MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

Mixturile bituminoase (asfaltice)/materiale anrobate/ betoane asfaltice sunt materiale de construcţii

realizate din amestecuri obţinute pe baza unor dozaje judicios stabilite, din agregate naturale sau artificiale şi filer, aglomerate cu bitum printr-o tehnologie adecvată; mixturile asfaltice au diferite întrebuinţări, dar sunt folosite mai ales pentru realizarea îmbrăcăminţilor rutiere bituminoase şi a straturilor de bază.

• toate aceste materiale sunt <mixturi>, adică amestecuri;

• toate sunt <anrobate>, adică particulele minerale sunt îmbrăcate în bitum; în mod particular, denumirea de <anrobate> se utilizează mai mult pentru materialul din stratul de bază.

• unele sunt <betoane>, căci sunt alcătuite pe principiul betonului;

• altele sunt mixturi cu volum mai mare de goluri, <anrobate propriu zise>.

MIXTURI BITUMINOASE

Proiectarea unei mixturi bituminoase este o problemă de laborator, de fapt o simulare a condiţiilor de fabricare, aşternere şi comportare sub trafic a amestecului.

Cei patru factori care trebuie studiaţi în procesul de alegere a unei alcătuiri (reţete) de mixtură asfaltică (bituminoasă) sunt:

-agregatele: curba granulometrică, rezistenţe mecanice, durabilitate, starea fizică (gradul de curăţenie, de alterare etc);

-criblurile, nisipurile naturale şi de concasaj, balasturile şi pietrişurile concasate sau nu, sortate la dimensiuni corespunzătoare;

-agregatele artificiale, ca zgura de furnal sau de oţelărie;

-uneori se pot utiliza deşeuri din cariere, subproduse industriale.

Condiţiile pe care trebuie să le îndeplinească agregatele pentru a putea fi folosite la prepararea mixturilor asfaltice sunt bine definite şi se referă la mărimea şi forma granulelor, natura rocii, compoziţia granulometrică; ele trebuie să fie mai ales curate, să prezinte o bună adezivitate, să aibă rezistenţe mecanice corespunzătoare, să reziste la uzură.

-filerul cel mai frecvent utilizat, dar şi cu cele mai bune rezultate, este obţinut din măcinarea pietrei de calcar; se mai utilizează pulberea de var stins, unele deşeuri.

-bitumul: tip, comportare reologică, aditivat, modificat etc;

Bitumul are importanţa hotăratoare în comportarea mixturilor asfaltice; de el depind caracteristicile reologice şi, în general, rezistenţele mecanice ale acestora.

-procentul de bitum din amestec: cel mai important aspect al studiului; de el depinde în cea mai mare parte reuşita unei reţete.

MIXTURI BITUMINOASE

Alcătuirea unei mixturi bituminoase se regăseşte în acceptarea unor notaţii privind indicii fizici utilizaţi

frecvent în caracterizarea comportării acestor materiale; este vorba atat de noţiuni utilizate în normele romaneşti cat şi de noţiuni suplimentare utilizate în normele străine, necesare pentru a ne putea integra pe filiera de cercetare internaţională.

MIXTURI BITUMINOASEPROPRIETATI VOLUMETRICE INDICI FIZICI CONFORM STANDARDELOR ROMANESTI

Volumul solid

Volumul ocupat de pori

Volumul aparent al granulei

Din volumul solid => ρs = densitatea scheletului mineral (se refera doar la volumul ocupat de scheletul mineral).

Din volumul aparent al granulei => ρsap = densitatea aparenta a granulei ( se refera la volumul ocupat de scheletul mineral +porii granulei).

Pentru un amestec de granule minerale

=> ρsvol = densitatea volumetrica (in gramada) ( se refera la volumul ocupat de granule + golurile dintre ele).

MIXTURI BITUMINOASE INDICI FIZICI CONFORM CONCEPTIEI DE PROIECTARE VOLUMETRICA

ρs = densitatea scheletului mineral; ρsef =densitatea efectiva (se refera la volumul aparent al

granulei din care se scad porii ce vor fi umpluti cu bitum). Notiune noua!

ρsap =densitatea aparenta (se refera la volumul aparent ocupat de granula, inclusiv porii permeabili la bitum).

Pentru un amestec de granule minerale exista aceeasi notiune de densitate in gramada ρsvol.

Pentru un amestec de agregate minerale de mai multe tipuri

P1, P2, ……Pn = proportia (procente) in care intervine fiecare sort;ρ sap,i = densitatile aparente ale fiecarui sort.

ρs,am = se determina pe acelasi principiu.

MIXTURI BITUMINOASE

ρsef,am = rezulta din compozitia mixturii asfaltice si se determina direct pentru amestecul de agregate.

Pmm = total (procente) mixtura;

Pb = procent bitum (raportat la total mixtura);

ρsef,am = densitatea mixturii necompactate;

ρb = densitatea bitumului.

INDICI FIZICI UTILIZATI IN APRECIEREA COMPOZITIEI UNEI MIXTURI ASFALTICE

Pbabs = procent de bitum absorbit;

Pbef = procent efectiv de bitum din mixtura;

Pgam = procent de goluri cu aer din mixtura

asfaltica compactata ;

Pgsm = procent de goluri din scheletul

mineral al mixturii compactate;

ρvol,m = densitatea mixturii compactate;

MIXTURI BITUMINOASE

ρmax,m = densitatea mixturii necompactate (deci fara goluri cu aer intre granule).

RELATII INTRE INDICII FIZICI UTILIZATI IN APRECIEREA

COMPOZITIEI UNEI MIXTURII ASFALTICE

MIXTURI BITUMINOASE

Dozajele pentru fiecare din componente trebuie elaborate cu multă grijă, luand în considerare mai mulţi parametri:-sectorul de drum pe care se va aplica mixtura bituminoasă;-poziţia stratului în structura rutieră;-traficul şi, în general, condiţiile de exploatare a drumului;-caracteristicile stratului suport (rigid, deformabil);-grosimea stratului;-perioada de execuţie.

Mixturile bituminoase se pot prepara <la cald> sau <la rece>. Tehnologia preparării <la cald> se caracterizează prin faptul că atat agregatele, cat şi bitumul se amestecă la

temperaturi mari, peste 150gr.C, punerea în operă realizandu-se, de asemenea, la temperaturi mari, peste 100gr.C, în funcţie de tipul de mixtură.

Tehnologia <la rece> utilizează pentru aglomerarea agregatelor bitumul sub formă de emulsie bituminoasă sau bitum tăiat; atat producerea mixturii, cat şi punerea în operă se realizează la temperatura mediului ambiant.

Mai nou, există şi tehnologii mixte, cu preparare la temperaturi medii 60-70gr.C, cu aşternere la aceeaşi temperatură sau la rece.Pentru a obţine mixturi bituminoase cu caracteristici fizico-mecanice superioare şi cu o bună comportare în exploatare trebuie neapărat respectate cateva condiţii de bază:

o o proiectare corectă a amestecului (reţeta), în concordanţă cu scopul urmărit, respectiv solicitările şi condiţiile de exploatare;

o fabricarea în instalaţii capabile să reproducă întocmai procentele proiectate pentru toate componentele;o punerea în operă în condiţii de calitate corespunzătoare, cu respectarea întocmai a regulilor prescrise pentru

fiecare tip de mixtură şi, mai ales, respectarea tehnologiei de compactare şi a temperaturilor de lucru.

MIXTURI BITUMINOASE

Asfaltul cilindrat. Asfaltul cilindrat este o mixtură bituminoasă, alcătuită de regula pe principiul betonului, la care toate granulele scheletului mineral sunt învelite în mod uniform cu o peliculă de bitum. Compactarea mixturii aşternută pe şosea se face prin cilindrare.De regulă, prepararea, aşternerea şi cilindrarea se fac la cald; există însă şi procedee de lucru la rece.Asfaltul turnat. Asfaltul turnat este o mixtură asfaltică alcătuită după principiul betonului în care golurile mixturii minerale, care în general reprezintă 20-25%, sunt umplute integral cu mastic de bitum. Mixtura se prepară la cald, are aspectul unei paste, se toarnă pe şosea şi se întinde cu drişca, manual sau mecanic. Neavând goluri libere este compact şi impermeabil, de aceea este întrebuinţat, şi la izolaţii; pus în lucrare nu are nevoie de compactare. 

