CZ303723B6 - Zpusob zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek a zarízení pro provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Zpusob zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek, urceného zejména pro vytvárení povrchu ploch a komunikací s nizsím dopravním zatízením, jehoz podstata spocívá v tom, ze vytezený recyklovaný materiál (10), který je upravený tak, aby jeho kusová zrnitost nebyla vetsí nez 45 az 50 mm, se postupne dopravuje do vibracní vany (32), v níz se pusobením vibracních mechanismu (4) postupne posunuje za soucasného nahrívání sálavým teplem na teplotu 150 az 180 .degree.C k výsypce (34), z níz je odebírán a premistován pro následnou technologii zpracování. Zarízení pro zpracování tohoto recyklovaného materiálu (10) sestává ze základny (1), na níz je upevnen vibracní stul (3), který je na protilehlých koncích opatrený násypkou (6) a výsypkou (34) a který je shora zakryt víkem (7), na jehoz vnitrní stene (71) je upevnen panel (8) sálavého tepla.

Description

Způsob zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek a zařízení pro provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález spadá do oblasti využití stavebního odpadu, zejména recyklované asfaltové směsi, získané frézováním asfaltových vozovek a rozdrcených kusů asfaltové vozovky, nazývané jako Rmateriál nebo RA (reclaimed asphalt) a týká se způsobu zpracování recyklované asfaltové směsi a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Narůstají 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 ajeho znovupoužití při výstavbě a zároveň použití využití kvalitního materiálu s přidanou hodnotou v podobě již obsaženého asfaltového pojivá. Nezanedbatelným přínosem je ochrana životního prostředí a v neposlední řadě svoji roli hraje 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 vozovek 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 je popsán v patentovém spisu CZ 288528. Jedná se o recyklaci stávající konstrukce na místě zatepla, 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, kterýje například popsán ve spise US 4 946 307 (A), kdy nejprve dochází k drcení asfaltových vrstev vozovky, popřípadě i podkladních vrstev vozovky, následuje dávkování nového pojivá, jak 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 možnosti využití recyklované asfaltové směsi je popsáno ve spise US 2011 129 296 (Al), kdy je asfaltová směs nejprve odfrézována a poté speciálním zařízením je ihned na místě znovu zahřívána a následně dochází k rozprostření a zhutnění recyklované směsi.

Při 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 při rekonstrukci rozlehlejšího celku nebo vozovek s vyšším dopravním zatížením. Další nevýhodou je to, že z hlediska nutnosti použití těžké mechanizace nebo soustavu 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 možnosti využití R-materiálu, jakožto přebytečného materiálu, který vzniká při 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 nevhodné nebo nadbytečné výroby, je využití pro výrobu asfaltových směsí vyrobených za horka v obalovCZ 303723 B6 ně, 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 normálním předpisům jako je např. ČSN EN 13108-8 (Asfaltové směsi - Specifikace pro materiály - Část 8: R-materiál), kdy tato evropská 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 použití ve větším množství je nutné jednak 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 při vyšším obsahu R-materiálu v asfaltové směsi je nutné detailní stanovení jeho vlastností nebo jeho složek např. vlastnosti asfaltového pojivá, jak je penetrace či teplota měknutí, což v konečném důsledku má opět negativní vliv na cenu výsledného produktu na obalovně.

R-materiál je rovněž možné využít při opravě výtluků. Tento způsob využití je popsán ve spise CZ 2009-250 (A). Další z možnosti využití R-materiálu je tzv. oživení asfaltové směsi, kdy se do R-materiálu přidává asfalt nebo asfaltová emulze, a vzniklá teplý směsný asfaltový prostředek. Jeden ze způsobů přípravy teplého směsného asfaltového prostředkuje 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 používají emulze, asfalt, či pěnoasfalt, jsou samo 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 při nahřívání R-materiálu dochází ktomu, 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 celkovému rozpadu směsi.

Horký způsob využití R-materiálu má za následek celkově lepší vlastnosti než studený způsob využití, avšak při 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 může 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, snadněji 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 infíltračním prostředkem s případným posypem kamenivem a nátěrem, a pak může 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 při hutnění této vrstvy, což způsobuje nedokonalé dohutnění konstrukční vrstvy vozovky. Tento je v konečném důsledku vede ke snížení trvanlivosti konstrukce vozovky.

Úkolem předkládaného vynálezu je představit nový způsob využití R-materiálu, který je levnější, snadněji použitelný vůči životnímu prostředí šetrnější oproti stávajícím metodám a zároveň nedochází k degradaci asfaltového pojivá. Zároveň je umožněno dosažení stejných materiálových charakteristik jako vykazují horné asfaltové směsi či recyklace za horka, přičemž náklady na tento způsob využití R-materiálu je nízké či nutnosti využití těžké mechanizace či soustavy strojů.

Podstata vynálezu

Stanoveného cíle je do značné míry dosaženo vynálezem, kterým je způsob zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek, určeného zejména pro vytváření povrchů ploch a komunikací s nižším dopravním zatížením, jehož podstata spočívá v tom, že vytěžený recyklovaný materiál, který je upravený tak, aby jeho kusová zrnitost nebyla větší než 45 až 50 mm, se postupně dopravuje do vibrační vany, v níž se působením vibračních mechanismů postupně posunuje za současného zahřívání sálavým teplem na teplotu 150 až 180 °C k výsypce, z níž se odebírá a přemísťováním pro následnou technologii zpracování.

