Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca Facultatea de constructii Ingineria Infrastructurii Transporturilor

Lucrare de cercetareReciclarea asfaltului

Savan Mihai-Dan gr. 31312

Capitolul I Investigarea proprietilor asfaltuluiI.1. Introducere Asfaltul este un amestec complex de molecule organice care variaz n compoziia chimic i greutatea molecular. Betonul asfaltic este pavajul rutier de materiale cu proprieti excelente i este utilizat pe scar larg n construcia pavajului. Este periculos ns s se aplice mixtura asfaltic n tunel sau benzinrie din cauza inflamabilitii. De-a lungul ultimilor ani, mai multe investigaii au fost fcute n zonele rutiere de incendiu. Cu toate acestea, exist discuii n literatura de specialitate pe baza utilizrii de umplutur, cum ar fi pulberile de calcar, pudreta de cauciuc, SiO2 i negrul de fum, ca modificator pentru mixtura asfaltic. Calorimetria de scanare diferenial (DSC) i termogravimetria (TG) au fost folosite pentru a investiga efectul hidroxidului de aluminiu n proprietile termice ale liantului pentru asfalt. Amestecul a fost creat folosind metodele Superpave, fiind evaluat i performana pavajului. Metoda de amestec Superpave de proiectare prevede un mijloc complet, cuprinztor pentru proiectarea mixturilor asfaltice, care va atinge un nivel de performan proporional cu cererile unice de trafic, clim, structura pavajului i fiabilitatea pentru proiect. Aceasta faciliteaz selecia liantului de asfalt, agregate i modificator pentru a atinge nivelul performant al pavajului. I.2. Materii prime i metode Toate substanele ignifuge au fost produse comercial. Proprietile asfaltului i substanele ignifuge sunt trecute n tabelul 1. Tabelul 1 Proprietile asfaltului utilizat i ale substantelor de ignifugare Materii prime Asfalt Trihidroxid de aluminiu (ATH) Proprieti Penetrare (25oC, 100 g, 5 s, 0,1mm) Ductilitate (5 cm/min, 5oC) Punctul de nmuiere (oC) Densitate (g/cm3) Dimensiunea maxim a particulei (m) Densitate (g/cm3) Dimensiunea maxim a particulei (m) Pierderile maxime prin ardere (%) Densitate (g/cm3) Dimensiunea maxim a particulei (m) Punctul de topire (oC) Densitate (g/cm3) Dimensiunea maxim a particulei (m) Concentraia minim de brom (%) Concentraia maxim de brom liber (%) Temperatura de piroliz (oC) Valori 67 45 81,5 2,42 10 2,67 5 15,5 5,17 1,6 656 3,25 5 82 10 320

Boratul de zinc (ZB)

Trioxid de antimoniu

Decabromodifenil eter (EBPED)

1

Agregatul dolerit a fost utilizat pentru pregtirea mixturilor asfaltice i pulberile de calcar sfrmate au fost aplicate sub form de pubere mineral (sau sub form de umplutur). Tabelul 2 prezint un rezumat al agregatelor i al proprietilor prafului de minerale. Tabelul 2 Proprietile agregatelor utilizate i ale pudrei minerale Materii prime Proprietile testului Unghiularitatea agregatului brut (%) Unghiularitatea agregatului fin (%) Particulele alungite (%) Coninutul de argil (%) Greutatea specific a agregatului brut (g/cm3) Absorbia agregatului brut (%) Greutatea specifica a agregatului fin (g/cm3) Absorbia agregatului fin (%) Echivalentul de nisip (%) Greutatea specific a agregatului combinat (g/cm3) Greutatea specific aparent a agregatului combinat (g/cm3) Pierderea prin frecare (%) Aciunea de finisare (%) Valoarea finisrii Greutatea specific (g/cm3) Coninutul de CaO (%) Coninutul de SiO2 (%) Procentul de alunecare 0,3 mm Procentul de alunecare 0,15 mm Procentul de alunecare 0,075 mm Rezultatele testului 100 52 9,8 0,3 2,838 2,3 2,801 4,3 65 2,825 3,022 12,6 8,15 0,60 2,727 52,3 1,68 99,4 97,4 88,9

Agregat

Pudr mineral

Lianii asfaltului cu flacr rezistent au fost formai dup cum urmeaz: asfaltul a fost nclzit la 170oC ntr-un container de nclzire pe baie de ulei, pn cnd acesta trecea pe deplin. Cantiti adecvate ale produsului de ignifugare au fost adugate n amestec, fiind amestecate timp de 30 minute cu un agitator stabilit suficient de repede pentru a crea un vrtej mic. Apoi, sunt turnate eantioanele analizate. Dou tipuri de substane ignifuge au fost pregtite dup cum urmeaz: structura asfaltic modificat cu amestecuri ignifuge amestecul ignifug incluznd EBPED (decabromodifenil eter), ZB (borat de zinc) i trioxid de antimoniu sunt adugate n liantul pentru asfalt, nainte de a fi turnat i structura asfaltic modificat cu trihidroxid de aluminiu, dup proiectarea amestecului, cantitatea dorit de umplere a fost eliminat i nlocuit cu o cantitate egal de trihidroxid de aluminiu s prepare mixtura asfaltic modificat cu trihidroxid de aluminiu. Pe baza rapoartelor anterioare de cercetare, liantul pentru asfalt este modificat prin adugarea a 6% amestec ignifug (EBPED: trioxid de antimoniu: borat de zinc = 3:1:1) de mas. Metodele limitrii indicelui de oxigen sunt folosite pentru a msura inflamabilitatea lianilor pentru asfalt i pentru a investiga eficacitatea trihidroxidului de aluminiu conform ASTMD-2863-77. Procedurile de testare au fost dup cum urmeaz: prima prob a fost calcinat cu o flacr de gaz, care este oprit odata ce arderea 2

a avut loc, i apoi cea mai mic concentraie de oxigen dintr-un amestec de azot i oxigen, care doar susine arderea, poate fi determinat. Calorimetria de scanare diferenial (DSC) i termogravimetria (TG) au fost performate utiliznd STA449C pentru a studia proprietile termice ale asfaltului. Testul a fost efectuat innd cont de curgerea de aer de 20 ml/min i de rata de nclzire de 10oC/min, aproximativ 10 mg de prob fiind luate n fiecare caz i trasate curbele fa de proba etalon. Prin procedura AASHTO TP4, bazat pe greutatea specific a agregatelor selecionate, a fost calculat coninutul liantului pentru asfalt la 5% din masa total a amestecului. Mixtura asfaltic a fost supus unui test de rezisten la temperatura de compactare de 2 ore ntr-un cuptor pentru a simula mbtrnirea liantului i absorbia n timpul construirii de pavaje asfaltice calde. Pentru a evalua performana mecanic a mixturii asfaltice modificat cu substane ignifuge, dimensiunile cilindrului (diametru de 101,6 mm i nlimea de 63,5 mm) au fost produse cu 75 lovituri de energie de compactare pe fiecare parte de Compactorul Marshall. I.3. Rezultate i discuii Figura 1 afieaz efectul trihidroxidului de aluminiu i coninutul amestecului de substane ignifuge privind limitarea indicelui de oxigen. Rezultatele experimentale ale indicelui de oxigen indic faptul c dou tipuri de asfalt modificat cu substane ignifuge se prezint mai bine atunci cnd sunt introduse cantiti adecvate de substane ignifuge. Figura 1 Efectul trihidroxidului de aluminiu i coninutul amestecului ignifug privind limitarea indicelui de oxigen

Figura 2 - Rezultatele testului DSC-TG

3

Variaiile coninutului de trihidroxid de aluminiu n intervalele selectate au cel mai mare efect n creterea coninutului de substan de ignifugare a liantului pentru asfalt. Asfaltul este transformat dintr-un material inflamabil ntr-un material ignifug. Comportamentul termic al amestecului ignifug modificat a fost investigat n cercetrile anterioare. Amestecul ignifug reduce semnificativ valoarea picului. Asfaltul este un amestec complex de hidrocarburi care conine oxigen, sulf i azot, astfel nct un numr mare de picuri exoterme sunt respectate pe curb, care indica faptul c o mulime de ingrediente se transform n timpul testului (figura 2). Se sugereaz c apa cristalizat este reinut i continu s fie eliminat cu creterea temperaturii, cnd trihidroxidul de aluminiu este adugat n liantul pentru asfalt. Astfel, trihidroxidul de aluminiu poate crete coninutul substanei ignifuge la temperatur mai ridicat. A dou etap de degradare a liantului pentru asfalt are loc de la 500oC la 800oC, pierderea n greutate continund s creasc cu formarea n final a doar 1,14% crbune. Din datele obinute experimental, adugarea adecvat de trihidroxid de aluminiu a schimbat drastic comportamentele la degradarea termic i a crescut substana de ignifugare a liantului pentru asfalt. Liantul pentru asfalt i agregatele au fost selectate pentru mixtura asfaltic i combinaii variate ale acestor materiale au fost evaluate pentru a determina mixtura optim utiliznd compactorul Superpave. Controlul mixturii asfaltice a fost testat pentru a evalua efectul substanei de ignifugare i a trihidroxidului de aluminiu n mixturile asfaltice. Golurile n agregatele minerale, golurile umplute cu asfalt, golul de aer, coninutul efectiv de asfalt i proporia de praf sunt foarte importante pentru mixturile asfaltice. Coninutul iniial de liant pentru asfalt a fost calculat la 5% din masa total a amestecului bazat pe greutatea specific a agregatelor selecionate. Figura 3 Sortarea agregatelor prin testul Superpave

Tabelul 3 prezint rezultatele estimate ale proprietilor amestucului. Rezultatele indic faptul c gradaia amestecului selectat ndeplinete toate sarcinile limit folosind liantul pentru asfalt original i amestecul ignifug sau lianii pentru asfalt modificai de trihidroxidul de aluminiu. Coninutul optim de asfalt al amestecului ignifug modific mixtura asfaltului i este mai mare dect cea a controlului. n scopul de a investiga efectul apei n mixturile asfaltice compacte, stabilitatea Marshall i pierderea stabilitii Marshall au fost msurate n conformitate cu procedurile Marshall. Opt mostre din fiecare amestec au fost scufundate n baie de ap la 60oC. Dup 30 minute, patru mostre au fost testate de valorile de stabilitate Marshall, celelalte patru mostre fiind testate dup 24 de ore. Rezultatele obinute sunt trecute n tabelul 4. Aceste constatti sugereaz c utilizarea mixturii asfaltice modificat cu trihidroxid de aluminiu poate crete stabilitatea Marshall i poate mbuntii rezistena la umiditate a acestor amestecuri. Astfel, amestecul ignifug i trihidroxidul de aluminiu pot mbunti stabilitatea Marshall i pierderea stabilitii Marshall a mixturilor asfaltice comparativ cu mixtura asfaltic de control. 4

Tabelul 3 Rezultatele estimate Rezultatele estimate Proba de Pb Pb %VMA %VFA %Gmm (Niniial) %Gmm (Nmax) Pbe DP FRMAM 5 5 15,8 75,1 88,1 97,6 4,9 1,10 Tipul de amestec Controlul amestecului 5 4,8 15,2 73,7 88,4 97,9 4,7 1,15 Criteriu > 13 65-75 < 89 < 98 0,6-1,2

RFMAM Mixtura asfaltic modificat cu substane ignifuge

Tabelul 4 Rezultatul testului de stabilitate Marshall pentru ambele mixturi asfaltice Tipul mixturii Golul de aer (%) Stabilitatea iniial (kN) Stabilitatea condiionat (kN) Pierderea (%) FRMAM 4,4 12,5 10,8 13,6 Mixtura de control 4,3 11,2 9,6 14,3 Mixtura asfaltic modificat cu trihidroxid de aluminiu cu coninut diferit de trihidroxid de aluminiu 10% 20% 30% 40% 4,1 4,2 4,4 4,5 12,1 10,6 12,4 11,8 10,3 12,7 11,6 10 13,8 11,4 9,7 14,9

