Zwitserse chauffeurs verslijten talloze banden. In plaats van ze te verbranden, ze kunnen lokaal worden hergebruikt:het asfalt van verschillende landen bevat al lang rubber van gebruikte banden. Empa en haar partners uit de industrie nemen dit idee over voor mogelijke toepassingen in Zwitserland.

Forenzen die zeuren over verkeersstress moeten af ​​en toe naar de grond kijken. En troost je met het besef dat het misschien erger is, veel erger:asfalt verdraagt ​​zinderende hitte, koude stress en veel druk van bovenaf. Het moet ook zo stil mogelijk zijn - en in de toekomst, natuurlijk, milieuvriendelijker.

Samengesteld uit een heet gesteentemengsel en het bindmiddelbitumen op ongeveer 160 graden, asfalt veroorzaakt forse CO ₂ emissies — door productie, lange transportroutes en bestrating. Om zijn ecologische voetafdruk te verbeteren, oud asfalt, die al kunnen worden gerecycled, zal in de toekomst op grote schaal worden toegepast in nieuwe verhardingen. Bovendien, gerecycled beton of andere restmaterialen, zoals gebruikte autobanden, waarvan er genoeg zijn in Zwitserland - kan erin worden "weggegooid".

Een Innosuisse-project onder leiding van Empa's Beton- en Asfaltlab heeft onderzocht welke voordelen dit idee zou kunnen hebben in Zwitserland. specifiek, kunnen rubberdeeltjes de polymeren in polymeergemodificeerd bitumen voor zwaar asfalt vervangen? Ten slotte, verbindingen zoals het veelgebruikte styreen-butadieen-styreen geven bestrating meer plasticiteit, beter herstel en een langere levensduur.

De focus van het project lag op de praktische implementatie van de technologie:na enkele voorbereidende tests, de asfaltmengsels voor de experimenten werden geproduceerd door de fabrikanten FBB en Weibel AG. Het mixontwerp was gebaseerd op de standaard semi-sense asfalt SDA 4-12, een geluidsarme dekverloop vanwege het hoge luchtledige gehalte. De AC B 22 H is een zogenaamde bindlaag die onder de deklaag wordt geplaatst – in dit geval momenteel met 30 procent gerecycled asfalt. Ook de geselecteerde rubberkorrels kwamen uit Zwitserland, van de fabrikant Tire Recycling Solutions (TRS) in Préverenges in het kanton Vaud.

Nat of droog?

Rubberasfalt kan op twee verschillende manieren worden geproduceerd. Bij de "natte" methode, de rubberkorrels worden toegevoegd aan het hete bitumen; vervolgens wordt het mengsel gemengd met het gedefinieerde aggregaat - zand en grind van verschillende groottes, afhankelijk van de bestrating. De vangst is dat het bitumen-rubbermengsel na verloop van tijd minder stroperig wordt en het rubber begint af te breken; het kan slechts ongeveer 48 uur worden verwerkt. In het "droge" proces, anderzijds, de rubberdeeltjes druppelen eerst in het verwarmde aggregaatmengsel. Het bitumen wordt later toegevoegd. Omdat de Zwitserse fabrikanten hierop zijn voorbereid, dit pad is gekozen.

De ervaringen bij bouwmaterialenfabrikant FBB in Bauma zijn tot nu toe positief. "Geen probleem, " zegt Christian Gubler, voorzitter van het bestuur, "het was gemakkelijk." De deeltjes werden door een klep in het aggregaatmengsel gegooid - in zakken die oplossen bij hoge temperaturen. "Net zoals we doen wanneer we kleurstoffen toevoegen, bijvoorbeeld, voor rood asfalt, " legt Gubler uit. Er waren ook geen problemen bij Weibel AG uit Bern. "De afhandeling was probleemloos, " zegt Samuel Probst, hoofd bitumineuze bouwmaterialen en bestratingsinstallaties.

Stresstesten onder water, kou en druk

Een Empa-team onder leiding van asfaltspecialist Lily Poulikakos onderzocht de eindproducten van microschaal tot grootschalig. Naast standaardtesten voor bitumengehalte en luchtbellen, elektronenmicroscoopbeelden lieten zien of en hoe de rubberdeeltjes oplossen en zich verspreiden in de asfaltmatrix.

