Slidte dæk kunne genbruges i nye asfaltveje

Schweiziske bilister slider utallige dæk. I stedet for at forbrænde dem, de kunne genbruges lokalt:Asfalten i forskellige lande har længe indeholdt gummi fra brugte dæk. Empa og dets partnere fra industrien anvender denne idé til potentielle anvendelser i Schweiz.

Pendlere, der napper om trafikstress, bør kigge på jorden i ny og næ. Og trøste dig med at indse, at det kan være værre, meget værre:Asfalt tåler blærende varme, kuldestress og masser af pres fra oven. Det skal også være så stille som muligt - og i fremtiden, selvfølgelig, mere miljøvenlig.

Sammensat af en varm stenblanding og bindemidlet bitumen ved omkring 160 grader, asfalt forårsager betydelig CO2 ₂ emissioner - gennem produktion, lange transportveje og belægning. For at forbedre sit miljømæssige fodaftryk, gammel asfalt, som allerede kan genbruges, vil blive brugt i stor skala i nye fortove i fremtiden. I øvrigt, genbrugsbeton eller andre restmaterialer - såsom brugte bildæk, som der er masser af i Schweiz — kan "kasseres" i det.

Et Innosuisse-projekt ledet af Empas beton- og asfaltlaboratorium har undersøgt, hvilke fordele denne idé kunne have i Schweiz. Specifikt, kan gummipartikler erstatte polymererne i polymermodificeret bitumen til kraftig asfalt? Trods alt, forbindelser som den meget anvendte styren-butadien-styren giver belægningen mere plasticitet, bedre restitution og længere levetid.

Projektets fokus var på den praktiske implementering af teknologien:Efter nogle indledende test, asfaltblandingerne til forsøgene blev produceret af producenterne FBB og Weibel AG. Blandingsdesignet var baseret på standard semi sense-asfalt SDA 4-12, et støjsvagt overfladeforløb på grund af dets høje luftrumsindhold. AC B 22 H er en såkaldt bindebane, der er placeret under overfladelaget - i dette tilfælde i øjeblikket med 30 procent genbrugsasfalt. De udvalgte gummigranulat kom også fra Schweiz, fra producenten Tire Recycling Solutions (TRS) i Préverenges i kantonen Vaud.

Våd eller tør?

Gummiasfalt kan fremstilles på to forskellige måder. I den "våde" metode, gummigranulatet tilsættes til den varme bitumen; derefter blandes blandingen med det definerede tilslag - sand og grus af forskellige størrelser, afhængig af fortovet. Fangsten er, at bitumen-gummi-blandingen bliver mindre tyktflydende med tiden, og gummiet begynder at nedbrydes; det kan kun behandles i omkring 48 timer. I den "tørre" proces, på den anden side, gummipartiklerne risler først ned i den opvarmede tilslagsblanding. Bitumen tilsættes senere. Fordi de schweiziske producenter er forberedt på dette, denne vej blev valgt.

Erfaringerne hos byggematerialeproducenten FBB i Bauma har indtil videre været positive. "Intet problem, siger Christian Gubler, formand for bestyrelsen, "det var nemt." Partiklerne blev kastet gennem en klap ind i aggregatblandingen - i poser, der opløses ved høje temperaturer. "Ligesom vi gør, når vi tilføjer farvestoffer, for eksempel, til rød asfalt, " Gubler forklarer. Der var heller ingen vanskeligheder hos Bern-baserede Weibel AG. "Håndtering var problemfri, " siger Samuel Probst, leder af bituminøse byggematerialer og belægningsanlæg.

Stresstest under vand, kulde og tryk

Et Empa-team ledet af asfaltspecialist Lily Poulikakos undersøgte de endelige produkter fra mikro til stor skala. Ud over standardtests for bitumenindhold og lufthuller, Elektronmikroskopbilleder viste, om og hvordan gummipartiklerne opløses og fordeler sig i asfaltmatrixen.