Opt eantioane cu gol de aer de 6-8% au fost fcute de Marshall pentru a testa rezistena indirect la traciune i pierderea rezistenei indirecte la traciune. Patru mostre din fiecare amestec au fost plasate n containerul de vid cu 98,5 Kpa. Dup 15 minute de saturaie n vid, mostrele sunt nvelite fiecare cu pungi de plastic coninnd 10 ml ap i au fost sigilate. Au fost plasate ntr-un congelator la o temperatur de 18oC timp de 16 ore. Dup congelare, au fost decongelate n ap la 60oC timp de 24 de ore. Apoi opt probe din fiecare amestec sunt plasate ntr-o baie de ap la 25oC pentru 2 ore. n cele din urm, o mostr a fost aplicat la toate modelele prin forarea plcii la o rat constant de 50 mm/min. Rezultatele testelor sunt afiate n tabelul 5. Rezistena indirect la traciune, iniial i final, a amestecului de asfalt de control este mai mare dect cea a mixturii asfaltice modificat cu substane ignifuge, dar mai mic dect cea a mixturii asfaltice modificat cu trihidroxid de aluminiu. Pierderea rezistenei indirecte la traciune crete cu creterea coninutului de trihidroxid de aluminiu. Rezultatele au artat faptul c mixtura asfaltic modificat cu substane ignifuge i/sau trihidroxid de aluminiu nu distruge rezistena indirect la traciunea mixturilor asfaltice comparativ cu cea de control. 5

Tabelul 5 Rezultatele testului de rezisten indirect la traciune Tipul mixturii Golul de aer (%) Rezistena indirecta la traciune iniial (MPa) Rezistena indirect la traciune condiionat Pierdere (%) FRMAM 6,5 0,89 Mixtura de control 6,6 0,97 Mixtura asfaltic modific cu trihidroxid de aluminiu cu coninut diferit de trihidroxid de aluminiu 10% 20% 30% 40% 6,2 6,5 6,3 6,4 0,98 1,00 1,01 1,03

0,78

0,86

0,84

0,86

0,87

0,89

12,4

11,3

14,3

14,00

13,9

13,6

I.4. Urmrirea rezultatelor testului n figura 4 sunt prezentate rezultatele testului. Stabilitatea dinamic (DS) a fost calculat cu ecuaia: 15 N 42 x15 = . Stabilitatea dinamic a 4117 cicluri/mm, 4921 cicluri/mm i 4375 cicluri/mm a DS= d 60 d 45 d 60 d 45 fost obinut pentru un amestec de control, pentru mixturile asfaltice modificate cu substane ignifuge i pentru mixturile asfaltice modificate 30% cu trihidroxid de aluminiu. Rezultatele indic faptul c substanele ignifuge i trihidroxidul de aluminiu pot mbunti rezistena rutului mixturilor asfaltice. Creterea rezistenei rutului permanent crete cu creterea coninutului de trihidroxid de aluminiu n mixtura asfaltic. Trihidroxidul de aluminiu are un efect redus asupra urmrii rezultatelor testelor a mixturilor asfaltice. Coninutul mare de asfalt poate duce la deformri mari permanente, din cauza liantului pentru asfalt prea mult n amestec, care duce la pierderea de frecare intern ntre particulele de agregate. Mixtura asfaltic modificat cu substane ignifuge prezint rezisten mai bun la an; se crede c ele contribuie mult la capacitatea de coeziune n mixturile asfaltice. Particula de trihidroxid de aluminiu este mai mic i factorul de suprafa este mai mare. Deci, absoarbe mai mult liantul de asfalt dect cel de umplere.Figura 4 Rezultatele testului de rulare a mixturii asfaltice

6

Capitolul II Utilizarea deeurilor solide reciclate n pavajele de asfaltII.1. IntroducereUtilizarea tot mai larg de materiale reciclate n pavajul de asfalt, solicit pentru evaluarea efectelor de mediu, aportul de energie i amprenta de CO2. Construcia i ntreinerea drumurilor din Marea Britanie consum cantiti mari de agregate extrase. Utilizarea deeurilor secundare (reciclate), fa de cele primare (pure), ajut la facilitarea i reducerea cererii de extracie. Cu toate acestea, performana rutier inferioar i costurile suplimentare au mpiedicat utilizarea pe scar larg a agregatelor secundare n astfel de aplicaii. Acesta este cazul special n straturile superficiale ale pavajelor de asfalt care poate reprezenta o cerere de valoare pentru reciclarea deeurilor de materiale solide. Evaluarea ciclului de via este acceptat de ctre industria rutier. Scopul ei este de a cuantifica i centraliza toate efectele asupra mediului din durata de via a produsului sau procesului. Sunt furnizate detalii att de metodologie, ct i de achiziia de date. Din producia de asfalt fierbinte i bitum s-a constatat c aceste procese sunt mari consumatoare de energie. Acestea sunt urmate de analiza datelor i verificarea sensibilitii. Lucrarea ncepe cu un studiu specific de laborator care vizeaz perfecionarea asfaltului reciclat cu performanele mecanice mari, pentru suprafaa i structura straturilor pavajelor flexibile. Scopul cercetrii a fost de a combina n acelai material cantitatea maxim posibil de asfalt reciclat, provenind din straturile degradate de asfalt, mpreun cu performanele structurale ridicate ale amestecurilor reciclate obinute care nu ar trebui s fie mai mici, sau, eventual, mai bune dect cele oferite de mixturi asfaltice tradiionale, realizate cu liani puri i agregate. Un model de utilizare a deeurilor de sticl, zgur de oel, anvelope i materiale plastice, care analizeaz standardele i literatura pentru cerinele tehnice pentru construirea pavajelor de asfalt folosind astfel de materiale reciclate, a fost aplicat la Londra. Rezultatele testelor fizice i mecanice arat c prin controlul omogenitii materialelor reciclate i prin folosirea noului bitum cu proprieti adecvate, este posibil obinerea mixturii asfaltice cu coninut ridicat de materiale reciclate, iar n ceea ce privete destinaia acestora pot fi considerate ca amestecuri de nalt performan. n lume exist peste 15 milioane kilometri de drumuri pavate i autostrzi, dintre care cteva sute de mii necesit lucrri importante de reabilitare. Guvernele i autoritile locale de pretutindeni aloc anual aproximativ 100 miliarde USD n ncercarea de a menine arterele rutiere funcionale i sigure. Chiar i n aceste condiii exist un deficit global semnificativ de drumuri deteriorate datorat bugetelor neadecvate alocate pentru transport i costurilor ridicate impuse de metodele tradiionale de reabilitare. mbrcmintea asfaltic rutier deteriorat se caracterizeaz printr-o calitate slab n exploatare i degradri fizice, cum ar fi crpturi, fgae i suprafa lunecoas de rulare. Deteriorarea mbrcminii asfaltice rutiere este influenat n mare msur de condiiile climaterice aspre, de volumul ridicat de trafic, precum i de modul de construcie al drumului i de calitatea lucrrilor de ntreinere. Aa cum se poate observa n graficul alturat, procesul de deteriorare a mbrcminii asfaltice rutiere se accelereaz dup civa ani de exploatare, dar reabilitarea din timp prin reasfaltare sau reciclare poate restaura calitatea mbrcminii asfaltice rutiere i extinde astfel durata de via a respectivei artere rutiere. Studiile efectuate de Banca Mondial au artat c reciclarea mbrcminii asfaltice rutiere este deosebit de eficient din punct de vedere al costurilor, mai ales atunci cnd este executat nainte ca deteriorarea s ajung ntr-un stadiu extrem de avansat. Stratul de rulare al mbrcminii asfaltice rutiere este compus din bitum i agregate minerale granulare. Bitumul sau cimentul asfaltic este un subprodus al petrolului, iar agregatele minerale sunt un amestec ntre roc de nalt calitate i nisip. n multe regiuni din lume aceste materiale se gsesc n cantiti limitate, ceea ce le face implicit mai scumpe. De zeci de ani cei responsabili cu mbrcmintea asfaltic rutier au ncercat diferite metode de reciclare pentru a putea folosi mai bine agregatele minerale i bitumul prezent n asfaltul deteriorat. Una dintre cele mai promitoare metode este reciclarea la cald in situ, pentru care s-au produs deja o gam larg de utilaje. 7

Procedeele utilizate de ctre echipamentele din generaiile mai vechi ntmpin numeroase dificulti, care au fost ns depite n mare msur prin dezvoltarea recent a unor soluii inovatoare. Acestea au fost cu success ncorporate n Super Ansamblul pentru Reciclat AR2000 al companiei Martec, care rezolv acum problema reciclrii asfaltului la cald beneficiind de avantaje ecologice, tehnice i economice.

Gestionarea deeurilor rezultate indic faptul c, dei exist un potenial mare pentru furnizarea de materiale secundare, au existat civa factori care au deprimat n mod eficient activitile de reciclare. Dup identificarea i cuantificarea acestor bariere o scurt discuie sugereaz modalitile de eliminare a lor.

Tabelul 6 Straturi structurale ale pavajelor flexibile i rigide Pavaj flexibil Stratul de suprafa Suprafa Stratul de legtur Baz Sub-baz Fundaie Coronament Fundaie natural Armtur Pavaj din beton de calitate Sub-baz Fundaie natural Suprafa asfaltat Pavaj rigid

8

Aproximativ 95% din drumurile din Marea Britanie sunt pavate cu mixturi asfaltice. Construirea i ntreinerea acestor drumuri necesit cantiti mari de agregate, care sunt considerate mai mult de 90% din greutatea mixturilor asfaltice. Se estimeaz c n 1999, Marea Britanie a produs 26 Mt de asfalt amestecat la cald, care poate duce la presupunerea c aproximativ 20 Mt au fost consumate. Agenia Drumurilor folosete aproximativ 15 Mt de agregate anual pentru drumuri i autostrzi n Anglia, n timp ce n ara Galilor circa 48Mt industriale, 30 Mt comerciale i 28 Mt de deeuri municipale au fost generate, iar un procent considerabil fiind trimis la depozitul de deeuri. O astfel de gestionare a resurselor nu pare a fi n conformitate cu strategia rii pentru construcia durabil care necesit minimizarea consumului de resurse naturale. n Marea Britanie, extragerea s-ar putea face pn n 2020. Situaia pare mai ugent pentru site-urile depozitelor de deeuri aprobate, astfel se ateapt a se iei din spaiu n urmtorii 5-10 ani (Agenia de Mediu, 2006). Pe baza unor astfel de presiuni, guvernul britanic a introdus impozitul de deeuri n 1996 i pe agregatele recrutate n 2002. Autoritile din Marea Britanie se ocup mai mult cu meninerea i repararea drumurilor dect cu construirea lor. Astfel de lucrri afecteaz n principal straturilor superioare ale pavajului. Materialele destinate pentru reciclare sunt n msur s ndeplineasc specificaiile relevante prin folosirea tehnologiilor i facilitilor disponibile la un cost rezonabil. O metod tradiional pentru reasfaltarea drumurilor deteriorate este aplicarea unui nou strat de mixtur asfaltic fierbinte, cu sau fr frezarea la rece i nlturarea iniial a stratului de rulare existent. Adugarea de noi straturi este o metod folosit n mod normal pe ntreaga suprafa a drumului, incluznd i benzile de ncadrare. Aceast metod tradiional folosete importante cantiti de resurse naturale, cum ar fi bitum i agregate minerale de nalt calitate. Procesul de adugare de noi straturi la mbrcmintea asfaltic rutier existent este nu numai costisitor, dar i un potenial pericol pentru conductorii auto. Acest procedeu reprezint o irosire de resurse, inclusiv timp prin ntreruperile de trafic pe care le cauzeaz. Reciclarea asfaltului la cald in situ Reciclarea la cald in situ este un procedeu de reabilitare a mbrcminii asfaltice rutiere degradate. Operaiunea este realizat n ntregime pe loc prin intermediul unui ansamblu de maini (tren) i ncepe prin aplicarea de caldur pentru a nmuia stratul de rulare al mbrcminii asfaltice rutiere. Materialul asfaltic nmuiat este nlturat prin intermediul dispozitivelor de frezat i ulterior amestecat cu sau fr adugarea vreunui agent de reciclare. Mixtura asfaltic reciclat este apoi aternut de-a lungul drumului i compactat pentru a completa procesul de reciclare. Dei aceast metod bazat pe reciclare n proporie de 100% este absolut eficient, anumite opiuni de remixare cum ar fi adugarea de nou mixtur asfaltic fierbinte sau de noi agregate minerale pot fi necesare pentru corectarea structural i mbuntirea drumului. Reciclarea asfaltului la cald in situ rezolv n mod eficient simptomele clasice de deteriorare a mbrcminii asfaltice rutiere: fisurile i crpturile sunt umplute; agregatul srcit n bitum este reamestecat i refolosit; fgaele i gropile sunt umplute, denivelrile sunt corectate, coroana drumului i drenajul drumului sunt restabilite; flexibilitatea este restabilit prin refolosirea asfaltului mbtrnit i fragil ca urmare a unui procedeu chimic; proporia de agregate minerale din coninutul asfaltului poate fi modificat; sigurana rutier este mbuntit prin creterea rezistenei la derapare. Un drum care se preteaz la reasfaltare prin frezarea la rece i adugarea ulterior a unui strat suplimentar de mixtur asfaltic fierbinte este adecvat i pentru reciclarea asfaltului la cald in situ. mbrcmintea asfaltic rutier obinut din mixtura asfaltic reciclat la cald are n general performane la fel de bune, dac nu chiar mai bune ca mbrcmintea asfaltic rutier obinut din mixtura asfaltic fierbinte realizat prin metode tradiionale.

