CZ169799A3

CZ169799A3 - Způsob zpracování škváry na asfaltové podložní vrstvy vozovky

Info

Publication number: CZ169799A3
Application number: CZ991697A
Authority: CZ
Inventors: Daniel Berrebi; Honoré Goacolou
Original assignee: Enterprise Jean Lefebvre
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-11-17
Also published as: ES2176796T3; CZ299422B6; WO1998022233A1; FR2755884A1; EP0938387B1; CA2272141A1; EP0938387A1; FR2755884B1

Description

ZPŮSOB ZPRACOVÁNÍ ŠKVÁRY NA ASFALTOVÉ PODLOŽNÍ VRSTVY VOZOVKY.

1. ) Oblast techniky

Předmětem vynálezu je metoda zpracování škváry se zřetelem na její intertisaci a/nebo její zhodnocení. Cílem je rovněž příprava směsi zpěněného asfaltu se škvárou a její použití pro zhotovení silničních podložních vrstev.

V průběhu celého textu jsou procentové hodnoty uvedeny jako váhová procenta suché hmoty.

V průběhu celého textu se poměrem x/y asfaltu rozumí třída tvrdosti, definovaná normalizovanou zkouškou prostupnosti pro jehlu podle normy NF T-66004.

2. ) Dosavadní stav techniky

Během spalování domácího odpadu vznikají dva materiály. Je to zaprvé popel z odlučovačů kouře, jehož rozpustná frakce je velmi vysoká. V tomto popelu jsou nakoncentrovány znečišťující látky (zvláště chloridy a těžké kovy) o velmi malé zrnitosti. Zadruhé je získávána zpopelňovací škvára, kvalitnější hmota o zrnitosti ekvivalentní prosátému přírodnímu materiálu používanému pro podložní vrstvy vozovky, která může být použita v technice stavby silnic.

Pro přeměnu na surovinu ke stavbě silnic je škvára zpracovávána ve zvláštním zařízení a to se dvojím záměrem. Jde o to, aby se hmota stala zhodnotitelnou z hlediska norem týkajících se škváry, jak je definovalo Ministerstvo životního prostředí. Vedle toho si přejeme dát této hmotě vhodné geotechnické vlastnosti.

Toto zpracování sestává z následujících operací:

. separace železných kovů, . separace neželezných kovů, . prosátí (pro získání velikosti zrna 0/20 mm), . oddělení lehkých nespalitelných částic proudem vzduchu, . zrání po dobu nejméně 3 měsíců, během kterých se škvára chemicky stabilizuje • · · · • · · · ··· · » · ···· ·· ··· · · · ··· ·· · ······· · · ·· ·· ·· · ·· ·· (oxidace,karbonizace) . případně zpracování vodným pojivém.

Podle oběžníku francouzského Ministerstva životního prostředí týkajícího se „Eliminace škváry vzniklé spalováním městských odpadů s datem 9. května 1994 je škvára klasifikována do tří kategorií podle svého chování při vyluhování:

. kategorie V : škvára s malou vyluhovatelnou frakcí (obsah je nižší než práh 1), . kategorie M : škvára průměrná (obsah vyluhovatelné frakce je nižší než práh 2), . kategorie S : škvára se vysokou vyluhovatelnou frakcí (obsah přesahující práh 2).

Naměřené parametry dovolující zařadit škváru do některé z těchto kategorií jsou následující: rozpustná frakce, rtuť, olovo, kadmium, arsen, chrom IV, sulfáty, celkový organický uhlík a ztráta při spalování.

TABULKA A

OBSAH	JEDNOTKA	Prahová hodnota 1	Prahová hodnota 2
Rozpustná frakce	%	5	10
Hg	mg/kg	0,2	0,4
Pb	Mg/kg	10	50
Cd	Mg/kg	1	2
As	Mg/kg	2	4
Cr IV	Mg/kg	1,5	3
SO?	Mg/kg	10000	15000
Celkový.org. C	Mg/kg	1500	2000
Ztráta při spálení	%	5	5

Škváry s vysokým obsahem vyluhovatelných látek jsou deponovány na klasifikovanou skládku.

Škváry s nízkým obsahem vyluhovatelných látek mohou být použity v silničářské technice.

Škváry s mezilehlými hodnotami obsahu vyluhovatelných látek musí být stabilizovány tak, aby se dostaly do kategorie V a mohly být použity v technice stavby silnic.

• · • · · ·

Z geotechnického hlediska jsou vzniklé škváry, které nejsou stabilizovány, klasifikovány do kategorie F61, která obsahuje vedlejší průmyslové produkty. Sem patří škváry vzniklé dokonalým spalováním, prosáté, zbavené železa a uskladněné.

Oblasti a podmínky použití škváry při stavbě silnic jsou oběžníkem rovněž definovány. Škváry je možno použít v navážkách, v tvarovací vrstvě (*) a v podložní vrstvě vozovky silnice nebo parkingu.

Podmínky použití škváry v navážce a v tvarovací vrstvě jsou upřesněny v technickém návodu „Zhotovení navážek a tvarovacích vrstev, které publikovaly SETRA a LCPS v září 1992, který zařazuje tyto materiály do kategorie F6. Naproti tomu použití do podložní vrstvy vozovky nebylo kodifikováno.

Oblast použití je přiměřná k omezením, vážícím se obecně k riziku znečištění vod. Ve fázi stavby musí být aplikace škváry provedena takovým způsobem, aby byl omezen kontakt s vodou meteorickou, povrchovou a podzemní, a to včetně období aplikace.