Generalităţi despre materiale anrobate; materiale cunoscute sub denumirea <anrobate bituminoase>

O caracteristică principală a unui material anrobat este procentul de goluri care rămâne după compactarea în operă, pe drum.

Se deosebesc:

• anrobate dense (până la 8% goluri),

• semidense (8-12% goluri)

• deschise(peste 12% goluri).

Betoanele asfaltice sunt acele anrobate la care se respectă condiţii foarte stricte în ceea ce priveşte granulozitatea şi calitatea.

Pentru a pune în evidenţă principiile esenţiale ale tehnicii anrobatelor, este necesară compararea proprietăţilor şi modul de preparare al acestor două tipuri extreme:

MIXTURI BITUMINOASE

La anrobatele dense, dozajul de liant trebuie stabilit cu o precizie foarte mare; procentul de goluri fiind foarte redus, cel mai mic exces de liant riscă să provoace refularea la suprafaţă, ceea ce face ca drumul să devină alunecos; este cazul <betoanelor asfaltice sau bituminoase>;

La anrobatele dense, în interiorul cărora fenomenele de atriţie sunt reduse datorită compactităţii lor, se pot folosi agregate mai puţin dure decât la anrobatele deschise.

Anrobatele dense sunt impermeabile; cele deschise nu au această calitate, trebuind, de obicei, să fie prevăzute cu un tratament superficial de închidere.

La anrobatele dense nu se pot folosi ca liant nici emulsii şi nici bitumul puternic fluxat; într-adevăr, procentul de goluri nu ar fi suficient pentru a permite evaporarea apei sau a fluxanţilor, fenomen indispensabil pentru ca liantul să dobândească toate calităţile rutiere. Se ajunge deci la folosirea bitumului pur; această soluţie este, de altfel, indicată în vederea obţinerii unor pelicule foarte uniforme, precum şi a marii precizii pe care o are anrobajul, în conformitate cu cele prevăzute mai sus.

Aceeaşi preocupare pentru precizie impune dozarea cât mai riguroasă posibil a diverşilor constituenţi ai agregatelor şi, în special, a filerului a cărui influenţă preponderentă am arătat-o mai înainte.

Anrobate semidense (semicompacte) conţin 8-12% goluri după punerea în operă.

Avantajele acestei formule sunt următoarele:

- compactitatea este încă suficientă pentru a asigura stabilitatea şi impermeabilitatea şi pentru a limita fenomenele de atriţie; folosirea agregatelor de duritate medie este deci acceptabilă.

- procentul de goluri fiind ceva mai mare, se poate admite o precizie mai mică, putându-se adopta formule mai simple (de obicei numai două materiale constituente); regulile relative la compoziţie sunt mai puţin stricte.

MIXTURI BITUMINOASE

Anrobatele deschise

Tehnica anrobatelor deschise foloseşte un agregat cu curbă granulometrică deschisă, fără particule fine, procentul de goluri putând atinge chiar 20% după compactare.

Într-un asemenea material, evaporarea fluxanţilor sau a apei rămâne posibilă, putându-se folosi deci pentru prepararea lui atât emulsia, cât şi bitumul fluid. Nu există elemente fine, astfel încât se poate folosi gudronul fără teama unei îmbătrâniri accelerate.

De altă parte, ţinând seama de proporţia mare de goluri care se menţin după punerea în operă, pericolul pe care îl prezintă un uşor exces de liant este mult mai puţin de temut decât în cazul anrobatelor compacte; nu este necesară deci o precizie tot atât de mare, pentru preparare putându-se folosi instalaţii mult mai simple. Nu este necesară încălzirea agregatelor, putandu-se utiliza tehnologia <la rece>;

Anrobatele deschise sunt relativ flexibile, însă nu produc „efectul de dală”.

Structura deschisă permite zdrobirea agregatelor prin atriţie; acestea trebuie deci să fie dure pentru a rezista acestui fenomen; cele cu structură rugoasă sau colţuroasă sunt favorabile pentru stabilitate; în sfârşit, fiind permeabile faţă de apă, ele trebuie, în principiu, să fie etanşate printr-un tratament de închidere care să stabilească o membrană impermeabilă la suprafaţă.

Cantitatea de liant ce trebuie folosită (4-5%) este categoric mai mică decât cea corespunzătoare unei cantităţi egale în greutate de anrobate compacte, însă nu chiar atat cât ar rezulta din calcul, deoarece la anrobatele deschise este necesar un exces de liant care să constituie o rezervă în vederea anrobării noilor suprafeţe care vor fi produse cu timpul prin atriţie; într-adevăr, granulozitatea unui covor de anrobate deschise se transformă continuu ajungând, după câţiva ani, la o curbă granulometrică continuă, cu elemente fine.

MIXTURI BITUMINOASE

Această transformare a curbelor granulometrice discontinue în curbe granulometrice continue este un fenomen general, fie că este vorba de macadamuri sau de tratamente superficiale. Fenomenul nu este periculos dacă se desfăşoară foarte încet, astfel încât sistemul rutier să treacă prin stări succesive de echilibru mecanic şi fizico-chimic şi dacă nu se produc particule fine sensibile faţă de apă. Dimpotrivă, folosirea unui material moale, supus unei atriţii foarte rapide, nu şi-ar schimba structura în ritmul lent necesar; ca urmare, se vor găsi în covor suprafeţe neanrobate, care constituie tot atâtea puncte slabe, producându-se astfel dezagregarea.

Aşadar, majoritatea anrobatelor deschise suportă, sub acţiunea circulaţiei, o evoluţie mai mult sau mai puţin rapidă, corespunzând întotdeauna unei creşteri a compactităţii. Această evoluţie cuprinde întotdeauna două faze (destul de greu de deosebit de altfel): una de scurtă durată, câteva săptămâni sau câteva luni, care corespunde unei compactări suplimentare (ea este denumită adeseori „formarea” anrobatului pe drum); cealaltă corespunde evoluţiei lente a materialului, care ajunge, în final, să devină un anrobat dens.

Ca urmare a necesităţii încălzirii agregatelor, a dozării lor foarte îngrijite, a obţinerii unei anrobări de mare precizie, rezultă faptul că anrobatele dense trebuie preparate în centrale mari, prevăzute cu un utilaj complex, în timp ce pentru anrobatele deschise care pot fi preparate la rece, cu orice fel de liant şi cu mult mai puţină precizie sunt necesare utilaje relativ simple.

MIXTURI BITUMINOASE

Straturi rutiere alcatuite pe principiul betonului

Deoarece execuţia straturilor se bazează pe principiul betonului, compoziţia granulometrică a agregatelor trebuie astfel alcătuită încat să se asigure un volum minim de goluri. O altă definiţie pentru mixturile esfaltice confecţionate pe principiul betonului poate fi: Prin beton asfaltic se înţelege o dispersie omogenă de agregate minerale cu dimensiunea >4 mm într-un mortar format din nisip şi filer tratat cu un liant bituminos; acest mortar este capabil să adere de suprafaţa agregatelor înglobate în masa sa, să se întărească şi să dea un amestec (o mixtură) stabilă şi rezistentă.

De aici rezultă că partea cea mai importantă a betonului este mortarul şi, din acesta, masticul bituminos, adică amestecul de filer cu liant, care constituie elementul principal de legătură, pe când agregatele mari (criblura, pietrişul, zgura etc) sunt adăugate numai cu scopul de a da masă betonului, de a-i spori frecarea internă şi de a-i mări capacitatea portantă; masticul bituminos/mortarul reprezintă elementele de bază de care depind calităţile unei mixturi (în funcţie de tipul de amestec este mai important unul sau altul din cele două componente).

Agregatele mari trebuie să se găsească în masa betonului în cantitate suficientă pentru a-i da stabilitate la deformaţii, asigurând în acelaşi timp lucrabilitatea necesară pentru a se obţine amestecuri omogene, care să se compacteze cu uşurinţă.

Trebuie menţionat că lucrabilitatea betoanelor asfaltice nu depinde numai de fluiditatea amestecului şi de cantitatea de liant pe care o conţine, ci, într-o măsură egală, şi de natura şi forma agregatelor, precum şi de compoziţia granulometrică, începând de la filer până la criblură.

a

MIXTURI BITUMINOASE

Reguli generale pentru alcătuirea betoanelor asfaltice.1) Betoanele asfaltice trebuie să fie cât mai compacte.