9

Generaiile mai vechi de echipamente de reciclare a asfaltului la cald in situ foloseau fie utilaje pentru nclzit cu flacr deschis, fie utilaje pentru nclzit cu infrarou de mare intensitate, n ambele variante folosindu-se combustibil propan. Aceste sisteme de nclzire tind s supranclzeasc i s distrug legtura asfaltic, provocnd totodat fum i alte noxe nedorite. ncercrile de a evita astfel de dificulti prin aplicarea de mai puin cldur conduc de cele mai multe ori la spargerea agregatelor n timpul operaiunii de frezare. Dac mbrcmintea asfaltic rutier este supranclzit sau subnclzit, rezultatul este un produs reciclat foarte probabil de o calitate inferioar standardelor. Alte deficiene uzuale sunt viteza de lucru redus i pericolele asociate cu utilizarea de combustibil propan, extrem de inflamabil. Multe din aceste neajunsuri iniiale sunt acum rezolvate. Cnd proiectele sunt selectate corect i sunt executate n condiii corespunztoare, reciclarea la cald in situ poate produce mbrcminte asfaltic rutier de aceeai calitate sau chiar mai bun dect cea obinut prin adugarea de noi straturi de mixtur asfaltic fierbinte. Avantaje fundamentale - Beneficiile fundamentale ale reciclarii asfaltului la cald includ urmtoarele: realizarea de economii substaniale de cost i timp, concomitent cu conservarea mediului nconjurtor; conservarea de resurse naturale neregenerabile, cum ar fi bitum i agregate minerale; repararea pe o singur band i minimizarea ntreruperilor de trafic; creterea siguranei conductorilor de autovehicule prin evitarea suprafeelor periculoase, neuniforme i prin absena suprafeelor alunecoase, uleioase. conservarea geometriei existente a drumului, care este extrem de important mai ales la curbe, guri de canal i treceri pe sub pasarele. Super Ansamblul pentru Reciclat AR2000 al companiei Martec se prezint sub forma unui tren de utilaje autopropulsate i este compus din una sau dou uniti identice de pre-nclzire, o unitate de prenclzire/frezare i o unitate de post-nclzire/uscare/amestecare. n general, pentru operaiunile de pavare i compactare, pe lng aceste trei uniti principale se mai folosesc o main convenional pentru pavare, un compactor pneumatic i un compactor cu rulouri vibratoare. Pentru o mai mare vitez de operare, se pot aduga uniti de pre-nclzire suplimentare. Performanele superioare ale Ansamblului pentru Reciclat AR2000 pot fi atribuite celor dou trsturi unice ale sale, respectiv sistemului de nclzire cu aer cald i pocesului de post-nclzire, uscare i amestecare. 1. Pre-nclzirea: Unitatea de pre-nclzire ncorporeaz o tehnologie de nclzire brevetat care nclzete blnd i nmoaie mbrcmintea asfaltic deteriorat. Pre-nclzirea se realizeaz prin combinarea aerului cald de mare putere cu radiaia de cldur de nivel sczut. Aerul este nclzit pna la aproximativ 700o C ntr-o camer de combustie alimentat cu motorin. Jeturi de aer cald sunt suflate cu mare vitez prin mii de orificii pe suprafaa mbrcminii asfaltice rutiere formnd o mas de aer cald. Combinaia dintre aerul cald de mare putere i radiaia de cldur de nivel sczut generat de masa de aer cald nclzete 10

eficient i uniform suprafaa mbrcminii asfaltice rutiere. Aerul cald folosit este ulterior aspirat n scopul renclzirii, ceea ce minimizeaz pierderile de cldur i reduce consumul de combustibil. Aceast tehnologie de nclzire inovatoare este folosit de toate unitile principale are Super Ansamblului pentru Reciclat AR2000.

2. Frezarea la cald: Unitatea de pre-nclzire/frezare folosete cldur suplimentar, care permite capetelor de frezare s slbeasc i s nlture cu uurin mbrcmintea asfaltic rutier deja nmuiat. Reglarea automat a controlului adncimii de frezare permite nlturarea asfaltului la adncimi exacte, iar capetele de frezare pot fi ajustate pentru a manevra limi de lucru variind ntre 3,2 i 4 metri.

3. Post-nclzirea, uscarea i amestecarea: n cadrul unitii de post-nclzire/uscare/amestecare sunt folosite o serie de dispozitive pentru a realiza n mod continuu amestecarea i expunerea mixturii asfaltice nmuiate la combinaia de cldur oferit de aerul cald si radiaia de cldur de nivel sczut. Procesul de post-nclzire, uscare i amestecare asigur o nclzire complet i uniform a materialelor din mbrcmintea asfaltic rutier reciclat, furniznd concomitent ultima ocazie de a elimina excesul de umiditate. Dispozitivul pentru amestecare Odat ce a atins temperatura dorit materialul frezat este ridicat prin intermediul unei benzi transportoare de la suprafaa drumului de unde a fost adunat i este transferat n malaxorul cu dou axe cu o capacitate de 200 tone/or poziionat pe unitatea de post-nclzire/uscare/amestecare. Calitatea produsului final este asigurat atunci cnd materialul supus reciclrii i orice alte noi materiale sunt omogenizate complet n acest dispozitiv de nalt capacitate. Sistemul de reciclare a mbrcminii asfaltice rutiere al 11

companiei Martec permite adugarea de noi materiale, cum ar fi ageni de reciclare care pot mbunti proprietile de fixare, precum i mixtur asfaltic fierbinte sau agregate minerale care sunt folosite pentru mbuntirea sau corectarea structural. Orice combinaie din aceste materiale poate fi adugat n oricare din etapele procesului de reciclare, n funcie de necesiti, iar cantitatea i rata de adugare sunt monitorizate exact de sistemul computerizat de la bord. Pavarea i compactarea Mixtura complet omogenizat este transferat din malaxor n maina convenional pentru pavare prin intermediul unei plnii de ncrcare. Compactarea se realizeaz convenional, cu ajutorul compactorului pneumatic i al compactorului cu rulouri vibratoare. Super Ansamblul pentru Reciclat AR2000 a fost proiectat i fabricat astfel nct s funcioneze practic fr eliminarea de noxe n atmosfer.

12

13

Avantajele Majore ale Super Ansamblului pentru Reciclat AR2000 al companiei Martec AR2000: - Reduceri de costuri si timp (reducerea costurile cu pn la 35% i economisirea timpului cu pn la 50% fa de anumite metode tradiionale de reasfaltare); - Tehnologie ecologic (Super Ansamblul pentru Reciclat AR2000 a fost astfel proiectat i fabricat pentru a opera practic fr emiterea de noxe n atmosfer); - Viteza de operare (reciclnd la adncimi de 50 milimetri, viteza de operare variaz de la 2 la peste 6 metri pe minut depinznd nu numai de condiiile i configuraia drumului, dar i de condiiile atmosferice); - Sistemul de nclzire brevetat (sistemul de nclzire prin aer cald, prin combinaia sa de aer cald la viteze ridicate i radiaia de cldur de nivel sczut, este capabil s nclzeasc uor stratul de la suprafaa mbrcminii asfaltice rutiere. Aceast caracteristic unic a sistemului l face n acelai timp capabil de a recicla asfalt care are n compoziie polimeri modificai); - nlturarea umezelii (umezeala, care este n mod normal prezent n mbrcmintea asfaltic rutier deteriorat, poate reduce rata de producie i calitatea asfaltului reciclat. Sistemul companiei Martec de nclzire prin aer cald, n combinaie cu procesul de post-nclzire, uscare i amestecare este eficient n nlturarea excesului de umiditate); - Adugarea de noi materiale (la asfaltul supus reciclrii se pot aduga mixtura asfaltic nou i agregate minerale n cantitile necesare producerii unui asfalt combinat nou cu o grosime de pn la 75 milimetri printr-o singur trecere); - Capacitatea de alimentare cu motorina (pentru procesul su de nclzire Super Ansamblul pentru Reciclat AR2000 folosete motorin, care este uor accesibil oriunde n lume. Astfel, se elimin orice nevoie de gaz lichefiat, cum ar fi propan. Reciclarea asfaltului la cald devine deci un proces desfurat n condiii de siguran oriunde n lume); - Eficiena combustibilului (Sistemul companiei Martec de nclzire prin aer cald minimizeaz pierderea de cldur prin aspirarea aerului cald nefolosit i renclzirea lui); - Fixarea superioar (prin nclzirea adecvat a marginii mbrcaminii asfaltice i a noului strat expus de dedesupt, se creeaz o suprafa de puncte de legtur nclzite ntre vechile i noile materiale asfaltice n timpul operaiunii de compactare); - Mobilizare uoar (cele trei uniti principale ale Super Ansamblului pentru Reciclat AR2000 pot fi uor tractate de autocamioane i transportate ntre localitile diferitelor proiecte n regimul de vitez caracteristic autostrzilor). II.2. Deeurile care rezult i gestionarea deeurilor solideAgregatele secundare pot fi definite ca produse secundare provenite din procesele industriale sau din alte activiti umane.