In de splijttrekproef, testmonsters werden onder druk van bovenaf gebarsten - een nat en een droog - om te bepalen hoe gevoelig ze zijn voor water. Scheurtesten bij min 12 graden toonden aan hoe het materiaal zich gedraagt ​​in koude winterse omstandigheden. Eindelijk, de verkeersfactor:in de test "Hamburg Wheel Tracking", monsters in warm water van 50 graden doorstaan ​​10, 000 passen van een stalen wiel met een gewicht van ruim 70 kilogram - een zware test voor spoorvorming. Empa's eigen simulator was in dezelfde richting gericht:hij onderwierp 1,20 meter lange voeringen aan 60, 000 langzame banden lopen met hoge belasting in de loop van acht uur.

Uit de analyses bleek dat het om de details gaat. Bijvoorbeeld, de optimale tijd tussen menging en plaatsing op de weg is sterk afhankelijk van het type en de hoeveelheid rubbergranulaat. In vergelijking met het bekende polymeerbitumenasfalt, de deklaagasfalten met 0,7 of 1 procent rubber voldeden in de meeste gevallen aan de eisen. De weerstand tegen scheurvorming door koude was significant groter met één procent rubber dan met het polymeerbitumenasfalt. Wat de watergevoeligheid betreft, de bouwmaterialen voldeden aan de Zwitserse eisen, met één uitzondering. En in Empa's eigen bandenbelastingsimulator, kleine maar diepere sporen verschenen in de rubberasfalts dan in de polymeerbitumenverharding.

De conclusie:Ondanks enkele nadelen, het rubberasfalt voldeed uiteindelijk aan de eisen. "Het is zeker geschikt voor verder onderzoek voor gebruik in de wegenbouw, " vat Empa-onderzoeker Poulikakos samen. Fabrikant TRS is ook blij met de resultaten:"We hebben nu een professionele bevestiging, " zegt Sonia Megert, Algemeen directeur. "Het was een hele fijne samenwerking. Empa vond snel een oplossing als er problemen waren."

Natuurlijk, alle partners zijn zich ervan bewust dat dit slechts de eerste stap is. Ondanks alle inspanningen, het laboratorium komt niet overeen met de omstandigheden in de echte wereld, legt Poulikakos uit. De experimenten geven wel een gedetailleerd beeld, maar hoe jaren van blootstelling in werkelijkheid zullen uitpakken "is een andere zaak, "zegt de specialist. "De waarheid ligt uiteindelijk op de weg."

Drie testroutes

Er zijn al verdere stappen gezet. In de kantons Jura en Vaud, Weibel AG bouwde twee testvakken op kantonwegen met rubbergranulaatasfalt. "Een ruw asfalt op een weg met een gemiddelde belasting, " legt Samuel Probst uit, "en een wegdek asfalt op een weg met een relatief hoge belasting. het moesten echte duurtesten zijn."

In tegenstelling tot eerdere ervaringen met het "natte" productieproces, de bestrating verliep "absoluut vlot, " volgens de verantwoordelijke manager. Ter plaatse, de arbeiders hoefden geen geurtjes te verdragen van verwarmd rubber, en de consistentie en verwerkbaarheid van het asfalt was vergelijkbaar met een met polymeer gemodificeerd asfalt. toegegeven, het zal pas na jaren zijn ware karakter tonen. De bestrating heeft afgelopen zomer plaatsgevonden; de bestrating staat dus nog in de kinderschoenen.

Net als een ander testasfalt, die als toplaag is gelegd op een drukbezocht kruispunt in Zürich. De laboratoriumwaarden waren niet buiten twijfel:toen het bitumen op hardheid werd getest met een penetrerende naald, de resultaten fluctueerden enorm en lagen soms ruim boven de streefwaarden. "Dat suggereert dat het misschien te zacht is, " zegt bestratingsspecialist Martin Horat van het bureau voor civiele techniek van de stad Zürich. "Laten we eens kijken of er vervormingen zijn als het in de zomer warm wordt."

Hans Peter Beyeler, directeur van de vereniging "Eurobitume" in Zwitserland, is niet bijzonder bezorgd, Hoewel. "Daar had ik al van gehoord. Ik zou me er voorlopig geen zorgen over maken, " zegt de deskundige, die eerder bijna 13 jaar als bestratingsspecialist werkte bij de Federale Wegendienst (Astra). Wanneer rubber en bitumen worden gemengd, er wordt een nieuw materiaal gemaakt; het gedrag komt niet meer overeen met de oorspronkelijke ingrediënten. Zijn beoordeling:"De naaldtest levert misschien gewoon geen bruikbare informatie op."