I spaltningstrækprøven, testprøver blev sprængt under tryk fra oven - en våd og en tør - for at bestemme, hvor følsomme de er over for vand. Rivetest ved minus 12 grader viste, hvordan materialet opfører sig under kolde vinterforhold. Endelig, trafikfaktoren:I testen "Hamburg Wheel Tracking" prøver i 50 grader varmt vand tålte 10, 000 gennemløb af et stålhjul, der vejer godt 70 kg - en hård test for spordannelse. Empas egen simulator var rettet i samme retning:Den udsatte 1,20 meter lange foringer for 60, 000 langsomme dækkørsler med høj belastning i løbet af otte timer.

Analyserne viste, at det er detaljer, der betyder noget. For eksempel, den optimale tid mellem blanding og montering på vejen afhænger i høj grad af typen og mængden af ​​gummigranulat. I sammenligning med den velkendte polymer bitumen asfalt, overfladebelægningsasfalterne med 0,7 eller 1 procent gummi opfyldte i de fleste tilfælde kravene. Modstanden mod revnedannelse på grund af kulde var væsentligt større med én procent gummi end med polymerbitumenasfalten. Med hensyn til vandfølsomhed, byggematerialerne opfyldte de schweiziske krav, med én undtagelse. Og i Empas egen dækbelastningssimulator, der opstod små, men dybere hjulspor i gummiasfalten end i polymerbitumenbelægningen.

Konklusionen:På trods af nogle ulemper, gummiasfalten opfyldte i sidste ende kravene. "Det er bestemt velegnet til yderligere undersøgelser til brug i vejbyggeri, " opsummerer Empa-forsker Poulikakos. Producenten TRS er også glad for resultaterne:"Vi har nu en professionel bekræftelse, siger Sonia Megert, Chief Operating Officer. "Det var et rigtig godt samarbejde. Empa fandt hurtigt en løsning, når der opstod problemer."

Selvfølgelig, alle partnere er klar over, at dette kun er det første skridt. På trods af alle anstrengelser, laboratoriet svarer ikke til virkelige forhold, forklarer Poulikakos. Forsøgene giver et detaljeret indtryk, men hvordan års eksponering vil udspille sig i virkeligheden "er en anden sag, " siger specialisten. "Sandheden ligger i sidste ende på vejen."

Tre testruter

Yderligere skridt er allerede taget. I kantonerne Jura og Vaud, Weibel AG byggede to testsektioner på kantonale veje med gummigranulatasfalt. "En ru asfalt på en vej med middel belastning, " forklarer Samuel Probst, "og en overfladeasfalt på en vej med relativt høj belastning. de skulle være rigtige udholdenhedsprøver."

I modsætning til tidligere erfaringer med den "våde" produktionsproces, brolægningen gik "absolut glat, " ifølge den ansvarlige leder. På stedet, arbejderne behøvede ikke at udholde lugte fra opvarmet gummi, og konsistensen og bearbejdeligheden af ​​asfalten var sammenlignelig med en polymermodificeret asfalt. Indrømmet, det vil først vise sin sande karakter efter år. Brolægning fandt sted sidste sommer; belægningen er således stadig i sin vorden.

Ligesom en anden testasfalt, som blev lagt som toplag i et stærkt brugt kryds i Zürich. Dets laboratorieværdier var ikke uden tvivl:Når bitumenet blev hårdhedstestet med en penetrerende nål, resultaterne svingede voldsomt og var nogle gange langt over målværdierne. "Det tyder på, at det måske er for blødt, " siger belægningsspecialist Martin Horat fra civilingeniørkontoret i byen Zürich. "Lad os se, om der er deformationer, når det bliver varmt om sommeren."

Hans-Peter Beyeler, direktør hos foreningen "Eurobitume" i Schweiz, er ikke særlig bekymret, selvom. "Jeg har allerede hørt om det. Jeg ville ikke bekymre mig om det foreløbig, siger eksperten, som tidligere har arbejdet i næsten 13 år som fortovsspecialist ved Federal Roads Office (Astra). Når gummi og bitumen blandes, et nyt materiale skabes; dens adfærd svarer ikke længere til de originale ingredienser. Hans vurdering:"Nåletesten giver måske simpelthen ikke brugbar information."