II.2.1. Deeurile de sticl Se estimeaz n Programul de Aciuni a Resurselor de Deeuri c, n 2003, circa 3,4 Mt din sticl a intrat n flux din deeurile din Marea Britanie, din care n jur de 2,4 Mt (71%) a fost recipient de sticl, 0,76 Mt (23%) a fost geam de sticl, iar restul de 0,24 Mt a fost alt sticl. O parte din deeurile de sticl au fost reciclate, iar cealalt parte au fost utilizate ca agregate secundare. Directiva UE privind ambalarea deeurilor a stabilit un obiectiv de reciclare n Marea Britanie de 60% pn n 2008 pentru deeurile de sticl (2004). Lipsa infrastrucurii eficiente pentru colectarea deeurilor de sticl este considerat principalul motiv pentru trimiterea majoritii depozitelor de deeuri i de reciclare a doar o treime n Marea Britanie. Sticla poate fi reciclat la nesfrit fr pierderea calitii produsului. Returnnd coletele reciclate unei instalaii de fabricare a sticlei se economisete resurse de energie i minerale n cantiti mari. ncercrile de a folosi sticl reciclat n beton, o alt aplicaie de valoare, trebuie s dea n reacia cu alcalinele SiO2, din cauza coninutului anormal de ridicat (>70%) de siliciu reactiv n sticl. n plus, fa de descrierea procesului de reciclare, deeurile de sticl pot fi utilizate ca agregate n construciile de drumuri.14

Performane satisfctoare au fost observate la pavajul asfaltic cu coninut de 10-15% sticl sfrmat n amestecul de suprafa. 4,75 mm e dimensiunea maxim total acceptat avnd n vedere o serie de proprieti, incluznd msurile de siguran pentru aceast aplicaie. Agentul antiderapant este adugat pentru a menine rezistea benzilor. Sticla n asfalt, la coninut ridicat i dimensiuni mari, este raportat c a condus la un numr de probleme, ca frecare insuficient i aderen, i este considerat mai potrivit pentru utilizarea la trasee de vitez redus. n practic, acelai echipament de producie i metode de pavaj proiectat pentru asfaltul convenional, poate fi folosit pentru asfalt cu coninut de sticl reciclat. Actualul CEMEX din Marea Britanie a folosit sticl reciclat ca liant sigur i de baz, cu o rat de nlocuire de 30%. 20 mm pare a fi dimensiunea maxim a particulelor de sticl procesat. n 2002, asfaltul mixat cald cu coninut de sticl reciclat de 10% a fost folosit ntr-un proiect de ncercare al Tarmac Situes de refacere a suprafeei. Economic, n aceast aplicaie britanic, este raportat ca fiind de cost neutru.

II.2.2. Zgura de oel Cantitatea de zgur de oel este estimat pe baza procesului de ieire de la producia de oel, presupunnd c procesul este stabil i rata de zgur generat este coerent. Comercializarea de zgur este estimat la o rat de 10-15% producie de oel. Un avantaj al reciclrii zgurii de oel este c aceasta poate fi colectat de la un numr sczut de materiale din oel, fcnd colectarea mai eficient dect a altor deeuri de materiale solide. n plus, este relativ uor de a controla i de a atinge o calitate consecvent a acestui material de deeuri. De-a lungul a decenii de cercetare i de practic, Marea Britanie a atins o rat de reciclare a zgurei de oel de 100%, dintre care 98% sunt utilizate ca agregate, n principal n beton i asfalt. Producia de oel din Marea Britanie a nregistrat un declin, de la circa 18 Mt n 1997, la 12 Mt n 2002 i la 13,3 Mt n 2003. Cu toate c 100% din zgura de oel este reciclat, folosirea ei n pavajele de asfalt se datoreaz proprietilor sale. Forma unghiular, duritatea i textura riguroas a suprafeei d zgurii metalice abilitatea de a substitui agregatele aspre din asfalt, unde se au n vedere stabilitatea mixturii (rezistena la rulare) i rezistena la derapare. Astfel de cercetri au fost efectuate de US Strategic Hightway Research Program (SHRP) n colaborare cu University of Petroleum and Minerals din Arabia Saudit. S-a constatat c durabilitatea amestecului a fost mbuntit atunci cnd agregatele grosiere de zgur au fost suplimentate cu umpleri de calcar, agregate fine i bitum preparat folosind modificarea de polimer. n1994, seciunea procesului de asfalt conine 30% zgur de oel, urmat de o inspecie n cmp de 5 ani de performana antiderapantului. Un raport atribuit lipsei de cretere msurabil a coninutului sczut i de dimensiuni mici (6,3-12,7 mm) ale particulelor de zgur, a menionat dezavantajele economice (costuri de transport mari) i temperatura de amestecare ridicat (ceea ce nseamn consum de energie mai mare). Centrul Nottingham pentru Ingineria Pavajelor (NCPE) a studiat mecanica (modul de rigiditate, rezistena la deformare permanent, rezistena la cracare) i durabilitatea performanei agregatelor pentru asfaltul care conine zgur (sensibilitatea la mbtrnire, sensibilitatea la umezeal). 71% din particulele de zgur de oel grosier au fost amestecate cu 21% agregate. Zgura de oel (> 9,5 mm), dup 3 ani de mbtrnire i nlocuind 62% din agregatele de bazalt, a fost utilizat n amestecuri cu piatr n laboratorul din China, care a dat rezultate bune n folosirea ei n asfaltul de suprafa i rezisten la temperaturi joase. Asociaia de cercetare a Zgurii de Fier i Oel (Germania) a confirmat c zgura prezint superioritate n asfalt i performan antilustruire peste asfalturi realizate cu agregate primare stabile (bazalt, pietri). Tratamentul precaut a fost practicat la fabrica de oel pentru a reduce cantitatea de CaO/MgO liber din zgura de oel nainte de utilizarea ca agregat. Standardul European permite utilizarea zgurii de oel n asfalt cu condiia ca 7 zile de expansiune s nu fie cotat cu mai mult de 3,5%.

15

II.2.3. Anvelope Se estimeaz c Marea Britanie genereaz peste 0,44 Mt de deeuri de anvelope pe an. Aproximativ 21% este mrunit i utilizat ca materii prime pentru alte procese, 22% trimis pentru recuperarea de energie i 34% este dispus pentru depozitele de deeuri, sau pentru depozitele ilegale unde sunt amestecate cu alte deeuri care face ca recuperarea s fie dificil. Aproximativ 4000 t (9%) sunt arse n cuptoare de ciment, ca de exemplu anvelopele vechi au o valoare comparabil de energie ca a crbunelui i au fost folosite ca un combustibil n ultimul deceniu. Potrivit Laboratorulul de Cercetare n Domeniul Transportului, costul ridicat de prelucrare este responsabil pentru creterea de anvelope eliminate neregulamentar. Asociaia European de Reciclare a Anvelopelor a estimat costul transportului de deeuri de anvelope la aproximativ 1/t/km. Utilizarea de anvelope de cauciuc n asfalt a avut n general dou abordri distincte. Una dintre acestea este de a dizolva pudreta de cauciuc n modificatorul de bitum ca liant, iar cealalt pentru a nlocui o parte din agregatele fine cu cauciuc, care nu reacioneaz pe deplin cu bitumul. Acestea sunt menionrile pentru procesul umed i procesul uscat. Modificarea liantului de la procesul umed este numit cauciuc asfalt, iar asfaltul fcut prin procesul uscat este numit asfalt cauciucat. Resturile de anvelope au aplicaii n fundaia rutier. Comparativ cu solul compact, anvelopa de cauciuc este oprit de: lumina grea , conductivitatea termic sczut, nalta conductivitate hidraulic i rezistena nalt la forfecare. Anvelopele de cauciuc utilizate n straturile inferioare ale pavajului poate ajuta la reducerea adncimii de penetrare la nghe pe timpul iernii. Prelucrarea de resturi de anvelope are un produs de fibre de deeuri, care au fost adugate n amestecurile cu piatr, fr a compromite rezistena la deformare sau umiditatea amestecului n care aditivii tradiionali (celuloz sau fibre minerale) sunt frecvent utilizai. II.2.3.1. Procesul umed n procesul umed, pudreta de cauciuc (0,15-0,60 mm) este amestecat cu bitum pentru minim 45 minute la temperatur ridicat nainte de contactul cu agregatele, de obicei n gama de 18-22% din greutatea bitumului. Fraciunile uoare din bitumul de transfer n cauciuc fac particulele de cauciuc umflate i ntresc bitumul. Vscozitatea liantului este crescut pentru a permite bitumului suplimentar de a fi utilizat, care poate ajuta la mbuntirea durabilitii prin amestecare (rezistena la umiditate, oxidare i mbtrnire). Efectul modificator poate fi influenat de o serie de factori, inclusiv de compoziia de baz a bitumului, timpul de amestecare, temperatur, procentul i gradaia miezului de cauciuc, precum i metodele de lefuire. n Brazilia i India s-a observat c amestecul de asfalt din cauciuc are potenial mai mic din cauza rezistenei la temperaturi mari. n ceea ce privete performana la temperatur sczut, un studiu la Kansas State University (KSU) a sugerat un procent de 18-22% de coninut de cauciuc i a declarat c o modificare n acest interval a fost mai puin semnificativ n afectarea traciunii i performana fracturii de asfalt dect coninutul de liant variind ntre 6-9%. Acest lucru a fost confirmat de ctre Arizona State University (ASU). Universitatea din Liverpool a avut un coninut admis de cauciuc (0,3-0,6 mm) stabilit la 10% liant. Ca urmare, a crescut rezistena rutului, fracturii i oboselii. Metoda de proiectare a amestecului de asfalt cald convenional poate fi folosit pentru amestecurile de cauciuc asfaltic, care mpreun cu stabilitatea, este factorul principal de design. Coninutul mai mare de liant este recomandat n aplicaii prin pulverizare. Plasarea amestecurilor de cauciuc pentru asfalt poate fi realizat folosind standardul de pavaj cu excepia mainilor pentru turnarea asfaltului cu anvelope, cu role de cauciuc care se va lipi pe ele. Rubber Pavements Association (RPA), studiind zgomotul, a constatat c utilizarea anvelopelor ca liant n amestec deschis reduce zgomotul cu pn la 50%. Particulele de cauciuc de diferite dimensiuni au fost considerate a avea un sunet mai bun datorit efectului produs din aplicaiile prin pulverizare . Pn n 1995 nu a existat nici un semn c astfel de amestecuri i materiale de pavaj asfaltic din cauciuc impun sarcini suplimentare mediului dect asfaltul convenional. Proiectele de la sfritul anilor 1980, au artat c folosirea cauciucului de asfalt n amestecuri dense ajut la reducerea grosimii stratului de asfalt la 20-50%,16

fr a compromite performanele sale. Reducerea grosimii a fost confirmat prin teste de ncrcare accelerat de la Universitatea Berkely din California i Africa de Sud. Un alt beneficiu al folosirii cauciucului n asfalt este de a prelungi durata de via a pavajului. Un proiect n Brazilia, avnd 15% cauciuc n amestecul de asfalt cald pus peste liant, a constatat cracarea ca fiind dezvoltat de 5-6 ori mai lent dect n asfaltul convenional. n mod similar, liantul de 15% cauciuc (0,2-0,6 mm) a fost folosit n asfaltul dens n Japonia. Amestecul expus mbuntete performana n stabilitatea dinamic, 48 de ore de stabilitate rezidual, rezisten la ncovoiere. Asfaltul care conine cauciuc de dimensiuni de 0,2-0,4 mm a artat cele mai bune rezultate de laborator. Utilizarea cauciucului n asfalt a fost eficient.

