CZ299422B6 - Zpusob prípravy škváry pro asfaltové podložní vrstvy vozovky - Google Patents

Abstract

Zpusob prípravy škváry (8) k zajištení její rozmerové stability a/nebo zlepšení jejích mechanickýchvlastností, dukladným smísením škváry (8), asfaltu a práškovitých prísad, zvolených z nehašeného a z hašeného vápna, pricemž asfalt je použit ve forme zpeneného asfaltu k vytvorení penou vázaného agregátu a že takto upravená škvára (8) prechází do vírivého proudového odlucovace k odstranení hliníkupred pridáním škváry (8) do smesi.

Description

Oblast techniky

Předmětem vynálezu je způsob přípravy škváry se zřetelem na její intertizaci a/nebo její zhodno5 cení. Cílem je rovněž příprava směsi zpěněného asfaltu se škvárou a její použití pro zhotovení silničních podložních vrstev.

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 vhodná geotechnické vlastnosti.

Toto zpracování sestává z následující 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, karbon izace)

- případně zpracování vodným pojivém.

Podle oběžníku francouzského Ministerstva životního prostředí týkajícího se „Eliminace škváry vzniklé spalováním městských odpadů“ ze dne 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 hodnota 1),

- kategorie M: škvára průměrná (obsah vyluhovatelné frakce je nižší než hodnota 2),

- kategorie S: škvára se vysokou vyluhovatelnou frakcí (obsah přesahující hodnotu 2).

Naměřené parametry dovolující zařadit škváru do některé z těchto kategorií jsou následující: rozpustná frakce, rtuť, olovo, kadmium, arsen, chrom VI, 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 VI	mg/kg	1,5	3
sof	mg/kg	10000	15000
Celkový organický C	mg/kg	1500	2000
Ztráta při snálení	%	5	5

-1 CZ 299422 B6

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 10 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 par15 kingu.

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 přiměřená 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 nejvyšší známé hladiny vody. Konečně, materiál nemá sloužit pro navážky do výkopů pro kovové kanali30 zace, 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 následujícího léta docházelo k poruchám.

(*) Srovnávací franc. odborných termínů ajejich překladů je uvedeno na str. 21

Některé tyto experimentální úseky jevily lehké zvětšení objemu (1 až 2 procenta) dokázané alimetrickým měřením, jakož i několik vydutí s tvářností podobnou deformacím způsobeným koře45 ny stromů na našich chodnících (jedno až pět vydutí na 10 čtverečních metrech na úsecích jevících poruchy).

Použití škváry zpracované 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 ktomu, aby se škvára kategorie M změnila na škváru kategorie V (případ vysokého obsahu sulfátů). Toto zpracování dodává škváře větší mechanickou odolnost.

-2CZ 299422 B6

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 vydutin 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 A1O₂-,

2) snížení pH v průběhu karbonizace vápna atmosférickým 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 vrchní vrstev doprovázeno zvětšením objemu

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je způsob přípravy škváry k zajištění její rozměrové stability a/nebo zlepšení jejich mechanických vlastností, důkladným smísením škváry, asfaltu a práškovitých přísad, zvolených z nehašeného a z hašeného vápna, kdy asfalt je použit ve formě zpěněného asfaltu k vytvoření pěnou vázaného agregátu a že takto upravená škvára přechází do vířivého proudové40 ho odlučovače k odstranění hliníku před přidáním škváry do směsi. K výrobě zpěněného asfaltu se používá čistý nebo modifikovaný asfalt, případně s přidáním tavících přísad z uhelného oleje nebo z nafty, v jednotkách účinnosti od 10/20 do 180/220 a k přípravě směsi se do škváry o teplotě odpovídající teplotě okolí, přidá zpěněný asfalt o teplotě mezi 140 a 180 °C v množství vztaženém na hmotnost asfaltu, a to mezi 2 a 9 %, optimálně mezi 3 a 6 %, směsi škváry a zpěněného asfaltu. Vápno se přidává v hmotnostním poměru ke směsi škváry a zpěněného asfaltu v množství, které je menší než 10 %, a optimálně mezi 0,5 a 3 %. Přírodní zrnité materiály, vybrané ze skupiny zahrnující přírodní písek, drcené přírodní horniny a drcený demoliční beton se dodatečně přidají do směsi v hmotnostním poměru mezi 0 a 90 %, optimálně mezi 30 a 60 %. Dodatečné přísady vybrané ze skupiny adhezních a zpěňovacích prostředků se přidají do směsi v hmotnostním poměru v množství do 5 %o, optimálně méně než 2 %o.

Dále je podstatou vynálezu to, že použitá škvára byla dodatečně vystavena úpravě k odstranění kovových částeček, zejména magnetickým tříděním a/nebo prosetím skrz síto o velikosti ok

-3CZ 299422 B6 mm a optimálně v oblasti síta o velikosti 30 mm a škvára po úpravě, odstraňující kovové částice, je s výhodou uskladněna po dobu 3 měsíců před jejím použitím ve směsi.