Ve všech případech se škvára musí používat mimo zaplavovaných zón a mimo ochranné perimetry blízké oblastem jímání pitné vody, jakož i ve vzdálenosti nejméně 30 m od jakýchkoli vodních toků. Bude vhodné dbáti na použití takových materiálů v dostatečné vzdálenosti od nejvyšsí známé hladiny vody. Konečně, materiál nemá sloužit pro navážky do výkopů pro kovové kanalizace, neboť existuje nebezpečí vzniku galvanické koroze.

Použití škváry při pracech stavebních se nejprve omezovalo na zhotovení navážek a teprve potom byla škvára užívána na podložní vrstvy při silničních stavbách. Vzhledem ke zvláštním vlastnostem škváry se první problémy ukázaly při stavbě základových vrstev vozovek.

V případě použití nezpracované škváry pro silniční stavby, které nevyžadují vysokou nosnost, jako jsou parkoviště, chodníky, soukromé komunikace atd., bylo apriori možno škváru použít pro základové vrstvy. Na experimentálních úsecích staveb, kde byly použity ve základové vrstvě různé škváry pokryté 3 až 6 cm asfaltové směsi, však během následujího léta docházelo k poruchám.

(*) Srovnání franc. odborných termínů a jejich překladů je uvedeno na str.21 • · · • · · · ··· · · · ····

Některé tyto experimentální úseky jevily lehké zvětšení objemu (1 až 2 procenta) dokázané altimetrickým měřením, jakož i několik vydutí s tvářností podobnou deformacím způsobeným kořeny stromů na našich chodnících (jedno až pět vydutí na 10 čtverečních metrech na úsecích jevících poruchy).

Použití škváry zpracováné vodným pojivém dovoluje rozšířit pole jejího použití. Pro ilustraci je možno se obrátit na francouzský patent FR 2 689 120 uplatněný Demanderessem.

Zpracování vodným pojivém má dvojí účel. Zkušenost ukazuje, že dozrávání není ve všech případech dostatečné k tomu, aby se škvára kategorie M změnila na škváru kategorie V (případ vysokého obsahu sulfátů). Toto zpracování dodává škváře větší mechanickou odolnost.

V rámci pokusných úseků staveb, které mají základové vrstvy z upravené škváry, kryté tenkou vrstvou asfaltové směsi, lze konstatovat vývoj mechanické odolnosti srovnatelné s odolností upraveného klasického materiálu používaného do podložních vrstev.

Některé směsi se však degradují a na konci prvního roku jeví povrchová vydutí, více či méně hojná. Tato vydutí jsou malých rozměrů (průměr mají okolo 10 cm) a jsou rovnoměrně rozložena na celém povrchu úseku, přičemž jejich hustota závisí na použité směsi a může dosáhnout několika jednotek na čtvereční metr. Vývoj tohoto jevu v čase nezpůsobuje zvětšení celé hmoty vozovky (altimetrické hodnoty jsou stabilní).

Byl zkoumán původ těchto vydutí a úloha hliníku v procesu vydouvání vrstev vozovky.

Z tohoto důvodu byly po objevení vy dutin provedeny sondy technikou jádrového vrtání zasažených vrstev (asfaltové krycí vrstvy a základové vrstvy).

Tyto výzkumy jednoznačně ukázaly, že blízko rozhraní asfaltového potahu vozovky jsou přítomny částice kovového hliníku, více či méně rozloženého. Tyto částice hliníku jsou doprovázeny sférickou zónou hydratovaných gelů, které vyplňují celý objem vydutí povrchu.

Analýza těchto gelů, které jsou zřetelně odpovědné za bodová vydouvání vozovky, provedená na dvou vzorcích metodou kyselé mineralizace, ukázala převažující obsah hliníku.

Poruchy základových vrstev vozovky obsahujících škváru lze tedy vysvětlit vysrážením sloučenin na bázi hliníku, následujícím po přirozeném snížení pH.

• · · ·

Tato konstatování vedou k navržení tříetapového modelu vzniku uvedených jevů:

1) Rozpuštění částic hliníku při zvýšeném pH na ionty A1O ',

2) Snížení pH v průběhu karbonisace vápna atmosferickým kysličníkem uhličitým, k čemuž dochází uvnitř vrstev vozovky oxidací reziduálních nespálených částic škváry.

3.) Reprecipitace iontů A1O²’ na hydroxid hlinitý (pevnou hygroskopickou látku), což je v případě slabého tlaku vrchních vrstev doprovázeno zvětšením objemu

Obr. 1 ukazuje schematický řez základové vrstvy, obsahující škváru upravenou vodným pojivém v místě, na kterém dochází k vydutí.

Obrázek ukazuje povrchové lokální vydutí silniční struktury jejíž podložní vrstva 1 je tvořena škvárou upravenou vodným pojivém. Tato podložní vrstva je pokryta vrstvou asfaltu 2, pod níž se právě nachází částice kovového hliníku 4. Tato je doprovázena sférickou zónou zhydratovaných gelů 5, vyplňujících objem vydutiny. Je možno pozorovat porušení asfaltové vrchní vrstvy ve formě prasklin 3.

3) Podstata vynálezu.

Je tedy zapotřebí vynalézt proceduru vedoucí k materiálu, který bude tvárný v čase, stabilní na místě uložení a který nebude dávat vznik prasklinám.

Pro zachování ekonomických hledisek nesmí být procedura příliš složitá a musí být kompatibilní s běžnými výrobními prostředky (výroba ve středisku úpravy zrnitých přírodních materiálů). Mimo jiné musí být aplikovatelná srovnávačem a nivelačním strojem a musí používat čistý asfalt, který nebyl předem transformován například na emulsi.