II.2.3.2. Procesul uscat n procesul uscat, cauciucul de sol (0,85-6,4 mm) substituit pentru agregatele fine n asfalt are o rat de nlocuire de 1-3%. Proprietile asfaltului de interes special n procesul uscat, includ modul elastic i de reducere a zgomotului. n cazul n care nu a existat o cretere de 10-20% din coninutul de liant, modul elastic din asfaltul cauciucat a fost redus, ceea ce implic o cretere a stratului de grosime, n comparaie cu amestecurile convenionale. Analizele acustice i de msurare au confirmat c pavajul de asfalt cauciucat este eficace n reducerea zgomotului de trafic provenit de la vehiculele utilitare uoare. Un proiect n Turcia a constatat c, atunci cnd stabilitatea Marshall, debitul, unitatea de greutate i golutile umplute cu asfalt au fost luate n considerare, parametrii tehnici optimi au fost de 0,95 mm pentru gradaia anvelopelor, 10% pentru raportul pneurilor de cauciuc, 5,5% pentru raportul liantului, 1550C pentru temperatura de amestecare, 15 minute pentru timpul de amestecare i 1350C pentru temperatura de compactare. II.2.4. Materiale plastice Aproape 2,8 Mt din materialele plastice sunt generate pe an ca deeuri n Marea Britanie. Cele mai multe din aceste reciclate sunt din surse industriale i comerciale; reciclarea din surse interne este mai dificil, din motive economice. O cretere n viitor a reciclrii se bazeaz pe succesul de reciclare a materialelor plastice amestecate cu alte deeuri. Similar cu anvelopele de cauciuc, un important mijloc de recuperare a deeurilor de materiale plastice este de a prelua coninutul termic (38 MJ/kg), fiind comparat cu cel al crbunelui (31 MJ/kg) i reducerea consumului de energie, precum i a emisiilor de CO2. Aproximativ 0,4 Mt din deeurile de materiale plastice sunt genarate n fiecare an i sunt potrivite pentru utilizarea ca agregate. n prezent doar 0,008 Mt sunt n curs de reciclare n acest scop. Reciclarea plasticelor este folosit n principal sub form de mobilier stradal, izolare, conducte i evi, etc. Materialele plastice utilizate n pavajele de asfalt pot oferi o pia de desfacere important pentru astfel de materiale. Similar cu anvelopele de cauciuc, plasticele reciclate pot nlocui fie o poriune din agregate, fie pot servi ca modificatori de liant. Bituminoasele dense de macadam cu material plastic reciclat, n principal, din polietilen cu densitate sczut (LDPE), nlocuind 30% din agregatele cu dimensiuni de 2,36-5 mm, au redus densitatea n amestec cu 16% i au artat o cretere de 250% n stabilitatea Marshall; rezistena la traciune indirect a fost de asemenea mbuntit n amestecuri. Polietilena cu densitate sczut reciclat de dimensiuni 0,3-0,92 mm nlocuiete 15% din agregatele folosite la mbrcarea asfaltic, mbuntind rezistena la ap. Amestecul de polietilen cu densitate sczut reciclat pentru mixturile asfaltice nu necesit nici o modificare la instalaiile existente. A fost studiat comportamentul la ncovoiere a asfaltului care conine materiale plastice reciclate. Rezistena la ncovoiere a fost majorat prin adugarea a 2-6%, n greutatea amestecului, de particule de plastic. Materialele plastice reciclate folosite la 0,4% din greutatea amestecului (8% din greutatea liantului) ca modificator de bitum, a crescut cu 3,3 stabilitatea Marshall la 600C, timp de 24 de ore.

17

II.3. Cerinele de proprietate pentru materiale n pavajele de asfalt II.3.1. Cerine de proprietate pentru agregate Un standard european pentru caietul de sarcini a agregatelor utilizate n asfalt a fost introdus n 2004 pe piaa din Marea Britanie. Materialele reciclate, care sunt destinate utilizrii ca agregate n mixturile asfaltice, sunt supuse acelorai cerine pentru clasificarea proprietilor i pentru testarea ca agregate pure. Inginerii sunt responsabili pentru definirea categoriilor pentru proprietile relevante ale agregatelor la cererile lor specifice. Cerinele selectate pentru agregatele de suprafa n straturile de asfalt sunt afiate n tabelul 2.Tabelul 7 Cerinele de proprietate i metodele testrii pentru agregatele din straturile de suprafa ale asfaltului Categoria de proprietate Geometric Fizic i mecanic Chimic Termic i dezagregarea Metoda testrii BS EN933 BS EN1097 BS EN1744 BS EN1367 Cerinele de proprietateClasificare, coninut, indicele flakines Rezistena la fragmentare, valoarea pietrii lefuite, valoarea total de abraziune

LevigareaAbsorbia de ap, valoarea sulfatului de magneziu

II.3.2. Cerinele de proprietate pentru asfalt n funcie de vreme, straturile superficiale ale pavajului conin cele mai scumpe i puternice materiale. Caracteristicile lor ca: puterea de frecare, capacitatea zgomotului i abilitatea scurgerii apei sunt eseniale pentru sigurana vehiculelor i a centrului de calitate. Unele dintre acestea sunt deja asociate cu o metod de testare standard (BS EN 13036, 2002). n afar de legtura liantului i agregatele componente, performana asfaltului puternic depinde de tipul de amestec. Selectarea unui tip de amestec pentru straturile de suprafa trebuie s ia n considerare mai muli factori: de trafic, clim, economici. Nici un tip de amestec nu ar putea oferi toate proprietile dorite, de multe ori fiind imbuntite pe cheltuiala altora, ceea ce face dificil selecia. Mtile de asfalt cu piatr, asfaltul poros sau deschis au o reputaie pentru zgomotul redus produs de pneuri i rezisten ridicat la derapaj i sunt de preferat ca asfalt laminat la cald pentru suprafaa drumului, care face obiectul cu traficul intens n termeni de volum i de ncrcare. Pentru ambele tipuri de amestec, un numr de proprieti sunt necesare pentru agregatele componente, afinitatea cu bitumul, etc. II.4. Discuii Utilizarea materialelor reciclate pentru drumuri variaz n Marea Britanie. Aceasta se datoreaz probabil diferenei n accesul la agregatele naturale i capacitatea depozitelor de deeuri locale. Altele dect barierele tehnice care pot inhiba deeurile s fie reciclate, pot exista, ca de exemplu, lipsa de colectare a infrastructurii, utilizarea alternativ a deeurilor solide reciclate, informaii de pia limitate i costuri suplimentare. Guvernul ncurajeaz reciclarea prin legislaie, prin puterea de cumprare i prin subveniile care sunt oferite pentru a ajuta companiile s iniieze reciclarea la nivel local. Din punct de vedere tehnic, asfaltul coninnd sticl bine zdrobit ( 560 NOx 14,1 6,40 4,00 3,50 3,50 14,4 N2 O 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 CH4 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Emisie (g/kWh) CO NMVOC 8,38 5,50 5,00 5,00 3,50 3,00 3,82 1,10 0,70 0,50 0,50 1,30 PM 2,22 0,60 0,40 0,30 0,20 1,10 NH3 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 FC (g/kWh) 271 269 265 260 254 254

FC: consumul de combustibil

III.4.4. Proiectul de inventar n foaia de lucru proiectul de inventar, inventarul unitii de date pentru producia de materiale, transport i construirea de pavaj, sunt agregate n unitatea proiectului de pavaj, bazat pe volumul de activitate calculat de la parametrii pavajului (pentru tonajul materialelor i zona pavajului) i de la parametrii procesului (pentru distana de transport). Rezultatele pot fi grupate n producia de materiale, transport i plasarea materialelor. La sfritul foii de lucru exist un total pentru fiecare intrare de mediu (energie, agregate) i ieire (CO2) pentru acest proiect al pavajului. III.4.5. Caracterizarea rezultatelor Acest model se refer, de asemenea, la revizuirea metodelor existente de evaluare a impactului i metodele recomandate de ctre Institutul de Stabilire a Cercetrilor n Construcii din Marea Britanie i ISO 14044. Pe baza constatrilor din studiile de mai sus, 11 categorii de impact sunt alese pentru a fi utilizate n acest model (tabelul 11). De asemenea, n foaia de lucru caracterizarea rezultatelor sunt prezentate modelele selectate de evaluare (modelul de caracterizare i factorul de caracterizare). Un numr de emisii n ap (CBO, de exemplu, clorur) se aplic n acest caz. n funcie de domeniul de aplicare al unui studiu de evaluare a ciclului de via, caracterizarea rezultatelor poate fi mprit de ctre o valoare de referin (normalizare), care n acest studiu, este factorul de caracterizare pe cap de locuitor din Marea Britanie. Cele mai recente cifre din literatura de specialitate sunt prezentate n tabelul 12. Identificarea zonelor semnificative bazate pe sarcinile de inventar i analizelor de date, deasemenea pot fi efectuate pentru un proiect de pavaj, aa cum se arat n studiul de caz.Tabelul 11 a) IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change; WMO: World Meteorological Organisation; IIASA: International Institute of Applied System Analysis; CML: Institute of Environmental Sciences, Leiden University; EMEP: Convention on Long-range Transboundary air pollution; SAFEL: Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape; DALY: Disability Affected Life Years. b) In normalisation phase, tonne of oil equivalent (TOE, 1TOE 41,868 MJ) is used, to be consistent in the unit with other environmental loadings, such as the quarry depletion and emissions. c) Figure for NO2. d) Figure for carcinogenic PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons). e) Figure for the total of Arsenic (As), Cadmium (Cd), Mercury (Hg) and Lead (Pb). f) Figures in Eco-toxicity are the mean characterisation factor of fresh water aquatic eco-toxicity, marine aquatic eco-toxicity and terrestrial eco-toxicity. 27

g) Figure in the bracket is for night-time (22pm6am) journey (sleep disturbance); figure outside is for daytime (6am22pm) journey (communication disturbance). As for comparison, the DALY of truck emissions (CO, NOx, HC and PM10) per 1000 vehicle kilometre is 1.14E_03. If the time of the day of the transport is unknown, a day/night-time split of 95:5 is assumed. Tabelul 11 Clasificare i caracterizare

28

Tabelul 12 Factorii de normalizare

a) Global figure. b) Data on UK total emissions of C2H4 and PO4 are difficult to obtain. Therefore in the normalisation phase, NMVOC and NOx are appointed instead as the indicator for groundlevel ozone formation and eutrophication, respectively. Characterised results presented as C2H4 -equivalent and PO4 -equivalent are then converted, using the characterisation factor in that impact category, into NMVOC-equivalent and NOxequivalent, respectively. For the same reason, NH3 and Heavy metals are used in the LCA study to replace 1,4Dichlorobenzene as the indicator for human toxicity and eco-toxicity, respectively. c) Same as in Table 6, data on heavy metals refer to the total of Arsenic (As), Cadmium (Cd), Mercury (Hg) and Lead (Pb). The normalisation factors for each are presented in Table 12. d) Total tonnage of waste sent to landfill.

III.5. Studiu de caz: Pavajul de asfalt la Londra Heathrow Terminal 5 III.5.1. Proiectul de fond, scopul i definirea domeniului de aplicare Studiile anterioare de evaluare a ciclului de via au pus la ndoial beneficiile de mediu de utilizare a deeurilor de sticl, ca agregate pentru construcii din punct de vedere al amprentei de carbon, n special atunci cnd reciclarea implic un transport de deeuri de sticl de mai mult de 30-40 km. Acest studiu de caz investigheaz ciclul de via ecologic al pavajului de asfalt la drumul de acces, n care agregatele naturale au fost parial nlocuite cu deeuri de i asfalt regenerat. Aceasta este urmat de o discuie i o analiz a datelor referitoare la variabilele cele mai importante din acest proiect. Acest studiu de caz este de a testa i calibra modelul evalurii ciclului de via al pavajului asfaltic. Constatrile pot fi benefice inginerilor de drumuri sau cercettorilor care se ocup de reciclare n traficul rutier. Datele necesare pentru acest studiu sunt obinute, n principal, de la furnizorii de materiale i contractori. Calitatea acestor date sunt analizate mai trziu n faza de interpretare. Proprietile inerente ale sticlei nu au fost modificate prin reciclare, intrarea deeurilor de sticl calculndu-se la fel ca agregatele de piatr. Integratele de energie n fabricarea sticlei nu sunt incluse n acest studiu. Se presupune c utilizarea acestor materiale reciclate nu au efecte msurabile asupra speranei de via a straturilor de asfalt sau constrngerile de ordin tehnic refolosite sau reciclate, atunci cnd aceste straturi sunt nlocuite. Limita de materiale reciclate este stabilit la punctul de colectare. Modurile alternative de eliminare includ transportul acestor materiale la depozitul de deeuri (figura 9).29

