Ez az út másképp csillog: az üveg alkalmazása aszfaltban

A SWIETELSKY Magyarország Kft. egy pályázati felhívás kapcsán kezdett K+F tevékenységbe, üvegaszfalt témában 2016-ban. A vállalat részéről Tomacsek József központi főtechnológus koordinálta a projektet, cikkünkben az ő és munkatársai eredményeit ismertetjük, kitérve a témához kapcsolódó több kutatásra is.

Az útépítő szakma felfigyelt a Swietelsky Magyarország Kft. kutatási eredményeit összefoglaló előadására, amelyet elsőként ismertetett a III. Magyar Közlekedési Konferencián Egerben, 2019 októberében. A konferencia során több előadó is hivatkozott az üvegaszfalt előadásra, ami arra utal, hogy a munka felkeltette a szakma érdeklődését. A témában tartott előadást Az Aszfalt folyóirat 2020/2. decemberi száma is tartalmazza.

A Magyar Út- és Vasútügyi Társaság (MAÚT) 2021.03.25-én Visszanyert anyagok újrafelhasználása címmel rendezett innovációs fórumot, amelyen Tomacsek József főtechnológus szintén tartott egy előadást a témában.

Fontos megemlíteni, hogy Thoroczkay Zsolt, az ITM Közúti Infrastruktúra Fejlesztési Főosztály főosztályvezetője is számos előadásában említette az újrahasznosítás fontosságát, köztük az üveg alkalmazását is az aszfaltban.

Lássuk az eredményeket!

A felhasznált üvegtörmelék

Az elnyert pályázati támogatást „Üveghulladék aszfaltkeverékben történő felhasználását célzó kutatás-fejlesztési tevékenység támogatása a Swietelsky Magyarország Kft.-nél” címmel használta fel a társaság.

Az üvegiparban vissza nem forgatható szemcsés üvegtörmelék jelenleg hulladéklerakókba kerül. Egy útpályaszerkezet töltéstestében is megfelelően elhelyezhető lenne ez az anyag, de aszfaltburkolati alapanyagként jóval magasabb értéken hasznosítható újra.

Az üvegtörmelék feldolgozóknak a nagyobb üvegszemcsék az értékesek és a kisebb, körülbelül -8 mm alattiak feleslegesek. Aszfaltgyártás szempontjából viszont pont a 0/4, esetleg 0/8 mm-es frakciók a leghasználhatóbbak, mivel ekkor az üvegszemcsék felülete kevésbé sima és a szemcsék lemezessége sem jelentős. Negatívum, hogy a kisebb frakciójú üvegszemcse halmazok gyártása (kb. 0/4-es frakció), amely újratörés révén valósítható meg, jelentősen drágítja az alapanyagot.

A SWIETELSKY Magyarország Kft. síküvegből, öblösüvegből, szélvédőből, kopolit, edzett és drótos üvegből származó üvegcserép halmazokat szerzett be a projekthez.

Üvegtörmelék vizsgálatok

14 különféle üvegminta került a laboratóriumba, amelyeken

• szemeloszlás,
• sűrűség,
• lemezesség metilénkék
• és Los Angeles vizsgálatokat végeztek el.

A vizsgálatok az alábbi eredményeket hozták:

• A nagyobb szemcsék lemezességével összefügg, hogy a Los Angeles aprózódásuk is jelentősen meghaladja a kőanyagokét, így beépítéskor a henger alatt széttörhetnek.
• Az üvegtörmelékek 2,5 Mg/m³–es sűrűsége alacsonyabb a kőanyagokénál.
• Az üvegtöretek szemmegoszlása általában folytonos, ami kiváló az aszfaltok előállításához.
• Finom szemcse (0,063 mm alatt) a kőanyagokhoz képest sokkal kevesebb keletkezik töréskor, így jelentős kiporzással nem kell számolni.
• A legjobb aszfaltok a 0/5 üvegfrakciókból gyárthatók.