Toho lze podle vynálezu dosáhnout pomocí postupu úpravy škváry ve smyslu její intertisace a/nebo zlepšení jejích mechanických vlastností, při kterém je v míchacím zařízení navzájem míšena škvára se zpěněným asfaltem tak, aby vznikla podložní vrstva vozovky.

Z geotechnického hlediska je škvára relativně málo citlivá vůči vodě, což se projevuje vysokou úrovni nosnosti materiálu ve velkém rozsahu obsahu vody. Při obsahu vody 3 - 4 % byl naměřen Index Okamžité Nosnosti vyšší než 100.

• ·

Na Obr. 2 je ilustrována pec na spalování domovního odpadu, která produkuje škváru. Odpadky 6 jsou vnášeny do pece 7. Škvára 8 se shromažďuje v dolní části pece 7 v extraktoru 9, kde přichází do styku s vodou 10. Nakonec postupuje škvára extrakci za vlhka. Má vzhled černé hmoty 11, obsahující částice velkého rozměru, jako jsou železné předměty.

Obr.3 ukazuje schéma principu střediska pro výrobu podložní spojovací vrstvy vozovky obsahující zpěněný asfalt.

Zpěněný asfalt je získáván v mísiči 12 injektováním velmi malých množství vody a zpěňovacího činidla do asfaltu prostřednictvím mísící komory.

Pod tímto mísičem je pak umístěna rampa 13.

Jsou použity dávkovači násypky 14, ve kterých je možno škváru aditivovat 15 před jejím dopravením do mísiče 12. V dalším postupu řídíme přidávání práškovitého aditivu, zvoleného co nejvýhodněji, například nehašeného vápna, hašeného vápna, jemně mletého vápence či jejich směsí, v mísícím zařízení umístěném za příslušným silem. Na konci linky je umístěno zařízení pro dávkování výrobku 17, které umožňuje jeho odvoz nákladními automobily.

Je výhodné zhotovovat směs inkorporací zpěněného asfaltu o teplotě mezi 140 a 180°C včetně, se škvárou 8, která má teplotu blízkou teplotě prostředí.

Tato metoda spočívá v inkorporací horkého asfaltu ve zpěněné formě do nezahřátých granulátů.

Výroba podložních vrstev ze zpěněného asfaltu může probíhat v úpravnách zrnitých přírodních materiálů vodnými pojivý. K tomuto běžnému vybavení je nutno připojit:

. cisternu na silniční asfaltu, . plošinu na výrobu zpěněného asfaltu, a . pulverisační rampu instalovanou nad mísícím zařízením.

Zpěněný asfalt je získáván například injektováním velmi malých množství vody a zpěňujících látek do asfaltu pomocí mísící komory.

Přidaná voda se pří kontaktu s horkým asfaltem okamžitě vypařuje a dává vznik zpěněnému asfaltu, který se objevuje po průchodu do diíuséru a naplnění kónické trysky. Laboratorní testy ···· ·· ·♦ ···· ·· ·· • · · ·· · ···· ··· ·· · ···· • · · · · · · · ··· ··· ······· · · • · ·· ·· · ·· ·· tvorby zpěněného asfaltu ukázaly významné hodnoty expanze, kolem hodnoty 10, ale také malou životnost, kterou je nutno využít pro co nej homogennější rozptýlení ve hmotě směsi.

K tomuto účelu je možno umístit nad mísící zařízení rampu. Ta nese velký počet trysek , což dovoluje co nejlépe rozptýlit zpěněný asfalt do hmoty směsi.

Rampa může být adaptována pro všechny rozměry míchacích zařízení a pro kónické trysky, jejichž difusní úhel a geometrie jsou optimizovány.

Různé složky (asfalt, voda a přísady) jsou vnášeny například pomocí dávkovačích pump a kontrolovány průtokometry, z nichž jeden je měrného typu, vhodný pro dávkování asfaltu.

Ovládací prvky motorů a vany na plošině jsou obecně spojeny s pohyblivým pultem, instalovaným v povelové kabině centrály po výrobu jemnozrnných přírodních materiálů pro silniční techniku.

Pro uskutečnění slepení asfaltu s hrubými částicemi materiálu je možno na štěrk rozprášit přísadu zvyšující adhesivitu.

Instalace cisterny, plošiny a rampy na mísícím zařízení trvá přibližně jeden pracovní den.

Po většinu času je hotová podložní vrstva vozovky ze zpěněného asfaltu dopravována nákladními automobily s plachtou, což pomáhá udržovat její obsah vody. Je rozprostírána srovnávačem nebo finišérem a zahuštěna klasickým způsobem zahrnujícím vibrační kompaktér a kolový kompaktér. Jako pro všechny asfaltové materiály je nutno obecně předvídat položení zakotvovací vrstvy před aplikací podložní vrstvy ze zpěněného asfaltu.

Materiál je velmi snadno manipulovatelný a je snadno aplikovatelný. Oproti většině asfaltových materiálů má podložní vrstva ze zpěněného asfaltu dlouhou dobu pro aplikaci, dvacet čtyři až čtyřicet osm hodin, i více. Navíc je možno ji okamžitě zatížit silničním provozem.

Před aplikací definitivní vrchní vrstvy nesoucí silniční provoz (vrchní nátěry, tenkovrstevné asfaltové směsi, zastudena lité asfaltové směsi a obecněji všechny typy asfaltových směsí) je možno aplikovat štěrkovitý utěsňovací nátěr (emulse štěrku 4/6). Tento nátěr může mít dvě funkce:

.udržení hygrometických podmínek podložní vrstvy vozovky ze zpěněného asfaltu po dobu jejího zrání.