Figura 9 Limita sistemului proiectului

Funcia suprafeei de asfalt este de a oferi siguran, confortabilitate, economic i durabilitate condusului. Unitatea funcional este definit ca 30000 m2 din suprafaa de asfalt. Acest studiu de caz presupune aceeai durabilitate a straturilor de asfalt ntre cele dou propuneri. Aceasta se reflect n definiia unitii funcionale, care include elemente numai n faza de construcie. Straturile de pavaj incluse pentru studiu constau din 35 mm al stratului de piatr de suprafa, 77 mm al stratului de liant la coeficient bituminos nalt (HMB) i 205 mm al stratului de baz la coeficient bituminos nalt. n figura 10 sunt reprezentate agregatele folosite(agregate de piatr, bitum, emulsie, deeuri de sticl, asfalt reciclat). Evaluarea tehnic a Smartex pentru suprafa este vzut n raportul Laboratorului de Cercetare al Transportului din Marea Britanie. Natura i volumul de munc n faza evalurii ciclului de via au fost discutate cu clientul pentru definirea scopului studiului i a fost considerat un proces de analiz pentru mediu, care are nevoie de foarte puini ingineri de drumuri odat ce inventarul ciclului de via este complet. Bazndu-se pe instruirea clientului i pe faptul c cele mai multe proceduri ar repeta cele descrise, mai devreme acest studiu de caz va trece direct n faza de interpretare de la finalizarea analizelor inventariate. Figura 10 Structura pavajului n acest proiect

30

III.5.2. Analize inventariateDimensiunea pavajului, reeta de asfalt i tonajul materialelor sunt observate n figura 10. Se presupune c singura diferen ntre cele dou propuneri const n utilizarea deeurilor de sticl , incinerarea de jos (IBA) i pavajul asfaltic reciclat (RAP). 10% din incinerarea de jos i 10% din sticl au fost folosite pentru a nlocui agregatele fine i brute n cursul de liant i de baz. Tabelul 13 Parametrii de transport

Tabelul 14 Parametrii vehiculelor

Vehiculele de transport, distana i consumul de carburant al vehiculelor de construcie sunt observate n tabelele 12 i 13. Pentru acest proiect mai sunt calculate intrrile de mediu (materii prime, energie) i ieirile de mediu (emisiile n ap i aer, deeurile solide). nlocuirea sticlei necesit mai mult energie i rezult mai multe emisii. Acest lucru se datoreaz consumului ridicat de combustibil utilizat n colecterea deeurilor de sticl (442 Mj/t), comparativ cu cea de 42 Mj/t pentru agregatele extractive. Energia i ncrcrile de CO2 pentru aceste scenarii de reciclare sunt prezentate n figura 11.

31

Figura 11 Compararea energiei i CO2 ntre scenariile de reciclare

III.5.3. InterpretareNu toate datele necesare pentru acest studiu de evaluare a ciclului de via au fost disponibile de la contractori. Unele au fost obinute de la media pe industrie, care nu sunt specifice acestui proiect. Datele folosite n acest studiu de caz au fost de vrst mixt. Un inventar complet al ncrcrii de mediu al produselor de asfalt i al proceselor este bine venit n utilizarea evalurii ciclului de via.; foarte des, cu toate acestea, doar datele energetice sunt disponibile. n proiectul Terminal-5, asfaltul, bitumul i agregatele de producie consum aproximativ 62%, 23% i 6% din totalul de energie, producnd mai multe emisii dect alte procese. Un alt dezavantaj semnificativ de reciclare a fost economisirea a 5766 t de agregate naturale, redirecionarea a 579 t de deeuri de sticl i 989 t de deeuri de la arztorul de jos, de la depozitele de deeuri. Cercetri suplimentare sunt necesare pentru a determina rata de recuperarea reziduurilor de liant. Transportul de agregate a reprezentat mai mult de 61% din toate utilizrile diesel pentru transport. Acest lucru se datoreaz distanei lungi de transport i tonajului materialelor. Locomotivele feroviare, cu o eficien mai mare de combustibil (0,17 Mj/txkm) dect camioanele (0,46-0,94 Mj/tx km), au fost utilizate pentru transportul agregatelor. Verificarea sensibilitii are scopul de a determina influena variaiilor surselor de date, metodologia i ipotezele cu privire la rezultatele inventarului. n mod normal, se efectueaz dup identificarea zonelor semnificative. Elementele eseniale pentru un studiu de calitate al modelului de evaluare a ciclului de via al pavajelor de asfalt sunt prezentate n figura 12. Principalele mbuntiri includ urmtoarele aspecte: - abilitatea de comunicare cu anteprenorii face chestionarul punctului de date specifice proiectului concis; - nivelul de detaliu i gradul de complexitate al modelului, atunci cnd procesul de calcul devine rapid i mai adaptabil n acelai timp - prezentarea rezultatelor; - dezvoltarea fazei de evaluare a impactului, ofer att elemente obligatorii ct i opionale abordate n seria ISO 14040.

32

Figura 12 Elemente pentru un studiu de succes al evalurii ciclului de via al pavajului de asfalt

33

Capitolul IV Producia asfaltului reciclat i asfaltului de nalt performan pentru pavajele rutiereIV.1. Introduceren fiecare an, construcia i reconstrucia de osele implic un consum considerabil de resurse valoroase i naturale neregenerabile i, n special, materiale componente ale mixturilor bituminoase: bitum i agregate minerale. n plus, lucrrile de ntreinere ale reelelor de drumuri implic producerea de mari cantiti de materiale aruncate, provenind de la pavaje bituminoase degradate, cu consecine severe asupra mediului n timpul transportrii lor la depozitul de deeuri. Pentru dezvoltarea durabil, obiectivele de reducere a consumurilor de resurse naturale valoroase i, n acelai timp, reutilizarea la maxim a acestor resurse naturale, n orice caz, s-a cerut tehnologiilor de drumuri implicate n lucrrile la drumuri s ia n considerare mai multe tehnici de reciclare pentru suprafeele noi i/sau structura straturilor oselelor cu pavaj bituminos. Scopul cercetrii a fost s perfecioneze, ntr-un studiu de laborator, cteva noi mixturi asfaltice avnd proprieti fizice i mecanice nu mai mici dect cele specificate de Specificaiile Italiene curente pentru asfalt, caracterizate de coninutul ridicat de asfalt reciclat (30%, 40%, 50%) i proiectate pentru toate straturile

IV.2. Materia studiat i planul experimentalStudiul experimental a fost planificat n mod special pentru a determina efectul coninutului de bitum, precum i mrimile maxime ale agregatelor n mixtur, pe lng efectul coninutului de material reciclat. Planul a fost focalizat pe caracterizarea fiecrui material folosit pentru producerea mixturilor, att reciclate ct i pure, la fel ca n testele experimentale pentru caracteristicile fizice i mecanice ale produsului finit, pentru a garanta calitate ridicat i performan, chiar dac utilizarea procentelor ridicate de asfalt reciclat sunt cele de mai jos: - pentru fiecare mixtur studiat, la fiecare coninut de liant selectat i la fiecare procentaj de asfalt reciclat studiat a) testul de compatibilitate la Shear Gyratory Compactor (SGC), n conformitate cu Standardul EN 12697-10 (EN, 2002) b) testul de stabilitate Marshall, n conformitate cu Standardul EN 12697-34 (EN, 2004) c) testul de tensiune indirect, n conformitate cu Standardul EN 12697-23 (EN, 2003) d) testul de tensiune indirect la 25oC, dup 7 i 15 zile de imersare n ap, n concordan cu Standardul Italian CNRBU 134/91 (CNR, 1991) e) pierderea Cantabro a testului greutii modelului Marshall, n conformitate cu Standardul EN 1269717 (EN, 2004)

34

Tabelul 15 Caracteristicile calitative ale bitumului Caracteristica Coninutul de bitum (b%) Valoarea minim 4,64 Valoarea maxim 4,87 Adncime de ptrundere 0,23 Uniti % Standarde ASTM D1856 (ASTM, 1979) EN 1426 (EN, 2000a,b) EN 1427 (EN, 2000b) UNI 4163 (UNI, 1959)

Penetraia la 25oC (Pen) Temperatura Ring&Ball (TR&B) Indexul de penetrare (I.P.)

18 64 -

21 66 0,1

3 2 -

dmmo

C -

Tabelul 16 Caracterizarea fizic i mecanic a agregatelor minerale recuperate Caracteristica Densitatea particulei (r) Densitatea particulei aparente (a) Abraziunea Los-Angeles (L.A.) Rezistena abraziv Micro-Deval n ap (M.D.U.) Echivalentul de nisip (SE) Valoarea pietrei lefuite (PSV) Indexul Flakiness (FI) Procentul de degradare Golurile umpluturii compactat Agregatul mineral 2,87 2,85 19,78 9,2 78 0,40 1,43 100 Umplutura 2,89 100 32,95 Uniti g/cm3 g/cm3 % % % % % Standard EN 1907-6 (EN, 2000c) EN 1907-6 (EN, 2000c) EN 1097-2 (EN, 1998b) EN 1097-1 (EN, 1996) EN 933-8 (EN, 1997b) EN 1097-8 (EN, 1999b) EN 933-3 (EN, 1998a,b) EN 933-5 (EN, 1998a,b) EN 1907-4 (EN, 1999c)

- doar pentru amestecul de suprafa optimizat, determinat prin testele anterioare a) test dinamic pentru determinarea modurilor complecse, la temperaturi diferite i frecvene de ncrcare, pentru determinarea curbelor principale ale mixturilor studiate b) test dinamic pentru rezistena la mbtrnire, prin fore repetate de deformare aplicate la temperatura de 15oC i cu o frecven de ncrcare stabilit la f=35 Hz c) test pentru determinarea rezistenei la rulare, n conformitate cu Standardul EN 12697-22 (EN, 2003b).

35

IV.2.1. Rezultatele preliminare ale testrilor materialelor componenteUtilizarea asfaltului reciclat n studiul de fa este clasificat ca asfalt reciclat de nalt calitate de tipul F1, n conformitate cu Standardul EN 13108-9 (EN, 2005a), fr materiale strine cu referire la ambele materiale componente i omogenitii lor . ntr-adevr este un asfalt reciclat dintr-o singur surs obinut prin mcinarea stratului de suprafa, a crui compoziie i origine a fost cunoscut. Caracteristicile reologice ale bitumului recuperate de la asfaltul reciclat, n conformitate cu Standardul ASTM D1856 (ASTM, 1979) sunt date in tabelul de mai sus. Rezultatele testrilor caracteristicilor fizice i mecanice de la recuperarea agregatelor minerale sunt date, de asemenea, n tabelul de mai sus. Analiza efectuat n conformitate cu Standardul EN 12697-2 (EN, 2008) privind agregatele recuperate de la asfaltul reciclat, face posibil sublinierea nivelului ridicat de consisten i omogenitate al acestei caracteristici. Printre cele disponibile n comer, pentru studiul bitumului special a fost ales studiul caracterizat de proprietile de ntreinere, astfel nct favorizeaz utilizarea altor aditivi. Prin urmare, a fost ales un bitum cu coninut aromatic de 70/100 obinut prin dezasfaltarea bitumului selectat. Agregatele minerale, folosite pentru acest plan experimental, sunt obinute din combinarea agregatelor de diferite dimensiuni disponibile n instalaia de producie, exprimate de la A1 la A4, cu adaos de umplutur mineral, dup cum este necesar. Pentru fiecare fracie de agregat, gradaia este artat n figura 13. Testele de laborator pentru caracteristicile fizice i mecanice, efectuate pentru fraciunile indicate mai sus, condiioneaz rezultatele din tabelul 17. Tabelul 17 Caracteristicile fizice i mecanice ale agregatelor pure Proprietatea agregatului Densitatea particulei (r) Densitatea particulei aparente (a) Abraziunea LosAngeles (L.A.) Rezistena abraziv Micro-Deval n ap (M.D.U.) Echivalentul de nisip (SE) Valoarea pietrei lefuite (PSV) Indexul Flakiness (FI) Indexul Shape (SI) Absorbia apei Golurile umpluturii compactat Fracia a1 (20/25) 2,83 17,7 8,5 2,02 3,96 0,31 Fracia a2 (10/15) 2,84 19,6 0,40 1,70 3,24 0,44 Fracia a3 (6/10) 2,86 19,7 0,70 Fracia a4 (0/6) 2,89 2,87 77 0,97 Umplutur 2,89 32,70 Unit i g/cm3 g/cm3 % % % % % % Standarde EN 1907-6 (EN, 2000c) EN 1907-6 (EN, 2000c) EN 1097-2 (EN,1998a,b ) EN 1097-1 (EN, 1996) EN 933-8 (EN, 1999b) UNI 1097-8 (EN, 1999b) EN 933-3 (EN,1997a,b ) EN 933-4 (EN, 1999d) EN 1907-6 (EN, 2000c) EN 1907-4 (EN, 1999c)

