Potencialna uporaba pepelov iz papirniške industrije v asfaltih
Potencialna uporaba pepelov iz papirniške industrije v asfaltih
  28.09.2018  |  13:09
Čas branja: 4 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 Delavnica MINERAL WORKSHOP: Sodobne tehnologije za vse izzive na gradbiščih

Na Vranskem v AMZS Center varne vožnje je v torek 13. novembra potekala prva delavnica Mineral Workshop, s poudarkom na sodobnih...

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo Predstavitev Asfaltne tehnologije Lintec & Linnhoff

DRUŽBA LINTEC & LINNHOFF IMA DOLGOLETNO TRADICIJO V IZDELAVI ASFALTNIH BAZ IN BETONARN. ZGODBA SE JE ZAČELA LETA 1919. SKOZI RAZVOJ...

Mineral SI
Vozila
Vozila Predstavitev / Iveco Avtomešalec po meri

STRALIS X-WAY SE KOT AVTOMEŠALEC PRETEŽNO GIBLJE PO ASFALTIRANIH CESTAH MED BETONARNAMI IN GRADBIŠČI. ZATO NJEGOVE TERENSKE SPOSOBNOSTI...

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo Reportaža Obnova hitre ceste Vipava - Ajdovščina - Selo z opremo Wirtgen

PRED KRATKIM SE JE ZAKLJUČILA TEŽKO PRIČAKOVANA TEMELJITA OBNOVA HITRE CESTE SKOZI VIPAVSKO DOLINO PO NATANKO 19 LETIH OD NJENE...

Mineral SI
Novice
Mineral SI
Novice
Novice Mini bager / Eurocomach Eurocomach ES 57
Mineral SI
Novice