···· ·* ·· ···· ·· ·· • · · · · · *··· ··· ·· · · · · · • · ··· · · * ··· ··· ······· · · ♦ · ·» · · · ·· ·· .ochranu povrchu v momentě uvedení do silničního provozu (večer a o víkendu).

Je výhodné realizovat směs tak, že zpěněný asfalt aplikujeme v relativním poměru váhy asfaltu mezi 2 a 9% včetně, nejlépe mezi 3 a 6% včetně.

Takové směsi jsou zajímavé ve dvojím smyslu:

. spojení se zrny tvrdých hornin dovoluje uspokojit požadavky nutné pro určitá použití, . spojení se.zmitým přírodním materiálem chudým nájemné částice, který je v tomto stavu nepoužitelný, dovoluje jeho zhodnocení bez ohrožení kvality směsi.

Složky podložní vrstvy vozovky obsahující zpěněný asfalt mohou být tří typů.

Granuláty jsou tvořeny samotnou škvárou nebo její směsí s přírodními zrnitými materiály. Použitým pojivém je obecně čistý nebo modifikovaný asfalt, který může být případně ředěný uhelným olejem nebo olejem z nafty, v poměru 10/20 až do 180/220, pokuď možno Venezuelského původu pro jeho zpěňovací schopnost a dobrou adehesivitu k zrnitým materiálům.

Například, hašené vápno je do směsi přidáváno pro hydrofobisaci zrnitých materiálů. Pro určité přírodní granuláty, zvláště křemito-vápencové, může nastat nutnost přidat přísadu zvyšující adhesivitu.

Zpěňující a stabilizující látky je možno použít rovněž pro získání zpěněného asfaltu a ovlivnění jeho kvality.

Je výhodné přidávat přírodní zrnité materiály vybrané ze skupiny obsahující přírodní písek, drcené přírodní horniny a drcený demoliční beton; přírodní zrnité materiály jsou přidávány v relativním váhovém poměru mezi 0 a 90% včetně a nejlépe mezi 30 a 60% včetně.

Je možno použit jakýkoli přírodní písek do té míry, že splňuje kriteria čistoty podle normy ΝΈ PÍ8-597 aplikovatelné na materiály silničního podloží.

Mimo to je možno použít všechny druhy drcených demoličních betonů použitelných v silniční technice.

• · •··· ·· ·· ···· • · · · « · • · · · · · • · · · · · · • · · · · · · • · · · · · ·

V obecném smyslu se formulační studie pro podložní spojovací vrstvu vozovky ze zpěněného betonu sdružuje se studií pro směsi.zrnitých přírodních materiálů s alsfaltovou emulsí, užívané v silniční technice (norma NF P98-121).

Nanesené směsi představují vrstvu o zrnitosti blízké navlhčené zrnité hmotě z přírodního materiálu, to jest všestranně dobrou charakteristiku chování v krátkodobém intervalu (index okamžité nosnosti).

Zrnitost může být typu 0/10, 0/14 nebo 0/20 podle předpokládané tloušťky aplikované vrstvy.

Je výhodné přidat ke směsi práškovitý doplněk pečlivě vybraný mezi nehašeným vápnem, hašeným vápnem, jemně mletým vápencem či jejich směsí, ve váhovém poměru nižším než je 10%, nejlépe mezi 0,5 až 3% včetně, a případně vodu tak, aby byl respektován přizpůsobený obsah vody.

Ještě výhodnější je přidat směs dalších doplňků vybraných ze skupiny přísad ke zvýšení adhesivity a zpěňovacích přísad, které je možno přidat až do relativního váhového poměru kolem 5 promile a nejlépe pod 2 promile.

Je vhodné nechat projít škváru 8 proudovým separátorem dle Foucaulta aby se odstranil hliník a to před vnesením škváry do směsi.

Ještě vhodnější je zbavit škváru železa a to magnetickým tříděním a/nebo prosíváním krz síto s kruhovými otvory o velikosti menší než 50 mm, nejlépe kolem 30 mm.

Předběžné zpracování škváry přesahuje obvykou jednoduchou preparaci škváry. Dokonalejší odstranění železa se odehrálo v několika etapách, obzvláště díky magnetickým „kladkám“.Přesátím je možno získat granulát 0/20 o správné gradaci, jež patří mezi nezpracované škváry specifikované normou NF P98-129.

Dodatečná zpracování dovolují materiál vyčistit odstraněním nežádoucích částic:

. zbytky nespáleného papíru a plastů jsou odstraněny proudem vzduchu, . neželezné kovy a zvláště hliník jsou odstraněny průchodem Foucaultovým proudovým separátorem.

Dáváme přednost skladování škváry 8 po procesu odstranění kovů a to asi po dobu 3 měsíců před tím, než bude aplikována do směsi.

Podložní vrstva vozovky ze zpěněného asfaltu, kterou lze získat postupem odpovídajícím vynálezu, může být užívána pro zhotovení podložních vrstev silnice, obzvláště pro zhotovení zakládacích a základových vrstev nových silnic, obzvláště silnic se slabým či středním zatížením , nebo pro zesílení obnovovaných silnic.

Vynález je lépe pochopitelný na základě následujících neomezujících příkladů, které představují způsoby přednostní aplikace postupu podle vynálezu.