36

Figura 13 Gradarea fraciilor agregatelor utilizate pentru producerea mixturilor studiate

IV.2.2. Definirea amestecurilor studiatePentru studiu, au fost alese reetele deja optimizate, caracterizate de gradare i componena proporional, care sunt n conformitate cu gama tipic de valori recomandat de majoritatea specificaiilor italiene pentru ntreinerea oselelor i a aeroporturilor, lucrrilor de construcie i reconstrucie. Amestecurile dorite pot fi atribuite fiecrei utilizri posibile la pavajele flexibile, dup cum urmeaz: - straturi subiri de suprafa pentru scopuri de ntreinere - straturi structurale de suprafa Criteriul de formare vizeaz garantarea prealabil a lucrabilitii adecvate i compactibilitatea de asfalt reciclat, datorit utilizrii att a coninutului ridicat de bitum, ct i a coninutului mastic nalt. n ceea ce privete gradarea mixturii, pentru fiecare strat diferit considerat, s-a fcut referire la cele indicate n standardul curent specificat pentru amestecul cald de asfalt (MIT, 2002; ANAS, 2003). Amestecurile pentru a fi utilizate n straturile de suprafa au fost exprimate ca U3 i U5, cu referire la grosimile tipice ale stratului (3 i 5 cm). Pentru liant i cursul de baz, un amestec denumit Bi a fost ales (care se ncadreaz n banda de gradaie pentru AC16 definit de Standardul Swiss 640431-1aNA; SNV, 2003). Prin urmare, amestecurile studiate sunt cele prezentate n tabelul 18.

37

Tabelul 18 Compoziia mixturilor studiate

Coninutul de bitum pentru fiecare amestec a fost ales n concordan cu intervalul dat de specificaiile italiene luate ca referin, i, de asemenea, cu privire la coninutul minim de bitum (prin greutatea acumulat) recomandat de Standardul Swiss SN 640431-1aNA (tabelul 19). Selectarea procentajului de reciclare a fost fcut pe motivul din spatele acestui studiu (reutilizarea maxim a asfaltului reciclat pentru producerea de amestecuri reciclate la nalt performan), precum i pe unele aspecte tehnice cum ar fi: - consistena proprietilor amestecului de a fi garantat - omogenitatea i consistena asfaltului reciclat pentru a fi utilizate - caracteristicile de ntindere a bitumului primar selectat - caracteristicile instalaiei produciei de asfalt pentru a permite un procent mare de reciclare. Prin urmare, au fost considerate urmtoarele procente de reciclare: 80%, 40%, 50% indicate cu F0 (amestec de referin, fr materiale reciclate), F40 (amestec caracterizat prin procentul maxim admisibil de reciclare, aa cum recomand literatura de specialitate SETRA, 2004) i F50 (amestec caracterizat prin cantitatea maxim de asfalt reciclat, n considerare cu materialele disponibile).

38

Tabelul 19 Abundena coeficientului i a coninutului de liant

IV.3. Rezultatul testului i discuiincercarea de compactere a testelor la SGC a fost efectuat pe modelul amestecului bituminos, n conformitate cu EN 12697-31 (EN, 2004c). Figurile 14 i 15 descriu rezultatele obinute pentru amestecurile de tip U3, comparndu-le pentru a evidenia influena coninutului de asfalt reciclat pentru un coninut fix de bitum din amestecuri. n timpul testului, raportul giratoriu de forfecare a fost msurat n scopul de a monitoriza stabilitatea intern a amestecului n timpul compactrii.

IV.3.1. Testul Cantabro Avnd n vedere introducerea unor cantiti mari de asfalt reciclat n amestecurile studiate, s-a crezut necesar s se adopte o metod de testare care s fac posibil evaluarea calitii bitumului/agregatului, pentru a garanta durabilitatea satisfctoare a amestecurilor.

39

Figura 14 Compactibilitatea curbei la SGC amixturilor de tip U3K0

Figura 15 Compactibilitatea curbei la SGC a mixturilor de tip U3K1

40

n acest scop, pierderea abraziunii Cantabro s-a dovedit a fi destul de rapid pentru a evalua eficient i suficient comportamentul liantului n amestec, aa cum rezult din caracteristicile liantului (coeziunea, susceptibilitatea termic, aderena i mbtrnirea). Acest test a fost efectuat n conformitate cu Standardul EN12697-17 (EN, 2004 B), la 18oC. Rezultatele obinute, exprimate ca valoare medie a pierderii Cantabro, sunt prezentate n figura 16, n funcie de procentul asfaltului reciclat folosit n amestec. Pentru fiecare amestec, figura 16 arat n mod clar o tendin de agravare a coeziunii interne o data cu creterea procentului de asfalt reciclat. n plus, pentru fiecare amestec, o reducere a procentului pierderilor de mas, poate fi observat un coninut mai mare de bitum. Figura 16 Pierderea Cantabro pentru amestecurile studiate

IV.3.2. Testul Marshall i discuii Rezultatele testului Marshall, la fel ca i testul de ncercare la traciune efectuat pe fiecare amestec de studiat, pentru evaluarea conformitii proprietilor mecanice n concordan cu cerinele exprimate, sunt redate n tabelele 20 i 21. Examinnd rezultatele testului, este uor de observat c toate amestecurile analizate n acest studiu, sunt conforme nu doar cu nivelele minime pentru stabilitatea Marshall, ci i cu cerinele specificaiilor italiene i, de asemenea, cu performanele nalte urmrite de aceast cercetare. n ceea ce privete golurile de aer reziduale n cauz, numai amestecurile de tipul U3 pentru suprafee subiri au valori corespunztoare cu coninuturile ridicate de bitum. Prin urmare, pentru efectuarea anchetelor pentru aceste amestecuri, a fost necesar s se reduc coeficientul abundent i s se testeze doar la coninuturi mici de liant, numii K1 i K2. n scopul furnizrii unei reprezentri uor de neles a variaiei coeficientului Marshall, ca o funcie a ambelor modele de bitum i coninutul de asfalt reciclat n amestec, rezultatele testului Marshall sunt prezentate n figura 17, n care pragurile stabilite de specificaiile ANAS (ANAS 2003) date sunt difereniate pentru fiecare strat. Din rezultatele obinute se poate observa, pentru fiecare amestec studiat, o scdere a stabilitii Marshall odat cu creterea coninutului de liant. Acest lucru se datoreaz faptului c, pentru a asigura compactibilitate i rezisten la ap i producerea daunelor, precum i la mbtrnirea41

amestecurilor, este recomandat s se aleag un strat gros de liant sau un coninut ridicat de liant la valori optime ale caracteristicilor. Aceeai tendin descresctoare cu coninutul de bitum poate fi determinat pentru coeficientul Mashall. Acest rezultat este n concordan cu ceea ce era de ateptat, deoarece duritatea total a bitumului crete cu coninutul de asfalt reciclat. Rezultatele anterioare sunt susinute de rezultatele coeficientului Marshall, care crete cu creterea coninutului de asfalt reciclat.

Tabelul 20 Valorile testului Marshall

Tabelul 21 Rezultatele Marshall pentru amestecurile studiate

Din acelai motiv, golurile Marshall cresc cu coninutul de asfalt reciclat i, n consecin, valorile calculate pentru golurile umplute cu bitum (VFB descresc, tabelul 21). Folosind un procent mare de materiale reciclate n amestec, de fapt, este acelai ca i utilizarea de bitum mai greu, care, pentru clima mai cald, face posibil acceptarea unui coninut ridicat de bitum pentru mbuntirea rezistenei la oboseal i la rulare. 42

Figura 17 Stabilitatea Marshall pentru fiecare amestec studiat

IV.3.3. Testul la tensiune indirect i rezultateConinutul foarte ridicat de material reciclat n amestec face necesar evaluarea rezistenei amestecurilor studiate la ap, prin efectuarea de teste de rezisten la rupere, nainte i dup nmuierea n ap. Testele au fost efectuate la 25oC, dup condiionarea standardului EN12697-23 (EN2003A) sau dup nmuierea n ap la 40oC pentru 7-14 zile, n conformitate cu standardele italiene CNR134/ 91 CNR(1991). Rezultatele sunt prezentate n tabelul 22. Toate amestecurile studiate, n conformitate cu cerinele specificaiilor italiene pentru ambele rezistene la ntindere i rezisten a asfaltului la daunele produse de intrarea apei, sunt redate n figurile 18 i 19. Din rezultatele date se poate observa c rezistena la rupere descrete cu creterea coninutului de liant, dup cum s-a vzut deja din stabilitatea Marshall. n sfrit, n ceea ce privete susceptibilitatea apei, se poate concluziona c: - pentru toate amestecurile, raportul R respect pe deplin cerinele din standardul italian - cum era de ateptat, testarea dup 14 zile de nmuiere la 40oC este cea mai sever comparativ cu testarea dup 7 zile, lund n considerare i alte specificaii - n orice caz, metodele testate considerate de specificaiile italiene nu sunt n msur s ia n considerare efectul coninutului de liant, aa cum se ntmpl pentru alte metode experimentale cum ar fi standardul ASTM D4867 (ASTM, 2004), testul Duriez i testul modificat Lottman (T283AASFTO, 2007). - nainte de dispersia rezultatelor testate, o anumit reducere a rezistenei la rupere pentru o perioad lung condiionat n ap la 40oC poate fi observat. n plus, indiferent de coninutul de bitum, rezistena la rupere crete cu coninutul de asfalt reciclat. Acest rezultat care a fost observat pentru stabilitatea Marshall i care a fost relatat, la un nivel constant de coninut de bitum cu o cretere constant n ntrirea bitumului, este o urmare a utilizrii unor cantiti mari de asfalt reciclat. 43

Tabelul 22 Rezultatele testului de rezisten indirect la rupere

Figura 18 Rezistena indirect la rupere, ca o funcie a coninutului de asfalt reciclat

44

Figura 19 Pstrarea raportului rezistenei la rupere

IV.3.4. Rezistena la rularen scopul de a evalua rezistena la rulare a amestecului, testele de rulare au fost efectuate n conformitate cu standardul EN 12697-22 (EN, 2003b). Avnd n vedere semnificaia acestui test i tinnd cont de grosimea tipic a stratului asociat fiecrui tip de amestec studiat, s-a decis s se testeze doar amestecurile pentru stratul uzat, cu grosimea tipic stabilit la 5 cm, care face parte din tipul de amestec U5, pentru fiecare liant i fiecare coninut de asfalt reciclat. Pentru aceste amestecuri, la fiecare coninut de asfalt reciclat, adncimea rutului ca o funcie de un numr N de aplicaii este dat n figura 20. Rezultatele testului arat c, utilizarea materialelor reciclate crete foarte mult rezistena la rulare, ca o consecin a rigiditii liantului total din amestec. Se poate concluziona c utilizarea materialelor reciclate reduce drastic cumularea rutului la temperaturi nalte, deoarece panta WT Sair scade cu creterea procentului de asfalt reciclat n amestec. Pe baza acestor rezultate, este posibil s se ia n considerare dublarea duratei de via a stratului de suprafa cu privire la degradarea pavajului (care este deosebit de grav n rile cu clim cald).

