Recyklování asfaltu se stalo klíčovou součástí moderního stavebnictví, zejména v oblasti silničního inženýrství. Tento proces nejen přispívá k ochraně životního prostředí, ale také snižuje náklady na stavební materiály. S permanentním nárůstem automobilové dopravy je zapotřebí stavět stále nové a rekonstruovat stávající silnice a dálnice, a proto je nutné vážně se zamyslet a začít i v tomto oboru využívat obnovitelné zdroje.
Proces recyklace asfaltu
Prvním krokem v recyklaci asfaltu je sběr starého asfaltu z různých zdrojů, jako jsou demoliční projekty, rekonstrukce silnic nebo údržbové práce. Jakmile je starý asfalt dopraven do recyklačního zařízení, podrobuje se procesu drcení a třídění. Velké kusy asfaltu se rozdrtí na menší frakce, což usnadňuje jejich další zpracování. Drcený asfalt se zahřívá na určitou teplotu, což usnadňuje oddělení asfaltového pojiva od agregátů. Po zahřátí se recyklovaný asfalt smísí s novými složkami, jako jsou nové agregáty, přísady a asfaltové pojivo. Po smísení se hotová recyklovaná asfaltová směs ochladí a skladuje, dokud není připravena k použití.
Využití recyklovaného asfaltu
Recyklovaný asfalt se často používá jako součást nových asfaltových směsí pro silnice a dálnice. Pomáhá snižovat náklady na výstavbu a zároveň zajišťuje potřebné technické parametry. Vhodný je také při opravách povrchů silnic, tedy pro výmoly a praskliny. Recyklovaný asfalt ale může sloužit také jako základová vrstva pod nové asfaltové povrchy. Tím se zvyšuje stabilita a nosnost konstrukce. V neposlední řadě pak najde využití i v ekologických projektech, jako jsou parky, chodníky a cyklostezky.
Všeobecným cílem využití recyklátů do pozemních komunikací je zvýšit množství R-materiálu v horkých asfaltových směsích a asfaltového recyklátu do podkladních vrstev vozovek. V případě „čistého“ R-materiálu (asfaltového recyklátu) je situace dobrá a v současné době se tyto recykláty běžně používají do nových asfaltových směsí. Bohužel využití asfaltového recyklátu dle TP 210 s hlavním využitím pro směsi do podkladních vrstev vozovek není zatím tak preferováno, jak by mohlo být. Velká část asfaltového recyklátu, která nevyhovuje použití do horkých asfaltových směsí, tak končí zbytečně jako materiál pro podkladní vrstvy chodníků, zásypy krajnic vozovek nebo jako nestmelené povrchy málo zatížených účelových komunikací a jiných dopravních ploch.
Rozdíly a využití asfaltu a recyklovaného asfaltu (RAP)
Asfalt a recyklovaný asfalt (RAP) jsou v silničním stavitelství využívány s rozdílnými vlastnostmi a účelem. Standardní asfaltová směs vzniká smícháním kameniva, bitumenového pojiva a dalších přísad, které zajišťují vysokou pevnost, odolnost vůči zatížení a dlouhou životnost. Výhodou RAP je úspora nákladů a ekologický přínos díky redukci nového kameniva a bitumenu, nicméně obsahuje již dříve oxidované pojivo, což může vést k vyšší křehkosti a náchylnosti k praskání.
Čtěte také: Návod na natírání starého plotu
Ekonomické a ekologické přínosy
Recyklovaný asfalt je často levnější alternativou k novým asfaltovým směsím. Snížení nákladů na suroviny přispívá k celkovému snížení nákladů na výstavbu a údržbu silnic. Tento proces také šetří přírodní zdroje, protože snižuje potřebu těžby nových surovin. Využití recyklovaného asfaltu podporuje principy udržitelného rozvoje a přispívá k ekologičtějším stavebním praktikám. Finanční úspora je asi deset procent. Cílem je zvýšit podíl recyklované složky v asfaltu.
Přísady do recyklovaného asfaltu
Jak již bylo nastíněno, největším problémem recyklovaného asfaltu je původní pojivo, které stárne od prvního použití a má přímý vliv na recyklovanou směs. Z tohoto důvodu se do recyklovaného asfaltu přidávají tzv. omlazovací materiály. Tyto omlazovací materiály mohou být různé - od produktů z minerálních olejů (bitumenové produkty, minerální oleje, uhlovodíky), přes organická rozpouštědla, až po složitější chemii. Zabraňují rychlému lámání asfaltu a zlepšují tečení téměř do původního stavu. Díky tomu jsou takříkajíc prostředkem proti vráskám pro recyklovaný asfalt, který se vrací do ulic.