Výhodou vynálezu je to, že předložený způsob vede k materiálu, který je tvárný v čase, stabilní 5 na místě uložení a nevede ke vzniku prasklin.

Způsob podle předloženého vynálezu splňuje požadavky pro zachování ekonomických hledisek, způsob není složitý a je kompatibilní s běžnými výrobními prostředky, např. pro výrobu ve středisku úpravy zrnitých přírodních materiálů. Mimo jiné je aplikovatelná srovnávačem a nivelaěío ním strojem a používá čistý asfalt, který nebyl předem transformován například na emulzi.

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 až 4 % byl naměřen index Okamžité Nosnosti vyšší než 100.

Přehled obrázků na výkrese

Obr. 1 ukazuje schematický řez základové vrstvy, obsahující škváru upravenou vodným poji20 vem v místě, na kterém dochází k vydutí.

Obr. 2 je ilustrována pec na spalování domovního odpadu, která produkuje škváru.

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

Příklady provedení vynálezu

Základovou vrstvu, obsahující škváru upravenou vodným pojivém znázorňuje obr. 1 s místem, ve kterém dochází k povrchovému lokálnímu vydutí silniční struktury, kdy podložní vrstva i je tvo30 řena škvárou upravenou vodným pojivém.

Na obr. 2 je znázorněn proces spalování domovního odpadu, který 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.

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 škvára 8 aditivovaná a dopravníkem 15 dopravena 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 mísicím zařízení umístěném za příslušným silem. Na konci linky je umístěno zařízení pro dáv45 kování 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,

-4CZ 299422 B6

- plošinu na výrobu zpěněného asfaltu, a

- pulverizační rampu instalovanou nad mísícím zařízením.

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

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

K tomuto účelu je možno umístit nad mísicí 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 optimalizovány.

Různé složky jako je 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 jemnozmných přírodních materiálů pro silniční techniku.

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

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 tj. vrchní nátěry, tenkovrstevné asfaltové směsi, zastudena lité asfaltové směsi a obecněji všechny typy asfaltových směsí, je aplikován štěrkovitý utěsňovací nátěr např. emulze štěrku 4/6. Tento nátěr může mít dvě funkce:

- udržení hygrometrických podmínek podložní vrstvy vozovky ze zpěněného asfaltu po dobu jejího zrání,

- ochranu povrchu v momentě uvedení do silničního provozu např. 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 zrnitým přírodním materiálem chudým na jemné částice, který je v tomto stavu nepoužitelný, dovoluje jeho zhodnocení bez ohrožení kvality směsi.

-5CZ 299422 B6

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 uhel5 ným olejem nebo olejem z nafty, v poměru 10/20 až do 180/220, pokud možno Venezuelského původu pro jeho zpěňovací schopnost a dobrou adhezivitu k zrnitým materiálům.

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

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 použít jakýkoli přírodní písek do té míry, že splňuje kriteria čistoty podle normy

NF Pl 8—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 asfaltovou emulzí, užívané v silniční technice (norma NF P98-121).

Nanesené směsi představují vrstvu o zrnitosti blízké navlhčené zrnité hmotě z přírodního mate30 riálu, to jest všestranně dobrou charakteristiku chování v krátkodobém intervalu tj. indexu 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 adhezivity 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 skrz síto s kruhovými otvory o velikosti menší než 50 mm, nejlépe kolem 30 mm.

Předběžné zpracování škváry přesahuje obvyklou jednoduchou preparací 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:

-6CZ 299422 B6

- 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 zakládalo cích a základových vrstev nových silnic, obzvláště silnic se slabým či středním zatížením, nebo pro zesílení obnovovaných silnic.

Dále uvádíme pro lepší pochopení vynálezu následující neomezující příklady, které představují další způsoby přednostní aplikace postupu podle vynálezu.

Příklad 1

1.1. Cíl: Mechanické vlastnosti podložní vrstvy vozovky zhotovené ze škváry a zpěněného asfaltu jsou, jako u jiných emulzí 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 r_c/Rc vyšší nebo roven 0,55, přičemž r_c je odpor ke stlačení po uložení ve vodě,

- procento dutin při zkoušce LOS: při 10 otáčkách má být nižší nebo rovné 23 %, při

200 otáčkách nižší nebo, rovné 15 %

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

1.2. Předběžná studie směsi škváry a zpěněného asfaltu

Předběžná studie dovolila stanovit obsah asfaltu na 4 %. Výsledky této studie, uvedená níže, ukazují ve všech případech malou citlivost k obsahu vody, mechanické chování, které je velice uspo40 kojující z hlediska, specifikací normy NF P98-121 vztahující se k asfaltovým emulzím zrnitých přírodních materiálů, která slouží jako referenční pro zrnité materiály zpracované zpěněným asfaltem. V následující tabulce I jsou uvedeny různá použitá složení.