45

Figura 20 Creterea adncimii rutului

IV.3.5. Testul coeficientului complex i rezultateAu fost efectuate testul coeficientului complex i testul la oboseal. Testul coeficientului complex a fost efectuat utiliznd ca punct de reper testul Device Bending Three-point, obinut prin impunerea unei linii sinusoidale cu amplitudine constant. Nivelul de amplitudine a fost stabilit la =35m. Testele coeficienilor au fost efctuate la 5 nivele de temperatur diferite (0oC, 10oC, 20oC, 40oC), pentru fiecare temperatur msurtorile fiind luate la o frecven de 30 100 Hz. Examinnd rezultatele testelor coeficienilor compleci, se poate observa clar influena introducerii de materiale reciclate n amestecuri (figurile 21, 22, 23). Aa cum se poate observa din examinarea curbelor coeficientului complex i, n special, comparndu-le la aceeai gradare, mixturile cu 50% materiale reciclate ofer, pentru fiecare temperatur i frecven de ncrcare, o performan mai ridicat dect cele cu coninut mic de asfalt reciclat. Amestecurile cu 40% asfalt reciclat au coeficientul chiar sub coeficientul amestecurilor cu 50% asfalt reciclat, dar mai mare dect amestecurile cu 0% asfalt reciclat, acest efect fiind mai evident la testele cu temperaturi mai nalte. Ca un exemplu, tabelul 23 prezint un rezumat al coeficientului rigid calculat pentru diferite amestecuri la 20oC i 35Hz. Rezultatele testului dovedesc o mbuntire a rigiditii dobndit prin adugarea unui coninut mare de asfalt reciclat n amestecuri, n comparaie cu amestecul de control, care nu conine asfalt reciclat, i, prin urmare, o capacitate mai bun a rspndirii aplicaiei sau o mai bun performan structural a amestecurilor propuse, atunci cnd sunt utilizate ntr-un pavaj flexibil.Tabelul 23 Coeficientul complex la diferite coninuturi de asfalt reciclat pentru amestecurile de tipul U5K2

46

Figura 21 Diagrama Cole-Cole-U5F0K2

Figura 22 Diagrama Cole-Cole-U5F40K2

Figura 23 Diagrama Cole-Cole-U5F50K2

47

Capitolul V ConcluziiGndirea inovatoare i efortul susinut depus pentru rezultate de calitate disting tehnologia de reciclare a asfaltului la cald in situ a companiei Martec n acest domeniu. Dar, Martec nu se va culca pe lauri echipa sa talentat este hotrt s mbine ambiia cu anii de experien internaional pentru realizarea progresului continuu. Sediul companiei Martec este n Vancouver, British Columbia. Martec este deinut de Artec International Recycling Corporation din Canada, Marubeni Corporation din Japonia, Marubeni Benelux S.A. din Belgia i Green ARM Co. din Japonia, ai crei acionari majoritari includ Hitachi Construction Machinery Co., Mitsui Sumitomo Insurance Co., i ORIX Corporation. Martec a rspuns cererii globale crescnde pentru tehnologii economice i ecologice de reabilitare a drumurilor prin fabricarea unei noi generaii de echipamente pentru reciclarea mbrcminii asfaltice rutiere. Martec ofer clienilor si internaionali mai multe opiuni pentru folosirea tehnologiei sale, de la vnzri sau nchirieri, pn la dezvoltarea de parteneriate locale. Martec intete s dezvolte n continuare distribuia pe plan modial a tehnologiei sale prin formarea de parteneriate strategice cu companii experimentate n domeniul reabilitrii drumurilor. Utilizarea materialelor reciclate n pavajul de asfalt reprezint o priz valoroas pentru astfel de materiale. Depirea multor bariere, tehnice i non-tehnice, necesit angajamentul tuturor prilor interesate de a aciona n consecin. Eforturile guvernului, n majoritatea cazurilor, sunt importante, dac nu chiar eseniale, pentru a oferi cercetarea i servicii de informaii gratuite de restriciile comerciale, putnd crete astfel profitabilitatea reciclrii prin intermediul legislaiei sau stimulentelor financiare. Este evident c fiecare SNM reciclate va avea mai mult de o eventual utilizare. Folosirea materialelor reciclate este mai durabil dect gsirea de noi aplicaii. n afar de factorii tehnici i economici, ngrijorarea fa de utilizarea sticlei reciclate n pavajul de asfalt poate veni, de asemenea, din potenialul ei de a cauza sarcini de mediu n structura traficului rutier, cum ar fi scurgerea de poluani i de levigare. Transportul i prelucrarea materialelor din sticl n proporii dorite presupune utilizarea de energie suplimentar i creterea emisiilor proporionale cu cantitatea prelucrat. Situaiile conflictuale necesit instrumente obiective de evaluare a mediului care poate cuantifica i compara diferitele sarcini de mediu pentru construirea diferitelor tehnici, materiale uzate i opiuni de ntreinere. Aceast lucrare a introdus conceptul de evaluare a ciclului de via al pavajului de asfalt prin revizuirea instrumentelor de evaluare a ciclului de via existente la nivel mondial, prin identificarea deficitului de cunotine n industria rutier din Marea Britanie i prin descrierea dezvoltrii unui model de evaluare a cilului de via pentru construirea pavajelor de asfalt. Detaliile au fost oferite att de metodologie ct i de sursele de date. Modelul ar trebui s reprezinte ct mai multe variabile ntr-un proiect de pavaj. Un model practic ar trebui s fie populat cu date de bun calitate. De asemenea, trebuie testate i calibrate prin studii de caz reale. Multe procese care nu au aport de energie au fost stopate din studiul evalurii ciclului de via, pur i simplu pentru c datele de emisie solicitate nu au fost documentate. Pe de alt parte, materialele inovatoare pentru asfalt i de stabilire a tehnicilor apar ca rspuns la mbuntirea industriei. n cazul n care datele necesare pentru un proces unitate provin de la mai multe surse, compatibilitatea de date trebuie s fie studiat. n ciuda provocrilor, modelul evalurii ciclului de via este acceptat de ctre sectorul rutier pentru a msura i compara impactul duratei de via cheie de mediu ale produselor sale i a proceselor de construcie. Aplicaiile recomandate de modelul evalurii ciclului de via al pavajelor asfaltice include compararea a: - compoziiei diferite a asfaltului i utilizarea materialelor - materialelor reciclate cu agregate pure - diferitelor materiale reciclate - diferitelor tehnici de stabilire sau de reciclare i opiunilor de ntreinere - asfaltului cu reet standard a betonului. 48

Pe baza rezultatelor acestor teste de laborator pe mixtur asfaltic modificat cu substane ignifuge i cu liani de trihidoxid de aluminiu i ale acestor mixturi comparate cu cele de control, pot fi trase urmtoarele concluzii: - substanele ignifuge pot reduce considerabil inflamabilitatea liantului pentru asfalt la coninut sczut - descompunerea termic a liantului pentru asfalt este afectat de prezena trihidroxidului de aluminiu - coninuturile de trihidroxid de aluminiu au un efect redus asupra performanelor mixturii asfaltice - efectul substanelor ignifuge i al trihidroxidului de aluminiu privind rezistena indirect la traciune i pierderea acesteia este diferit; pierderea rezistenei indirecte la traciune a mixturii asfaltice modificat cu trihidroxid de aluminiu este cea mai mare Pe scurt, utilizarea cu succes a mixturii asfaltice modificat cu trihidroxid de aluminiu n construirea pavajului poate oferi un nou i sigur material rutier, mai ales n tunele. Ar trebui remarcat faptul c aceste rezultate au fost bazate pe limitarea datelor de testare din laborator i ar trebui s fie n continuare examinate n domeniu. Nevoia unei caliti ridicate, unui cost eficace i durabilitatea mediului de construcie rutier au condus la definirea unei metodologii pentru studiul amestecurilor bituminoase cu cu coninut ridicat de asfalt reciclat, pentru a fi utilizat att n construcii i ntreinere de drumuri i piste de aeroport, ct i pentru mbuntirea instalaiilor de producie de asfalt. n faza de proiectare a amestecurilor reciclate sunt ntlnite mai multe etape, printre care: - reglarea cantitii de asfalt reciclat pentru a asigura omogenitatea cerut, n special n ceea ce privete identificarea sursei i caracterizarea materialelor componente legate de viitoarea utilizare - selectarea unui tip de bitum pur (capabil de a ntineri liantul vechi din asfaltul reciclat) - caracterizarea fiecrui component al asfaltului produs n laborator, funcie de utilizarea dorit - optimizarea amestecurilor ce urmeaz a fi produse, astfel nct s existe un compromis n proiectarea clasic a amestecurilor bituminoase, ntre performana dorit, buna calitate i durabilitate. Testele caracteristicilor mecanice efectuate n acest studiu au artat c, chiar i cu procente foarte mari de materiale reciclate (pn la 50%), este posibil realizarea unei conformiti cu cerinele din specificaiile italiene i standardele pentru amestecuri bituminoase, adic cele care sunt concepute pentru suprafaa straturilor de drumuri cu nivel foarte ridicat de trafic, n regiunile cu climat cald.

49

Bibliografiemixtures containg flame retardant modifier Construction and Building Materials 23 (2009): 2277-2282 2. Clara Celauro, Celauro Bernardo, Boscaino Gabriele, Production of innovative, recycled and hight-performance asphalt for road pavements Resources, Conservation and Recycling 54 (2010): 337-347 3. Yue Huang, Roger N. Bird, Oliver Heidrich, A review of the use of recycled solid waste materials in asphalt pavements Resources, Conservation and Recycling 52 (2007): 58-73 4. Yue Huang, Roger N. Bird, Oliver Heidrich, Development of a life cycle assessment tool for construction and maintenance of asphalt pavements Journal of Cleaner Production 17 (2009): 283-296

1. Jianying Yu, Peiliang Cong, Shaopeng Wu, Investigation of the properties of asphalt and its

50

CuprinsCapitolul I Investigarea proprietilor asfaltului............................................................................................. 1 I.1. Introducere............................................................................................................................................... 1 I.2. Materii prime i metode .......................................................................................................................... 1 I.3. Rezultate i discuii ................................................................................................................................. 3 I.4. Urmrirea rezultatelor testului................................................................................................................. 6 Capitolul II Utilizarea deeurilor solide reciclate n pavajele de asfalt .......................................................... 7 II.1. Introducere ............................................................................................................................................. 7 II.2. Deeurile care rezult i gestionarea deeurilor solide ........................................................................ 14 II.2.1. Deeurile de sticl ......................................................................................................................... 14 II.2.2. Zgura de oel ................................................................................................................................. 15 II.2.3. Anvelope ....................................................................................................................................... 16 II.2.3.1. Procesul umed ........................................................................................................................ 16 II.2.3.2. Procesul uscat......................................................................................................................... 17 II.2.4. Materiale plastice .......................................................................................................................... 17 II.3. Cerinele de proprietate pentru materiale n pavajele de asfalt ............................................................ 18 II.3.1. Cerine de proprietate pentru agregate .......................................................................................... 18 II.3.2. Cerinele de proprietate pentru asfalt ............................................................................................ 18 II.4. Discuii ................................................................................................................................................. 18 Capitolul III - Dezvoltarea unui instrument de evaluare a ciclului de via pentru construcia i ntreinerea pavajelor de asfalt ............................................................................................................................................ 20 III.1. Introducere .......................................................................................................................................... 20 III.2. Resursele evalurii ciclului de via pentru industria de asfalt........................................................... 20 III.3. Unitatea procesului de definire i de dezvoltare al inventarului......................................................... 22 III.4. Descrierea modelului de evaluare a ciclului de via ......................................................................... 24 III.4.1. Parametrii de proces ...................................