnuté na obnovenie chemickej rovnováhy starnutého spojiva doplnením špecifických aromatických frakcií. Patria sem biogénne rejuvenátory získané z rastlinných olejov (sójový, repkový, palmový olej), tallového oleja (vedľajší produkt výroby papiera), odpadového kuchynského oleja a proprietárne syntetické rejuvenátory. Chemické rejuvenátory sú navrhnuté tak, aby difundovali do starnutého spojiva, zmäkčili aglomeráty asfalténov a obnovili koloidnú štruktúru spojiva.
Dávkovanie rejuvenátora je kritické — príliš málo neobnoví vlastnosti spojiva dostatočne, zatiaľ čo príliš veľa môže spojivo nadmerne zmäkčiť a spôsobiť problémy s vyjazdením koľají. Typické dávkovanie sa pohybuje od 0,1 % do 1,0 % hmotnosti celej zmesi (čo zodpovedá 2 % až 20 % hmotnosti spojiva RAP) v závislosti od obsahu RAP, závažnosti starnutia a účinnosti rejuvenátora. Dávkovanie sa určuje zmiešaním rejuvenátora s extrahovaným spojivom RAP v rôznych percentách a testovaním zmiešaného spojiva na stanovenie dávky, ktorá obnoví spojivo na cieľovú triedu PG.
Projekt NCHRP 9-58 (Reologická a chemická charakterizácia recyklačných prísad) a následný výskum stanovili nasledujúce kľúčové zistenia týkajúce sa výkonnosti rejuvenátorov:
Rýchlosť difúzie: Rejuvenátor musí difundovať do starnutého spojiva obaľujúceho kamenivo RAP, aby bol účinný. Neúplná difúzia vedie k nerovnomernému systému spojiva so zónami mäkkého a tuhého spojiva. Rýchlosť difúzie závisí od teploty, času a chemickej kompatibility rejuvenátora so starnutým spojivom. Vyššie teploty miešania a dlhší čas miešania zlepšujú difúziu.
Charakteristiky dlhodobého starnutia: Niektoré rejuvenátory sú prchavejšie ako pôvodné asfaltové spojivá a môžu sa stratiť počas výroby a počas životnosti vozovky, čo spôsobí, že sa zmes vráti do tuhého, krehkého stavu. PAV starnutie a štúdie dlhodobého starnutia sa používajú na vyhodnotenie tohto účinku.
Kompatibilita: Rejuvenátor musí byť chemicky kompatibilný so starnutým spojivom, aby vytvoril stabilnú homogénnu zmes. Nekompatibilné rejuvenátory môžu spôsobiť separáciu fáz, čo znižuje účinnosť a môže spôsobiť problémy s výkonnosťou.
Testovanie výkonnosti: Účinnosť rejuvenátorov sa vyhodnocuje pomocou plného protokolu testovania spojiva PG (DSR, BBR) na rejuvenovanom spojive v kombinácii s testami výkonnosti zmesi (Hamburg, APA, SCB, Overlay test) na overenie, že rejuvenovaná zmes spĺňa požiadavky na vyjazdenie koľají, praskanie a citlivosť na vlhkosť.
Environmentálne výhody rejuvenátorov sú významné. Tým, že umožňujú vyššie percentá RAP (30 – 50 % a viac), rejuvenátory znižujú dopyt po pôvodnom asfaltovom spojive (ropný produkt) a pôvodnom kamenive. Posúdenie životného cyklu rejuvenovaných vysokorapových zmesí vykazuje zníženú spotrebu energie a emisie skleníkových plynov v porovnaní s pôvodnými zmesami a dokonca aj v porovnaní s nerejuvenovanými vysokorapovými zmesami, pretože rejuvenátory umožňujú vyšší obsah RAP bez obetovania výkonnosti.
Praktické aspekty používania rejuvenátorov zahŕňajú: skladovaciu stabilitu (niektoré biogénne rejuvenátory sa môžu počas skladovania separovať alebo degradovať), teplotnú citlivosť (rejuvenátory môžu ovplyvniť optimálne teploty miešania a zhutňovania) a potrebu overenia výkonnosti prostredníctvom testovania spojiva aj zmesi. Mnohé agentúry dnes špecificky povoľujú alebo vyžadujú rejuvenátory pre vysokorapové zmesi a proprietárne rejuvenátorové produkty sú široko dostupné od hlavných dodávateľov asfaltových prísad.
