samverkan mellan SBUF, Nynäs

Transkript

1 FÖRYNGRAD RETURASFA ALT FÖR ÖKAD ÅTERVINNIN NG Projekt: samverkan mellan SBUF, Nynäs och Trafikverket med referensgrupp från branschen Målsättning: förenkla tillverkningsprocessen höja gränserna för tillsatt returasfalt bredda användningsområdet som ska resulterar i ökad användning av återvunnen asfalt. Transportforum 2011 Föryngringsprojektet/Per Tyllgren 1

2 Undersökning av bin ndemedelsföryngring med relevans vid asfaltåtervinning. Doktorsavhandling Robert Karlsson Effects of rejuvenating agents on Superpave Mixtures Containing Reclaimed Asphalt Pavement. Tidningsartikel i Junan Shen et al

3 UPPLÄGGAV FÖRYN NGRINGSPROJEKTET Allmänna förberedelser: 1. Preliminär arbetsplan som uppdateras efterhand som provningsresultat och ändrade förutsättningar blir kända. 2. Val av asfaltverk och planer ing tillsammans med personalen Förberedande laboratoriearbete: 3. Val av provningsmetoder 4. Anskaffning av provningsmaterial 5. Bestämning av lämplig mängd föryngringsmedel Fältarbete: 6. Förinblandning av föryngringsmedel i returasfalt 7. Tillverkning och utläggning Efterarbete på laboratorium: 8. Bitumenprovningi 9. Test av provkroppar 10. Rapportering. 3

4 Dalbyverket med kalldosering för asfaltåtervinning. 4

5 Valingeverket med parallelltrumma för separat uppvärmning av returasfalt. 5

6 . b. c. d. Extraktion, indunstning och viskositet, mjukpun nkt (K&R) och penetration var viktiga moment i 6 analysarbetet.

7 DSR (t v) mätte bitumenmaterialens reologiska egenskaper i fast och flytande form medan BBR (t h) provade utmattning vid de lägsta temperaturerna. 7

8 temperatur + G* MPa sin(δ) + S t MPa m value DSR provar bitumens styvhet vid olika temperaturer medan BBR mäter styvheten vid låga temperaturer. 8

9 RTFOT, Rolling Thin Film Oven Test PAV, Pressure Aging Vessel Simulerar tillverkningen + RTFOT => Långtidseffekt DSR och BBR provas efter simulerad miljöpåverkan med RTFOT och RTFOT+PAV 9

10 Provkropparnas utmattningsegenskaper och styvhet bestämdes med UTM utrustning utrustning. 10

11 Grundläggande handböcker för bitumenfrågor och asfalttillverkning. 11

12 Heukelomdiagram för mätresultat från Fraass test (lågtemperatur), penetration (valfri temperatur). mjukpunkt (K&R) och olika mätmetoder för bitumen i flytande tillstånd (dynamisk/absolut viskositet uttryckt i Poise). 12

13 . b. Provburkar med olika fluxmedel. T110 var arbetsnamn för Nytex

14 Viskositetsdiagram enligt Heukelom med exempel på fluxning av bitumen 50/70 14

15 Bitumenblandning 50/70 50/ vikt% ROD 50/ vikt% RME 50/ vikt% Nytex / ,5 vikt% Nytex 820 K&R, C Differens, C 51,2-35,4 15,8 35,2 16,0 36,5 14,7 35,9 15,3 Mjukpunkt (K&R) efter inblandning av olika fluxmedel. 15

16 . IBC container med Nytex 820 sändes från Nynäshamn till respektive asfaltverk. 16

17 Nytex 820 hälldes på nykrossad returasfalt och blandades d sedan genom en static tti mixer. 17

18 Nytex 820 hälldes mitt på materialströmmen strax innan det blandades med returasfalten i parallelltrumman under samtidig uppvärmning. 18

19 En tryckhöjd på 10 m i Valinge krävde en särskild pump med tryckvakt och specialslangar för att pumpa upp Nytex 820 till RA i vågfickan strax före blandaren. 19

20 RA till vänster, föryngrad RA, FRA, till höger. Nytex 820 har börjat förena sig med bitumen. 20

21 Efter förinblandning av Nytex 820 i returasfalt förvarades materialet under tkfö tak för kontroll av sammanbakning bki och läckage. 21

22 FRA som legat några månader föll lätt isär. Inga tecken på avrunnen olja kunde observeras. Materialet kändessomny som ny ykrossad asfaltenligt lastmaskinisten. 22

23 Provytan i Tygelsjö med kalldoserad returasfalt (10 15 %) från Dalbyverket i ett lager AG 16 på bärlagergrus. 23

24 Provtagningsställen g i Valinge: RA/FRA efter inlastningsfickan, efter parallelltrumman genom inspektionsluckan i vågen före blandaren, efter utlastning och slutligen i asfaltläggarens breddökning ute på vägen. 24

25 AGRA med 40 % oföryngrad asfalt (t.h) lämnar en rak kant och är svårvältad medan AGFRA med samma mängd föryngrad returasfaltt (t.v.) känns som nytillverkad massa under vältningen och haren liten rasvinkel i beläggn ningskanten, som tyder på en smidigare massa. 25