Cele confecţionate la cald, la care liantul se întăreşte şi îşi capătă rezistenţele definitive imediat sau la scurt interval după răcire, trebuie să aibă de la început un schelet mineral cât mai compact, deoarece, în mod practic acesta rămâne definitiv, fenomenul de atriţie fiind împiedicat în cea mai mare măsură.La betoanele executate la rece, rezistenţele mari se ating progresiv, pe măsură ce se evaporă apa sau solventul; pentru aceasta, ele trebuie să aibă iniţial o structură deschisă, mai puţin compactă, care să permită evaporarea solventului sau apei, şi care, cu timpul, sub acţiunea circulaţiei şi a căldurii, să se transforme într-o structură compactă.Alegerea tipului de beton executat la cald sau la rece şi, în consecinţă, fixarea modului de alcătuire a scheletului mineral depind de o serie întreagă de factori, dintre care foarte importanţi sunt factorii climatici în cadrul cărora se execută lucrările. Trebuie reţinut faptul că betoanele asfaltice la cald nu se pot executa în condiţii bune decât numai într-un sezon cald şi uscat.În ceea ce priveşte granulozitatea, nu are prea mare importanţă dacă se alege o curbă continuă sau discontinuă. Mixtura minerală poate avea aspecte diferite. Principalul este să se asigure un volum cât mai mic de goluri şi să se folosească materiale fine cât mai puţine.În general, pentru obţinerea unui beton uşor lucrabil şi care să nu sufere un proces de segregare în timpul transportului, este preferabil să se aleagă o granulozitate continuă. Totuşi, şi prin adoptarea unor curbe discontinue se pot obţine betoane asfaltice compacte şi uşor lucrabile. De regulă, nisipul este cel care dă caracterul de lucrabilitate al betonului. Un beton confecţionat cu nisip de râu sau cu un amestec de nisip de râu şi nisip de concasaj are o lucrabilitate mult mai bună decât unul executat integral cu nisip de concasaj, chiar dacă primul are o granulozitate discontinuă.Se va ţine seama de faptul că materialele concasate măresc frecarea interioară, iar această frecare este elementul care asigură stabilitatea termică şi mecanică a mixturilor, atunci când acestea sunt puse în lucrare.

MIXTURI BITUMINOASE

2) Cantitatea de liant trebuie stabilită în raport cu întreaga suprafaţă specifică a agregatelor, aşa încât fiecare granulă să poată fi învelită într-o peliculă de bitum.

Dacă granulozitatea scheletului mineral este bine alcătuită, golurile care rămân după anrobarea şi compactarea mixturii trebuie să fie de 4-5% din volumul betonului, ceea ce asigură o bună stabilitate. La betoanele asfaltice rutiere, după câţiva ani de la darea în exploatare, volumul acestor goluri se reduce chiar la jumătate.

Grosimea peliculei de bitum care anrobează granulele variază între 5 şi 12 μ şi este cu atât mai groasă cu cât diametrul granulei este mai mare.

Cu cât peliculele sunt mai subţiri, în cazul unei mixturi bine compactate, cu atât betonul este mai rigid şi mai rezistent la acţiunile mecanice şi termice; totuşi, este necesar ca filmul să aibă o grosime minimă care să asigure betonului asfaltic şi un anumit grad de plasticitate.

Trebuie menţionat că golurile dintr-un beton, la care toate granulele au fost anrobate, sunt goluri care nu comunică între ele şi care rămân închise şi sub acţiunea sarcinilor, ceea ce asigură o bună impermeabilitate.

Rezultă că dozajul de liant trebuie stabilit pe baza suprafeţei totale a granulelor care formează scheletul mineral.

La betoanele compacte această suprafaţă este determinată, în cea mai mare măsură, de proporţia de filer şi, într-o oarecare măsură, şi de cea de nisip fin (filerul este considerat, în mod convenţional, cu o suprafaţă specifică de 135 m2/kg). Dacă toate granulele sunt anrobate şi mixtura este bine compactată, se realizează un beton impermeabil, compact, insensibil la acţiunea apei şi totodată suficient de suplu. 

Dacă se folosesc pentru îmbrăcăminte materiale anrobate pe o grosime mai mare ca 5-6 cm, se adoptă frecvent soluţia executării a două straturi cu structură diferită: stratul inferior, de obicei ceva mai puţin compact şi cu dozaj mai mic de liant, este numit „binder” sau „strat de legătură”; stratul superior este „stratul de rulare” sau stratul de uzură.

MIXTURI BITUMINOASE

Calităţile / cerinţele de calitate ale unui material anrobat(mixtură asfaltică/bituminoasă)

Cerinţele de calitate sunt dictate de tipul de amestec şi de locul pe care îl ocupă în structura rutieră (beton asfaltic – în general pentru îmbrăcăminte sau anrobate bituminoase – în general pentru stratul de bază).

Calităţile principale ale unui material anrobat folosit la construcţii rutiere trebuie să fie:

1) Stabilitatea, adică rezistenta la deformaţia permanentă a stratului însuşi sub acţiunea încărcărilor dinamice şi (ceea ce este mai greu de realizat) sub acţiunea încărcărilor statice aplicate pe durată mare de timp. Insuficienţa stabilităţii se traduce prin curgere lentă, cu formare de depresiuni sau ondulaţii. Stabilitatea sporeşte o dată cu unghiul de frecare internă a materialului; ea este favorizată de o granulozitate convenabilă şi creşte o dată cu duritatea liantului folosit. „Efectul de dală” este în strânsă legătură cu stabilitatea.

2) Flexibilitatea, capacitatea de a admite fără fisurare deformaţiile de ansamblu care pot fi imprimate stratului de anrobate ca urmare a deformării straturilor inferioare.

Insuficienţa flexibilităţii se manifestă prin fisuri ale covorului. Flexibilitatea depinde, în oarecare măsură, de ductilitatea liantului, care trebuie să se menţină bună şi la temperaturi joase, pe toată durata de viaţă a anrobatului. Pentru a se putea realiza un anrobat atât de stabil, cât şi de flexibil, este deci necesar un liant care să se menţină vâscos vara, fără a deveni casant iarna şi care să reziste bine la îmbătrânire. Toate progresele care vor putea fi realizate în domeniul calităţii lianţilor vor avea repercusiuni sensibile asupra tehnicii anrobatelor

3) Etanşeitatea; în general, unul din obiectivele stratului de îmbrăcăminte este acela de a obţine impermeabilizarea sistemului rutier. In acest sens trebuie evitată aşternerea unui material anrobat permeabil peste un sistem rutier mai puţin permeabil şi sensibil la apă; în acest mod se creează un sistem care reţine apa, ale cărui efecte sunt cu atât mai dăunătoare cu cât evaporarea este mai lentă.

MIXTURI BITUMINOASE4) Absenţa sensibilităţii faţă de apă; umiditatea nu trebuie să aibă posibilitatea de a dezanroba agregatele, ceea ce impune existenţa unei bune afinităţi între acestea şi liant, afinitate sporită la nevoie prin activanţi (aditivi). De asemenea, umiditatea nu trebuie să aibă posibilitatea de a altera elementele fine ale anrobatului, ceea ce presupune un conţinut redus de argilă a filerelor. De altfel, argila reduce considerabil stabilitatea anrobatului umed şi favorizează dezanrobarea, indiferent dacă prezenţa ei provine încă de la preparare, dacă a apărut ca urmare a sfărâmării şi măcinării agregatelor sau dacă a fost introdusă prin circulaţie; ea acţionează faţă de lianţii hidrocarbonaţi cu un emulgator.

5) Evident, anrobatul trebuie să fie omogen; trebuie ca pe tot parcursul procesului de preparare şi punere în operă să se evite segregarea, precum şi insuficienţa sau excesul de liant; acesta din urmă este deosebit de dăunător, deoarece provoacă exsudarea îmbrăcăminţii, ceea ce face ca suprafaţa de rulare să devină alunecoasă. Este indicat să se îndepărteze agregatele moi, care se zdrobesc repede, cele care se lustruiesc şi cele care se descompun. Problema preciziei dozajelor şi cea a durităţii agregatelor se prezintă în mod oarecum diferit pentru diversele tipuri de anrobate.

