Využití gumoasfaltového pojiva do obrusných vrstev vozovek

Stále se zvyšující dopravní zatížení vozovek vyžaduje vyvíjet a používat nové druhy zlepšených asfaltových směsí, které mají zvýšit trvanlivost konstrukce a omezit vznik poruch. Zlepšovací přísadou může být také drcená guma z ojetých pneumatik a jako gumový granulát je možné ji do asfaltové směsi zabudovat dvěma způsoby.
Prvním z nich je přidání granulátu přímo do míchačky obalovny (dry-process) a druhým je vmíchání granulátu do asfaltového pojiva, čímž se získá pojivo (gumoasfalt) pro následné použití na obalovnách (wet-process).
První způsob začal být uplatňován v ČR v letech 1998 až 2002, kdy se drcená guma zrnitosti 0/4 mm přidávala do míchačky obalovny spolu s kamenivem [1]. Za výhodnější z hlediska spolehlivosti požadovaných účinků a provozních vlastností je považován druhý způsob výroby směsi [2]. Při této metodě se gumoasfaltové pojivo vyrábí ve speciálních míchacích zařízeních (obr. 1), ve kterých dochází k přidávání gumového granulátu do asfaltu, k reakci mezi asfaltem a gumou a následně přísunu pojiva k dávkovacímu zařízení obalovny s přímým dávkováním do míchačky.

Drcená guma

Ojeté pneumatiky se nepřipouští ukládat na skládky odpadů. Tyto pneumatiky je možné využít jako palivo, přednost se však dává materiálovému využití. Materiálové využití předpokládá komplexní zpracování pneumatik, oddělení ocelové a kordové výztuže a získání drcené gumy. Americká materiálová norma 1009 ASRM [3] rozlišuje pro použití dva typy gumových granulátů (A, B). Do poměrně širokých mezí typu B lze zahrnout i dvě vhodné frakce 0/1 a 0/2 vyráběné v ČR.
Nejčastěji se používá gumový granulát získaný mechanickým vícenásobným drcením za běžné teploty, ale nevylučuje se ani použití materiálu získaného kryogenním drcením pneumatik zmrazených kapalným dusíkem. Zrno připravené za běžné teploty bývá přirovnáváno svým bohatě členěným povrchem ke sněhové vločce, kdežto zrno získané kryogenním drcením má povrch hladký a má menší měrný povrch.

Gumoasfaltové pojivo

V USA je možné podle 1009 ASRM [3] použít do konstrukce vozovky podle klimatických podmínek tři druhy gumoasfaltů. Pro poměry v ČR odpovídají výše uvedené normě silniční asfalty 50/70, případně 70/100.
Při výrobě v mobilním nebo stacionárním zařízení je do asfaltového pojiva postupně vmícháván gumový granulát v množství 15 % až 20 % z hmotnosti asfaltu, čímž se pojivo zahušťuje a drcená guma v pojivu reaguje a bobtná. Poté se pojivo přesune do dávkovací nádrže a dále se promíchává a čerpá zubovým čerpadlem k dávkovacímu zařízení obalovny. Tímto procesem trvajícím 45 minut až 90 minut při teplotě 175 °C se výrazně mění vlastnosti pojiva, zvyšuje se viskozita, snižuje se penetrace a zvyšuje se bod měknutí (graf 1). Při míchání popřípadě skladování je nutné viskozitu pečlivě kontrolovat rotačním viskozimetrem. Uvádí se, že za běžné teploty (nižší než 160 °C) je gumoasfaltové pojivo možné dlouhodobě skladovat a po postupném ohřátí na teplotu obalování směsi použít.

