Нискотемпературен асфалт
Процесът на производство на асфалт с понижена температура, известен и като нискотемпературен асфалт, топъл асфалт или топла смес, е тестван още през 90-те години на миналия век. В наши дни проблемите с емисиите на парникови газове, един от които е CO2, недостигът на ресурси и задаващата се енергийна криза не подминават и пътното строителство. Иновативното производство на асфалт с понижена температура може да намали отделяните количества CO2, количеството на използваните материали и вложената енергия. Когато целта е дефинирана, пътят към нея става по-ясен, а водещи световни фирми, с огромен опит в пътното строителство, транспорта и доставката на смесителни инсталации, машини и услуги за строителната индустрия.
Текст: списание Инфрабилд
Нискотемпературният асфалт е смес, произведена при температура между 110°C и 130°C, за разлика от горещия асфалт, който се произвежда между 140°C и 180°C, обикновено с битум при 160°C като свързващо вещество. Малко уточнение - обикновено под “асфалт” се разбира асфалтобетон, т.е. смес от асфалт, пясък, каменно брашно, трошен камък, която се използва за пътни настилки. В тази смес свързващото вещество, приблизително около 3,5%, е асфалтът, добре познатата ни лепкава, черна, полутечна маса, съставена основно от битум. И тук, когато говорим за асфалт, ще имаме предвид асфалтобетон. Изследванията на Германската асфалтова асоциация сочат, че намаляването на температурата с 30°C води до спестяване на около един литър мазут за тон готов асфалт. Потенциалът за спестяване на енергия и СО2 е много висок - при дневно производство от 2000 тона смес се спестяват 1800 литра гориво, а намаляването на емисиите CO2 е около 6 тона.
Особеностите на битума и как да се справим с вискозитета?
Битумът е плътен, високовъглеводороден материал - хетерогенна смес от съединения, която е една от последните тежки фракции при дестилация на суровия нефт. При ниски температури вискозитетът на битума се увеличава и той може да придобие свойствата на твърд материал, а при 0°C дори може да стане чуплив. За да се постигне добро обмазване и покритие на инертните материали в миксера, битумът трябва да е загрят минимум до температура 140°C. Под тази температура, макар и размекнат, той все още е твърде вискозен. Едва когато стане гъста, почти черна течност, битумът може да бъде използван като свързващо вещество. И тук идва идеята за намаляване на вискозитета. Възможно ли е да се понижи температурата по време на производството на асфалт, като се намали вискозитета на битума, но същевременно това да не става с нагряване до необходимата висока температура? Отговорът е положителен. Това се постига чрез добавяне на вода или добавки. При смесване на горещия битум с вода той се разпенва и увеличава многократно обема си. Увеличената повърхност осигурява по-добра покривност на инертните материали в миксера дори при по-ниската температура.
Нискотемпературният асфалт - иновативен и ориентиран към бъдещето
Понижаването на температурата на производство дава нови възможности за използване на асфалта като строителен материал. По-ниските разходи за енергия и по-малкото емисии са само част от положителните характеристики на нискотемпературния асфалт. На пазара вече има най-разнообразни решения. Концепцията на групата Ammann е, че не бива да се вторачват само върху един определен метод за въвеждане на добавки или разпенване за получаване на пенобитум. Те разглеждат и търсят иновативни възможности в цялата технологична верига, от сушене при понижена температура до специфични последователности на смесване, а вече стигат и до въвеждането на рециклиране. Изследването им на цялостния производствен процес за нискотемпературен асфалт с инжекционното им устройство за разпенване е едва началото.
Можем да откроим няколко основни ползи от производството на нискотемпературен асфалт. Той има същото качество, като горещия асфалт, но: консумацията на енергия е по-ниска; емисиите CO2 на тон асфалт са по-малко; по-ниски са емисиите на самата строителна площадка при полагане на асфалта; идеална добавка е при рециклиране; стареенето на битума е намалено.
Развитието на технологиите вече позволява производството на асфалт да става при много по-ниски температури - вместо обичайните около 170°C, необходими за конвенционален асфалт, съвременните нискотемпературни процеси се извършват при производствени температури от около 100°C. Ето накратко някои от технологиите за това: разпенен битум, восъци и други добавки, алтернативни цикли на смесване или специален битум. Всеки един начин може да бъде подходящ за употреба в зависимост от предназначението.
Ще се спрем накратко на процеса Foam, т.е. пяна, който се основава на разпенването на битума с вода. Процесът започва, когато горещ битум се изпомпва в генератора на пяна, а студена вода без химически добавки се инжектира под високо налягане и се смесва с горещия битум. Тази водно-битумна смес се изтласква през изхода. Когато сместа напусне генератора на пяна, водата се разширява и се получава разпенения битум, т.н. пенобитум. При употребата на така получения пенобитум необходимото нагряване на суровия материал е приблизително до 115°C, той се съчетава перфектно с инертните материали, уплътняването на асфалта става при ниски температури, генераторът на пяна може да бъде интегриран и в инсталации с непрекъснат производствен цикъл, и в такива с прекъснат производствен цикъл. Възможно е и преоборудване на съществуващи инсталации с минимални усилия и разходи. В производство е и генератор на пяна, който дава възможност за разпенване не само на различен по твърдост битум за пътното строителство, но и за полимер модифициран битум, както и за производство с повишено използване на рециклиран материал, което може да достигне до 100%. Пеноасфалтът отговаря на изискванията за качество на горещия асфалт. Лабораторните изследвания и методи за анализ на качеството са същите, както при горещия асфалт.