Trebuie să se reţină că, în orice caz, natura, forma şi duritatea agregatelor au cu mult mai multă importanţă în anrobate, unde sunt legate printr-un produs negru, plastic, decât în betoanele hidraulice care devin rigide după priza cimentului. Forma agregatelor şi calitatea liantului influenţează, de asemenea, lucrabilitatea anrobatului.

6) O bună legătură trebuie să fie realizată între stratul de anrobate şi straturile inferioare; în lipsa unei asemenea legături se pot produce dezlipiri. Dacă la aplicarea covorului de anrobate suprafaţa stratului inferior este lustruită sau umedă sau dacă este posibil să se exercite acţiuni tangenţiale intense (în declivităţi mari, curbe etc.) poate fi necesară aplicarea unui strat de acroşare (amorsare ) (cut-back sau emulsie cu dozaj redus, în cantitate de 400-800 g/m2), mai ales dacă grosimea stratului este mică.

In funcţie de principalele deformaţii care pot să apară în exploatare trebuie ales tipul de mixtură bituminoasă, punand accent pe unul sau altul din componenţi; alăturat se prezintă o sinteză a celor două mari probleme cu care se confruntă utilizatorii: deformaţiile permanente şi fisurarea; rezultă importanţa alegerii unei alcătuiri corecte a amestecului. (vezi Anexe – Mecanismul fisurării…)

MIXTURI BITUMINOASE

Cerinţe tehnice comune tuturor metodelor de proiectare a mixturilor

 

• Să prezinte un conţinut de bitum adecvat, care să asigure realizarea unei îmbrăcăminţi rutiere viabile

• Să prezinte o stabilitate mecanică suficientă sub acţiunea încărcărilor din trafic

• Să prezinte un volum de goluri suficient

- o valoare limită superioară, care să prevină influenţa excesivă a factorilor de mediu ce pot deteriora îmbrăcămintea

- o valoare limită inferioară, care să permită preluarea efectelor de compactare (densificare) iniţiale, cauzate de trafic

• Să prezinte o lucrabilitate suficientă

Ideal, o structură rutieră trebuie să fie capabilă să reziste forţelor de forfecare şi celor verticale ce provin din trafic. Aceasta constituie baza criteriilor de proiectare de astăzi.

METODE DE PROIECTARE A MIXTURILOR BITUMINOASE

1. Introducere • Încă de la începutul anilor 1900 au existat preocupări în vederea proiectării reţetei mixturilor asfaltice.

Obiectivul a constat în amestecarea, compactarea şi testarea mixturii asfaltice în laborator pentru a determina performanţele sale viitoare din timpul duratei de serviciu a drumului.

• Proiectarea unei mixturi asfaltice constă în selectarea unui amestec potrivit de agregate şi a unui procent optim de liant bituminos, astfel ca mixtura rezultată să fie cât mai durabilă posibil.

• Factorul cel mai critic este conţinutul de bitum, deoarece o deviaţie de 0,5% faţă de procentul optim poate duce fie la prea mult, fie la prea puţin bitum. Un conţinut prea mare de liant conduce la o mixtură cu volum de goluri scăzut, care este susceptibilă la ornieraj şi exudări. Un conţinut prea mic de liant produce o mixtură subcompactată (cu volum mare de goluri), şi conduce la deteriorarea îmbrăcăminţii rutiere. Într-adevăr, conţinutul optim de bitum constituie variabila cea mai dificil de ales în proiectarea mixturii asfaltice.

• Este acceptată definiţia următoare pentru conţinutul optim de bitum: „…procentul cel mai mare de bitum ce poate fi folosit, fără a fi însă atât de mult încât să împiedice dezvoltarea rezistenţei sub încărcările aplicate”. Încărcările la care ne referim sunt cele date de trafic. Densitatea mixturii este în funcţie de trafic şi climă (temperatură). Pentru ca mixtura să fie proiectată corect trebuie ca traficul şi clima să fie simulate în laborator. În practica curentă nu a existat simularea raţională a traficului.

MIXTURI BITUMINOASE

Cheia tuturor metodelor de proiectare a mixturii asfaltice este metoda de compactare în laborator . Au fost făcute numeroase încercări pentru a selecta echipamentul; necesar compactării care realizează o densitate similară cu cea reală din sistemul rutier.Istoric vorbind, au fost trei metode de compactare folosite în proiectarea de rutină a mixturilor asfaltice: compactarea prin impact, compactarea prin frământare şi compactarea giratorie.Drumurile sunt compactate în două stadii: în timpul construcţiei şi sub trafic.Iniţial, mixtura este compactată corespunzător unui volum de goluri mai mare. După construcţie, încărcările date de trafic densifică stratul asfaltic, în special în timpul lunilor călduroase, până când se atinge densitatea finală (de ex. se compacteaza la cca 4% si ajunge la cca 2%).S-a constatat că pentru un număr mare de drumuri cu straturi asfaltice, densitatea finală nu corespunde cu cea obţinută în cadrul laboratorului. Este evident că metodele curente de compactare în laborator nu sunt suficiente pentru stimularea condiţiilor reale. Deci trebuie luate în considerare proprietăţile bitumului şi agregatelor bazate pe densificarea mixturii rutiere pe timp lung; aceasta se referă la corelarea rezistenţei mixturii rutiere cu efortul de compactare. Dacă rezistenţa la efortul de compactare este slabă, drumul va fi potrivit numai pentru trafic scăzut; dacă rezistenţa este puternică, drumul va fi folosit pentru trafic mare.

• Drumurile se densifică cu creşterea volumului de trafic, până când se stabilizează . Traficul va compacta drumul la densitatea finală, care este atinsă uzual după a treia vară de trafic. Un compactor de laborator trebuie să fie capabil să simuleze densitatea finală. Cu cât traficul este mai greu cu atât densitatea mixturii creşte.

• Compactarea unei mixturi asfaltice este definită ca „…un stadiu al construcţiei care transformă mixtura din starea desfăcută într-o masă legată, ce-i permite să suporte încărcările date de trafic…eficienţa efortului de compactare va fi în funcţie de rezistenţa internă a mixturii asfaltice. Această rezistenţă include încleştarea dintre agregate, rezistenţa la frecare şi rezistenţa vâscoasă”. Un alt scop al compactării mixturilor este acela de a crea o structură etanşă şi impermeabilă. O creştere a densităţii mixturii va duce la un amestec mai puternic, dar nu neapărat la un sistem rutier puternic. Totuşi trebuie corelată densitatea optimă a mixturii cu cea mai bună combinaţie dintre rezistenţă şi durabilitate.

• Referitor la importanţa compactării, un cercetător spunea: „Compactarea şi densificarea mixturilor asfaltice sunt cele mai importante operaţii din timpul construcţiei unui drum, dacă ne referim la performanţa finală a drumului, indiferent de grosimea stratului aşternut. …Singurul control important al construcţiei, ce va duce la o perioadă lungă de serviciu, este compactarea”.

MIXTURI BITUMINOASE

Compactarea prin impact este cea mai veche metodă folosită în laborator. În 1920, Hubbard şi Field au folosit ciocanul Proctor pentru compactarea mixturilor asfaltice, ciocan care se utiliza în domeniul geotehnicii.

În 1930, Marshall a început dezvoltarea metodei Marshall de proiectare a mixturii asfaltice. A fost adoptată compactarea prin impact a metodei Hubbard, cu deosebirea că faţa compactorului avea diametrul egal cu diametrul tiparului. Astfel, metoda Marshall a fost adoptată pentru proiectarea drumurilor. Numărul de lovituri aplicate pe fiecare faţă a probei (35, 50, 75 lovituri) este în funcţie de nivelele de trafic. În urma aplicării acestor lovituri vor rezulta densităţi diferite din cauza variabilităţii ciocanelor Marshall (mecanic, rotativ, manual). Totuşi este metoda cea mai folosită în proiectarea mixturii asfaltice, considerând 75 de lovituri pe fiecare faţă.

Metoda Marshall urmăreşte realizarea unei mixturi asfaltice rezistente, folosind analiza stabilitate/fluaj şi densitate/volum de goluri. Un avantaj al metodei Marshall este atenţia sa pentru proprietăţile mixturii asfaltice referitoare la densitate şi volum de goluri. Această analiză asigură proporţii volumetrice potrivite pentru realizarea unei mixturi asfaltice la cald durabile. Un alt avantaj este acela că echipamentul necesar este relativ ieftin şi portabil. Totuşi, mulţi ingineri cred că acest tip de compactare prin impact nu simulează densificarea mixturii ce apare în realitate pe drum. Mai mult, stabilitatea Marshall nu estimează adecvat rezistenţa la forfecare a mixturii. Aceste două dezavantaje fac dificil de asigurat rezistenţa la ornieraj a mixturii proiectate.