Používanie RAP v letiskových vozovkách sa riadi Federal Aviation Administration (FAA) Advisory Circular AC 150/5370-10H, konkrétne položkou P-401 (Bitúmenové vozovky miešané v obaľovačke) a položkou P-403 (Bitúmenové podkladové vrstvy miešané v obaľovačke). Prístup FAA k RAP v letiskových vozovkách je konzervatívnejší ako bežná diaľničná prax kvôli vyššiemu zaťaženiu, vyšším tlakom v pneumatikách (100 – 250 psi pre lietadlá oproti 100 – 120 psi pre nákladné autá) a kritickým bezpečnostným dôsledkom zlyhania vozovky na letiskách.
Špecifikácia FAA P-401 povoľuje až 30 % RAP hmotnosti celej zmesi v bitúmenových vozovkách miešaných v obaľovačke. Tento limit sa vzťahuje na všetky typy zrnitosti (zrnitosť 1 — NMAS 19 mm, zrnitosť 2 — NMAS 12,5 mm a zrnitosť 3 — NMAS 9,5 mm). RAP použitý v letiskových vozovkách musí pochádzať z rovnakého letiska alebo z FAA schváleného zdroja, aby sa zabezpečila primeraná kvalita a konzistentnosť. FAA vyžaduje, aby bolo recyklované spojivo z RAP dôkladne premiešané s pôvodným spojivom a aby zmiešané spojivo spĺňalo požiadavky na projektom stanovenú triedu PG.
Kľúčové požiadavky FAA pre RAP v letiskových vozovkách zahŕňajú:
Kontrola kvality: Špecifikácia FAA P-401 robí program kontroly kvality dodávateľa samostatnou platobnou položkou a vyžaduje rozsiahle testovanie zmesí obsahujúcich RAP. Skládky RAP sa musia testovať najmenej raz týždenne na zrnitosť a obsah spojiva. Spojivo RAP sa musí extrahovať a testovať na triedu PG pri zmene zdroja skládky a vo frekvencii určenej inžinierom. FAA zdôrazňuje, že kvalita RAP používaného v letiskových vozovkách musí byť udržiavaná na úrovni, ktorá minimalizuje variabilitu a zabezpečuje konzistentné vlastnosti zmesi.
Obmedzenia podľa vrstiev: FAA ukladá prísnejšie limity RAP v hornej časti vozovky. V hornej časti do hĺbky 0,20 stopy vrstvy HMA je RPBR obmedzený na maximálne 0,25 (25 % celkového spojiva pochádza z RAP) a kamenivo RAP v zmesi kameniva je obmedzené na maximálne 25 %. Pod hĺbkou 0,20 stopy môže RPBR dosahovať až 0,40 (40 % celkového spojiva z RAP), čo je v súlade s celkovým limitom 30 % RAP v špecifikácii. Tieto obmedzenia podľa vrstiev uznávajú, že horná časť vozovky je vystavená vyšším napätiam z pneumatík lietadiel a musí mať vynikajúcu trvanlivosť a odolnosť proti praskaniu.
Výber triedy spojiva: Výber triedy spojiva FAA pre letiskové vozovky sa riadi rovnakým klimatickým procesom výberu PG ako diaľničné vozovky, ale zahŕňa posun triedy pre tlaky v pneumatikách lietadiel. Pri použití RAP musí výber triedy spojiva zohľadniť stvrdzujúci účinok starnutého spojiva RAP. Požiadavky na testovanie PG Plus sa uplatňujú, ak je teplotná trieda spojiva 92 °C alebo vyššia. FAA odporúča používať databázu špecifikácií spojiva Asphalt Institute ako referenciu pre výber triedy spojiva.