Fra hans egen erfaring, Beyeler forstår, at der også i branchen er modstand mod asfalt som "affaldsskakt" for genbrugsmaterialer og skepsis over for gummi i vejen. For omkring 15 år siden, han var vidne til, hvordan en test på A1 i kantonen Aargau med gummimodificeret bitumen, tilsat som granulat, gik helt galt:Materialet var utilstrækkeligt opløst i blandingen; der dannes klumper i asfalten. I fortovet, de spreder sig på overfladen; de skulle bores ud og fyldes med støbeasfalt.

Sandheden er på gaden

Der er sket meget siden da imidlertid, så hvorfor ikke prøve igen tænker Beyeler. Trods alt, der er gode erfaringer - ikke kun i USA, hvor teknologien har været i praksis i lang tid, men også i Bayern. der, gummimodificeret asfalt er allerede en del af bygningsreglementet – med andre ord, state of the art. Fordelene, især til porøse overflader:højere slidstyrke, langsommere oxidation af bitumenet i de mange lufthuller og dermed forsinket skørhed. Kort sagt:længere levetid.

I hvert fald der ville være nok råmateriale. Omkring 70, 000 tons skrotdæk produceres i Schweiz hvert år. En lille del af dette genbruges, men størstedelen er termisk udnyttet - i affaldsforbrændingsanlæg og, for en stor del, i cementfabrikker, hvor dækkene erstatter kul som brændstof og dermed forbedrer CO ₂ balance.

En fordel for klimaet?

Empa-forsker Zhengyin Piao undersøger miljøpåvirkningen af ​​at bruge gamle dæk i vejbelægninger som en del af sin ph.d. afhandling i samarbejde med Institute of Environmental Engineering ved ETH Zürich. Piao analyserede hele livscyklussen af ​​to hviskende fortove med gummiasfalt. Hans beregninger baseret på en model af en en kilometer lang vejstrækning viser, at disse belægninger fungerer på samme måde som polymer bitumenasfalt med hensyn til energiforbrug. Men de producerer væsentligt lavere CO ₂ emissioner - primært på grund af polymererne i det konventionelle produkt.

Så ville gummigranulat i veje bidrage til klimabeskyttelse? Piaos svar:Det kommer an på. I Schweiz, cementfabrikker sparer så meget CO ₂ emissioner ved afbrænding af gamle dæk, samlet set, asfalt med gummi præsterer lidt svagere end med polymerer. Men hvis cementfabrikker lykkes, som planlagt, ved at reducere deres CO ₂ emissioner yderligere i de kommende år eller endda delvist neutralisere dem med kulstoffangstteknologier, herunder underjordisk opbevaring, kortene ville blive blandet - muligvis til fordel for gummiasfalt ...

Om ideen slår igennem i Schweiz afhænger af, selvfølgelig, på markedet. De har en fordel, siger ekspert Samuel Probst fra producenten Weibel AG:I det mindste for øjeblikket, de er billigere end polymer bitumen asfalt. Alligevel, han er fortsat forsigtig:"Hvis testsektionerne udvikler sig positivt på lang sigt, " han siger, "Jeg kunne forestille mig, at der vil udvikle sig et marked for det en dag."

Fokus på forurenende stoffer

For at vurdere sundhedsrisici fra gummiadditiver i vejasfalt, kemikere fra Empas Advanced Analytical Technologies-laboratorium kiggede nærmere på komponenter med risikopotentiale. Resultaterne af udvaskningstests, der simulerede virkningerne af en regnstorm, viste, at niveauerne af polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er), som kan forårsage kræft, er lavere i gummi end i asfalt. For tungmetaller, zink tjente som blyelementet; meget lidt af det blev vasket ud. Bly og andre skadelige tungmetaller var kun til stede i harmløse spor.

Empa-holdet fandt også, at skadelige benzothiazoler, som fremskynder vulkanisering i dækproduktion, blev frigivet til miljøet hurtigt og i relativt høje doser. Eksperternes råd:fjern disse forbindelser før montering af gummipartiklerne, for eksempel ved at vaske dem ud med vand, som derefter kan bortskaffes korrekt.