Legislativa a nakládání s recyklovaným asfaltem
Dne 1. 6. 2019 nabyla účinnosti vyhláška č. 130/2019 Sb., o kritériích, při jejichž splnění je asfaltová směs vedlejším produktem nebo přestává být odpadem. Tato vyhláška přináší jasná pravidla v rozdělení asfaltů, které byly, nebo budou z komunikací vybourány, a způsoby jejich zpracování. Dnes máme definovány znovuzískané asfaltové směsi (ZAS), se kterými se pracuje jako s využitelnými, a byly nastaveny postupy jejich zpracování a nakládání s nimi. Tím vzniklo jasné rozdělení na vedlejší produkty a na odpady.
Třídění asfaltových směsí
Při aplikaci nové legislativy v praxi je nejprve nutné posoudit možnosti zpracování ZAS. Ty jsou ve vyhlášce rozděleny na čtyři třídy (T1 až T4), kdy limitní hodnotou je obsah PAU (polyaromatických uhlovodíků) v sušině. Obsah PAU v sušině je správně navržené kritérium, jelikož je dobře hodnotitelné i z pohledu kvality asfaltů a určuje, kdy se znovuzískaná asfaltová směs stane vedlejším produktem a její zpracování tak nebude zásadně omezováno, a kdy odpadem.
- Třída 1 a 2: Znovuzískaná asfaltová směs a rozbor asfaltu ukázal, že spadá do třídy 1 nebo 2. Další variantou je odvézt vyfrézovanou směs do obalovny, kde z ní vyrobí asfaltový recyklát. U ZAS vyhovujících třídě T1 a T2, které na výstupu zcela automaticky splňují požadované parametry, je možné zpracování za studena nebo za tepla. Jsou v režimu vedlejšího produktu a takto i zpracovány.
- Třída 3 a 4: Znovuzískanou asfaltovou směs třídy 3 a 4 lze použít v technologii recyklace za studena na místě. Důležité je, že pro limitní hodnotu PAU při zařazení do T3 je max. 300 mg/kg v sušině. Tomu odpovídá největší množství asfaltových ker a obrusů, které jsou aktuálně v praxi z komunikací vytěžovány (běžná hodnota PAU je cca 150 mg/kg v sušině). Vyhláška hovoří o jejich využití jako vedlejšího produktu, pouze při zpracování za studena na místě. To je technologie, které se využívá například pro obsypy krajnic, pro nezátěžové cesty k zahrádkám, domům apod. (často, ale v malém množství). Zbytek bude muset být zpracován za tepla, ale již pouze v režimu odpadů a to v zařízeních provozovaných podle zákona o odpadech ve smyslu § 14 odst. 1.
Vzorkování a analýza asfaltu
Aby bylo možné asfalt zařadit do příslušné třídy a rozhodnout tak, co s ním, je potřeba provést vzorkování. Rozbor asfaltu musí provést akreditovaná laboratoř nebo akreditované odborné pracoviště a počet vzorků, které je potřeba odebrat, se odvíjí od velikosti stavby.
Čtěte také: Betonový povrch a dlažba
- U diagnostickým průzkumem posuzované, opravované či obnovované stavby, která bude vybourávána, musíte analyzovat alespoň jeden vzorek na 20 000 m2 s dílčím vzorkem na každých 5000 m2.
- Z už vybourané znovuzískané asfaltové směsi - například v obalovnách - si vyhláška žádá jeden vzorek za každých 20 000 tun. Vzorek navíc musí odebrat proškolená osoba.
Pokud rozbor odhalí, že asfalt kritéria nesplňuje, není ještě vše ztraceno. Zkuste zanalyzovat jednotlivé vrstvy silnice. Ve většině případů je znečištěná jen jedna z vrstev, nebo dokonce jen její část. Když se podaří odhalit, že kritériím neodpovídá jen část vozovky, můžete minimalizovat množství odpadu, který se musí skládkovat nebo upravit na místě za studena. A pokud ne, pořád ještě můžete asfalt smysluplně využít (v souladu s požadavky vyhlášky pro třídu 3 a 4).