 

Tapadásjavítás

A szakirodalom nagy problémaként kezelte az üveg és a bitumen közti tapadást, így a kutatás tervezése során erre különös figyelmet fordítottak.

6 különféle bitumennel, tapadásjavító szer nélkül, illetve 5 féle tapadásjavító szerrel 47 darab tapadási vizsgálatot végeztek a rendelkezésre álló üvegtörmelék frakciókon.

A tapadásvizsgálatok során kiderült, hogy az üvegszemcsék könnyen összetapadnak a sima felületükkel egymáshoz, ezért a kőanyagokra használatos vizsgálati módszeren kisebb módosításokat végeztek.

A kőanyagokhoz használatos tapadásjavító szerek nem javították számottevően a tapadást, így további alkalmazásuktól eltekintettek. A mészkőliszt és a mészhidrát alkalmazása jelentősen javította a bitumen tapadását az üvegszemcsék felületén.

Modifikált vagy gumibitumen esetében jobb a tapadás, mint normál 50/70-es útépítési bitumennel.

A vizsgálatok során kiderült továbbá, hogy tapadásjavító szer nélkül is elfogadható az üvegszemcsék és a bitumen közti tapadás.

Aszfalt vizsgálatok

Kezdetben 32 darab laboratóriumi keveréket állítottak elő különféle aszfalttípusokra, főként 50%, illetve ennél magasabb üvegtörmelék adagolással. A labormintákon

• sűrűség,
• hézag,
• Marshall stabilitás és folyás,
• hasító-húzó szilárdság – vízérzékenység,
• fajlagos nyommélység,
• illetve benyomódás vizsgálatokat végeztek.

A kutatási team célja volt bemutatni, hogy

különféle aszfaltkeverék típusok esetében mi a maximális üvegtörmelék adagolás, amely mellett még beépíthető az aszfaltkeverék fokozott forgalmi igénybevételű útszakaszokra, illetve keresték azokat a teljesítmény-jellemzőket, amikben az üvegaszfaltok előnyösebbek.

A kompaktaszfalt technológiával készített BBTM keverék esetében sikerült csak megfelelő nyomvályú eredményt elérni, az aszfaltbetonok fajlagos nyommélységei viszont rendre 15-25% körül adódtak.

Mivel a tervezett 50%-os adagolással nem sikerült „F”-es aszfaltot tervezni, így mindenképp szerették volna meghatározni azt az üvegtörmelék adagolást, amivel lehetséges olyan keverék előállítása, amely teljesíti a fokozott igénybevételi kategóriájú keverékek előírt paramétereit.

Az üvegaszfalt teljesítőképességét a szakirodalom által javasolt alacsonyabb üvegtörmelék-adagolású (15 és 30%) AC 11 kopó keverékek esetében részletekbe menő vizsgálatokkal ellenőrizték.  

A feladatba bevonták Rosta Szabolcsot, a Duna Aszfalt Zrt. technológusát, aki diplomamunkát készített a feladatrészből ( - a tanulmány megjelent az Aszfalt folyóirat 2019. decemberi számában, illetve a 2019.11.12-i HAPA Fiatal Mérnökök Fórumán beszámolót is tartott, amivel első helyezett lett, így előadását megismételhette a 2020.02.18-19-én megtartott Magyar Aszfaltipari Egyesülés (HAPA) XX. nemzetközi konferenciáján -), melyben az aszfaltkeverék öregítésének vizsgálata is megtalálható az időjárás hosszú távú hatásának modellezésére.

Aszfaltmechanikai eredmények

Az 50-nél is többféle aszfaltkeverékből kiválasztottak 8 típust, amelyekre a korábbiaknál még szélesebb körű vizsgálatok készültek (repedési hőmérséklet, fáradás és merevség is). Az eredmények alapján kijelenthető, hogy a referencia aszfalthoz képest az üvegaszfaltok

• bitumenigénye jelentősen alacsonyabb (hozzávetőleg 0,5%-kal),
• Marshall stabilitása hasonló vagy kissé alacsonyabb,
• merevsége magasabb,
• vízérzékenysége kissé rosszabb, de az előírásokat magasan teljesítik,
• fajlagos nyomvályú ellenállása jóval rosszabb,
• fáradása minimálisan marad el,
• öregedését nem befolyásolja hátrányosan az üvegcserép adagolása,
• valamint repedési hőmérséklete kissé magasabb.

