Ocena doświadczalna mieszanek mineralno-asfaltowych po częściowym zastąpieniu wypełniacza popiołami dennymi z elektrowni węglowej

Streszczenie

Przedstawione badania miały na celu ocenę mieszanek mineralno-asfaltowych (MMA) wykonanych na gorąco i przygotowanych z zastosowaniem popiołów dennych pochodzących ze spalania węgla w roli alternatywnego dodatku do wypełniacza. Zbadano doświadczalnie, jaki wpływ na koleinowanie, sztywność i trwałość zmęczeniową mieszanek ma zawartość popiołów dennych w typowym wypełniaczu. Zastosowano kombinacje konwencjonalnego wypełniacza (mączki kamiennej) z różnymi udziałami w nim popiołu dennego: 1,5%, 3% oraz 4,5% (v/v). Mieszanki zaprojektowano i zbadano wg metody Marshalla. Zgodnie z instrukcją MS-2 Instytutu Asfaltowego oraz specyfikacjami ogólnymi pakistańskiego Zarządu Dróg Krajowych (NHA) zagęszczono sześćdziesiąt próbek mieszanek. Na podstawie oznaczeń stabilności wykonanych przy różnych zawartościach lepiszcza (3,5%, 4,0%, 4,5%, 5,0% i 5,5%) określono optymalny jego udział w przypadku każdej z rozpatrywanych zawartości popiołów dennych w wypełniaczu. Dla zawartości popiołów dennych w wypełniaczu 0%, 1,5%, 3% i 4,5% uzyskano odpowiednio optymalne udziały objętościowe lepiszcza w mieszance: 4,27%, 4,47%, 4,53% oraz 5,0%. Uzyskane w wyniku tej analizy wartości zastosowano następnie we wszystkich dalszych badaniach mieszanek. Dla każdego z czterech rozpatrywanych udziałów popiołu dennego w wypełniaczu przygotowano po trzy próbki mieszanki o optymalnej zawartości lepiszcza. Badanie odkształceń trwałych w koleinomierzu wykonano na 12 próbkach. Również badanie modułu dynamicznego przeprowadzono na 12 próbkach. W oparciu o uzyskane w badaniu metodą Marshalla parametry stabilności i osiadania wykazano, że próbki mieszanek zawierające 3% popiołów dennych w wypełniaczu przy optymalnej zawartości lepiszcza 4,53% spełniały wymogi NHA przeznaczone dla nawierzchni podatnych. Stwierdzono, że dodatek popiołów dennych w wypełniaczu znacznie poprawił odporność mieszanek na koleinowanie oraz ich sztywność. Wpłynął również na wzrost trwałości zmęczeniowej. Dodatek popiołów dennych w ilości do 3% (v/v) w stosunku do mączki kamiennej może zatem zminimalizować jej zużycie jako wypełniacza do mieszanek i jednocześnie zapewnić odpowiednią metodę wykorzystania popiołów pochodzących ze spalania węgla kamiennego.