Technologie recyklace
Výroba asfaltových směsí je základním krokem v procesu výstavby i údržby silnic. V obalovně asfaltových směsí se za tepla míchají jednotlivé složky - kamenivo (cca 90 % objemu směsi), asfaltové pojivo (cca 4 až 6 %), vápenná moučka a případně další přísady. Při výrobě asfaltových směsí je možné přidat recyklovaný materiál (tzv. R-materiál), což snižuje náklady a minimalizuje potřebu nových surovin.
Recyklace za studena
Výzkumem bylo prokázáno, že stmelením asfaltového recyklátu asfaltovou emulzí dosáhneme dostatečné pevnosti podkladní vrstvy. Zároveň v kombinaci s mírným zahřátím stmelené směsi dojde k mnohonásobnému zvýšení požadovaných parametrů (především pevnosti v příčném tahu) této směsi, právě díky aktivaci obsaženého pojiva v recyklátu. Tato možnost úpravy je vhodná pro většinu asfaltových recyklátů používaných v ČR, které obsahují pojivo s bodem měknutí okolo 60 °C. Navrhovaná technologie se osvědčí zejména při výstavbě, opravě či údržbě komunikací, a tento cenný materiál v podobě asfaltového recyklátu se jistě dočká adekvátního využití.
Aktuální výzkum využití asfaltových recyklátů navazuje na projekt, který proběhl v letech 2019 až 2022, kdy byly v rámci konkrétních staveb v Brně používány asfaltové recykláty stmelené hydraulickým pojivem do podkladních vrstev vozovek místních komunikací. Stmelené směsi recyklátů z míchacího centra vykazovaly optimální homogenitu kontrolovaných vlastností čerstvých směsí. Na základě tohoto úspěšného řešení využití recyklátů do podkladních vrstev vozovek pozemních komunikací byl navržen nový specifický projekt výzkumu těchto směsí na VUT, Fakultě stavební, Ústavu pozemních komunikací.
Experimentální část výzkumu
V první etapě došlo k odebrání významného množství vhodných zkušebních vzorků materiálů. Vzhledem k tomu, že se výzkum zaměřuje převážně na podkladní vrstvy komunikací druhých a třetích tříd, byla navázána spolupráce především se středisky správy a údržby komunikací v jednotlivých krajích, které s tímto materiálem hospodaří. Celkem bylo odebráno na těchto střediscích, popř. přilehlých obalovnách asfaltových směsí celkem 5 různých druhů běžně používaného asfaltového recyklátu do maximální velikosti zrna 32 mm, popř. 63 mm. Jednalo se o vzorky z SÚS cestmistrovství Bystřice nad Pernštějnem (vzorek 1), obalovna Rajhradice (vzorek 2), SÚS cestmistrovství Tišnov (vzorek 3), skládka Colas, a.s. Znojmo (vzorek 4) a obalovna Tasovice (vzorek 5).
Čtěte také: Jak opravit betonový bazén
Ve druhé etapě byly provedeny standardní zkoušky jak na samotném recyklátu (sítový rozbor), tak na extrahovaném asfaltovém pojivu (obsah asfaltového pojiva, penetrace, bod měknutí) pro zjištění základních informací o odebraných vzorcích.
Součástí třetí etapy byl samotný návrh stmelených směsí z asfaltového recyklátu. Celkem bylo pro každý laboratorní vzorek asfaltového recyklátu vytvořeno 9 zkušebních sad válcových zkušebních vzorků. V prvním kroku byla vytvořena řada referenčních těles z asfaltového recyklátu při teplotě +30 °C. Poté byly, za účelem maximálního využití zbytkového obsahu asfaltového pojiva v recyklátu, vytvořeny další 3 sady zkušebních těles při teplotách 60 °C, 90 °C a 135 °C. V dalším kroku bylo do asfaltového recyklátu dávkováno drobné množství pojiva 1,5 % kationaktivní asfaltové emulze modifikované 60% (KAE), pro zlepšení pevnostních charakteristik vrstvy. Pro takto namíchanou směs byly opět vytvořeny a zhutněny 4 sady těles při výše uvedených teplotách. Poslední, devátá vytvořená sada těles, byla hutněna pouze při referenční teplotě 30 °C a obsahovala přídavek pojiva v podobě 1,0 % hm. směsného cementu CEM II 32,5 R (CEM). Tato sada byla speciálně vytvořena pro zjištění účinků hydraulického pojiva na tuhost směsi asfaltového recyklátu, který obsahoval největší množství zbytkového zestárlého asfaltu. Na závěr byla všechna vyrobená tělesa podrobena zkoušce pevnosti v příčném tahu dle ČSN EN 13286-42. Hutnění zkušebních těles probíhalo pomocí manuálního hydraulického lisu, který zajišťoval rovnoměrné zhutnění tělesa z obou stran. Pro výrobu zkušebních vzorků bylo nutné v rámci výzkumu vyrobit speciální hutnící lis, protože běžně používaná rázová zhutňovací metoda Proctor modifikovaný, používaná pro laboratorní hutnění zkušebních válcových těles, není pro pružno-plastický asfaltový recyklát vhodná.