A mészhidrát adagolás egyértelmű előnye az öregedési hajlam csökkentése, valamint a nyomvályú ellenálláson is javít (bár 7% alatti értéket nem sikerült elérni), viszont a hidegviselkedési vizsgálatok a repedések kialakulásának magasabb kockázatára utalnak.

Meg kell jegyezni, hogy az üvegaszfaltok tervezése jóval összetettebb feladat a konvencionális aszfaltokhoz képest, így sokkal könnyebb „rossz” aszfaltot tervezni belőlük.

 

Próbaépítések

Az üvegaszfalt 2 beépítési helyszínén végzett 3 összetételű beépítése igazolta, hogy megfelelő odafigyeléssel és keveréktervezéssel a rendelkezésre álló technikai eszközök alkalmasak megfelelő burkolati rétegek készítéséhez. Tömörítés során számítani kell rá, hogy a keverék normál hőmérsékleten jobban kitér a tömörítő munka elől.

A SWIETELSKY mellett 2019 őszén az Euroaszfalt Kft. is épített a 7-es főúton Martonvásár határában egy kísérleti útszakaszt a Magyar Közút kutatási alapjának támogatásával.

Gazdasági és környezetvédelmi előnyök

Az alacsony aszfalt testsűrűség azonos vastagságú aszfalt beépítése esetén kevesebb tömeget, azaz szállítási költséget, üzemanyag felhasználást és kibocsátást jelent. (7-10% megtakarítás).

Az üveg vízfelvétele szinte nulla, így aszfaltgyártáskor kevesebb energia kell a szárításhoz.

Az üvegcserép tartalmú aszfaltkeverékek bitumenfelvétele hozzávetőleg 10%-kal alacsonyabb a tisztán kőanyagból készült aszfaltokhoz képest.

A másodlagos nyersanyagként felhasznált üvegtörmelék nemcsak a hulladéklerakók terhelését csökkenti, hanem használatával kevesebb friss kőanyag kerül az aszfaltkeverékbe.

Alkalmazási javaslatok

Jelenleg a hazai útépítésre vonatkozó előírások nem teszik lehetővé az üveg felhasználását, de amennyiben a szabályozási hátteret sikerül megteremteni, akkor országszerte több olyan dizájnosan csillogó burkolat épülhet, mint a SWIETELSKY székház melletti, Pálya utcában épült próbaszakasz.

Alacsony forgalmú aszfaltok burkolata esetében akár a teljes kőváz is cserélhető üvegre, például járda esetében. A kis szemcseméretű (maximum 8 mm) aszfalt tetszetős burkolata lehet egy kerékpárútnak vagy gyalogos járdának. Transzparens (színtelen) kötőanyaggal és pigmentekkel gyártva különféle színű burkolat állítható elő használatával, aminek nagy előnye, hogy a felület kopása után a kőanyag színe nem befolyásolja a burkolat textúráját.

Gépjárművek közlekedésére alkalmas aszfaltok összetevőjeként - akár 50% üvegadagolással - kisforgalmú városi utak és összekötő közutak burkolata építhető. Az útfelület érdessége (csúszósurlódása) és optikai vezetőképessége azonos vagy jobb a szokványos aszfaltokhoz képest.

Nehéz meghatározni, hogy a szabályozás változása, a hulladékhasznosítás előtérbe helyezése vagy a beruházók üvegaszfalt iránti igénye hiányzik az üvegaszfalt elterjedéséhez. Mindenesetre bármilyen napszakban érdemes megnézni a Pálya utca aszfaltját, mert különleges látványt nyújt.