Potencialna uporaba pepelov iz papirniške industrije v asfaltih
Potencialna uporaba pepelov iz papirniške industrije v asfaltih
  28.09.2018  |  13:09
Čas branja: 5 min
Strateška usmeritev programa celkrog (izkoriščanje potenciala biomase za razvoj naprednih materialov in bio-osnovanih produktov) je izkoriščanje potenciala biomase za razvoj naprednih materialov in bio osnovanih produktov, z vzpostavljanjem novih verig vrednosti za kaskadno in trajnostno rabo obnovljivega surovinskega vira.

Tekst: Marjan Tušar, Zavod za gradbeništvo Slovenije, Ljubljana in Kemijski inštitut, Ljubljana; Vilma Ducman, Zavod za gradbeništvo Slovenije, Ljubljana

Program CelKrog sledi ciljem evropske strategije za Prehod v krožno gospodarstvo kjer je raba biomase in materialov na osnovi obnovljivih virov prepoznana kot eno od prioritetnih področij krožnega gospodarstva, ki lahko doprinesejo k razvoju številnih novih proizvodov. Ta področja so: gradbeništvo, pohištvena industrija, papir, hrana, tekstil, kemikalije in energijska izraba teh materialov. Tako v sklopu RRP 4 poteka valorizacija odpadkov, nastalih v verigi papirniške tehnologije, za potencialno uporabo v gradbeništvu (lahko tudi v kombinaciji tudi z drugimi odpadki). Tako med drugim  preučujemo možnost uporabe muljev in dveh vrst pepela iz papirniške industrije v različnih gradbenih proizvodih oz področjih: (i) opekarstvo, (ii) malte/ betoni, (iii) asfalti ... Za namen uporabe v opekarstvu smo preverili papirne mulje in pepele Papirni mulj se lahko uporablja kot sredstvo za tvorbo poroznosti (organske komponente v mulju izgorijo in ostanejo pore v strukturi), kar  lahko izboljša toplotnoizolacijske lastnosti opeke. Dodatek pepela biomase pa lahko izboljša postopek sintranja  zaradi tvorbe tekoče faze. Dve vrsti pepela smo ovrednotili tudi kot mineralni dodatek in/ali kot polnilo v maltah oz betonih, saj lahko pepeli odvisno od njihovih lastnosti služijo kot polnilo (inerten dodatek) ali kot pucolanski dodatek.  V primeru dodajanja pepela v asfaltne zmesi se je predvidevalo, da bo zaradi vsebnosti hidratiziranega apna in kalcita dosežena nekoliko izboljšana adhezija med bitumnom in kamnitim agregatom. Vpliv ostalih komponent pepela je bil določen šele s preskušanji asfaltov. Do sedaj dobljeni rezultati preiskav asfaltnih zmesi, ki vsebujejo pepel, so sprejemljivi, vendar nekoliko slabši, kot so bili doseženi na referenčni asfaltni zmesi. V pričujočem prispevku tako potrjujemo možnosti uporabe odpadkov iz papirniške industrije v asfaltih.

Pepel iz papirniške industrije kot dodatek v asfaltu

Glavne sestavine asfaltnih zmesi so bitumen, kamniti agregati in razni dodatki. Najprej mora vsaka sestavina zadovoljiti določene kriterije, na koncu pa mora najpomembnejše funkcionalne kriterije zadovoljiti še asfaltna zmes. Cilj aktivnosti Laboratorija za asfalte je z dodajanjem izbrane sekundarne surovine kot dodatek k polnilu in obenem izboljšati adhezijo med vezivom, kamnitimi agregati in polnili. S tem smo želeli doseči saj enakovredne ali izboljšane lastnosti glede na referenčne asfaltne zmesi. Vpeljana je bila uporaba pepela iz kotla 5 tovarne VIPAP kot dodatek k polnilu (kameni moki) v asfaltnih zmeseh. Pepel iz kotla 5 (K 5) tovarne VIPAP nastaja pri sežigu ostankov iz dienking postopka (mulj DIP) in muljev iz kemijske čistilne naprave (KMČN) v razmerju 70 % DIP in 30 % KMČN. Ugotovljeno je bilo, da je v vhodni surovini (K 5) 10,2 % žganega apna – CaO in 89,8 % ostalih snovi. Predvidevalo se je, da je precejšen delež v pepelu iz apnenca -  CaCO3.  Žgano apno v vgrajeni asfaltni plasti ni zaželeno, ker pri nadaljnji hidrataciji povzroča spremembo volumskih lastnosti. Zato je bilo potrebno pred nadaljnjo uporabo pepela K 5 v asfaltni zmesi žgano apno hidratizirati.