4.) Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

1) Cíl

Mechanické vlastnosti podložní vrstvy vozovky zhotovené ze škváry a zpěněného asfaltu jsou, jako u jiných emulsí zrnitých přírodních materiálů, zjišťovány pomocí“

- zkoušky dle Durieze (NF P98-251-4), a

- zkoušky pomocí lisu s otáčivým smykem (LOS) (NF P98-252).

Výše popsaná podložní vrstva je vyrobena v laboratorním mísícím zařízení, ve kterém je do zrnitého materiálu inkorporován zpěněný asfalt, vyrobený v zařízení ke zpěňování, speciálně zhotoveném pro tuto techniku.

Cílové minimální parametry jsou následující:

- přítomnost dutin dle Durieze : nižší nebo rovná čtrnácti procentům,

- odolnost ke stlačení bez ponoření „Rc“ rovná nebo vyšší než 3,5 Mpa,

- poměr rc/Rc vyšší nebo roven 0,55 přičemž r_c je odpor ke stlačení po uložení ve vodě,

- procento dutin při zkoušce LOS: při 10 otočkách má být nižší nebo rovné 23%, při 200 otočkách nižší nebo. rovné 15% • · * · · ft

Zkouška obsahu LOS dovoluje předvídat kompaktibilitu materiálu a jeho hustotu při stavbě (NFG P98-252).

2) Předběžná studie směsi škváry a zpěněného asfaltu

Předběžná studie dovolila stanovit obsah asfaltu na 4%. Výsledky této studie, uvedené níže, ukazují ve všech případech malou citlivost k obsahu vody, mechanické chování které je velice uspokojující z hlediska.specifikací normy NF P98-121 vztahující se k asfaltovým emulsím zrnitých přírodních materiálů, která slouží jako referenční pro zrnité materiály zpracované zpěněným asfaltem.V následující tabulce I jsou uvedena různá použitá složení.

TABULKA I

Škvára (%)	98	98	98	98
Vápno (%)	2	2	2	2
Obsah asfaltu (VPC)	3,5	3,5	4,5	4,5
Obsah vody (%)	13,5	17	13,5	17
DURIEZ Rc vzduch (Mpa)	3,34	3,57	4,21	3,73	>3(*)
Rc voda (Mpa)	2,47	2,66	2,45	2,68
Obsah vody: rc/R_c	0,74	0,75	0,58	0,72	>0,55(*)

(*) Specifikace normy NF P98-121, to jest emulse zrnitého materiálu typu 2.

Ve většině případů dostaneme hodnoty: Rc > 3,5 Mpa

Rc/Rc > 0,55

Následkem toho jsou cíle stanovené na začátku skutečně dosaženy.

3) Optimalizace složení

Výsledky následující tabulky II ukazují značný vliv obsahu vápna. Jsou srovnávány mechanické vlastnosti při dvou složeních.

• · · · · « • » · · « ·

Minimální obsah je 1% vápna.

TABULKA II

SLOŽENÍ	1	2
Škvára z MASSY (%)	98	98
Hašené vápno (%)	2	1
Jemnozrnné vápence (%)	-	1
Obsah vody (%)	13,5	13,5
Asfalt 70/100 (VPC)	4,0	4,0
Průměr bohatosti	2,34	2,34
MECHANICKÉ CHARAKTERISTIKY Rc vzduch (Mpa)	4,38	3,53	>3 (*)
r_c voda (Mpa)	2,97	2,02
Obsah vody: rc/Rc	0,68	0,57	>0,55 (*)

(*) Specifikace normy NF P98-121 (emulse přírodního zrnitého materiálu typu 2).

Opět dostaneme hodnoty: Rc > 3,5 MPa rc/Rc > 0,55

Následkem toho byly cíle stanovené na začátku skutečně dosaženy. Při použití hašeného vápna lze zaznamenat zlepšení hodnoty Rc.

4) Charakteristiky zrnitých materiálů na bázi škváry

Byly testovány dva typy zrnitých materiálů (směsi škváry a zrnitých přírodních materiálů). Jedna směs obsahuje 50% škváry a 50% kvarcitu. Druhá obsahuje 50% škváry a 50% vápence.

Vlastnosti těchto směsí, posuzované podle specifikací normy NF P98-121 nejsou průkazně odlišné od kontroly obsahující pouze škváru.

Tyto vlastnosti jsou uvedeny v následující Tabulce III.

> 9 · · · « • · ·

TABULKA III

SLOŽENÍ
Škvára z Massy	98	49	49
10/20 pískovec-kvarcit	-	30	-
0/4 pískovec kvarcit	-	20	-
10/20 vápenec (%)	-	-	30
0/4 vápenec (%)	-	-	20
Hašené vápno (%)	1	1	1
Jemnozrnný vápenec (%)	1	-	-
Obsah vody (%)	13,5	8,5	8,5
Asfalt 70/100 (VPC)	4,0	4,0	4,0
Průměr bohatosti	2,34	2,43	2,48
MECHANICKÉ CHARAKTERISTIKY Rc vzduch (Mpa)	3,52	3,72	3,58
r_c voda (Mpa)	2,02	2,50	2,56
Obsah vody: rc/Rc	0,57	0,67	0,72

Opět získáme: R_c > 3,5 Mpa rc/Rc = 0,55

Následkem toho byly cíle stanovené na začátku skutečně dosaženy.

Příklad 2

Jsou realizovány různé zkušební úseky.

2.1 Lokalizace

Zkušební úseky byly realizovány v červnu 1995 na přístupové silnici k závodu pro zhotovování asfaltových směsí v Demanderesse. Na této silnici probíhá provoz těžkých nákladních

4« «· *··· aut dopravujících stavební materiály. Jedná se o provoz třídy T3, to jest mezi 50 a 150 těžkými nákl. automobily za den.