Výsledky zkoušek
Výsledky provedených zkoušek zahrnují jak zkoušky asfaltových pojiv vyextrahovaných z asfaltových recyklátů, tak zkoušky provedené na navržených směsích recyklátů.
| Vzorek | Množství asfaltového pojiva (%) | Penetrace (1/10 mm) | Bod měknutí (°C) |
|---|---|---|---|
| 1 | 5,1 | 32 | 59 |
| 2 | 4,8 | 28 | 61 |
| 3 | 5,3 | 30 | 60 |
| 4 | 4,9 | 29 | 60 |
| 5 | 5,0 | 31 | 59 |
Z výše uvedených výsledků lze konstatovat, že navržené stmelené směsi vyhovují nové ČSN 73 6147 pro užití asfaltových recyklátů „za studena“ do podkladních vrstev vozovek pozemních komunikací. Bylo prokázáno, že stmelením asfaltového recyklátu asfaltovou emulzí dosáhneme dostatečné pevnosti podkladní vrstvy vozovky. Zároveň v kombinaci s mírným zahřátím stmelené směsi dojde k mnohonásobnému zvýšení požadovaných parametrů (především pevnosti v příčném tahu) této směsi, právě díky aktivaci obsaženého pojiva v recyklátu.
Recyklace za horka (Remix a Remix plus)
Remix a Remix plus jsou bezspárové technologie, protože příčné a podélné spáry jsou tepelně ošetřeny přímo při pokládce. Strojní soupravu pro recyklaci za horka tvoří předehřívače, které recyklovanou vrstvu vozovky pozvolna nahřívají na potřebnou teplotu pomocí propanbutanových infrazářičů, remixer, který ohřátou vrstvu rozpojí frézovacím bubnem a takto získanou směs dokonale promíchá i s případnými přidanými komponenty (asfalt, kamenivo, asfaltová směs).
Původní asfaltová vrstva se upravuje na požadované fyzikálně-mechanické vlastnosti přidáním potřebných komponentů. Při použití technologie REMIX PLUS jsou pokládány dvě asfaltové vrstvy současně. Podélné trhliny a otevřené pracovní spáry jsou častým jevem na našich silnicích. V případě oprav poruch podélných a pracovních spár je používán remixer s pevnou pracovní šířkou 300mm, 500mm, 600mm nebo 1000 mm podle šířky poruchy a použitého zařízení.
Při recyklaci za horka je komunikace předehřáta infrazářiči remixeru do hloubky 60 - 70 mm, samotná recyklace se realizuje v hloubce 30 - 40 mm. Nahřátá vrstva je remixerem rozpojena a obohacena dávkováním asfaltové emulze a nové obalované asfaltové směsi. Rozpojením až nahřáté vrstvy nedochází k poškozování zrn kameniva ve směsi jako při běžném frézování za studena, proto není potřeba upravovat křivku zrnitosti přidáním nového kameniva.
Regionální a firemní přístupy k recyklaci asfaltu
Pardubický kraj a podpora recyklace asfaltu
Pardubický kraj od letošního roku požaduje u všech rekonstrukcí silnic ve svém majetku využívat minimálně 15 procent R-materiálu, tedy recyklovaného asfaltu a kameniva z povrchu původní silnice. „Důvody jsou prosté. Jedná se o ekologické řešení, při kterém využijeme alespoň část původní vozovky pro tvorbu nové. Dalším faktorem je, že využijeme kamenivo, které se nemusí těžit v lomech. Posledním benefitem je ekonomická stránka věci, protože asfaltová směs s 15 procenty R-materiálu vyjde obalovnu na výrobu levněji. Finanční úspora je asi deset procent. Cílem mé návštěvy bylo ověřit si, zda naše požadavky jsou v praxi dlouhodobě splnitelné, a vše funguje, jak má,“ uvedl náměstek Kortyš.