Tabulka I

Škvára (%)	98	98	98	98	............Ί
Vápno(%)	2	2	7	2
Obsah asfaltu (VPC)	3.5	3.5	4,5	4,5
Obsah vody (%)	13.5	17	13.5	17
DUR1F7.

-7CZ 299422 B6

Rv 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/Rc	0,74	0,75	0,58	0,72	>0,55(*)

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

Ve většině případů dostaneme hodnoty: R_c > 3,5 MPa 5

Rc/Re > 0,55

Následkem toho jsou cíle stanovené na začátku skutečně dosaženy.

ío 1.3. 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
Jeninozmné 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 (*)
rc voda (MPa)	2,97	2,02
Obsah vody: rc/Rc	0,68	0,57	>0,55 (*)

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

Opět dostaneme hodnoty:Rc > 3,5 MPa

R_c/Re > 0,55

Následkem toho byly cíle stanovené na začátku skutečně dosaženy. Při použití hašeného vápna 25 lze zaznamenat zlepšení hodnoty Rc.

1.4. Charakteristiky zrnitých materiálů na bázi škváry

Byly testovány dva typy zrnitých materiálů (směsi škváry a zrnitých přírodních materiálů). Jedna 30 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.

-8CZ 299422 B6

Tabulka III

SLOŽENÍ
Škvára z Massy (%)	98	49	49
10/20 pískovec-kvarcit (%)	-	30	-
0/4 pískovec kvareit (%)	-	20	-
10z20 vápenec (%)	-	-	30
0/4 vápenec (%)	-	-	20
Hašené vápno (%)	1	1	1
Jemnozmný 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 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

R_c/Re > 0,55

Následkem toho byly cíle stanovené na začátku skutečně dosaženy.

Příklad 2 ío Jsou realizovány různé zkušební úseky.

2.1 Lokalizace

Zkušební úseky byly realizovány v červnu 1995 na přístupové silnici k závodu pro zhotovování 15 asfaltových směsí v Demanderesse. Na této silnici probíhá provoz těžkých nákladních aut dopravujících stavební materiály. Jedná se o provoz třídy T3, to jest mezi 50 a 150 těžkými nákladními automobily za den.

2.2 Testované směsi

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

a) 98 % škváry + 2 % práškovitého 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 25 asfaltu 70/100.

d) 50 % škváry + 48 % kvarcitového písku + 2 % práškovitého 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 jemnozmné vápence (50 — 50). Cementová residua jsou v originále označena jako „aérofall“.

Poznámka: škvára byla zhotovena podle výše uvedeného postupu.

-9CZ 299422 B6

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 Dispozice pokusných úseků

Pokusné úseky vozovky byly konstruovány následovně:

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

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

- 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 těsnicí 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 riziko.

2.5 Výsledky sledování

Byly sledovány parametry výchylek, sond z jádrového vrtání, nivelizace 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.

-10CZ 299422 B6

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 koheze. Jedná se o podstatnou výhodu.

c) Vizuální zaměření

Pravidelné prováděná vizuální zaměření nedokázala jakýkoli nepořádek co se týče zvýšení 10 nákladů, praskání nebo vydouvání asfaltové směsi. To je další podstatná výhoda.

d) Míra nivelizace

Topografická zaměření provedená ihned po aplikaci, po jednom roce a po 15 měsících nedoká15 žala 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 20 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 25 nedošlo k výdutím.

Charakteristika směsi škváry se zpěněným asfaltem z hlediska ochrany prostředí.

Zpracování škváry zpěněným asfaltem snižuje riziko migrace znečišťujících prvků do přírodního 30 prostředí.

Test vyluhování X 31-120 je normalizovaná procedura, která dovoluje kvantifikovat toto riziko. 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.

- 11 CZ 299422 B6

Zpracování zpěněným asfaltem dovoluje prokazatelně snížit migraci znečišťujících látek. V rámci předpisů dovoluje toto zpracování zhodnocení škváry kategorie „M“ střední a přesune ji do kategorie „V“. Ve skutečnosti jsou prahové hodnoty těchto dvou kategorií, až na jednu výjim5 ku, 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 o

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 emulze asfaltu (zrnitý přírodní materiál - emulze)

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 následujících tabulkách VI a VII. o