Testovanie výkonnosti: Špecifikácia P-401 zahŕňa požiadavky na testovanie zaťaženým kolesom pre hodnotenie návrhu zmesi. Pre zmesi obsahujúce RAP sa vyžaduje testovanie pomocou Asfaltového analyzátora vozovky (APA) podľa AASHTO T 340 alebo Hamburský test vyjazdenia koľají podľa AASHTO T 324 na overenie odolnosti proti vyjazdeniu koľají. Testovanie APA sa vykonáva pri tlaku hadice 250 psi a teplote 64 °C s maximálnou hĺbkou koľaje 10 mm pri 4 000 prejazdoch. Alternatívne sa Hamburgský test vykonáva pri 50 °C s maximálnou hĺbkou koľaje 10 mm pri 20 000 prejazdoch.
International Civil Aviation Organization (ICAO) sa zaoberá materiálmi vozoviek prostredníctvom svojej prílohy 14 — Letiská a Príručky pre navrhovanie letísk (Doc 9157, časť 3 — Vozovky) . ICAO nevypracúva podrobné špecifikácie materiálov, ale vyžaduje, aby boli letiskové vozovky postavené na normy, ktoré zaisťujú bezpečnosť leteckej prevádzky. V praxi väčšina medzinárodných letísk mimo Spojených štátov nasleduje buď normy FAA alebo normy AUSTROADS / UK Specification for Highway Works série 900 pre materiály letiskových vozoviek. Používanie RAP v letiskových vozovkách v medzinárodnom meradle sa výrazne líši, pričom niektoré krajiny (Spojené kráľovstvo, Austrália) povoľujú RAP za špecifických podmienok a iné jeho používanie na letiskách obmedzujú alebo zakazujú.
Výskum RAP v letiskových vozovkách vykonaný výskumným oddelením letiskových technológií FAA v Národnom testovacom zariadení pre letiskové vozovky (NAPTF) a NCAT preukázal, že správne navrhnuté zmesi obsahujúce RAP môžu fungovať primerane pri zaťažovacích podmienkach lietadiel. Kľúčové zistenia zahŕňajú: (1) Zmesi RAP s až 30 % RAP vykazujú porovnateľnú odolnosť proti vyjazdeniu koľají ako pôvodné zmesi pri urýchlených testoch zaťaženia lietadlami; (2) prístup úpravy triedy spojiva (mäkšie pôvodné spojivo alebo blendovacie diagramy) je účinný pre letiskové aplikácie; a (3) dodatočné opatrenia kontroly kvality sú nevyhnutné pre letiskové aplikácie kvôli vyšším dôsledkom zlyhania vozovky.
Kontrola vozoviek obsahujúcich RAP si vyžaduje osobitnú pozornosť na postupy kontroly kvality, postupy manipulácie s materiálom a stavebné techniky, ktoré sa líšia od bežnej výstavby pôvodných asfaltových vozoviek. Proces kontroly zahŕňa predvýstavbu (hodnotenie skládky RAP a overenie návrhu zmesi), počas výroby (prevádzka obaľovačky a testovanie kontroly kvality) a po výstavbe (testovanie zhutnenia a overenie rovnosti).
Predvýstavbová kontrola sa zameriava na skládku RAP a návrh zmesi. Inšpektor by mal overiť, že skládka RAP bola správne spracovaná a uskladnená: RAP by mal byť skladovaný na spevnenom povrchu, aby sa zabránilo kontaminácii, skládka by mala byť budovaná vo vrstvách na minimalizáciu segregácie a vlhkosť by mala byť monitorovaná a riadená. Skládka RAP by mala byť zakrytá alebo skladovaná spôsobom, ktorý minimalizuje infiltráciu vlhkosti. Inšpektor by mal overiť, že RAP bol testovaný na obsah spojiva, zrnitosť a vlhkosť v požadovanej frekvencii. Pre vysokorapové zmesi (>25 %) by mal inšpektor overiť, že spojivo RAP bolo extrahované a testované na triedu PG a že bola vykonaná analýza blendovacieho diagramu na výber vhodnej triedy pôvodného spojiva.