Uit eigen ervaring, Beyeler begrijpt dat er in de industrie ook weerstand is tegen asfalt als "vuilniskoker" voor gerecyclede materialen en scepsis over rubber in de weg. Zo'n 15 jaar geleden, hij was er getuige van hoe een proef op de A1 in het kanton Aargau met met rubber gemodificeerde bitumen, toegevoegd als korrels, ging grondig mis:het materiaal was onvoldoende opgelost in de mix; klonten gevormd in het asfalt. Op het trottoir, ze verspreiden zich over het oppervlak; ze moesten worden uitgeboord en gevuld met gietasfalt.

De waarheid ligt op straat

Sindsdien is er veel gebeurd, echter, dus waarom niet nog een keer proberen, denkt Beyeler. Ten slotte, er is goede ervaring, niet alleen in de VS, waar de technologie al lang in de praktijk is, maar ook in Beieren. Daar, met rubber gemodificeerde asfaltsoorten maken al deel uit van de bouwvoorschriften, met andere woorden, het nieuwste van het nieuwste. De voordelen, speciaal voor poreuze ondergronden:hogere slijtvastheid, langzamere oxidatie van het bitumen in de vele luchtholtes en dus vertraagde brosheid. Kortom:een langere levensduur.

In elk geval, er zou genoeg grondstof zijn. Rond de 70, Jaarlijks wordt in Zwitserland 000 ton schrootbanden geproduceerd. Een klein deel hiervan wordt gerecycled, maar het grootste deel wordt thermisch gebruikt - in afvalverbrandingsinstallaties en, voor een groot deel, in cementfabrieken, waar de banden kolen vervangen als brandstof en zo de CO . verbeteren ₂ evenwicht.

Een voordeel voor het klimaat?

Empa-onderzoeker Zhengyin Piao onderzoekt de milieu-impact van het gebruik van oude banden in wegverhardingen als onderdeel van zijn Ph.D. proefschrift in samenwerking met het Institute of Environmental Engineering aan de ETH Zürich. Piao analyseerde de hele levenscyclus van twee fluisterende trottoirs met rubberasfalt. Zijn berekeningen op basis van een model van een stuk weg van een kilometer laten zien dat deze verhardingen qua energieverbruik vergelijkbaar zijn met polymeerbitumenasfalt. Maar ze produceren aanzienlijk minder CO ₂ emissies, voornamelijk vanwege de polymeren in het conventionele product.

Zouden rubberkorrels in wegen dan bijdragen aan klimaatbescherming? Piao's antwoord:Het hangt ervan af. In Zwitserland, cementfabrieken besparen zoveel CO ₂ uitstoot door verbranding van oude banden die, algemeen, asfalt met rubber presteert iets zwakker dan met polymeren. Maar als cementfabrieken slagen, zoals gepland, bij het verminderen van hun CO ₂ de komende jaren nog verder uit te stoten of zelfs gedeeltelijk te neutraliseren met technologieën voor het afvangen van koolstof, inclusief ondergrondse opslag, de kaarten zouden opnieuw worden geschud - mogelijk in het voordeel van rubberasfalt ...

Of het idee in Zwitserland aanslaat, hangt af van natuurlijk, op de markt. Ze hebben één voordeel, zegt expert Samuel Probst van fabrikant Weibel AG:Voorlopig althans ze zijn goedkoper dan polymeerbitumenasfalt. Hoe dan ook, hij blijft voorzichtig:"Als de testvakken zich op de lange termijn positief ontwikkelen, " hij zegt, "Ik kan me voorstellen dat er ooit een markt voor zal ontstaan."

Focus op verontreinigende stoffen

Om gezondheidsrisico's van rubberadditieven in wegasfalt te beoordelen, chemici van Empa's Advanced Analytical Technologies-lab hebben componenten met risicopotentieel onder de loep genomen. De resultaten van uitloogproeven die de effecten van een regenbui simuleren, toonden aan dat de niveaus van polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's), die kanker kunnen veroorzaken, zijn lager in rubber dan in asfalt. Voor zware metalen, zink diende als het loodelement; er is maar heel weinig uitgewassen. Lood en andere schadelijke zware metalen waren slechts in ongevaarlijke sporen aanwezig.

Het Empa-team ontdekte ook dat schadelijke benzothiazolen, die de vulkanisatie in de bandenproductie versnellen, kwamen snel en in relatief hoge doses in het milieu terecht. Het advies van de experts:verwijder deze verbindingen voordat u de rubberdeeltjes installeert, bijvoorbeeld door ze uit te wassen met water, die dan netjes afgevoerd kan worden.