Други две технологии за производство на битум са добавянето на восъци или зеолит. И восъците, и зеолитите имат за цел да бъде улеснена обработката на асфалта. Восъците, природни или синтетични, влияят върху пластичността на битума, като подобряват реологията му при ниски температури и допринасят за по-добрата уплътняемост на асфалтовата смес. Зеолитните материали се използват като воден носител, за да предизвикат ефекта на разпенване с освобождаването на свързаната вода от специалния пълнител. Намаляването на температурата на производство и на температурата на уплътняване е основното предимство от използването на зеолитни материали в асфалтовата смес.
Има ли специфични изисквания при производството на нискотемпературен асфалт?
Смесите с намалена температура могат да бъдат удобно произведени и обработени по конвенционалния начин. Преоборудването на която и да е асфалтосмесителна инсталация чрез модул за пенобитум или системи за захранване с твърди или течни добавки става лесно, на база принципа Plug&Work (включвам и работя). Схемата е проста - всеки нов технически компонент за преоборудване се свързва лесно с фланци към секцията за претегляне и смесване, след отстраняване на глухия капак, без допълнителни заваръчни работи или структурни промени. Благодарение на предварително конфигурирани интерфейси модулът за пенобитум може лесно да бъде свързан към миксера и бункера за теглене на битум, като разпененият битум се подава в миксера чрез инжекционни дюзи. Всъщност наличието на предварително конфигуриран интерфейс е ценно и за всеки допълнителен елемент: система за дозиране на гранулат и система за дозиране на прах, система за извличане на рециклиран материал, дозираща система за студено рециклиране, дозираща система за горещо рециклиране, пенобитум, система с течни добавки. Подобни иновации ни показват, че качеството на сместа и икономическата ефективност, заедно с изискванията, свързани с климата, здравето и безопасността, могат да бъдат идеално комбинирани.
Полагане на нискотемпературен асфалт
Разликите в технологиите стават очевидни по време на полагане: поведението на материала при полагане се променя в зависимост от прилаганата нискотемпературна технология. Например системата на основата на пяна може да се уплътнява за по-дълъг период от време, докато системите на основата на восък показват бързо втвърдяване от определена температура. Според експерти в отрасъла, технологията за полагане на пътно покритие в различните страни е еднаква, само че качеството на платното зависи много от състава на сместа, в която се добавят съвременни компоненти, подобряващи нейните характеристики.
Използваните машини принципно са същите, които се използват и при полагане на конвенционален асфалт. Асфалтовите нискотемпературни смеси се полагат с асфалторазстилач, който още преди започване на работния процес се регулира така, че да се осигурява автоматичен контрол на необходимата дебелина на полагания пласт по време на асфалтирането. Както казахме, смесите могат да се държат различно, в зависимост от технологията, като вискозните свойства на нискотемпературния асфалт са много благоприятни, особено ако се асфалтират пътища с голям наклон. И за уплътняването на асфалтовите настилки се използват машини като за горещ асфалт. Например пневматичните гумени валяци, които са с няколко реда гуми отпред или отзад, имат равномерен натиск, изглаждат и полират и са много добри за нискотемпературните настилки. За големи и равни повърхности тандемните валяци са много предпочитани. Двата гладки барабана ги правят изключително ефективни, асфалтирането става бързо и качествено. А все по-голямо приложение при уплътняване на асфалтовите настилки намират вибрационните валяци. Докато такъв валяк уплътнява и изравнява повърхността, той вибрира. Чрез вибрациите вътрешното триене на сместа значително се намалява и се постига по-добър уплътнителен ефект. Наличието на интелигентна система за уплътняване и използването на интелигентни настройки на параметрите осигуряват оптимални резултати. Правилното налягане в гумите на пневматичния валяк и скоростта на ролката или оптималните вибрации са функция на уплътнявания материал, затова и подготовката на операторите е не по-малко важна от самите интелигентни системи за уплътняване. Неподготвените оператори могат да зададат неправилни настройки, а неправилните настройки могат да доведат до лошо уплътняване и дори до повреда на покритието.
Само ще споменем, че основните правила за качествено пътно строителство са в сила и при нискотемпературния асфалт. Предварителният инструктаж на монтажния екип също е според изискванията за безопасност и здраве.
Заключение
Нискотемпературният асфалт е част от бъдещето, като подобрените условия на труд и по-ниските разходи за енергия са само два от факторите в негова полза. За по-облекчените условия на труд допринасят намалените битумни изпарения и свързаната с тях миризма. Намалени са и въглеродните емисии, като установената закономерност е, че понижаване с 10°C на температурата на асфалта води до намаляване наполовина на емисиите на строителната площадка.
Съчетанието на ефективност, устойчивост и високо качество превръща нискотемпературния асфалт в разумен избор за модерната инфраструктура. Нарастващото внимание към екологичните аспекти и оптимизацията на ресурсите ще продължи да стимулира развитието и внедряването на тази технология в глобален мащаб през следващите години. Иновациите си проправят път и в пътното строителство!