MIXTURI BITUMINOASE

Compactarea prin frământare. Independent de dezvoltarea metodei de proiectare Marshall, Hveem a dezvoltat o metodă de proiectare a mixturilor în anii 1930 şi 1940. Metoda Hveem este axată pe compactarea prin frământare.

Compactarea prin frământare aplică o forţă prin intermediul unui picior de formă aproximativ triunghiulară ce acoperă numai o porţiune din suprafaţa probei.

Loviturile se aplică uniform pe suprafaţa probei pentru a realiza compactarea.

Metoda Hveem foloseşte, de asemenea, analiza densitate/volum de goluri şi stabilitate. Rezistenţa mixturii la umflare în prezenţa apei este, de asemenea, determinată. Metoda Hveem are două avantaje. Primul, metoda de compactare prin frământare este gândită pentru o mai bună simulare a caracteristicilor de densitate ale mixturii din drum. Al doilea, stabilitatea Hveem este o măsură directă a componentei frecării interne a rezistenţei la forfecare. Măsoară capacitatea probei de a rezista deplasării laterale în urma aplicării unei încărcări verticale.

Un dezavantaj al procedeului Hveem este acela că echipamentul de testare este oarecum scump şi nu este portabil. În plus, câteva proprietăţi volumetrice importante ale mixturii, legate de durabilitatea mixturii, nu sunt determinate ca parte a procedurii. Unii ingineri consideră că metoda alegerii procentului de bitum în metoda Hveem este prea subiectivă şi poate rezulta o mixtură care nu este durabilă, având prea puţin bitum.

Obiectivul acestui tip de compactare, ca şi alte metode, este să realizeze probe cu densitate egală cu densitatea mixturii atinsă sub trafic, post-construcţie. Totuşi, această metodă nu este folosită decât în câteva state din SUA.

MIXTURI BITUMINOASE

Compactarea giratorie a fost dezvoltată în 1930 în Texas. Procesul implică aplicarea unei încărcări verticale, în timp ce tiparul este supus unei mişcări de giraţie. Compactarea giratorie produce o acţiune de frământare asupra probei. Acţiunea de frământare este cauzată de giraţia probei în jurul axei. Unghiul de giraţie al diverselor compactoare se găseşte în intervalul 1,00 la 6,000. Compactarea folosind acţiunea giratorie s-a aplicat şi de către Army Corps of Engineers din SUA şi Laboratoire Central des Points et Chaussées (LCPC) din Franţa.

În 1940, U.S. Army Corps of Engineers a început să dezvolte un compactor prin aplicarea principiului mişcării giratorii. Scopul a fost dezvoltarea unei metode noi de proiectare a mixturilor ţinând seama de condiţiile extreme de trafic. Dezvoltarea compactorului a continuat în anii ’50, şi la începutul anilor ’60 s-a demonstrat utilitatea sa. Totuşi, în acea perioadă s-a folosit mai mult în scopuri de cercetare decât în proiectarea de rutină a mixturilor asfaltice.

În 1950, o delegaţie din Franţa a vizitat Statele Unite şi a studiat metoda giratorie din Texas. LCPC a evaluat parametrii ce afectează compactarea giratorie. În 1972 a finalizat un protocol în ceea ce priveşte metoda giratorie. Cele trei variabile majore studiate au fost unghiul de giraţie, viteza de rotaţie şi presiunea verticală. În Franţa, aplicarea compactării giratorii se face pentru a simula densitatea la sfârşitul construcţiei. Astăzi, girocompactorul este folosit în mod obişnuit în Franţa ca parte a procesului de proiectare a mixturii. Mai recent, acest tip de compactare a fost introdus în multe ţări. Girocompactorul SHRP constituie un compromis între girocompactorul LCPC, U.S. Army Corps of Engineers şi metodele Texas.

• Metodele Hveem şi giratorie de proiectare a mixturilor asfaltice duc la realizarea unor densităţi mai mari decât cele obţinute prin folosirea metodei Marshall. Acţiunea de frământare simulează mai bine orientarea particulelor agregatului existentă în realitate pe drum decât o realizează compactarea Marshall. Unul din motivele principale ale folosirii girocompactorului este capacitatea sa de a reproduce densităţile mari care se întâlnesc în drum.

MIXTURI BITUMINOASE

Alcătuirea scheletului mineral

Practic, pentru obţinerea unui amestec de agregate minerale cu minimum de goluri, în laborator sau pe şantier, se poate proceda prin realizarea unor amestecuri succesive, în felul următor:

• Se fac amestecuri cu nisip şi criblură, în diferite proporţii, până se obţine un amestec cu greutatea specifică aparentă cea mai mare;

• Cu mixtura astfel obţinută se fac amestecuri cu filer, tot în diferite proporţii, până se obţine un nou amestec care va avea cea mai mare greutate specifică aparentă.

În unele cazuri se pot face mai multe încercări, după numărul sorturilor care se folosesc la prepararea mixturii.

La betoanele asfaltice, mixtura minerală gata preparată, îndesată prin scuturare, trebuie să aibă un volum de goluri de cel mult 18-20%.

Practic, pe baza principiului de mai sus, au fost stabilite zone granulometrice pentru fiecare tip de mixtură bituminoasă, stabilirea procentelor în care intervin toate componentele minerale se simplifică, folosindu-se doar curbele granulometrice ale fiecărui sort şi punand condiţia ca amestecul să se înscrie în zona granulometrică prescrisă.

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

Dozajul de liant; rolul filerului

Duriez a arătat că pelicula continuă care anrobează materialele cu granulozitate uniformă are o grosime de ordinul a:

e=K*d0,8, unde e este exprimat în μ, d fiind diametrul, în mm, al granulei medii.

Cantitatea de liant necesară pentru a anroba agregatele este proporţională cu suprafaţa specifică S şi cu grosimea peliculei; formula care dă procentul de liant este:

p=K(S)1/5

Unde K este modulul de dozaj, în general apropiat de 3,75; S este exprimat în m2/kg, iar p în procente din greutatea agregatelor.

Modulul de dozaj va fi puţin mai mare într-o regiune umedă şi pe un drum slab circulat decât într-o regiune caldă şi pe un drum cu circulaţie intensă (acest modul poate varia între 3,5 şi 3,8).

Duriez a propus următoarea formulă sintetică:

S=0,17 G+0,33 g+2,30 S1+12S2+135 f

Unde:

G este procentul de elemente > 10 mm;

g – procentul de elemente de la 5 la 10 mm;

S1 – procentul de elemente cuprins între 0,3 şi 5 mm;

S2 – procentul de elemente cuprins între 0,08 şi 0,3 mm;

f – procentul de filer (mai mic decât 0,08 mm)

MIXTURI BITUMINOASE

Dozajul de liant; rolul filerului

Acest calcul arată imediat importanţa preponderentă pe care o prezintă proporţia de elemente fine în tehnica anrobatelor. Nu trebuie să existe elemente prea fine şi nici un procent prea mare de filer, deoarece ar fi necesară o asemenea cantitate de bitum pentru a le anroba încât mixtura astfel alcătuită, excesiv lubrifiată, nu ar mai avea nici o stabilitate.

Prezenţa filerului în cantitate moderată este însă utilă, deoarece:

- ea permite să se utilizeze un dozaj ridicat de liant (ceea ce sporeşte coeziunea şi impermeabilitatea) fără a lăsa liant liber care ar risca să exsudeze pe suprafaţa covorului;

- ea sporeşte compactitatea şi rezistenţa la acţiunea apei;

- ea reduce sensibilitatea mixturii, adică variaţia viscozităţii sale în funcţie de temperatură; Filerele cele mai frecvent folosite sunt:

- filerele naturale, alcătuite din prafuri amestecate în agregate.

Desigur, nu se poate folosi orice fel de praf; prafurile prea fine, argiloase, sensibile faţă de apă, sunt foarte proaste.

- filerele preparate special (calcare măcinate), varul gras care floculează particulele argiloase şi îmbunătăţeşte rezistenţa la dezanrobare sub acţiunea apei, cenuşele zburătoare de termocentrală etc.

