CZ23458U1 - Zařízení pro zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek - Google Patents

Description

Zařízení pro zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek

Oblast techniky

Technické řešení spadá do oblasti využití stavebního odpadu, zejména recyklované asfaltové směsi, získané frézováním asfaltových vozovek a rozdrcenými kusy asfaltové vozovky, nazývané jako R-materiál nebo RA (Reclaimed Asphalt), a týká se způsobu zpracování recyklované asfaltové směsi a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Narůstající používání recyklovaných materiálů (dále jen R-materiál) v silničním stavitelství má mnoho důvodů. Využití recyklovaného materiálu s sebou přináší pozitivní přínosy v podobě spotřeby přebytečného stavebního odpadu a jeho znovupoužití pri výstavbě a zároveň využití kvalitního materiálu s přidanou hodnotou v podobě již obsaženého asfaltového pojivá. Nezanedbatelným přínosem je ochrana životního prostředí a v neposlední řadě svoji roli má i omezení celkových nákladů.

Recyklace vozovek se rozlišuje jednak dle místa provádění, kde je možné zpracování na místě nebo zpracování v obalovacích soupravách. Další možné rozdělení recyklace vozovek je dle teploty procesu, kdy je možné zpracování R-materiálu za studená, za horka nebo za tepla. Recyklace na místě za studená může být dále rozlišována dle hloubky recyklace, a to jako hloubková recyklace za studená na místě nebo jako recyklace za studená na místě s tříděním a drcením. Recyklace vozovky může být dále rozlišována dle typu použitého pojivá, kdy může být k dosažení požadovaných vlastností použita asfaltová emulze, asfaltová pěna, hydraulická pojivá (cement, vápno), směsná průmyslová pojivá, nebo i bez pojivá.

Způsob a zařízení pro rekonstrukci asfaltového povrchu jsou popsány v patentovém spisu CZ 288528. Jedná se recyklaci stávající konstrukce na místě za tepla, kdy materiál krytu vozovky se zahřívá, rozrušuje, míchá, znovu pokládá do požadované výšky a zhutňuje. Dalším velmi rozšířeným způsobem recyklace je tzv. recyklace na místě za studená, která je například popsána ve spisu US 4946307 (A), kde nejprve dochází k drcení asfaltových vrstev vozovky, popřípadě i podkladních vrstev vozovky, následuje dávkování nového pojivá, jako je asfaltová emulze, cement nebo směsné pojivo, a poté dochází k míchání směsi recyklovaného materiálu a pojivá a následnému rozprostření a zhutnění recyklované směsi. Nevýhodou výše zmíněných řešení je velká náročnost na strojní vybavení. Další možnost využití recyklované asfaltové směsi je popsána ve spise US 2011129296 (Al), kde je asfaltová směs nejprve odfrézována a poté speciálním zařízením je ihned na místě znovu zahřívána a následně dochází k rozprostření a zhutnění recyklované směsi.

Pri těchto způsobech recyklace vozovky je nutné využít multifunkční mechanizované stroje nebo soustavu několika různých strojů a zařízení. Z ekonomických důvodů se recyklace na místě provádí pouze pri rekonstrukci rozlehlejšího celku nebo vozovek s vyšším dopravním zatížením. Další nevýhodou je to, že z hlediska nutnosti použití těžké mechanizace nebo soustavy několika mechanických strojů je nutné brát v potaz místní uspořádání komunikace. V úzkém prostranství či v místech možného poškození inženýrských sítí či přilehlých objektů není vhodné používat těžké stroje.

