Wpływ dodatku zeolitów na obniżenie temperatury produkcji i zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych

Abstract

W pracy zbadano wpływ typu struktury i ilości dodatku zeolitu naturalnego (klinoptilolitu) i syntetycznego (NaP1) na efekt obniżenia temperatury procesu produkcji i zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych. Zeolity to grupa minerałów o specyficznej budowie wewnętrznej (system kanałów i komór) w której występują cząsteczki wody. W efekcie dodania zeolitu do mieszanki mineralnej jednocześnie z asfaltem, woda zgromadzona w porach tych minerałów zaczyna się uwalniać. W wyniku utraty wody zeolitowej dochodzi do ekspansji objętościowej asfaltu, efektem czego jest spienienie asfaltu i obniżenie jego lepkości. Dzięki temu zwiększa się urabialność MMA i przyczepność asfaltu do kruszywa w niższych temperaturach. W badaniach zastosowano zeolit syntetyczny o typie struktury NaP1 i zeolit naturalny klinoptilolit oraz ich odmiany modyfikowane poprzez nasączenie wodą. Klinoptilolit pochodził ze złoża tufów zeolitowych Sokyrnytsya – Obwód Zakarpacki. Zeolit syntetyczny NaP1 otrzymano na bazie reakcji konwersji popiołu lotnego w warunkach hydrotermalnych w skali półtechnicznej. Nasycenie zeolitu typu NaP1 wodą wynosiło 75% w stosunku do masy suchego materiału, natomiast klinoptilolitu – 25%. Referencyjna mieszanka mineralno-asfaltowa została zaprojektowana na warstwę AC 16 W z asfaltem 35/50. Na podstawie wyników badań własności materiałów zeolitowych oraz lepkości dynamicznej zaczynu asfaltowego z 5% dodatkiem zeolitów stwierdzono, że proces spieniania asfaltu jest zależny od charakteru krystalochemicznego minerałów zeolitowych. Również optymalna zawartość zeolitu dodawanego do MMA jest ściśle związana z jego charakterem krystalochemicznym, porowatością oraz zawartością wody zeolitowej. Optymalny dodatek materiałów zeolitowych został określony na podstawie wyników badań zagęszczalności MMA w prasie żyratorowej i wynosi on odpowiednio dla różnych typów badanych materiałów:  1% zeolitu naturalnego klinoptilolitu,  0,5% zeolitu syntetycznego NaP1,  0,4% zeolitu naturalnego klinoptilolitu modyfikowanego wodą,  0,4% zeolitu syntetycznego NaP1 modyfikowanego wodą. Badania własności fizykomechanicznych MMA z optymalnymi dodatkami zeolitów prowadzono w 3 temperaturach zagęszczania – 145ºC, 130ºC, 115ºC. Badania zawartości wolnych przestrzeni, wodoodporności mierzonej wskaźnikiem ITSR oraz odporności na deformacje trwałe wykazały, że MMA z dodatkiem materiałów zeolitowych spełniają wymagania stawiane MMA na gorąco według WT 2 2010, wobec czego mogą być stosowane do wykonywania nawierzchni dróg w Polsce. Korzyści środowiskowe, technologiczne i ekonomiczne wynikające ze stosowania WMA z dodatkiem zeolitów, zbliżony proces technologiczny do MMA produkowanych tradycyjnie, przy zachowaniu właściwości fizykomechanicznych, powinno przyczynić się do rozpowszechnienia tej technologii.