Návrh zmesi pre zmesi obsahujúce RAP musí zohľadňovať príspevok spojiva RAP. Inšpektor by mal overiť, že receptúra zmesi (JMF) správne zohľadňuje obsah spojiva RAP primeraným znížením prídavku pôvodného spojiva. JMF by mala uvádzať celkový obsah spojiva (pôvodné + RAP), RPBR a mieru prídavku pôvodného spojiva. Inšpektor by mal overiť, že objemové vlastnosti (medzery vzduchu, VMA, VFA, pomer prachu k spojivu) spĺňajú požiadavky špecifikácie a že zmes bola vyhodnotená na citlivosť na vlhkosť pomocou AASHTO T 283.
Počas výroby by mal inšpektor monitorovať prevádzku obaľovačky pre správnu manipuláciu s RAP. Kľúčové kontrolné body zahŕňajú:
Dávkovací systém RAP: RAP by mal byť dávkovaný prostredníctvom samostatného studeného dávkovacieho zásobníka a dopravníkového systému, ktorý je kalibrovaný na presné dávkovanie. Dávkovanie RAP by malo byť konzistentné a rovnomerné. Inšpektor by mal overiť, že RAP nie je preťažovaný do bubna alebo miesiča, čo by mohlo spôsobiť neúplné miešanie alebo teplotné problémy.
Teplota RAP: V bubnových obaľovačkách sa RAP zvyčajne zavádza v strede bubna, kde už bolo pôvodné kamenivo prehriate (typicky 200 – 260 °C). Prenos tepla z prehriateho pôvodného kameniva na RAP roztaví starnuté spojivo a umožní blendovanie. Teplota RAP by sa mala monitorovať, aby sa zabezpečilo, že počas miešania dosiahne najmenej 130 °C, ale nepresiahne 177 °C, čo by spôsobilo dodatočnú oxidáciu spojiva RAP. V dávkových obaľovačkách môže byť RAP zavádzaný priamo do miesiča a čas miešania môže byť potrebné predĺžiť, aby sa zabezpečilo dostatočné blendovanie.
Krvácanie a stripovanie: Inšpektor by mal sledovať modrý dym v komíne, ktorý indikuje prehriatie spojiva RAP (prchavá frakcia sa spaľuje). Nadmerný modrý dym naznačuje, že miesto zavádzania RAP alebo teplota sú nesprávne. Inšpektor by mal tiež monitorovať vzhľad zmesi na rovnomernosť obalenia a farbu — segregácia častíc RAP (viditeľné zhluky tmavých častíc bohatých na spojivo) indikuje neúplné blendovanie.
Odber vzoriek a testovanie: Vzorky vyrobenej zmesi by sa mali odoberať v požadovanej frekvencii na obsah spojiva (spaľovacia pec podľa AASHTO T 308), zrnitosť, objemové vlastnosti a testovanie citlivosti na vlhkosť. Inšpektor by mal overiť, že výsledky testov spadajú do tolerancií JMF a že sa prijímajú nápravné opatrenia, keď sa výsledky približujú kontrolným limitom.
Kontrola po výstavbe sa zameriava na hustotu a rovnosť. Cieľová hustota pre zmesi obsahujúce RAP je rovnaká ako pre pôvodné zmesi — typicky 92 – 98 % teoretickej maximálnej hustoty (TMD) , čo zodpovedá 2 – 8 % medzier vzduchu na stavbe. Testovanie hustoty sa vykonáva pomocou jadrových meračov (pre rýchle terénne odčítanie) alebo jadrových vzoriek (pre laboratórne overenie podľa AASHTO T 166). Inšpektor by mal overiť, že schéma valcovania (predvalcovanie, medzivalcovanie a dokončovacie valcovanie) je dostatočná na dosiahnutie stanovenej hustoty bez nadmerného valcovania, ktoré by mohlo spôsobiť nestabilitu zmesi alebo vyplavenie spojiva na povrch.
Teplota zhutňovania pre zmesi obsahujúce RAP je mimoriadne dôležitá. Pretože rapové zmesi majú tendenciu byť tuhšie a môžu obsahovať rejuvenátory alebo mäkšie spojivá, teplotné okno pre efektívne zhutňovanie môže byť užšie ako pre pôvodné zmesi. Inšpektor by mal monitorovať teplotu zmesi pri finišéri a za hladiacou doskou, aby sa zabezpečilo, že materiál je v stanovenom teplotnom rozsahu pre zhutňovanie. Tepelná segregácia — teplotné rozdiely v pásu spôsobené ochladzovaním materiálu v korbách nákladných áut alebo zásobníku finišéra — je osobitným problémom pre rapové zmesi, pretože tuhšie spojivo je menej tolerantné k teplotným variáciám.