Další možností využití R-materiálu jakožto přebytečného materiálu, který vzniká pri opravách a rekonstrukcích asfaltových vozovek a skládá z asfaltové směsi, znovu získané frézováním vrstev asfaltových vozovek, drcením vybouraných asfaltových vozovek či z asfaltové směsi z neshodné nebo nadbytečné výroby, je využití pro výrobu asfaltových směsí, vyrobených za horka v obalovně, kdy R-materiál je částečně přidáván do nové asfaltové směsi. Nevýhodou tohoto způsobu využití je to, že výroba nové asfaltové směsi je složitý a velmi nákladný proces a požadavky na R-materiál v asfaltové směsi již většinou podléhají normativním předpisům, jako je např. ČSN EN 13108-8 (Asfaltové směsi - Specifikace pro materiály - Část 8: R-materiál). Tato evropská

- 1 CZ 23458 Ul norma stanovuje požadavky na R-materiál z hlediska vlastností pojivá a kameniva a znečišťujících látek, které platí ve všech případech použití R-materiálu v asfaltové směsi. V současné době se R-materiál do asfaltových směsí přidává pouze v částečném množství, a to 10 až 20 %. V případě využití ve větším množství je nutné předehřátí R-materiálu před samotnou výrobou asfaltové směsi, což má v konečném důsledku výrazný vliv na cenu z důvodu nutnosti další mechanizace a zvýšení spotřeby energie. Navíc pri vyšším obsahu R-materiálu v asfaltové směsi je nutné detailní stanovení jeho vlastností nebo jeho složek, např. vlastností asfaltového pojivá, jako je penetrace či bod měknutí, což v konečném důsledku má opět negativní vliv na cenu výsledného produktu na obalovně.

R-materiál je rovněž možné využít pri opravě výtluků. Tento způsob využití je popsán ve spise CZ 2009-250 (A). Další z možností využití R-materiálu je tzv. oživení asfaltové směsi, kdy se do R-materiálu přidává asfalt nebo asfaltová emulze, a vzniká teplý směsný asfaltový prostředek. Jeden ze způsobů přípravy teplého směsného asfaltového prostředku je popsán ve spise CZ 298950, kde je řešeno míšení kameniva s asfaltovým pojivém za vzniku teplé asfaltové směsi. Nevýhodou tohoto způsobu zpracování je to, že teplé asfaltové směsi, používající emulze, asfalt, či pěnoasfalt, jsou samy o sobě bez použití R-materiálu jednak nákladné a navíc velmi komplikované pro použití při výrobě, míšení, kladení a utužování. V R-materiálu jsou navíc kapiláry v kamenivu již zaplněny asfaltovým pojivém a pri nahřívání R-materiálu dochází k tomu, že jakákoliv emulze či asfalt špatně přilnou ke kamenivu, což má za následek nedokonalé promísení směsi, a poté může dojít ke vzniku mnoha poruch, např. vyjíždění kolejí, výtluků, trhlin nebo dokonce může dojít i k celkovému rozpadu směsi.

Horký způsob využití R-materiálu má za následek celkově lepší vlastnosti než studený způsob využití, avšak pri výrobě horkých asfaltových směsí se používají některé technologie, které sice tento R-materiál nahřívají, avšak 20 % asfaltového pojivá spálí a v podstatě znehodnotí kamenivo z R-materiálu. Z asfaltu vznikne mazlavý popel, který má za následek špatnou přilnavost asfaltového pojivá ke kamenivu, což může v konečném důsledku vést k nedokonalé soudržnosti asfaltové směsi.

Posledním způsobem využití R-materiálu je studený způsob s přímým užitím R-materiálu ve vozovce, kdy na komunikacích s nižším dopravním zatížením je R-materiál využíván jako ochranná vrstva či podkladní vrstva vozovek. Výhodou toho způsobu využití R-materiálu je to, že studený způsob je levnější, snáze použitelný a vůči životnímu prostředí Šetrnější než horké asfaltové směsi. V tomto případě je R-materiál používán jako náhrada za nestmelené vrstvy z kameniva, např. štěrkodrť či Štěrkopísek. R-materiál je možné opatřit infiltraČním postřikem s případným posypem kamenivem a nátěrem a pak muže sloužit i jako obrusná vrstva u vozovek s velmi malým dopravním zatížením. Nevýhodou tohoto způsobu využití R-materiálu je to, že asfaltové pojivo je visko-elastický materiál. Pokud je R-materiál zpracováván při běžných teplotách, asfaltové pojivo, obsažené v R-materiálu, má za následek částečné odpružení pri hutnění této vrstvy, což způsobuje nedokonalé dohutnění konstrukční vrstvy vozovky. Tento jev v konečném důsledku vede ke snížení trvanlivosti konstrukce vozovky.

