Mindre energiförbrukning och bättre miljö med vax som tillsatsmedel i asfalt Ylva Edwards Warm Mix Asphalt (AASHTO SC on Construction Annual Meeting, August 2-7 2009) Organic, Wax-like additives Sasobit Sasol International Asphaltan B Romonta Fatty Acid Amides Licomont S 100 Foaming Processes Aspha-min zeolite Advera Low Energy Asphalt Fairco/Eiffage Travaux Publics Foam Water-Gencor,Astec,Maxam,Terex LEAB BAM Emulsion Based-Chemical Based Evotherm MeadWestvaco Vegetable based synthetic binders Emerging U.S. Technologies 1
kinematisk viskositet Konzentration d( Wf) / d(logm) Gussasphalt Seite 1 Dr. Beer/Dr. Hirsch Vax från Växtriket: palmträd, sockerrör, bo mull Djurriket: bin, ull, val, insekter Mineralriket: petroleum, fossilt vax, brunkol Vax för modifiering av bitumen och asfalt BUNDESANSTALT FÜR STRASSENWESEN, Referat S 6 5,46 Paraffinw achs 4,10 Montanw achs 2,73 Montanwachs + Fettsäureamid 1,37 Bitumen + Fettsäureamid Polyethylenw achs 0,00 0,98 1,72 2,45 3,19 3,93 4,66 5,40 Log (Molekulargewicht) Bitumen Med vax Temperatur 2
Komplexmodul G* (Pa) G* [Pa] Mindre energiförbrukning och bättre miljö med vax som tillsatsmedel i asfalt men funktionen? 1E+06 1,0 E +0 9 1,0 E +0 8 spröd are? styvare? 1E+05 Plastisk deformation Sprickbildning 1,0 E +0 7 1E+04 1E+03 Låga hastigheter / Höga temperaturer 1,0 E +0 6 Höga hastigheter / 1,0 E +0 5 Låga temperaturer 1,0 E +0 4 lägre utläggningstem p 1E+02 1,0 E +0 3 1,0 E +0 2 1E+01 1,0 E +0 1 1E+00 90 85 Mer visköst 80 75 70 Fasvinkel δ ( ) 65 60 55 1,0 E +0 0 50 45 Mer elastiskt Temp [ C ] Vaxtillsats i polymerbitumen och gjutasfalt Syfte: att göra den gjutasfalt som idag används till svenska broar, parkeringsdäck och terrasser mer miljövänlig och lätthanterlig genom tillsats av lämpligt vaxadditiv till polymerbitumenet (Pmb 32). Nya EU-normer kommer troligtvis att begränsa utläggningstemperaturen för gjutasfalt till 200 grader. Förväntning: utläggning vid lägre temperatur, mindre rökutveckling och mindre CO 2 -utsläpp. Men: Tillsatsen får inte ha någon negativ inverkan på gjutasfaltens övriga egenskaper. 3
Apparent viscosity [mpas] Vax i bitumen för gjutasfalt SBUF 11933 Vax i bitumen för gjutasfalt (GAFS, Nynas, NCC, KTH), 2007-2009 Kartläggning (produkter, användning, fokus på gjutasfalt) KTH Laboratorieprovning på bindemedel (valda produktkombinationer och vaxhalter) KTH Laboratorieprovning på gjutasfalt (val baserat på laboratorieresultaten för bindemedel) KTH/NCC Fältförsök (Akalla, källargarage i Frösundavik, p-hus i Huddinge) Examensarbeten, 2009 Miderman A, Mizanur R (2009) Gjutasfalts läggbarhet med inverkan av vax och stenmaterial. Master of Science Thesis, Royal Institute of Technology, TRITA-VT 09:1 Butt AA (2009) Low temperature performance of wax modified mastic asphalt. Master of Science Thesis, Royal Institute of Technology, TRITA-VT 09:04 Konferensbidrag, 2007/2008 Edwards Y (2007) Influence of waxes on polymer modified mastic asphalt performance EMAA European Mastic Asphalt Association annual meeting in Potsdam Edwards Y (2008) Influence of waxes on polymer modified mastic asphalt performance E & E Congress. Copenhagen. Paper No 401-014 Laboratorieprovning på bindemedel Pmb 32 + vax S eller vax A? Pmb 32 (50/100-75) + vax S 3% resp 6% 1000 pmb32 3% Sasobit 6% Sasobit 27.9 + vax A 3% resp 6% 4% 18.6 100 150 160 170 180 190 200 210 Temperature [ C] + vax S + vax A 1,5% +1,5% 4
Effekter på lågtemperaturegenskaper? Egenskaper Pmb 32 Pmb 32 + 3% S Pmb 32 + 3% A Pmb 32 + 6% S Pmb 32 + 6% A Brytpunkt Fraass, C -15-11 -12-10 -13 BBR: LST / LmT, C -20 /-20-20 /-16-20 /-19-17 /-12-20 /-18 Efter RTFOT 163 C Brytpunkt Fraass, C -11-11 -14-7 -14 BBR: LST / LmT, C -20 /-18-18 /-12-18 /-15-16 /-5-18 /-16 LST är den lägre kritiska gränstemperaturen vid vilken S är 300MPa LmT den lägre kritiska gränstemperaturen vid vilken m är 0,300 Pmb 32 +4% vax A Pmb 32 Pmb 32 +4% vax 5
Pmb 32 +4% vax A Tid Platta Platta DSR G* Pmb 32 +4% vax A BBR PG 76-28 PG 88-22 6
Pmb 32 +4% vax A i gjutasfalt Laboratoriestudie på gjutasfaltmassa med 4% vax A TSRST Stämpelvärde vid +40 C Formstabilitet vid +80 C < -30 C 2-5 mm < 1mm 7
Flytcylindertest Från praktiken konstateras: 4 % Asphaltan A inblandad i PMB 32 medför en 25-30 graders lägre läggningstemperatur; Temperatursänkningen medför betydligt mindre rökutveckling; Mindre ytseparation tack vare lägre temperatur (medför mindre däckmönster på parkeringsytor); Gjutasfaltyta med vax är lite mattare än yta utan vax. 8
Ekonomi Merkostnaden blir cirka 200 kronor /ton; Kostnaderna för 1 m² gjutasfalt i ett parkeringsgarage ökar med cirka 15-20 kronor; Men En viss minskning av energikostnader för uppvärmning kan sänka merkostnaden; En lägre rökutveckling kan innebära besparingar på exempelvis ventilation vid inomhusarbeten. SBUF INFORMERAR NR 09:26 Gjutasfalt tillverkad med bitumen typ PMB32 och en inblandning av 4 % asfaltanvax innebär att utläggningstemperaturen kan sänkas med 25-30 grader. Gjutasfalten som slutprodukt har inte förändrats i några viktiga egenskaper. Gjutasfalten kan i utlagd form till och med bli en mer homogen beläggning tack vare den lägre temperaturen som medför mindre risk för separation vid avsvalningen. 9
Användning idag (GAFS) Ca 33600 ton gjutasfalt har tillverkats i Sverige under 2009 varav 1360 ton (ca 4.05%) var med vaxinblandning. (Asphaltan och Sasobit) Tillverkning gjutasfalt i Sverige: 2006 ca 25100 ton 2007 ca 32700 ton 2008 ca 40000 ton 2009 ca 33600 ton Tack! 10