- fineţea filerului (suprafaţa specifică măsurată prin încercarea Blaine) constituie un mijloc de control; aceasta trebuie să fie cuprinsă, în principiu, între 2000 şi 11000 cm2/g.

MIXTURI BITUMINOASE

Alegerea reţetei optime

Cea mai simplă şi mai utilizată metodă de a alege amestecul cu alcătuirea optimă este: faţă de valoarea procentului de liant calculat se aleg cateva valori mai mari şi cateva mai mici, pentru care

se confecţionează corpuri de probă tip Marshall; acestea se încearcă (se determină stabilitatea şi fluajul) în laborator iar procentul de bitum care conduce la cea mai bună comportare mecanică este cel care va defini reţeta; în funcţie de tipul de mixtură pot fi prevăzute şi alte determinări de laborator definitorii ( test Schellenberg, fluaj, oboseală etc).

OBSERVAŢIE IMPORTANTĂ

Confecţionarea corpurilor de probă prin metoda Marshall constituie cea mai abordabilă opţiune pentru proiectarea unei mixturi asfaltice, mai ales pentru că toate laboratoarele sunt dotate cu asemenea aparatură; s-a constatat, însă, că nu este cea mai corectă metodă deoarece nu reproduce întocmai modul de compactare de pe şantier şi, ca atare, caracteristicile obţinute în laborator pot fi diferite de cele de pe teren.

Problema este intens studiată şi, alăturat, este prezentată pe scurt o sinteză a principalelor metode de compactare în laborator, ca bază pentru proiectarea unei reţete de mixtură asfaltică. (vezi Anexe – Metode de proiectare…)

MIXTURI BITUMINOASE

Observaţii privind comportarea straturilor rutiere alcătuite din materiale anrobate

Dacă este aplicat în strat mai gros, de 10 cm sau mai mult, stratul de materiale anrobate, cu o rezistenţă destul de mare la întindere, poate produce o repartiţie mai întinsă a tensiunilor în straturile de dedesubt, evidenţiindu-se <efectul de dală>;o structură rutieră cu un strat gros de anrobate cu stabilitate mare nu mai constituie un sistem absolut nerigid; de aceea unii cercetători propun să se ia în considerare acest lucru în calculele de dimensionare.

Totuşi, acest avantaj comportă şi un dezavantaj: o rigiditate deosebit de mare a stratului de anrobate îl poate face relativ puţin deformabil.

Nu trebuie deci să se aştearnă un strat de materiale anrobate decât pe un substrat recunoscut ca puţin deformabil; cercetări mai vechi admit că o îmbrăcăminte din beton asfaltic obişnuit de grosime medie – cca 10 cm- riscă să fie distrusă dacă deformaţia sub osia grea atinge 1,0-1,5 mm în timpul verii şi 0,5-0,7 mm în timpul iernii.

Dacă se folosesc materiale anrobate pe o grosime mai mare ca 5-6 cm, se adoptă frecvent soluţia executării a două straturi cu structură diferită: stratul inferior, de obicei ceva mai puţin compact şi cu dozaj mai mic de liant, este numit „binder” sau „strat de legătură”; stratul superior este „stratul de rulare” sau stratul de uzură.

Metoda MARSHALL de proiectare a mixturilor

MIXTURI BITUMINOASE

Prezentarea metodei Marshall Metoda a fost dezvoltata de Bruce Marshall de la departamentul drumurilor din stratul Mississipi, spre

sfarsitul deceniului 30. Initial, in anul 1943, in legatura cu modul de compactare a mixturii, compactarea epruvetelor s-au stabilit

urmatoarele:- Numarul de lovituri :50 pe fiecare parte a epruvetei ;- Masa ciocanului Marshall: 4.45 Kg;- Volumul de goluri, dupa darea in exploatare, sub trafic: 4%; Pe parcurs, datele stabilite initial au fost adaptate in concordanta cu cresterea incarcarilor din trafic si a

presiunii in pneurile autovehiculelor Avantaje:- Metoda ia in considerare volumul de goluri, rezistenta si durabilitatea;- Nu necesita un echipament foarte scump;- Este usor de folosit in procesele de control si receptie a lucrarilor. Dezavantaje:- Depinde foarte mult de metoda de compactare a epruvetelor;- Nu ia in considerare rezistenta la forfecare (lunecare);- Incarcarea se aplica perpendicular pe axa de compactare;- Este necesar un numar mare de epruvete.

MIXTURI BITUMINOASE

Utilizarea rezultatelor incercarii Marshall conform metodologiei Asphalt Institute, USA

Continutul de bitum propus = valoarea medie a celor trei rezultateUtilizarea rezultatelor incercarii Marshall conform metodologiei Asphalt Institute

Se verifica daca continutul de bitum propus, determinat conform primelor trei diagrame, verifica criteriile specificate pentru tipul de mixtura respectiv.

MIXTURI BITUMINOASE

Utilizarea rezultatelor incercarii Marshall conform metodologiei Asociatiei pentru

Imbracaminti Asfaltice: NAPA/USA

Procentul de bitum propus imbracamti este cel ce corespunde unui volum de goluri de 4%

Se verifica stabilitatea corespunzatoare dozajului de bitum propus initial

Se verifica daca continutul de bitum propus initial verifica aceste criterii

MIXTURI BITUMINOASE

Conditii tehnice pentru volumul minim de goluri in agregatele minerale

Stabilirea temperaturilor de malaxare / compactare

MIXTURI BITUMINOASE

Noţiuni generale de execuţie

 

Mixturile se prepară în instalaţii mecanice speciale prevăzute cu dispozitive de uscare, dozare prin cântărire sau volumetrică şi malaxare forţată. În general, prepararea se face în felul următor:

agregatele, afară de filer, se încălzesc în tamburul uscător, la temperatura de 150…180 0C, după care se introduc în malaxor;

aici se adaugă filerul rece şi se pulverizează bitum încălzit la temperatura de circa 1800C; se continuă amestecarea; malaxarea durează 1-1,5 min. La ieşirea din malaxor mixtura trebuie să aibă o

temperatură de circa 150…1600C. Transportul mixturii de la fabrică la punctul de lucru se face cu autocamioane basculante. Dacă transportul

se face la distanţe mari şi pe timp rece, trebuie luate măsuri împotriva pierderilor de căldură, aşa fel ca la punctul de lucru temperatura să nu aibă sub 1300C.

Temperaturile de fabricare şi de aşternere pot fi diferite în funcţie de tipul de mixtură.

MIXTURI BITUMINOASE

Înainte de aplicarea mixturii pe şosea, stratul de bază trebuie perfect curăţat şi amorsat, de regulă cu emulsie bituminoasă, uniform repartizată. Aplicarea se face numai după ce stratul de bază este perfect uscat.

Pe şantier, mixtura se răspândeşte cu distribuitoare mecanice, în straturi de grosime uniformă; înainte de a se răci, straturile trebuie compactate cu cilindri compresori cu feţe netede, de preferinţă tip tandem. Compactarea se face pentru fiecare strat în parte folosindu-se la început compresoare mai uşoare (6-8 tf), apoi mai grele (10-12 tf).

Cilindrarea se face în lungul drumului, de la acostamente spre axă. Pe porţiunile cu pantă unică cilindrarea se începe de la partea cea mai de jos şi se continuă către partea cea mai ridicată.

Cilindrarea trebuie făcută cu viteză redusă şi fără şocuri, pentru a se evita vălurirea suprafeţei.

În lungul bordurilor şi în locurile greu accesibile cilindrului compresor (în jurul gurilor de scurgere, al capacelor de vizitare etc.), compactarea se va face cu maiuri mecanice, cu plăci compactoare sau cu maiuri de mână.

Executarea îmbrăcăminţilor din asfalt cilindrat trebuie făcută, de preferinţă, pe timp călduros şi uscat, pentru a avea posibilitatea să-şi definitiveze compactarea sub acţiunea traficului şi a temperaturii .

MIXTURI BITUMINOASE

• Îmbrăcăminţile se aşează pe un strat de bază rezistent, bine consolidat şi bine nivelat;

• fundaţia trebuie să fie bine drenată, iar patul să aibă o capacitate portantă corespunzătoare.