Úkolem předkládaného technického řešení je představit nové zařízení pro využití R-materiálu způsobem, který je levnější, snáze použitelný a vůči životnímu prostředí šetrnější oproti stávajícím metodám a zároveň nedochází k degradaci asfaltového pojivá. Zároveň je umožněno dosažení stejných materiálových charakteristik jako vykazují horké asfaltové směsi či recyklace za horka, přičemž náklady na tento způsob využití R-materiálu jsou nízké, bez nutnosti využití těžké mechanizace či soustavy strojů.

Podstata technického řešení

Stanoveného cíle je do značné míry dosaženo technickým řešením, kterým je zařízení pro zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek, určeného zejména pro vytváření povrchů ploch a komunikací s nižším dopravním zatížením, přičemž podstata spočívá v tom, že zařízení sestává ze základny, na níž je upevněn vibrační stůl, který je na protilehlých koncích opatřen

-2CZ 23458 Ul násypkou a výsypkou a který je shora zakryt víkem, na jehož vnitřní stěně je upevněn panel sálavého tepla.

Ve výhodném provedení je vibrační stůl tvořen nosným rámem, na němž je uložena vana, jejíž dno je od nosného rámu tepelně odizolováno izolační vrstvou a jedno z jejíchž čel je opatřeno výsypkou, pod níž je umístěn odváděči žlab, přičemž ve střední části nosného rámu je na jeho spodní straně upevněn alespoň jeden vibrační mechanizmus.

Je rovně výhodné, když vibrační stůl jek základně připevněn pomocí pružinových vedení a když panel sálavého teplaje vybaven plynovými hořáky.

Konečně je výhodné, když poloha základny je vzhledem k horizontální rovině stavitelná pod io úhlem a, jehož velikost se pohybuje v rozmezí hodnot a < 45°.

Technickým řešením se dosahuje oproti dosud známým zařízením nového a vyššího účinku v tom, že vhodným ohříváním na požadovanou teplotu 150 °C až 180 °C pomocí sálavého tepla nedochází k degradaci asfaltového pojivá, obsaženého v R-materiálu, přičemž zařízení je velmi jednoduché a pro využití R-materiálu není nutné investovat vysoké finanční prostředky. Výho15 dou oproti využití asfaltového recyklátu na obalovně nebo při opravách výtluků je to, že je možné dosáhnout větší spotřeby přebytečného stavebního odpadu, a jeho znovupoužití pri výstavbě nové konstrukce vozovky. Zařízení je s výhodou použitelné na komunikacích, určených pro nižší dopravní zatížení, bez použití těžké mechanizace či soustavy strojů. Vhodným nahřátím R-materiálu je možné dosáhnout dokonalého dohutnění směsi. To má za následek zvýšení trvan20 livosti konstrukce vozovky, vykazující lepší materiálové charakteristiky, jako je pevnost, tuhost či stabilita podkladní vrstvy.

Předkládaným způsobem využitím R-materiálu je dosahováno snížení celkových nákladů na konstrukci vozovky, a to bez vlivu na kvalitu a trvanlivost její konstrukce.

Přehled obrázků na výkresech

Konkrétní příklad provedení technického řešení je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde;

obr. 1 je podélný řez zařízením, obr. 2 je příčný řez A-A zařízením z obr. 1, a obr. 3 je podélný rez alternativním provedením zařízení s nastavitelným sklonem základny.

Výkresy, které znázorňují představované technické řešení, a následně popsané příklady konkrétního provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany, uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu technického řešení.

Příklady provedení technického řešení

Zařízení pro zpracování R-materiálu 10 sestává ze základny I, na níž je pomocí dvou dvojic pru35 žinových vedení 2 upevněn vibrační stůl 3, který je tvořen nosným rámem 31., na němž je uložena vana 32. Ve střední části nosného rámu 31 jsou pak na jeho spodní straně upevněny dva vibrační mechanizmy 4. Dno 321 vany 32 je od nosného rámu 31 tepelně odizolováno izolační vrstvou 33 a jedno z jejích čel je opatřeno výsypkou 34, pod níž je umístěn odváděči žlab 5. Nad koncovou částí vany 32. protilehlou k umístění výsypky 34, je upevněna násypka 6 R-materiálu

10 a zbývající vnitřní prostor vany 32 ie shora zakryt víkem 7, na jehož vnitřní stěně 71 je upevněn panel 8 sálavého tepla, který je s výhodou vybaven plynovými hořáky 81.