Ve výhodném provedení je nahřívání recyklovaného materiálu prováděno pomocí panelu vybaveného plynovými hořáky.

Další podstatou vynálezu je zařízení pro zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek, určeného zejména pro vytváření povrchů ploch a komunikací s nižším dopravním zatížením, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze základny, na níž je upevněn vibrační stůl, který je na protilehlých koncích opatřený 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 jejích 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 rovněž výhodné, když vibrační stůl je k základně připevněn pomocí pružinových vedení a když panel sálavého teplaje vybavený plynovými hořáky.

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

Vynález se dosahuje proti dosud známým řešením nového a vyššího účinku v tom, že vhodným ohříváním na požadovanou teplotu 150 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. Výhodu oproti využití asfaltového recykláž na obalovně nebo při opravách výtluků je to, že je možné dosáhnout větší spotřeby přebytečného stavebního odpadu a jeho znovupoužití při 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. Toto má za následek zvýšení trvanlivosti konstrukce vozovky vykazující lepší materiálové charakteristiky, jako je pevnost, tuhost či stabilita podkladní vrstvy.

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

Přehled obrázků na výkresech

Konkrétní příklad provedení vynálezu 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 řez alternativním provedením zařízení s nastavitelným sklonem základny.

Výkresy, které znázorňují přestavovaný vynález, a následně popsané příklady konkrétního provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedených v definici, aleje objasňují podstatu vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení pro zpracování R-materiálu jO sestává ze základny 1, na níž je pomocí dvou dvojic pružinových 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 umístění výsypky 34 je upevněna násypka 6 R-materiálu H) a zbývající vnitřní prostor vany 32 je shora zakryt víkem 7, na jehož vnitřní stěně 71 je upevněn panel 8, sálavého Ela, který je s výhodou vybavený plynovými hořáky 8E

Při předkládaném způsobu zpracování recyklovaného materiálu dle vynálezu je vstupní R-materiál 10 upraven tak, aby jeho kusová zrnitost nebyla větší než 45 až 50 mm. Takto upravený zrnitý asfaltový R-materiál W se násypkou 6 dopraví do vibrační vany 32, kde dochází jednak kjeho postupného posunu pomocí působení vibračních mechanizmů 4 a současně je postupující R-materiál 10 zahříván pomocí panelu 8 sálavého tepla na teplotu 150 až 180 °C. R-materiál 10 se postupně posouvá po vibrující ploše vany 32 až kvýsypce 34, pod níž je umístěn odváděči žlab 5, který je přemisťován nahřátý R-materiál K) pro následnou technologii zpracování.

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

Popsaný způsob uspořádání není jediným možným provedením tohoto zařízení, když například pro posun R-materiálu 10 ve vibrační vaně 32 může být dosažen pomocí jednoho nebo více jak dvou vibračních mechanismů 4 nebo způsob upevnění vibračního stolu 3 k základně i může být uskutečněn 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 vyhřívacím médiem než je plyn anebo přenos tepla může být uskutečněn konvencí či mikrovlnným ohřevem. K ohřevu asfaltového R-materiálu 10 může být rovněž využito postupného nebo cyklického zahřívání materiálu.

Průmyslová využitelnost

Způsob zpracování recyklované asfaltové směsi a zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu je s výhodou použitelný pro zhotovení konstrukčních vrstev vozovky použitelných pro komunikace určené pro nižší dopravní zatížení. Vynález je průmyslově využitelný při použití dvou až tří cm uzavírací vrstvy z nové obalové směsi určené pro povrchy mezi občanskou výstavbou, parkovišť, cyklických stezek, lesních a polních cest apod.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek, určeného zejména pro vytváření povrchů ploch a komunikací s nižším dopravním zatížením, vyznačující se tím, že vytěžený recyklovaný materiál, který je upravený tak, aby jeho kusová zrnitost nebyla větší než 45 až 50 mm, se postupně dopravuje do vibrační vany, v níž se působením vibračních mechanismů postupně posunuje za současného nahřívání sálavým teplem na teplotu 150 až 180 °C k výsypce, z níž je odebírán a přemisťován pro následnou technologii zpracování.
2. 2. Způsob zpracování recyklovaného materiálu podle nároku 1, vyznačující se tím, že nahřívání recyklovaného materiálu je prováděno pomocí panelu vybaveného plynovými hořáky.
3. 3. Zařízení pro zpracování recyklovaného materiálu z asfaltových vozovek, určeného zejména pro vytváření povrchů ploch a komunikací s nižším dopravním zatížením, vyznačující se tím, že sestává ze základny (1), na níž je upevněn vibrační stůl (3), který je na protilehlých koncích opatřený násypkou (6) a výsypkou (34) a který je shora zakryt víkem (7), na jehož vnitřní stěně (71) je upevněn panel (8) sálavého tepla.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, 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 odizolováno izolační vrstvou (34) a jedno z jejích 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).
5. 5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že vibrační stůl (3) je k základně připevněn pomocí pružinových vedení (2).
6. 6. Zařízení podle některého z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že panel (8) sálavého teplaje vybavený plynovými hořáky (81).
7. 7. Zařízení podle některého z nároků 3 až 6, 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°.