• Stratul de uzură se execută de regulă pe un strat de legătură (binder) dintr-un beton asfaltic deschis,

• Stratul de legătură este obligatoriu atunci când îmbrăcămintea nouă se execută pe o îmbrăcăminte veche, pe un pavaj vechi sau pe un strat de pământ stabilizat cu ciment. Binderul cu pietriş se poate aplica numai pentru drumuri cu trafic redus.

Când îmbrăcămintea este alcătuită numai dintr-un singur strat, acesta va trebui să aibă caracteristicile stratului de uzură.

În profil transversal, îmbrăcăminţile din asfalt cilindrat se execută în formă de acoperiş cu panta transversală de 2,5%.

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI ASFALTICE CU FIBRE

1. Generalităţi

Tipurile de îmbrăcăminţi bituminoase de tip SMA (Stone Mastic Asphalt) au devenit populare pentru straturile de uzură la drumuri pentru trafic greu şi pentru piste de aeroporturi şi sunt utilizate în întreaga lume. SMA este un amestec cu schelet pietros, bogat în granule mari, ale cărui goluri sun umplute cu mortar (nisip, filer, bitum) bogat în liant. Concepţia sa se bazează pe obţinerea unei stabilităţi şi durabilităţi mari. S-a dovedit că datorită durabilităţii sale deosebite şi a costurilor reduse de întreţinere este cel mai economic tip de îmbrăcăminte asfaltică pe termen lung.

Acest nou material răspunde cel mai bine tendinţelor actuale ale structurilor rutiere, fiind mult mai potrivit decât mixturile bituminoase clasice.

Suprafaţa netedă care poate fi obţinută folosind SMA oferă un confort ridicat în timp textura determină o rezistenţă sporită la derapaj cu un nivel relativ scăzut de zgomot. Structura scheletului puternică dată de particulele mari asigură o comportare bună în privinţa deformaţiei permanente.

Compoziţia specifică a acestor tipuri de mixturi permite aplicarea unui strat subţire, ceea ce înseamnă că se va folosi o cantitate mai mică de mixtură. Astfel, se dovedeşte că SMA deşi are un conţinut mai ridicat de bitum şi necesită folosirea unor agregate de o calitate mai bună, are un preţ mai scăzut. O mixtură de acest tip bine proiectată cere o cantitate mică de lucrări de întreţinere dacă este aşternută în bune condiţii, un avantaj în plus îl reprezintă şi faptul că aşternerea este rapidă, ceea ce conduce la scăderea costului de întreţinere.

Aceste tipuri de îmbrăcăminţi bituminoase cilindrate, executate la cald, realizate din mixturi asfaltice stabilizate cu fibre de celuloză, folosindu-se ca strat de uzură la drumuri, aduc următoarele avantaje:

1. Îmbunătăţirea caracteristicilor de suprafaţare prin:

- sporirea rezistenţei la alunecare;

- reducerea zgomotului în timpul rulării;

2. Imbunătăţirea vizibilităţii pe timp de ploaie datorită reducerii efectului de orbire prin reflexie – prin dispersia mai bună a luminii primite;

3. Evacuarea mai rapidă a apelor prin drenarea acestora în părţile laterale ale drumului şi diminuarea fenomenului de acvaplanare;

scară

MIXTURI BITUMINOASE

4. Sporirea durabilităţii îmbrăcăminţilor bituminoase prin:- creşterea rezistenţei la oboseală şi la îmbătrânire;- îmbunătăţirea caracteristicilor de stabilitate;

5. Sporirea stabilităţii la deformaţii permanente prin:- asigurarea unei rezistenţe sporite la producerea făgaşelor;

6. Reducerea costurilor de întreţinere datorită:- reducerii duratei de întrerupere temporară a circulaţiei rutiere pentru efectuarea reparaţiilor;- executării unor straturi de grosimi mai reduse care implică operativitate şi eficienţă;- posibilitatea de reciclare a materialelor pentru a fi utilizate în alte reţete de mixturi (beton asfaltic).Fibrele de celuloză au, de asemenea, o mare influenţă în mărirea stabilităţii mixturii de SMA la temperaturi înalte. Prezintă o elasticitate sporită la temperaturi scăzute, menţinând rugozitatea suprafeţei.„Armarea” cu ajutorul fibrelor nu permite bitumului să se deterioreze la temperaturi extreme, calde sau reci. Pe suprafeţele cu făgaşe, deformarea mică pe durata compactării SMA-ului permite o bună egalizare longitudinală a covorului asfaltic. Amestecul de SMA duce nu în ultimul rând la reducerea acvaplanării pe şosele datorită drenării foarte bune a apei.SMA este folosit pe toate tipurile de şosele, dar este foarte potrivit în special pentru trafic greu şi pentru zone cu condiţii climatice severe. În acest tip de amestec trebuie să se evite ca mortarul să supraumple golurile scheletului pietros. Filmul gros de bitum limitează îmbătrânirea, influenţează favorabil legătura dintre granule, rezistenţa la fisurare prin oboseală şi rezistenţa la efecte climatice.

scară

MIXTURI BITUMINOASE

• Motivul principal pentru conţinutul ridicat de bitum în mortar este acela că mortarul suportă mai puţin influenţa compactării datorită sistemului de frecare internă a pietrelor; astfel, pentru ca să se obţină un volum mic de goluri în mortar (pentru a se asigura durabilitatea) trebuie mărit conţinutul de bitum.

• Mulţumită structurii tridimensionale a fibrelor de celuloză, bitumul de legătură din reţetă păstrează o înaltă vâscozitate. Fibrele reuşesc să rămână stabile în procesul de producere a SMA-ului. Ele rezistă pentru perioade scurte de timp până la temperaturi de 250o C, sunt ecologice şi reciclabile. Astfel se evită drenajul bitumului din reţetă pe timpul depozitării, transportului şi a punerii în operă. Fibrele în amestec cu bitumul inhibă, de asemenea, oxidarea, previne apariţia oboselii, protejează agregatele de spargere. De asemenea, combinarea agregatelor sparte cu puţin mai mult bitum ajută la omogenizarea mai uşoară a amestecului în timpul malaxării.

• Lipsa agregatelor de mărime mijlocie din reţetă dau, de asemenea, ca rezultat o suprafaţă rugoasă a texturii, crescând rezistenţa la derapare şi ducând la absorbţia zgomotului cu 2-4 dB. Amestecul de SMA duce şi la reducerea acvaplanării pe şosele datorită drenării foarte bune a apei.

scară

MIXTURI BITUMINOASE

scară

MIXTURI BITUMINOASE

• Stabilitate ridicată şi rezistenţă la făgăşuire• Aderenţă foarte bună• Reduce fenomenul de spreiere a apei• Zgomot redus la rulare• Creşterea rezistenţei la îmbătrânire

scară

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI BITUMINOASE

2. Eficacitatea utilizării SMA-ului Costurile iniţiale de producere a SMA sunt ceva mai mari decât la BA (betoane asfaltice), datorită unei cantităţi mai mari de bitum, a calităţii agregatelor şi a folosirii inhibitorilor de drenaj.Analizând însă costurile de fabricaţie şi de întreţinere pe ciclul de viaţă se constată rentabilitatea superioară a suprafeţelor acoperite cu SMA faţă de cele acoperite cu BA. Se aplică grosimi mai mici acolo unde este necesară o grosime de 35-50 mm pentru BA, se aplică o grosime de 25-35 mm pentru SMA (costurile pe un metru pătrat de SMA pus în operă este mic, compensând costurile iniţiale de producţie). Ciclul de viaţă considerat de 12 ani pentru BA este clar depăşit de cei 20-30 de ani ai SMA. Costurile de întreţinere a SMA sunt mult mai mici decât pentru BA datorită rezistenţei mai mari la trafic greu, la fisurare şi la deformare plastică.Utilizarea SMA-ului:

- pe drumurile cu circulaţie mai densă;- pe drumurile cu frecvenţă mare a traficului greu;- în zonele de acţiune ale roţilor pe aceleaşi aliniamente;- în intersecţii;- pe autostrăzi;- în pantă şi în rampă;- pe poduri;- pe traseele autobuzelor;- în parcări;- în porturi, staţii CF, depozite;- pe pistele aeroporturilor.