Dlhodobá kontrola vozoviek obsahujúcich RAP by sa mala zamerať na režimy poškodenia, ktoré sú najčastejšie spojené s vysokorapovými zmesami: praskanie (únavové a tepelné), rozpadávanie a poškodenie vlhkosťou. Inšpektor by mal zdokumentovať polohu, rozsah a závažnosť akéhokoľvek praskania, ktoré sa objaví, pričom by mal venovať osobitnú pozornosť tomu, či je vzor praskania v súlade s typickými problémami súvisiacimi s RAP (napr. priečne tepelné trhliny v chladných klimatických podmienkach, únavové praskanie v oblastiach s vysokým namáhaním). Pravidelné prieskumy indexu stavu vozovky (PCI) podľa ASTM D5340 (pre letiská) alebo ASTM D6433 (pre diaľnice) by mali zahŕňať hodnotenie stavu úsekov obsahujúcich RAP na porovnanie s úsekmi pôvodných vozoviek.
Posúdenie životného cyklu (LCA) vozoviek obsahujúcich RAP vyhodnocuje environmentálne vplyvy používania RAP v porovnaní s pôvodnými materiálmi vo všetkých fázach životného cyklu vozovky: ťažba a výroba materiálu, výstavba, fáza používania, údržba a obnova a koniec životnosti. LCA poskytuje kvantitatívne dôkazy o environmentálnych výhodách RAP a podporuje informované rozhodovanie o úrovniach použitia RAP a recyklačných stratégiách.
Rámec LCA pre asfaltové vozovky sa riadi normami ISO 14040 a ISO 14044 a je implementovaný prostredníctvom nástrojov, ako je nástroj FHWA INVEST, nástroj BE2ST-in-Highways vyvinutý Recycled Materials Resource Center (RMRC) na University of Wisconsin-Madison, a nástroj PaLATE.
Kľúčové zistenia LCA pre RAP zahŕňajú:
Spotreba energie: Výroba rapových zmesí vyžaduje približne o 15 – 35 % menej energie ako ekvivalentné pôvodné zmesi. Táto úspora energie pochádza z troch zdrojov: znížená výroba pôvodného kameniva (ťažba, drvenie a spracovanie), znížená výroba pôvodného spojiva (ťažba ropy, preprava a rafinácia) a znížené prepravné vzdialenosti materiálu (RAP sa zvyčajne získava lokálne). Pre vysokorapové zmesi (40 – 50 % RAP) môžu úspory energie presiahnuť 40 % v porovnaní s pôvodnými zmesami.
Emisie skleníkových plynov (GHG): Používanie RAP znižuje emisie GHG o 20 – 35 % na tonu vyrobeného asfaltu v porovnaní s pôvodnými zmesami. Štúdia publikovaná v Sustainability (MDPI, 2021) odhadla, že jedna tona asfaltu obsahujúceho 93 % RAP vyrobená pri 105 °C by mohla znížiť uhlíkovú stopu o 55 – 64 % v porovnaní s bežnou horúcou asfaltovou zmesou. Zníženie GHG pochádza zo zníženej spotreby energie na výrobu materiálov, zníženej výroby spojiva (vyhnutie sa rafinácii ropy na asfaltový cement) a znížených emisií z prepravy.
Spotreba vody a znečistenie: RAP znižuje spotrebu vody spojenú s ťažbou a spracovaním pôvodného kameniva (premývacie operácie) a znižuje potenciál znečistenia vody z lomových prevádzok. Vyplavovacie charakteristiky RAP sú vo všeobecnosti neškodné — štúdie RMRC preukázali, že výluh RAP je v medziach noriem pitnej vody pre regulované zložky a RAP nie je klasifikovaný ako nebezpečný materiál.