26 Oupplösta blanka partier av oföryngrad returasfalt (t.h.) jämfört med med föryngrad (t.v.), som påminner om nytillverkad asfalt i strukturen. 26

27 Återvunnet bitumen från asfaltprover i olika processteg redovisas i Heukelomdiagrammets del för Penetration och Mjukpunkt. 27

28 Förändring av bitumen från depå till massa efter asfaltläggare för de olika recepten och värden för RA och FRA samt ROD i förekommande fall. 28

29 Förändring av tillfört bitumen ( beräknad) i respektive massa. Effekterna kan hänföras ti ll massatemperaturerna. 29

30 Ändring av RA/FRA genom parallelltrumman, fö örändring under transport, förändring av bitumen från depå till massa efter asfaltläggare för recept med RA och FRA.

31 Förändring av inblandat bitumen i massa med RA/FRA (, ) ) och nytillverkad massa (...., ). 70/100 är uppmätt medan 160/220 är beräknad. 31

32 BESTÄMNING AV ERFORDERLIG BITUMENKVALITET MED AVSEENDE PÅ KLIMAT ENLIGT SUPERPAVE Högsta lufttemperatur i medeltal under 7 dygn under 20 år: Lägsta lufttemperatur under 20 år: Stdavv för högsta lufttemperatur: Stdavv för lägsta lufttemperatur: Latitud: Avstånd till ytan för högtemperatu urberäkning: Avstånd till ytan för lågtemperaturberäkning: Högsta temperatur i beläggning: , ,0 C C C C mm mm C Lägsta temperatur i belägg gning: Performance Grade (t-hög t-låg): -22,4 C PG Testtemperatur för utmattningskriterium (t-med): 19 C KVALITETSBEDÖMNING AV AKTUELLT BITUMEN Gränsvärden KONTROLLPARAMETRAR ENLIGT SUPERPAVE 1. G*/sin(δ) bestäms med DSR 2. G*/sin(δ) bestäms med DSR efter RTFOT 3. G* sin(δ) bestäms med DSR efter RTFOT+PAV 4a. S t bestäms med BBR*) efter RTFOT+PAV 4b. m-värdet bestäms med BBR. efter RTFOT+PAV kpa 1,00 2, E3 300 C t-hög t-hög t-med t-låg**) t-låg**) *) Om St ligger mellan MPa för ett modifierat bitumen används DTT **) Av praktiska skäl utförs testet vid t-låg + 10 C. 32

33 BESTÄMNING AV ERFORDERLIG BITUMENKVALITET MED AVSEENDE PÅ KLIMAT ENLIGT SUPERPAVE Högsta lufttemperatur i medeltal under 7 dygn under 20 år: Lägsta lufttemperatur under 20 år: Stdavv för högsta lufttemperatur: Stdavv för lägsta lufttemperatur: Latitud: Avstånd till ytan för högtemperatu urberäkning: Avstånd till ytan för lågtemperaturberäkning: Högsta temperatur i beläggning: , ,0 C C C C mm mm C Lägsta temperatur i belägg gning: Performance Grade (t-hög t-låg): -22,4 C PG Testtemperatur för utmattningskriterium (t-med): 19 C KVALITETSBEDÖMNING AV AKTUELLT BITUMEN Gränsvärden KONTROLLPARAMETRAR ENLIGT SUPERPAVE 1. G*/sin(δ) bestäms med DSR 2. G*/sin(δ) bestäms med DSR efter RTFOT 3. G* sin(δ) bestäms med DSR efter RTFOT+PAV 4a. S t bestäms med BBR*) efter RTFOT+PAV 4b. m-värdet bestäms med BBR. efter RTFOT+PAV kpa 1,00 2, E3 300 C t-hög t-hög t-med t-låg**) t-låg**) *) Om St ligger mellan MPa för ett modifierat bitumen används DTT **) Av praktiska skäl utförs testet vid t-låg + 10 C. 33

34 Temperatur vid angivet krav Mätmetod: DSR BBR igt Superpa ave Enl Kontrollparametrar vid 10 rad/s i kpa: G*/sin(δ) 1,000 Föreskriven behandling: - Kontrollsyfte: Dimensionerande beläggningstemperaturer g i södra Sverige : Bitumen Kalldosering i Dalby G*/sin(δ) 2,200 RTFOT Lågtemperatur- sprickor Senare spårbildning Siffervärden från DSR och BBR mätningar på bitumen i fältförsökmassorna från Dalby. I kolumnerna anges temperaturer för bedömningsparametrarna i Superpave. De rödfärgade rutorna visar effekten av föryngring på utmattning och lågtemperatur. G*sin(δ) 5000 S t m-value 300 RTFOT + PAV Spårbild- ning i nylagt Depå 70/ Upplag RA 83 FRA AG 16 4,8 % 70/ med 15 % FRA 68 Väg 3.2. med 0,13 % ROD med10%ra med 0,13 % ROD 67 RTFOT + PAV Utmatt- ningssprickor C