Tabulka VI: složení na bázi škváry

Složení	S asfaltem	S emulzí asfaltu	Se zpěněným asfaltem
Škvára z Massy (*) (%)	100	100	98
Hašené vápno (%)	-	-	1
Jemnozmný 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 emulzi asfaltu	Se zpěněným asfaltem
10/14 pískovec-kvarcit (%) 4 10	20	26	26

pískovec-kvarcit (%) 0/4	30	35	25
pískovec-kvarcit (%)	49	49	48
jemnozmný vápenec (%)	1	-	-
hašené vápno (%)	-	-	1
Residuální asfalt (VPC)	4,20	3,50	3,57
Průměr bohatosti	2.52	2,12	2,13

- 12CZ 299422 B6

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

Tabulka VIII

MATERIÁLY	ŠKVÁRA	PŘÍRODNÍ GRANULÁTY
TYP	S asfaltem / emulzí / pěnou	S asfaltem / emulzí t pěnou
Residuální asfalt (VPC) Průměr bohatosti	4.20 4,02 3,31 2,52 2,42 1,80	4,20 3,50 3.57 2,52 2,12 2.13
Odolnost ke stlačeni (Mpa) -R, vzduch -rt voda Obsah vody (rt/Rj	2.60 3,60 4,05 0.40 2,30 2,26 0,15 0,64 0.56	5.70 5,10 4.10 4,00 3,20 2.63 0,70 0,63 0,64

Analýza těchto výsledků ukazuje:

1. že technika výroby směsi za horka nedovoluje získat při použití škváry uspokojující výsledky. Odolnost ke stlačení je více než 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 emulzí 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 emulzí 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 emulze asfaltuje to 2 %.

Průmyslová využitelnost

Oblast použití škváry zpracované zpěněným asfaltem

Měříme odolnost škváry zpracované zpěněným asfaltem pro slabý a střední silniční provoz (T4 a 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:

- 13 CZ 299422 B6

Tabulka IX

Úroveň provozu Vrstva	Roven či nižší než T3	12	11
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.

io 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 kategorie M) a dále snižuje dopad na prostředí u škvár kategorie V.

Co se týče geotechniky, je mezi technikami aplikace asfaltu (za horka, za studená ve formě emulze, 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 kjevu vydouvání.

Je též možno zvládnout riziko 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.

Je třeba upozornit, že 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.

Poznámka překladatele:

Nutné porovnání použitých francouzských a českých termínů:

Couche ďassise - podložní vrstva Couche de base = základová vrstva

- 14CZ 299422 B6

Couche a fondation = zakládací vrstva Couche de formě = tvarovací vrstva Couche de liaision = spojovací vrstva Sous-couche = spodní vrstva

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob přípravy škváry (8) k zajištění její rozměrové stability a/nebo zlepšení jejích mechanických vlastností, důkladným smísením škváry (8), asfaltu a práškovitých přísad, zvolených z nehašeného a z hašeného vápna, vyznačující se tím, že asfalt je použit ve formě zpě15 něného asfaltu k vytvoření pěnou vázaného agregátu, a že takto upravená škvára (8) přechází do vířivého proudového odlučovače k odstranění hliníku před přidáním škváry (8) do směsi.
2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že k výrobě zpěněného asfaltu se používá čistý nebo modifikovaný asfalt, případně s přidáním tavících přísad z uhelného oleje nebo

   20 z nafty, v jednotkách účinnosti od 10/20 do 180/220.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kpřípravě směsi se do škváry (8) o teplotě odpovídající teplotě okolí přidá zpěněný asfalt o teplotě mezi 140 a 180 °C.

   25
4. 4. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vy z n a č uj í c í se tím, žek přípravě směsi se přidá zpěněný asfalt v množství vztaženém na hmotnost asfaltu a to mezi 2 a 9 %, optimálně mezi 3 a 6 %, směsi škváry a zpěněného asfaltu.
5. 5. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vy z n a č uj í c í se tím, že vápno

   30 se přidává v hmotnostním poměru ke směsi škváry a zpěněného asfaltu v množství, které je menší než 10 %, a optimálně mezi 0,5 a 3 %.
6. 6. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vy z n ač uj í c í se t í m , že přírodní zrnité materiály, vybrané ze skupiny zahrnující přírodní písek, drcené přírodní horniny a drce35 ný demoliční beton se dodatečně přidají do směsi v hmotnostním poměru mezi 0 a 90 %, optimálně mezi 30 a 60 %.
7. 7. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vy z n a č uj í c í se tím, že dodatečné přísady vybrané ze skupiny adhezních a zpěňovacích prostředků se přidají do směsi

   40 v hmotnostním poměru v množství do 5 %o, optimálně méně než 2 %o .
8. 8. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že použitá škvára (8) byla dodatečně vystavena úpravě k odstranění kovových částeček, zejména magnetickým tříděním a/nebo prosetím skrz síto o velikosti ok 50 mm a optimálně v oblasti síta o

   45 velikosti 30 mm.
9. 9. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že škvára (8) po úpravě odstraňující kovové částice je s výhodou uskladněna po dobu 3 měsíců před jejím použitím ve směsi.