2.2 Testované směsi

Byly realisovány níže uvedené směsi a aplikováno bylo 5 směsí označených a), b), c) d) a e).

a) 98% škváry + 2% práškovítého doplňku (*) + 4% váhy asfaltu 70/100.

b) 50% škváry + 49% tvrdého.vápence + 1% vápna + 4% váhy asfaltu 70/100.

c) 50% škváry +35% mořského štěrku + 14% cementového residua + 1% vápna a 4% váhy asfaltu 70/100.

d) 50% škváry + 48% kvarcitového písku + 2% práškovítého doplňku (*) + 4% váhy asfaltu 70/100.

e) Referenční směs přírodního zrnitého materiálu (silikát - vápenec) a zpěněného asfaltu: 99% mořského štěrku + 1% vápna + 4% váhy asfaltu 70/100.

(*) práškovitý doplněk obsahuje vápno a jemnozrnné vápence (50 - 50). Cementová residua jsou v originále označena jako „aérofall“.

Poznámka: škvára byla zhotovena podle výše uvedeného postupu.

2.3 Tloušťka asfaltového pokryvu

Co se týče asfaltové vrstvy byly zvoleny tloušťky 6 a 10 cm. Základová vrstva byla silná 16 a 12 cm. Celková tloušťka byla konstantní a rovnala se 22 cm.

2.4 Disposice pokusných úseků

Pokusné úseky vozovky byly konstruovány následovně:

Stavba pěti úseků základu dlouhých 25 m a širokých 6 m, se základovou vrstvou silnou 16 cm.

Podélné odstranění vrstvy základu na jedné polovině vozovky (3 metry), do hloubky 4 cm.

·· ···· ···· ·· • · · ·· 9 9 * · · • · · · · · » - e · ·· 9 9 9 9 9 9 »··> ·»» ·»····· _β « ·· ·· ·· 9 ·· ·<-»

- Na odfrézované polovině silnice zhotovení spojovací vrstvy z asfaltové směsi o síle 4 cm,

- Zhotovení 6 cm silné svrchní vrstvy vozovky v celé šíři pokusného úseku.

Poznamenáváme, že před aplikací svrchních vrstev vozovky z asfaltové směsi byla na existujícím.podkladu a na základové vrstvě zhotovena zakotvovací vrstva a těsnící vrstva

Tyto pokusné úseky byly podrobně sledovány a pozorování byla bilancována po šestnácti měsících provozu zahrnujících dvě letní období, příhodná pro vznik výdutí v případě, že by existovalo jejich risiko.

2.5 Výsledky sledování

Byly sledovány parametry výchylek, sond z jádrového vrtání, nivelisace a vizuálních zaměření.

a) Míra výchylek

Byly zjišťovány:

u podkladu před aplikací materiálů na koberci vozovky ihned po jeho položení na koberci vozovky po roce provozu

Výsledky jsou uvedeny v následující Tabulce IV.

TABULKA IV

Období	Před stavbou	Po stavbě	Po roce provozu
Střední hodnota výchylky	218	99	76
Faktor oslabení	1	0,45	0,35

Snížení výchylek odráží strukturní schopnost škváry zpracované zpěněným asfaltem a její zrání v čase, což se projevuje zvláště tvrdnutím materiálu pod vlivem provozu. Strukturní • · · · mocnost je dobře srovnatelná s hodnotami známými u podložních vrstev vozovky zhotovených ze směsí přírodních zrnitých materiálů se zpěněným asfaltem.

b) Jádrové vrtání

Pět měsíců po položení vrstvy bylo možno provést jádrové vrtání. Válcové sondy, odebrané z úseku kde byla užita výhradně škvára, byly kompaktní a ukazovaly relativně vysokou úroveň kohese. Jedná se podstatnou výhodu.

c) Vizuální zaměření

Pravidlně prováděná vizuální zaměření nedokázala jakýkoli nepořádek co se týče zvýšení nákladů, praskání nebo vydouvání asfaltové směsi. To je další podstatná výhoda.

d) Míra nivelisace

Topografická zaměření provedná ihned po aplikaci, po jednom roce a po 15 měsících nedokázala vydouvání hmoty asfaltové směsi. To je další podstatná výhoda.

2.6 Dodatečné pokusné úseky

V květnu 1966 byly zhotoveny další pokusné úseky. Mají za účel charakterizovat chování škváry zpracované zpěněným asfaltem, jestliže z ní nebyly předem odstraněny částice hliníku. Měly také testovat asfaltové krycí vrstvy o malé tloušťce, které nebyly na prvních pokusných úsecích použity. Bylo naneseno 6 cm asfaltové směsi a dvě vrstvy nátěru.

Po prvním letním období bylo možno konstatovat, že bez ohledu na použitý typ asfaltové směsi nedošlo k výdutím.

CHARAKTERISTIKA SMĚSI ŠKVÁRY SE ZPĚNĚNÝM ASFALTEM Z HLEDISKA OCHRANY PROSTŘEDÍ.

Zpracování škváry zpěněným asfaltem snižuje risiko migrace znečišťujících prvků do přírodního prostředí.