Odklon zo skládok: Každá tona RAP použitá v novej výstavbe vozoviek predstavuje jednu tonu materiálu odkloneného z likvidácie na skládke. Vzhľadom na to, že v Spojených štátoch sa ročne vyprodukuje približne 100 miliónov ton RAP, ročný odklon zo skládok presahuje 90 miliónov ton (pri zohľadnení približne 5 %, ktoré môžu byť stále skládkované). Toto vyhýbanie sa skládkovaniu zachováva kapacitu skládok a predchádza environmentálnym vplyvom výstavby a prevádzky skládok.
Ekonomické vplyvy: Okrem environmentálnych výhod poskytuje RAP aj značné ekonomické výhody. NAPA odhaduje, že používanie RAP šetrí americkým daňovým poplatníkom viac ako 2 miliardy dolárov ročne. Dodávatelia profitujú zo znížených nákladov na pôvodné materiály a agentúry profitujú z nižších nákladov na výstavbu a údržbu vozoviek. Ekonomické výhody sa zvyšujú s obsahom RAP, čo poskytuje finančnú motiváciu pre agentúry maximalizovať využitie RAP.
Obmedzenia a úvahy: LCA rapových vozoviek musí zohľadniť potenciál zníženej životnosti, ak vysokorapové zmesi nie sú správne navrhnuté. Ak vysokorapová vozovka vydrží len 15 rokov v porovnaní s 20 rokmi pre pôvodnú vozovku, environmentálne výhody RAP počas životného cyklu môžu byť čiastočne kompenzované potrebou častejšej obnovy. Fáza používania vozovky (valivý odpor, ktorý ovplyvňuje spotrebu paliva vozidiel) je tiež faktorom — tuhšie rapové zmesi môžu mierne znížiť spotrebu paliva v dôsledku nižšej deformácie vozovky, hoci tento účinok je minimálny pri hrubých vozovkách na pevných podkladoch. Potenciál recyklácie na konci životnosti je tiež dôležitý — rapové zmesi možno samé získať a recyklovať v uzavretom systéme, čím sa predlžujú výhody životného cyklu prostredníctvom viacerých recyklačných cyklov.
FHWA a EPA stanovili politiky podporujúce maximálne praktické využitie RAP v diaľničnej výstavbe. Politika recyklovaných materiálov FHWA uvádza, že “používanie recyklovaných materiálov vo výstavbe diaľnic v maximálnom ekonomicky a prakticky možnom rozsahu s rovnakou alebo lepšou výkonnosťou” je prioritou agentúry. Politika uznáva, že používanie RAP znižuje spotrebu prírodných zdrojov, znižuje spotrebu energie, znižuje emisie skleníkových plynov a eliminuje potrebu skládkovania starých materiálov vozoviek.
Asphalt Pavement Alliance (APA) a NAPA stanovili ambiciózne ciele pre používanie RAP, pričom presadzujú cieľ dosiahnuť 100 % recyklovateľnosť asfaltových vozoviek — koncept, že každá tona odstránenej asfaltovej vozovky by mala byť plne znovu použitá v novej výstavbe vozoviek. Pri súčasnej miere recyklácie presahujúcej 95 % v Spojených štátoch je asfaltová vozovka už najviac recyklovaným materiálom v krajine podľa tonáže a neustály pokrok v spracovaní RAP, návrhu zmesí a technológiách rejuvenátorov umožňuje stále vyššie percentá používania RAP vo všetkých aplikáciách vozoviek.
Náš tím poskytuje profesionálne hodnotenia stavu vozoviek vrátane overenia obsahu RAP, hodnotenia návrhu zmesi a kontroly kvality pre projekty recyklácie asfaltu na diaľniciach a letiskách.
Udržateľné povrchy vozoviek minimalizujú environmentálne vplyvy prostredníctvom recyklovaných materiálov (RAP, RAS, recyklovaný betónový kamenivo, popolček, tro...
Recyklácia za studena na mieste (CIR) je metóda obnovy vozovky, pri ktorej sa existujúce asfaltové vrstvy frézujú, miešajú s recyklačnými prísadami (emulzia ale...
+++ title = “Asfaltové nadstavby (overlay) na rehabilitáciu vozoviek” description = “Asfaltová nadstavba (overlay) je umiestnenie jednej alebo...