Do budoucna chce krajská samospráva postupně podíl recyklované složky v asfaltu zvyšovat. Prozatím je maximální hranicí 25 procent R-materiálu ve směsi. To platí v případech, kdy v obalovnách není k dispozici paralelní sušící buben, který směs předehřívá. „Čím více recyklujeme, tím lépe pro životní prostředí i pro nás. Bohužel nejde znovu využít povrch celé staré silnice, protože při využití R-materiálu se pečlivě hlídá chemické složení jednotlivých složek, ale do budoucna bychom se měli určitě dostat minimálně na 25 procent. Líbil by se mi samozřejmě i vyšší podíl, ale k tomu je potřeba, aby si obalovny pořídily paralelní sušící buben za 40 až 50 milionů korun. V případě instalace tohoto zařízení by výrobci potřebovali garantovaný odběr alespoň 150 tun asfaltu s vyšším podílem recyklované směsi na jednu várku. Jinak je to pro ně neekonomické. Takže do budoucna nás čeká celostátní debata o tom, zda se vydat cestou ještě efektivnější recyklace. Stát i kraje by ale měly garantovat firmám, že o tyto ekologičtější asfaltové směsi bude z jejich strany dlouhodobý zájem a navýší se finanční prostředky na opravy silnic,“ dodal Michal Kortyš.
JANKOSTAV s.r.o. a recyklace stavebních hmot
JANKOSTAV s.r.o. disponuje vlastním vybavením potřebným pro recyklaci vybouraných stavebních hmot - betonu a asfaltu. K výrobě recyklátů používáme třídič FINLAY 393 C Hydrascreen, drtič PORTAFILL 7000 IC-R s vratným pásem a kolový nakladač VOLVO L120H. V Recyklačním dvoře probíhá v pracovní době prodej asfaltových recyklátů. Asfaltový recyklát frakce 0/22 je celoročně stále k dispozici v množství několika tisíc tun. Tento cyklus přispívá k udržitelnosti a snižování ekologického dopadu výstavby a údržby silnic, a také pomáhá šetřit přírodní zdroje.
STRABAG a recyklace asfaltu
Jen v Rakousku použije v současné době společnost STRABAG 385 000 tun recyklovaného asfaltu ročně. Obalovna asfaltových směsí STRABAG Asfalt ve Vinařicích nedaleko Prahy je schopna vyrobit asfalt až se 100% podílem recyklátu. Technologie obalovny ve Vinařicích umožňuje výrobu asfaltové směsi s využitím až 100% recyklovaného materiálu, a to díky paralelnímu sušícímu bubnu. Můžeme tak při výrobě asfaltových směsí výrazně šetřit neobnovitelné zdroje, neboť se snižuje objem nově nakupovaného asfaltového pojiva a kameniva. Zastřešené boxy pro uložení jemného kameniva a R-materiálu jsou zárukou toho, že materiál přicházející do výroby bude mít nižší vlhkost a na jeho sušení bude třeba menší množství energie.
Další aspekty udržitelnosti
Kromě využití recyklovaného asfaltu se řeší i další inovace. Co by dále mělo přispět ke zlepšení životního prostředí, je používání asfaltu modifikovaného pryžovým granulátem. Nejedná se o záležitost tak úplně novou - s touto technologií se začalo už v 60. letech minulého století, ale doposud se využívala v nedostatečné míře. Pryžový granulát se získává z ojetých pneumatik, takže i tento gumový odpad je vlastně recyklován a plně zužitkován; na jednu tunu modifikovaného gumoasfaltu CRmB je zapotřebí cca 50 pneumatik z osobních automobilů. Diskuze probíhá také o technických postupech u používání dalších inovací, například geomříží, které zvyšují odolnost vozovky proti prasklinám.
Výzkum neustále usiluje o zlepšování vlastností asfaltu. Použití recyklovaných asfaltových komunikací je velkým plusem, zejména s ohledem na naše životní prostředí. Není třeba těžit téměř žádné nové suroviny. Recyklační proces s odstraňováním a skladováním po vrstvách je časově a prostorově náročný, což s sebou nese určité náklady. Přesto také vidíme, že výzkum neustále usiluje o zlepšování vlastností našeho asfaltu.