Test vyluhování X 31-120 je normalisovaná procedura, která dovoluje kvantifkovat toto risiko. Tento test sestává v měření množství znečišťujících materiálů, které migrovaly do vody po • · dlouhodobém vyluhování materiálu čistou vodou. Následující tabulka V ukazuje výsledky testu pro škváru nezpracovanou a pro škváru zpracovanou zpěněným asfaltem:

TABULKA V

ANALYTIKA	Čistá škvára	Škvára-asfalt	Faktor snížení
Rozpustná frakce	2,29%	1,24	0,55
Obsah v mg/kg Celkový. Org. C	482	272,3	0,56
Chrom VI	0,27	0,15	0,55
Sulfáty	2077	1205	0,58
Rtuť	0,03	0,03	(*)
Olovo	0,03	0,03	(*)
Kadmium	0,03	0,03	(*)
Arsen	0,03	0,03	(*)

(*) Počáteční obsah je velmi nízký a poměr není průkazný.

Zpracování zpěněným asfaltem dovoluje prokazatelně snížit migraci znečišťujících látek. V rámci předpisů dovoluje toto zpracování zhodnocení škváry kategorie „M“ střední a přesune ji do kategire „V“. Ve skutečnosti jsou prahové hodnoty těchto dvou.kategorií, až na jednu výjimku, ve poměru vyšším nebo rovném 2. Poznamenáváme, že tato změna třídy je možná také vodnými pojivý, ale potom nemá do té míry systematický charakter, aby fenomén zachycení vznikl pro všechny škváry.

SROVNÁNÍ S OSTATNÍMI TECHNIKAMI ZPRACOVÁNÍ ASFALTEM

Proces zpracování zpěněným asfaltem byl srovnán se dvěma dalšími technikami běžně použitými pro výrobu asfaltových směsí, a to:

. obalování za horka (zrnitý přírodní materiál - asfalt) . obalování za studená pomocí emulse asfaltu (zrnitý přírodní materiál - emulse)

Tyto tři techniky byly srovnány při aplikaci na přírodní zrnité materiály na jedné straně a na škváru na straně druhé.

Šest testovaných složení je uvedeno v následujích tabulkách VI a VH.

TABULKA VI: složení na bázi škváry

Složení	S asfaltem	S emulsí asfaltu	Se zpěněným asfaltem
Škvára z Massy (*) (%)	100	100	98
Hašené vápno (%)	-	-	1
Jemnozrnný vápenec (%)	-	-	1
Residuální asfalt (VPC)	4,20	4,02	3,31
Průměr bohatosti	2,52	2,42	1,80

(*) nezbaveno hliníku

TABULKA VII: předpisy na bázi přírodních zrnitých materiálů

Složení	S asfaltem	S emulsí asfaltu	Se zpěněným asfaltem
10/14
pískovec-kvarcit (%)	20	26	26
4/10
pískovec-kvarcit (%)	30	35	25
0/4
pískovec-kvarcit (%)	49	49	48
jemnozrnný vápenec (%)	1	-	-
hašené vápno (%)	-	-	1
Residuální asfalt (VPC)	4,20	3,50	3,57
Průměr bohatosti	2,52	2,12	2,13

Výsledky získané pro těchto šest předpisů jsou uvedeny v následující přehledné tabulce VIII:

• · • · · · • ·

TABULKA VIII

MATERIÁLY	ŠKVÁRA	PŘÍRODNÍ GRANULÁTY
TYP	S asfaltem / emulsí / pěnou	S asfaltem / emulsí / pěnou
Residuální asfalt (VPC)	4,20 4,02 3,31	4,20 3,50 3,57
Průměr bohatosti	2,52 2,42 1,80	2,52 2,12 2,13
Odolnost ke stlačení (Mpa) -Rc vzduch	2,60 3,60 4,05	5,70 5,10 4,10
-r_c voda	0,40 2,30 2,26	4,00 3,20 2,63
Obsah vody (rc/Rc)	0,15 0,64 0,56	0,70 0,63 0,64

Analysa těchto výsledků ukazuje:

1. že technika výroby směsi za horka nedovoluje získat při použití škváry uspokojující výsledky. Odolnost ke stlačení je více nž dvakrát menší (2,19 x) a obsah vody je velmi nedostatečný (0,15 namísto 0,65 vyžadovaných normou NF P98-138 pro směs asfaltu s přírodním zrnitým materiálem);

2. že, pokud technika výroby směsi pomocí emulsí asfaltu dává se škvárou přijatelné výsledky, jsou tyto hodnoty nižší než hodnoty získané s přírodními zrnitými materiály. Odolnost ke stlačení je například snížena na 40%;

3. pouze technika zpracování zpěněným asfaltem dovoluje získat srovnatelné výsledky pro oba typy materiálů (odpor ke stlačení: 4,05 a 4,1 MPa - obsah vody : 0,56 a 0,64). Obsah vody, o něco nižší v případě škváry, může být upraven přidáním malého množství vápna navíc.

Test rozměrové stability ukázal průkazné rozdíly mezi zpracováním emulsí asfaltu a zpěněným asfaltem, pokud nebyla škvára zbavena hliníku. Následující graf ukazuje při použití zpěněného asfaltu vydutí v řádu 1% za 28 dní, což je přijatelné, zatímco při použití emulse asfaltu je to 2%.

• * • · · · • ·

6.) Průmyslová využitelnost

OBLAST POUŽITÍ ŠKVÁRY ZPRACOVANÉ ZPĚNĚNÝM ASFALTEM

Měříme odolnost škváry zpracované zpěněným asfaltem pro slabý a střední silniční provoz (T4 až TI). Škvára zpracovaná zpěněným asfaltem je materiál použitelný v zakládací vrstvě a v základové vrstvě nových silnic, výlučně podle pravidel definovaných v následující tabulce IX:

TABULKA IX

Úrovň provozu	Roven či nižší než T3	T2	TI
Vrstva
Vozovka (minimálně)	Dvojvrstvý nátěr	6 cm AB	2 cm AB
Spojovací vrstva (minimálně)	—	—	6 cm AB
Základová vrstva	Samotná škvára (*)	Samotná škvára (*)	Škvára + přírodní granuláty (**)
Zakládací vrstva	Samotná škvára (*)	Samotná škvára (*)	Samotná škvára (*)

AB: asfaltový beton (*) Škvára zpracovaná zpěněným asfaltem, bez přírodních zrnitých materiálů, (**) Škvára zpracovaná zpěněným asfaltem, obsahující asi 50% přírodních zrnitých materiálů.

