Mindre energiförbrukning och bättre miljö med vax som tillsatsmedel i asfalt

Transkript

1 Mindre energiförbrukning och bättre miljö med vax som tillsatsmedel i asfalt Ylva Edwards Warm Mix Asphalt (AASHTO SC on Construction Annual Meeting, August ) Organic, Wax-like additives Sasobit Sasol International Asphaltan B Romonta Fatty Acid Amides Licomont S 100 Foaming Processes Aspha-min zeolite Advera Low Energy Asphalt Fairco/Eiffage Travaux Publics Foam Water-Gencor,Astec,Maxam,Terex LEAB BAM Emulsion Based-Chemical Based Evotherm MeadWestvaco Vegetable based synthetic binders Emerging U.S. Technologies 1

2 kinematisk viskositet Konzentration d( Wf) / d(logm) Gussasphalt Seite 1 Dr. Beer/Dr. Hirsch Vax från Växtriket: palmträd, sockerrör, bo mull Djurriket: bin, ull, val, insekter Mineralriket: petroleum, fossilt vax, brunkol Vax för modifiering av bitumen och asfalt BUNDESANSTALT FÜR STRASSENWESEN, Referat S 6 5,46 Paraffinw achs 4,10 Montanw achs 2,73 Montanwachs + Fettsäureamid 1,37 Bitumen + Fettsäureamid Polyethylenw achs 0,00 0,98 1,72 2,45 3,19 3,93 4,66 5,40 Log (Molekulargewicht) Bitumen Med vax Temperatur 2

3 Komplexmodul G* (Pa) G* [Pa] Mindre energiförbrukning och bättre miljö med vax som tillsatsmedel i asfalt men funktionen? 1E+06 1,0 E ,0 E +0 8 spröd are? styvare? 1E+05 Plastisk deformation Sprickbildning 1,0 E E+04 1E+03 Låga hastigheter / Höga temperaturer 1,0 E +0 6 Höga hastigheter / 1,0 E +0 5 Låga temperaturer 1,0 E +0 4 lägre utläggningstem p 1E+02 1,0 E ,0 E E+01 1,0 E E Mer visköst Fasvinkel δ ( ) ,0 E Mer elastiskt Temp [ C ] Vaxtillsats i polymerbitumen och gjutasfalt Syfte: att göra den gjutasfalt som idag används till svenska broar, parkeringsdäck och terrasser mer miljövänlig och lätthanterlig genom tillsats av lämpligt vaxadditiv till polymerbitumenet (Pmb 32). Nya EU-normer kommer troligtvis att begränsa utläggningstemperaturen för gjutasfalt till 200 grader. Förväntning: utläggning vid lägre temperatur, mindre rökutveckling och mindre CO 2 -utsläpp. Men: Tillsatsen får inte ha någon negativ inverkan på gjutasfaltens övriga egenskaper. 3

4 Apparent viscosity [mpas] Vax i bitumen för gjutasfalt SBUF Vax i bitumen för gjutasfalt (GAFS, Nynas, NCC, KTH), Kartläggning (produkter, användning, fokus på gjutasfalt) KTH Laboratorieprovning på bindemedel (valda produktkombinationer och vaxhalter) KTH Laboratorieprovning på gjutasfalt (val baserat på laboratorieresultaten för bindemedel) KTH/NCC Fältförsök (Akalla, källargarage i Frösundavik, p-hus i Huddinge) Examensarbeten, 2009 Miderman A, Mizanur R (2009) Gjutasfalts läggbarhet med inverkan av vax och stenmaterial. Master of Science Thesis, Royal Institute of Technology, TRITA-VT 09:1 Butt AA (2009) Low temperature performance of wax modified mastic asphalt. Master of Science Thesis, Royal Institute of Technology, TRITA-VT 09:04 Konferensbidrag, 2007/2008 Edwards Y (2007) Influence of waxes on polymer modified mastic asphalt performance EMAA European Mastic Asphalt Association annual meeting in Potsdam Edwards Y (2008) Influence of waxes on polymer modified mastic asphalt performance E & E Congress. Copenhagen. Paper No Laboratorieprovning på bindemedel Pmb 32 + vax S eller vax A? Pmb 32 (50/100-75) + vax S 3% resp 6% 1000 pmb32 3% Sasobit 6% Sasobit vax A 3% resp 6% 4% Temperature [ C] + vax S + vax A 1,5% +1,5% 4

5 Effekter på lågtemperaturegenskaper? Egenskaper Pmb 32 Pmb % S Pmb % A Pmb % S Pmb % A Brytpunkt Fraass, C BBR: LST / LmT, C -20 / / / / /-18 Efter RTFOT 163 C Brytpunkt Fraass, C BBR: LST / LmT, C -20 / / / /-5-18 /-16 LST är den lägre kritiska gränstemperaturen vid vilken S är 300MPa LmT den lägre kritiska gränstemperaturen vid vilken m är 0,300 Pmb 32 +4% vax A Pmb 32 Pmb 32 +4% vax 5

6 Pmb 32 +4% vax A Tid Platta Platta DSR G* Pmb 32 +4% vax A BBR PG PG

7 Pmb 32 +4% vax A i gjutasfalt Laboratoriestudie på gjutasfaltmassa med 4% vax A TSRST Stämpelvärde vid +40 C Formstabilitet vid +80 C < -30 C 2-5 mm < 1mm 7

8 Flytcylindertest Från praktiken konstateras: 4 % Asphaltan A inblandad i PMB 32 medför en graders lägre läggningstemperatur; Temperatursänkningen medför betydligt mindre rökutveckling; Mindre ytseparation tack vare lägre temperatur (medför mindre däckmönster på parkeringsytor); Gjutasfaltyta med vax är lite mattare än yta utan vax. 8

9 Ekonomi Merkostnaden blir cirka 200 kronor /ton; Kostnaderna för 1 m² gjutasfalt i ett parkeringsgarage ökar med cirka kronor; Men En viss minskning av energikostnader för uppvärmning kan sänka merkostnaden; En lägre rökutveckling kan innebära besparingar på exempelvis ventilation vid inomhusarbeten. SBUF INFORMERAR NR 09:26 Gjutasfalt tillverkad med bitumen typ PMB32 och en inblandning av 4 % asfaltanvax innebär att utläggningstemperaturen kan sänkas med grader. Gjutasfalten som slutprodukt har inte förändrats i några viktiga egenskaper. Gjutasfalten kan i utlagd form till och med bli en mer homogen beläggning tack vare den lägre temperaturen som medför mindre risk för separation vid avsvalningen. 9

10 Användning idag (GAFS) Ca ton gjutasfalt har tillverkats i Sverige under 2009 varav 1360 ton (ca 4.05%) var med vaxinblandning. (Asphaltan och Sasobit) Tillverkning gjutasfalt i Sverige: 2006 ca ton 2007 ca ton 2008 ca ton 2009 ca ton Tack! 10