Obserwowany od wielu lat wciąż wzrastający ruch w komunikacji drogowej to nie tylko zwiększenie liczby przejeżdżających pojazdów, ale także coraz większy udział maksymalnych obciążeń osi. Oznacza to, że współczesne i przyszłe nawierzchnie drogowe muszą sprostać o wiele wyższym wymaganiom niż te które miały miejsce kilka, kilkanaście lat temu.
Wciąż wzrastające wymagania wobec nawierzchni np. w stosunku do jej odporności na koleinowanie (wzrastający ruch i obciążenie osi) i spękania niskotemperaturowe (obserwowane w ostatnich latach nasilenie spadków i wzrostów dobowych temperatur) skłaniają producentów materiałów drogowych do polepszania ich właściwości.
Po kilku latach prac rozwojowych nad nowym lepiszczem, Spółka ORLEN Asfalt wprowadziła na rynek produkt nowej generacji – asfalt wysokomodyfikowany ORBITON HIMA. Pozwoli ona sprostać wyzwaniom najcięższych warunków eksploatacyjnych, jakie stoją przed polskim drogownictwem.
Asfalty wysokomodyfikowane ORBITON HiMA to nowa rodzina lepiszczy asfaltowych modyfikowanych dużą zawartością polimeru nowego typu. Jak wskazują przykładowe właściwości opisane w dalszej części artykułu, powstałe lepiszcza ORBITON HiMA są produktami o ponadstandardowych właściwościach funkcjonalnych. Charakteryzują się między innymi bardzo dobrą odpornością na koleinowanie, świetną wytrzymałością zmęczeniową i odpornością na pękanie niskotemperaturowe.
Zasada działania asfaltów wysokomodyfikowanych HiMA
Główną ideą asfaltów wysokomodyfikowanych jest przeciwdziałanie spękaniom nawierzchni, deformacjom trwałym (koleinom) oraz zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej warstw asfaltowych. Do tego celu stosuje się dużą zawartość polimeru, przekraczającą 7% m/m, co powoduje odwrócenie faz w mieszaninie asfaltu z polimerem, jak przedstawiono na rys. 1.
Rys. 1. Różnice w proporcjach objętościowych między asfaltem a polimerem w typowym polimeroasfalcie ORBITON i asfalcie wysokomodyfikowanym ORBITON HiMA
Rodzaje asfaltów wysokomodyfikowanych ORBITON HiMA
Grupa ORBITON HiMA to trzy nowe lepiszcza wysokomodyfikowane:
- ORBITON 25/55-80 HiMA
- ORBITON 45/80-80 HiMA
- ORBITON 65/105-80 HiMA
Właściwości asfaltów wysokomodyfikowanych ORBITON HiMA są zgodne z Załącznikiem Krajowym NA (tabela NA.2.) normy PN-EN 14023:2011 zamieszczonej w poprawce do tej normy Ap1:2014 z kwietnia 2014 rNa rys. 2. przedstawiono na wykresie Pen25-PiK położenie nowych produktów w stosunku do asfaltów drogowych i modyfikowanych (typowych), stosowanych do tej pory w Polsce.
Na rys. 2. przedstawiono na wykresie Pen25-PiK położenie nowych produktów w stosunku do asfaltów drogowych i modyfikowanych (typowych), stosowanych do tej pory w Polsce.
Jak wynika z ogólnej analizy rys. 2, widoczne jest znaczące podniesienie zakresu temperatury mięknienia PiK wszystkich produktów ORBITON HiMA w porównaniu z pozostałymi asfaltami dostępnymi na rynku, co wynika wprost z dużej zawartości polimeru w ich składzie.
Przeznaczenie asfaltów ORBITON HiMA
Asfalty wysokomodyfikowane ORBITON HiMA mogą być stosowane w technologiach oraz lokalizacjach, w których wymagana jest bardzo wysoka trwałość:
- ORBITON 25/55-80 HiMA przeznaczony jest do podbudów asfaltowych i warstw wiążących nawierzchni długowiecznych (typu perpetual pavements), mieszanek o wysokim module sztywności AC WMS (Smix powyżej 14000 MPa) oraz miejscach występowania ruchu powolnego,
- ORBITON 45/80-80 HiMA przeznaczony jest do warstw ścieralnych nawierzchni poddawanych bardzo dużym obciążeniom oraz pracującym w niskiej temperaturze, a także do pozostałych warstw w miejscach specjalnych np. na obiektach mostowych,
- ORBITON 65/105-80 HiMA przeznaczony jest do technologii specjalnych np. warstw SAMI, do wytwarzania emulsji asfaltowych stosowanych do slurry seal; ze względu na wysoką penetrację jego stosowanie do mieszanek mineralno-asfaltowych jest ograniczone.