  V okviru te aktivnosti je bilo potrebno najprej ovrednotiti vpliv K 5 kot dodatka polnilu na lastnosti bitumna. Ugotovljeno je bilo, da lahko dodajamo do 20 % pepela K 5 v polnilo. V primeru dodajanja pepela K 5 v asfalt se je predvidevalo, da bo zaradi vsebnosti hidratiziranega apna in apnenca dosežena nekoliko izboljšana adhezija med bitumnom in kamnitim agregatom. Vpliv ostalih komponent pepela je bil določen šele s preskušanji asfaltov. Laboratorijsko je bila pripravljena asfaltna zmes AC 11 surf B 50/70, ki je vsebovala  pepel K 5, ter referenčno zmes brez pepela K 5 (slika 1). Z laboratorijskim zgoščanjem so se pripravili preskušanci za preiskavo tvorbe kolesnic, preiskava občutljivost na vodo in preiskavo odpornost na nizke temperature TSRST. Za začetek je bila opravljena preiskava tvorbe kolesnic, s katero se laboratorijsko ovrednoti odpornost asfaltne zmesi na trajno preoblikovanje. Pri preiskavi tvorbe kolesnic na referenčni asfaltni zmesi (slika 2) je bila določena proporcionalna globina kolesnice (PRDair) 20,3 % in hitrost naraščanja kolesnice (WTS) 0,40. Pri preiskavi tvorbe kolesnic na asfaltni zmesi, ki vsebuje pepel K 5 (slika 4) je bila določena proporcionalna globina kolesnice (PRDair) 24,5 % in hitrost naraščanja kolesnice (WTS) 0,58. Rezultat je nekoliko slabši, kot je bil dosežen na referenčni asfaltni zmesi. Po zgoščanju asfaltnih preskušancev z udarnim zgoščevalnikom v skladu s standardom SIST EN 12697-30 je bila na preskušancih izvedena preiskava občutljivosti na vodo v skladu s standardom SIST EN 12697-12.

 

Pri preiskavi občutljivosti na vodo se primerja indirektno natezno trdnost preskušancev, ki so tretirani z vodo (slika 3) in suhih preskušancev. Rezultat  preiskave na asfaltni zmesi, ki vsebuje pepel K 5 je nekoliko slabši, kot je bil dosežen na referenčni asfaltni zmesi (Tabela 1). Po zgoščanju asfaltnih preskušancev z valjastim zgoščevalnikom v skladu s standardom SIST EN 12697-33, je bila razrezana asfaltna plošča na prizmatične preskušance (slika 4) in izvedena preiskava odpornosti na nizke temperature TSRST v skladu s standardom SIST EN 12697-46.

Pri preiskavi odpornost na nizke temperature se merijo natezne napetosti, ki se pojavi zaradi ohlajanja fiksno vpetih preskušancev (slika 5). Najpomembnejši rezultat  preiskave je temperatura, ki je dosežena pri prelomu preskušancev. Pri referenčni asfaltni zmesi AC 8 je bila dosežena pri TSRST testu napetost 4,25 MPa in temperatura pri prelomu -25,5 °C, pri asfaltni zmesi AC 8 s pepelom K 5 je bila v poprečju dosežena napetost 3,97 MPa in temperatura pri prelomu -24,2 °C. Rezultati preiskav odpornosti na nizke temperature pri asfaltnih zmeseh, ki vsebuje pepel K 5 so nekoliko slabši, kot je bil dosežen na referenčni asfaltni zmesi (Tabela 2).

Zaključek

Zaradi v pepelu vsebovanega hidratiziranega apna je bila dosežena izboljšana adhezija med bitumnom in kamnitim agregatom. Vpliv ostalih komponent pepela je bil določen šele s preskušanji asfaltov. Pri vseh treh ključnih preiskavah asfaltnih zmesi so bile lastnosti zmesi z dodatkom  pepela K 5 za malenkost slabše, kot so bile dosežene na referenčni asfaltni zmesi. Vsi doseženi rezultati preskušanj so okviru s predpisi dovoljenih mej. Zaradi v pepelu vsebovanega hidratiziranega apna predvidevamo, da je bila najbrž dosežena izboljšana adhezija med bitumnom in kamnitim agregatom, vendar so ostale komponente pepela nekoliko poslabšale kakovost asfaltov.

 

 

Napišite svoj komentar

Da boste lahko napisali komentar, se morate prijaviti.
Preberite več
Mineral SI
Novice
Novice Hidromek Gorenjske hribe zavzeli Hidromekovi stroji

Podjetje Dehkatrade Cetin d.o.o je na Gorenjsko dostavilo že sedmi Hidromekov stroj, ki je tokrat bager goseničar HMK140LC - zmogljivost,...

Mineral SI
Novice
Novice Volvo CE Volvo CE prevzel podjetje CeDe

Volvo Construction Equipment (Volvo CE) se je določil za nakup podjetja CeDe Group, ki prilagaja stroje za posebne namene.

Mineral SI
Novice
Novice Yanmar Yanmar VIO 57 6A

Yanmar VIO 57 6A je najbolj prodajan stroj v prodajnem programu slovenskega zastopnika Smaster d.o.o.

Mineral SI
Novice
Novice Hidromek Nov Hidromek HMK 220NLC H4

Na slovensko tržišče že prihaja nova serija bagrov znamke Hidromek.

Mineral SI
Novice
Novice BAUMA Skupina Construction 4.0

Na letošnji Baumi je potekalo prvo srečanje nove delovne skupine z naslovom Stroji v gradbeništvu 4.0, v okviru Združenja strojne...

Mineral SI
Novice
Novice Bobcat Nov model Bobcat E35 Z

Bobcat E35 Z, novi model mini bagra delovne mase 3.500 kg pri širini podvozja 1.750 mm nudi udobno delo ter vrtenje v širini podvozja in...

Mineral SI
Novice
Novice Dehkatrade Cetin Popolna kombinacija: Hidromek in MTB

Podjetje Dehkatrade Cetin d.o.o., generalni zastopnik blagovnih znamk Hidromek in MTB, je stranki na Dolenjsko dostavilo popolno...

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo Mineralne surovine Naravni viri in gospodarjenje z njimi - primer gradbenega materiala, prod, II. del

Zemlja je pokrita[1] z veliko količino vode, približno 71% površine in skoraj 1,973 milijard kubičnih metrov prostornine. Od tega...