Gumoasfaltová směs

V běžných asfaltových směsích dochází k ?zahuštění? pojiva filerovými částicemi nebo také vlákny. Gumoasfalt vykazuje ztužení již ve vlastním pojivu a k řádnému obalení kameniva se také nepoužívají směsi se zrnitostí podle Fullerovy paraboly. Vhodného složení směsi se dosáhne vypuštěním části jemného kameniva včetně fileru [4, 5, 6], a tak lze vytvořit gumoasfaltové směsi v následujících typech:

• gumoasfaltový beton s přerušenou zrnitostí, s vyšší mezerovitostí směsi kameniva, s mezerovitostí směsi 3 % až 6 % pro tloušťku vrstvy 30 až 50 mm;
• gumoasfaltový koberec tenký, s otevřenou zrnitostí o tloušťce 20 mm až 30 mm s vyšší mezerovitostí směsi kameniva a směsi;
• gumoasfaltový koberec drenážní, o tloušťce 20 mm až 30 mm s mezerovitostí vrstvy 14 % až 18 % pro dosažení vnitřního odvodňování vrstvy;
• gumoasfaltový koberec drenážní velmi tenký na spojovací postřik z gumoasfaltu v tloušťce 10 mm až 20 mm, v tomto případě mezerovitá směs tvoří makrotexturu povrchu.

Výhody a nevýhody gumoasfaltových směsí

Výzkum kalifornského ministerstva dopravy zjistil, že gumoasfaltové vrstvy mohou mít podstatně sníženou tloušťku oproti běžným vrstvám z asfaltového betonu při zachování stejné životnosti. Důvodem je vyšší odolnost proti únavě, stárnutí, trvalým deformacím a trhlinám. Z hlediska dlouhodobého (za doposud používané období 30 let) jsou náklady na údržbu a opravy nižší a je rovněž možné opětovné využití gumoasfaltových vrstev (recyklace). Mezerovité typy směsí oproti obvyklým obrusným vrstvám znatelně snižují hladinu akustického tlaku hluku a zabraňují vytváření vodní clony za automobily při dešti.
K nevýhodám patří vyšší pracnost a energetická a organizační náročnost. Pro zabudování gumového granulátu do asfaltu je nezbytné použít přídavné míchací zařízení. Gumoasfalt a gumoasfaltové směsi jsou více ?lepivé?, o něco obtížněji zpracovatelné.

Závěr

Většina ojetých pneumatik se v ČR využívá energeticky jako přídavné palivo v cementárnách, případně spalovnách, jen malá část těchto pneumatik se využívá jako materiál, který přináší nové a dlouhodobé využití. Jedna z možností dlouhodobého využití odpadních pneumatik směřuje k úpravě reologických vlastností silničních asfaltů s následným použitím v gumoasfaltových směsích pro obrusné vrstvy vozovek. Takto upravené směsi vykazují vyšší životnost, trvanlivost a odolnost proti trhlinám.
V porovnání s běžnými asfaltovými vrstvami lze snížit tloušťku gumoasfaltové vrstvy a také prodloužit cykly údržby a oprav. Tím se tato aplikace gumy stává nejen příznivá z hlediska ekologického, ale je také ekonomicky efektivní.

Příspěvek vznikl za finančního přispění projektu MPO FT-TA3/1 ?Výzkum a vývoj diagnostiky povrchů pozemních komunikací s návrhem řešení metodiky údržby a oprav pro správce pozemních komunikací v ČR?.

Použitá literatura
[1] Kudrna, J.: Využití ojetých pneumatik ve stavbě PK, Sborník Recyklace a využití druhotných surovin při stavbě a opravě pozemních komunikací, VUT FAST, 2006
[2] ASTM D 6114 - 97 (2002): Standard Specification for Asphalt-Rubber Binder
[3] 1009 - ASRM, 2005
[4] Caltrans Asphalt Rubber Usage Guide, 2003
[5] Míchací souprava ECOPATH, 2006
[6] Kudrna, J.: Obrusné vrstvy vozovek z gumoasfaltu, Sborník Znovupoužitie materiálov na stavebné účely, DT Košice, 2007

Úsek s běžnou obrusnou vrstvou z asfaltového betonu porušenou trhlinami (v popředí) a s gumoasfaltovou obrusnou vrstvou (v pozadí)