Pri předkládaném způsobu zpracování recyklovaného materiálu na zařízení dle technického řešení je vstupní R-materiál 10 upraven tak, aby jeho kusová zrnitost nebyla větší než 45 až 50 mm. Takto upravený zrnitý asfaltový R-materiál 10 se násypkou 6 dopraví do vibrační vany 32, kde dochází jednak k jeho postupnému posunu pomocí působení vibračních mechanizmů 4 a současně je postupující R- materiál 10 nahříván pomocí panelu 8 sálavého tepla na teplotu 150 °C až

-3CZ 23458 Ul

180 °C. R-materiál 10 se postupně posouvá po vibrující ploše vany 32 až k výsypce 34, pod níž je umístěn odváděči žlab 5, kterým je přemisťován nahřátý R-materiál JO pro následnou technologii zpracování.

Jak je uvedeno na obr. 3, pro lepší posun R-materiálu je možné nastavit sklon základny 1. Zrnitý 5 R-materiál 10, přiváděný do vibrační vany 32, se pak posunuje po její nakloněné vibrující ploše, jejíž sklon je nastavitelný pod úhlem a, pohybujícím se vzhledem k horizontální rovině v rozmezí hodnot a < 45°.

Popsané uspořádání není jediným možným provedením tohoto zařízení, když například posun Rmateriálu 10 ve vibrační vaně 32 může být dosažen pomocí jednoho nebo více než dvou vibračio nich mechanismů 4 nebo upevnění vibračního stolu 3 k základně 1 může být uskutečněno více než dvěma dvojicemi pružinových vedení 2. K nahřívání asfaltového R-materiálu 10 lze použít více panelů 8 sálavého tepla, přičemž zdroj sálavého tepla může být proveden i jiným vyhřívacún médiem než je plyn anebo přenos tepla může být uskutečněn konvekcí ěi mikrovlnným ohřevem.

K ohřevu asfaltového R-materiálu 10 může být rovněž využito postupného nebo cyklického za15 hřívání materiálu.

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro zpracování recyklované asfaltové směsi podle technického řešení je s výhodou použitelné pro zhotovení konstrukčních vrstev vozovky, použitelných pro komunikace, určené pro nižší dopravní zatížení. Technické řešení je průmyslově využitelné pri použití dvou až tri centi20 metrové uzavírací vrstvy z nové obalované směsi, určené pro povrchy ploch mezi občanskou výstavbou, parkovišť, cyklistických stezek, lesních a polních cest apod.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek, určeného zejména pro vytváření povrchů ploch a komunikací s nižším dopravním zatížením, vyznačující

   25 se tím, že sestává ze základny (1), na níž je upevněn vibrační stůl (3), který je na protilehlých koncích opatřen násypkou (6) a výsypkou (34) a který je shora zakryt víkem (7), na jehož vnitřní stěně (71) je upevněn panel (8) sálavého tepla.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vibrační stůl (3) je tvořen nosným rámem (31), na němž je uložena vana (32), jejíž dno (321) je od nosného rámu (31) tepelně

   30 odizolováno izolační vrstvou (33) a jedno z jejíchž čel je opatřeno výsypkou (34), pod níž je umístěn odváděči žlab (5), přičemž ve střední části nosného rámu (31) je na jeho spodní straně upevněn alespoň jeden vibrační mechanizmus (4).
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vibrační stůl (3) je k základně připevněn pomocí pružinových vedení (2).

   35
4. 4. Zařízení podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že panel (8) sálavého teplaje vybaven plynovými hořáky (81).
5. 5. Zařízení podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že poloha základny (1) vzhledem k horizontální rovině je stavitelná pod úhlem (a), jehož velikost se pohybuje v rozmezí hodnot (a) < 45°.