Odporność mma z ORBITON HiMA na koleinowanie, pękanie i zmęczenie
W programie badawczym wykonanym w czasie tworzenia ORBITON HiMA zbadano szereg właściwości funkcjonalnych lepiszczy oraz mieszanek mineralno-asfaltowych.
Do badań koleinowania i odporności na pękanie wykorzystano beton asfaltowy AC 16 S (mieszanka porównawcza) o takim samym uziarnieniu i zmiennym (do porównań) rodzaju lepiszcza. Badania właściwości mieszanek mineralno-asfaltowych w niskiej temperaturze – odporność na spękania niskotemperaturowe, wykonano metodą TSRST (Thermal Stress Restrained Specimen Test) wg PN-EN 12697-46.
ORBITON HiMA uzyskały najlepsze wyniki odporności niskotemperaturowej w porównaniu do innych lepiszczy o podobnej twardości
- lepiszcza o zakresie penetracji od 35 do 55 – ORBITON 25/55-80 HiMA uzyskał najniższą temperaturę pękniecia TSRST równą -33,9°C (pozostałe lepiszcza - 35/50: -24,9°C; PMB 25/55-60: -28,3°C; PMB 10/40-65: -29,2°C),
- lepiszcza o zakresie penetracji od 50 do 80 – ORBITON 45/80-80 HiMA uzyskał najniższą temperaturę pękniecia TSRST równą -35,9°C (pozostałe lepiszcza - 50/70: -24,5°C; PMB 45/80-55: -27,4°C; PMB 45/80-65: -29,2°C),
- lepiszcza o zakresie penetracji od 65 do 105 – ORBITON 65/105-80 HiMA uzyskał najniższą temperaturę pękniecia TSRST równą -36,9°C (pozostałe lepiszcza – 70/100: -24,9°C; PMB 65/105-60: -34,3°C).
W podobny sposób badano odporność na koleinowanie, którą wykonano wg PN-EN 12697-22 w małym aparacie do koleinowania (metoda B), w powietrzu, w temperaturze 60°C, przy 10000 cykli obciążenia na tej samej mieszance AC16S. Wyniki badań odporności na koleinowanie jednoznacznie wskazały lepiszcza, które wnoszą największy wkład w odporność nawierzchni na koleinowanie, a wśród nich ORBITON HiMA. Odporność na koleinowanie mieszanki AC16S z ORBITONEM 25/55-80 HiMA okazała się zbliżona do asfaltu 20/30 i znacząco lepsza od lepiszczy 35/50 i pozostałych PMB z tej grupy. W kolejnych grupach lepiszczy o zbliżonej twardości asfalty wysokomodyfikowane ORBITON HiMA także zajmowały czołowe miejsca.
Odcinki doświadczalne w Polsce
W październiku 2013 r. oraz w sierpniu 2014 r. wykonano w Polsce odcinki doświadczalne nawierzchni drogowej z zastosowaniem odpowiednio ORBITON 65/105-80 HiMA oraz ORBITON 45/80-80 HiMA. Były to 6. i 8. odcinek z asfaltem wysokomodyfikowanym HiMA w Europie i pierwsze takie budowy w Polsce. Odcinki o długości 1000 i 1500 m były zlokalizowane na drogach wojewódzkich zarządzanych przez Zarząd Dróg Wojewódzkich w Katowicach. Wykonanie odcinków doświadczalnych pozwoliło zweryfikować dane technologiczne oraz ustalić szczegółowo zalecenia dotyczące technologii wykonywania warstw z ORBITON HiMA.
Podsumowanie
Nowy typ lepiszcza drogowego, jaki wprowadził na rynek ORLEN Asfalt w 2014 r. z pewnością jest właściwą odpowiedzią na coraz wyższe wymagania stawiane nawierzchniom przez inwestorów i użytkowników dróg. Wydłużone okresy gwarancyjne (do 10 lat) są wyzwaniem, które może być spełnione dzięki stosowaniu asfaltów wysokomodyfikowanych ORBITON HiMA.
Asfalty wysokomodyfikowane ORBITON HiMA otwierają nowy rozdział w dziedzinie technologii nawierzchni asfaltowych w Polsce.