TI odpovídá 350 až 750 těžkých kamionů za den.

T2 odpovídá 150 až 300 těžkých kamionů za den.

Druhou oblastí využití vynálezu je zesilování vozovek. Musí být respektována pravidla platná pro nové vozovky.

Z toho vyplývá, že zpracování škváry zpěněným asfaltem představuje specifické kvalitativní vylepšení pro zhodnocení škváry.

Co se týče životního prostředí, zpracování zpěněným asfaltem znatelně zpomaluje pohyb znečišťujících látek do přírodního prostředí. Z toho důvodu postup podle vynálezu dovoluje použít škváry obsahující vyšší množství nežádoucích prvků (škváry třídy M) a dále snižuje dopad na prostředí u škvár třídy V.

Co se týče geotechniky, je mezi technikami aplikace asfaltu (za horka, za studená ve formě emulse, atd.) právě zpěněný asfalt nejlépe přizpůsoben k použití se škvárou a to pro dva základní důvody. Zaprvé, při srovnání s přírodními zrnitými materiály nedojde se škvárou k poklesu mechanické odolnosti. Zadruhé je škvára nezbavená hliníkových částic méně citlivá k jevu vydouvání.

Je též možno zvládnout risiko vydouvání. Viskoelastické vlastnosti materiálu vedou k omezenému vydouvání bez tvoření prasklin ve struktuře a tedy bez oslabení strukturní mocnosti materiálu. Dále, jevy autoreparace vlivem provozu, které byly konstatovány u asfaltových směsí, představují při jevu nadouvání další významný positivní faktor pro tuto techniku.

Poznámka překladatele:

Nutné porovnání použitýclr francouzských a českých termínů:

Couche ďassise = podložní vrstva

Couche de base =%ákladová vrstva

Couche a fondation = zakládací vrstva

Couche de/rbrme = tvarovací vrstva

Coucheme liaision = spojovacrvrstv

Sous^-couche = spodní vrstva

Claims

PATEN.TOVÉ NÁROKY

1. Způsob zpracování škváry (8) se záměrem její inertisace a/nebo zlepšení jejích mechanických vlastností, vyznačující se tím, že dokonale smísíme, a to pomocí mísícího zařízení (12), škváru (8) se zpěněným asfaltem, abychom získali materiál na základové vrstvy vozovky.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že asfalt použitý pro výrobu zpěněného asfaltu je čistý nebo modifikovaný, případně zředěný olejem z uhlí nebo z nafty, v hodnotách stupnice od 10/20 do 180/220.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující setím, že směs zhotovíme inkorporací zpěněného asfaltu o teplotě mezi 140 a 180°C do škváry (8) jejíž teplota je blízká teplotě okolí.
4. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zpěněný asfalt aplikujeme v množství vztaženém na váhu asfaltu a to mezi 2 a 9% včetně, optimálně mezi 3 a 6% včetně.
5. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že mimo jiné přidáváme přírodní zrnité materiály vybrané ze skupiny zahrnující přírodní písek, drcené přírodní horniny a drcený demoliční beton; přičemž jsou tyto přírodní zrnité látky přidávány do směsi v množství vztaženém na váhu mezi 0 až 90% včetně, optimálně mezi 30 až 60% včetně.
6. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že do směsi přidáváme práškovitý.doplněk pečlivě vybraný ze skupiny látek zahrnující nehašené vápno, hašené vápno, jemnozrnný vápenec, jakož i jejich směsi, v množství vztaženém na váhu nižším než je asi 10%, optimálně mezi 0,5 až 3% včetně, a případně vodu tak, aby byl zachován přizpůsobený obsah vody.
7. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že do směsi přidáváme dodatková aditiva zvolená ze skupiny látek zahrnující aditiva zvyšující adhesivitu či zpěňující činidla, která mohou být přidána v množství vztaženém na váhu kolem 5 promile, optimálně kolem 2 promile.
8. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že škváru necháme projít Foucaultovým separátorem pro odstranění hliníku a to před aplikací škváry do směsi.
9. Způsob podle kteréhokoli z přecházejících nároků, vyznačující se tím, že aplikovaná škvára (8) byla mimo jiné podrobena procesu zbavení železa, totiž magnetickým tříděním a/nebo podrobena procesu prosátí sítem s kruhovými otvory velikosti menší než asi 50 mm, optimálně blízké 30 mm.
10. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že skladujeme škváru (8), nejlépe po odstranění kovů, a to asi 3 měsíce před tím, než ji aplikujeme do směsi.
11. Asfaltová směs složená ze škváry a zpěněného asfaltu, vhodná pro získání aplikací některého z postupů uvedených v požadavcích 1 až 10.
12. Použití asfaltové směsi podle požadavku 11, pro vytvoření podložní vrstvy vozovky (1), obzvláště pro vytvoření zakládací vrstvy vozovky nebo základové vrstvy vozovky nových silnic, zvláště se slabým a středním provozem, nebo pro zesílení obnovovaných silnic.