35 Temperatur vid angivet krav Mätmetod: DSR BBR igt Superpa ave Enl Kontrollparametrar vid 10 rad/s i kpa: G*/sin(δ) 1,000 Föreskriven behandling: - Kontrollsyfte: Dimensionerande beläggningstemperaturer g i södra Sverige : Bitumen Varmdosering i Valinge G*/sin(δ) 2,200 RTFOT Lågtemperatur- sprickor Senare spårbildning G*sin(δ) 5000 S t m-value 300 RTFOT + PAV Spårbild- ning i nylagt Depå 160/ / Upp- RA 82 lag FRA 67 AGRA 40 % RA 160/ Väg AGFRA 40 % FRA 160/ AG 4,8 % 70/ RTFOT + PAV Utmatt- ningssprickor C Siffervärden från DSR och BBR mätningar på bitumen i fältförsökmassorna från Valinge. I kolumnerna anges temperaturer för bedömningsparametrarna i Superpave. De rödfärgade rutorna visar effekten av för ryngring på utmattning och lågtemperatur. 35

36 Fraass ( C) Temperatur Mjukpunkt ( C) Penetration (0,1 mm) Heukelomdiagram Vältning Utläggning Blandning Vis skositet (Po oises) Temperatur Heukelomdiagram med temperaturnivåer r för blandning, utläggning och vältning. 36

37 Bitumen 2,00 Dalby Depå 70/ Upplag RA 170 FRA AG 16 4,8 % 70/ med 15 % FRA 156 Väg med 0,13 % ROD med 10 % RA med 0,13 % ROD 153 Valinge Depå 160/ / Upp- RA 169 lag FRA 149 AGRA 40 % RA 160/ Väg AGFRA 40 % FRA 160/ AG 4,8 % 70/ Behövlig temperatur för olika arbetsmoment Blandning Utläggning Vältning Bitumenviskositet, Poise 10,00 50,00 C Temperaturer för givna värden på dynamisk viskositet hos bitumen från fältförsöken i Dalby C och Valinge Viskositeterna representerar schablonmässigt lämplig bitumen konsistens för olika arbetsmoment. Värden i färgade rutor är tillämpliga. 37

38 Tabellen visar massatemperaturr som resultat av stenmaterialets temperatur, mängden kalldoserad RA/FRA och fuktinnehållet. 38

39 I tabellen kan utläsas hur mycket stenmaterialet måste värmas för att önskad sluttemperatur ska uppnås med 138 C i RA/FRA. 39

40 Kornfördelning och bitumenhalt i RA (krossad returasfalt), FRA (med 0,7 % föryngringsmedel), g AGRA (AG med 40 % RA), AGFRA (AG med 40 % FRA) och nytillverkad AG 16 4,8 % från asfaltverket i Valinge till försöken i Stafsinge. 40

41 500 Utmattnings stest g, µstrain al töjning Initia AGFRA b AGRA b AG b AGFRA m AGRA m AG m Antal belastningscykler till brott Utmattningstest på uppborrade ( b) och Marshallinstampade ( m) provkroppar från fältförsök i Stafsinge. Antal belastningscykler till brott kan avläsas vid en given starttöjning. 41

42 Parameter Styvhet vid 10 C i utmattningstestet, MPa Horisontell dragtöjning i underkant beläggning, msa*) Vertikal trycktöjning på terrassen, msa*) ) *) Millioner standardaxelpassager Borrkärnor Marshall AGRA AGFRA AG AGRA AGFRA AG ,294 0,316 0,156 0,045 0,069 0,035 6, , ,897 8,029 7,286 8,240 Beräkningsresultat enligt PMS Objekt för 50 mm AG 16 på obundet grusunderlag enligt VV TBT. Maximal trafikbelastning avgörs av horisontell dragtöjning i underkant beläggning. AG med föryngrad returasfalt (rosa rutor) klarar större trafikbelastning än AG med obehandlad returasfalt och nytillverkad AG. 42

43 SLUTSATSER FRÅN FÖRYNGRINGSPROJEKTET 1. Upplag med returasfalt som föryngrats med Nytex 820 hade inga problem med sammanbakning eller avrinning. 2. Förhårdningen av RA/FRA genom parallelltrumman i Valinge var måttlig. 3. Aflt Asfalt med 40 % varmåtervunnen föryngrad returasfalt påminner om nytillverkad asfalt flt i hanteringen medan oföryngrad returasfaltt ger en stum och livlös konsistens. 4. Behovet av övertemperatur minskar med föryngrad returasfalt. 5. Kalldoserad returasfalt kyler av asfaltmassan redan vid låga doseringar på %, särskilt om returasfalten är fuktig. Torrt granulat, föryngring och en extra dos temporär mjukgörare är bättre åtgärder än överhetta at stenmaterial. 6. Föryngringsmedel motverkar utmattning och sprickor vid låg temperatur. 7. Med föryngrad returasfalt behövs inget kompenserande mjukare bitumen. 8. Gränserna för inblandad returasfalt kan höjas efter föryngring. 9. Föryngring har alla möjligheter att bli en framgångsrik teknik efter intrimning av recept och arbetssätt. Transportforum 2011 Föryngringsprojektet/Per Tyllgren 43