MIXTURI BITUMINOASE

3. Condiţii tehnice

 

Mixtura asfaltică cu fibre trebuie să asigure câteva condiţii care sunt esenţiale, şi anume: stabilitate foarte bună atât la temperaturi scăzute, cât şi ridicate; adezivităţi ridicate ale liantului la scheletul mineral; rezistenţa foarte bună la uzură, fără tendinţa de separare a liantului de scheletul mineral. Mixtura obţinută se bazează pe calităţile date de componente. Cu cât acestea sunt mai bune, cu atât va fi mai bună mixtura. Agregatele bine încleştate îi vor da rigiditatea, stabilitatea, rezistenţa la deformări permanente, rezistenţa la uzură, pe când filmul gros de mastic împreună cu fibrele de celuloză îi vor oferi durabilitate, elasticitate, rezistenţa la oxidare şi intemperii. Spre deosebire de o mixtură clasică, unde scheletul mineral este relativ uniform, la asfaltul cu fibre predomină agregatele mari care, după principiul macadamului, se constituie piatră pe piatră sporind rezistenţele la deformaţii în timp. Fibrele acţionează ca un stabilizator pentru bitum. Suprafaţa specifică foarte mare a fibrelor face ca o cantitate importantă din faza maltenică a liantului să absoarbă creând efectul stabilizant. Aceste efecte împiedică exudarea bitumului, oricare ar fi plaja de temperaturi şi intensitatea traficului.

Mixturile asfaltice stabilizate cu fibre de celuloză sunt realizate prin procedeul la cald şi sunt caracterizate printr-un conţinut ridicat de cribluri de minim 72% din masa amestecului total (agregate naturale şi filer), un conţinut de nisip de concasaj sort 0...4 mm de minim 15% din masa amestecului total şi un conţinut de filer de calcar 9-10% din masa amestecului total. Fibrele de celuloză, cu rol de stabilizator al mixturii asfaltice, se adaugă în mixtură, în proporţie de 0,3...1,0% din masa acesteia, urmărindu-se realizarea unui amestec omogen de agregate, filer şi fibre de celuloză, prin malaxare uscată (minim 20 sec.). Dozajul optim de bitum faţă de masa mixturii se va stabili prin determinări de laborator pornind de la un dozaj minim de bitum de 6,5 faţă de masa mixturii, în cazul MASF 16, şi de minim 6,7% faţă de mixtură în cazul MASF 8.

Grosimea straturilor rutiere se stabileşte prin calcul de dimensionare în funcţie de clasa tehnică a drumului sau de categoria străzii.

MIXTURI BITUMINOASE

4. Materiale

Agregate naturale. Sorturile de agregate naturale folosite la prepararea mixturilor asfaltice stabilizate cu fibre sunt prezentate în tabelul de mai jos.

 Nr.crt. Denumirea materialului Sortul (mm) Standardul aferent

1. Nisip de concasare 0 – 4 SR 667

2. Criblura 4 – 8 SR 667

3. Criblura 8 - 6 SR 667

MIXTURI BITUMINOASE

 

Calitatea agregatelor în mixtura de tip SMA este dată de:

- natura petrografică;

Sunt indicate rocile magmatice clasa A sau B. Pentru aceasta se va urmări în plus: uzura prin frecare, rezistenţa la sfărâmare prin compresiune în stare saturată, densitatea aparentă determinată cu picnometru,

- forma acestora după procesul de concasare;

Agregatele mai mari de 5 mm care au raportul l/d mai mare de 3/l nu trebuie să depăşească 20% din agregate; apoi, > 90% din suprafeţele agregatelor trebuie să fie suprafeţe concasate; agregatele care nu au suprafeţe concasate trebuie să se afle într-o proporţie <2%.

MIXTURI BITUMINOASE- volumul de goluri din structura minerală funcţie de densitatea agregatelor;

Acestea sunt foarte importante în procesul de proiectare al reţetelor sau în procesul de caracterizare al unor surse de agregate;

- înscrierea acestora într-o anume curbă granulometrică;

Filerul. Filerul de calcar trebuie să corespundă prevederilor STAS 539 şi condiţiei suplimentare de trecere prin sita de 0,02 mm, de minim 20%, cu interzicerea utilizării prafului recuperat ca filer.

Bitumul. Bitumul trebuie să corespundă prevederilor normativului „Caracteristicile tehnice ale bitumului neparafinos pentru drumuri”. Dacă acesta este de calitate obişnuită, nu este necesară nici o îmbunătăţire a calităţilor acestuia. Deoarece obţinerea mixturilor de tip SMA se realizează la temperaturi mai mari decât cele utilizate la betonul asfaltic, sunt importante caracteristicile bitumului după menţinerea timp de 150 min la temperatura de 1650 C (pierderea de masă – max. 80%; creşterea punctului de înmuiere inel şi bilă 6,50 C; diminuarea penetraţiei max. 40%; ductilitatea la 130 C – min. 2 cm).

Cantitatea de bitum ce poate fi introdusă în reţetă este dependentă de: calitatea agregatelor, curba granulometrică şi volumul de goluri. Cea mai importantă caracteristică este volumul de goluri umplut cu bitum. În reţetă se va introduce cantitatea maximă de bitum permisă.

Fibrele. Iniţial, fibrele au fost introduse pentru a putea fi mărită cantitatea de bitum în reţetă, fără să apară fenomenul de segregare (curgere) a acestuia. Cercetările ulterioare au arătat că fibrele îndeplinesc în reţetă şi alte funcţii, cum ar fi:

- mărirea elasticităţii mortarului bituminos;

- crearea unei structuri tridimensionale, care face posibilă interacţiunea tuturor componentelor.

Pentru a obţine acelaşi efect în mixtură, cu fibre de natură diferită, constatăm că acestea au o eficienţă diferită funcţie de natura lor. Făcând raportul eficienţă-preţ, fibrele de celuloză se dovedesc a fi cele mai rentabile.

 

MIXTURI BITUMINOASE

4. Prepararea şi punerea în operă a mixturilor asfaltice stabilizate cu fibreMixturile bituminoase stabilizate cu fibre se realizează în staţii de preparare a mixturilor asfaltice, la cald, conform condiţiilor de toleranţă prevăzute în SR174/2-95 cu excepţia conţinutului de fracţiuni sub 0,09 mm pentru care toleranţa admisă este +/- 1,0%.Adăugarea fibrelor de celuloză se face automat, cu dozare gravimetrică, utilizând echipamente de dozare corespunzătoare.Fibrele de celuloză se adaugă în malaxor după ce au fost introduse agregatele încălzite împreună cu filerul. Toate aceste materiale se amestecă împreună o durată de timp specifică tipului de fibre de celuloză utilizat (dar nu mai puţin de 20 sec. în cazul instalaţiilor cu funcţionare discontinuă). După dispersia fibrelor în masa de agregate şi filer se adaugă bitumul, procesul de malaxare conţinând până la realizarea unei omogenizări depline a amestecului. Durata de malaxare, fie uscată (fără bitum), fie cea totală (cu bitum), se va stabili după caz, folosind testul Schellenberg şi/sau determinarea Marshall efectuată pe acelaşi tip de mixtură preparată în timpi de malaxare diferiţi, cuprinşi în gama 15…1000 sec., până la stabilizarea caracteristicilor fizico-mecanice ale mixturii.În cazul utilizării în mod excepţional al instalaţiilor cu flux continuu care nu permit malaxarea uscată (fără bitum), durata de malaxare va fi cea necesară obţinerii unei mixturi omogene şi stabile. Această durată se va stabili în mod similar, folosind testul Schellenberg şi încercările Marshall pe mixtura rezultată.La preparare se recomandă respectarea regimului de temperaturi prescris conform condiţiilor prevăzute în SR174/2 pentru straturile rutiere realizate din beton asfaltic.Stocarea mixturii în buncărul tampon nu va depăşi 2 ore pentru eliminarea efectului de tiraj şi consecinţele acestuia.

 

MIXTURI BITUMINOASE

Aşternerea şi compactarea mixturilor asfaltice stabilizate cu fibre se va face în conformitate cu următoarele prevederi:

- amorsarea se va realiza cu ECB, dozată funcţie de starea suprafeţei suport şi de trafic şi răspândită omogen. Dozajul se va stabili după caz cu avizul consultantului;

- la începerea compactării temperatura va fi cca 1500C, iar la terminarea compactării de min. 1200C;

- compactarea mixturilor asfaltice stabilizate cu fibre de celuloză se realizează cu cilindru compactor cu rulouri netede in tandem sau cilindru compactor cu trei tamburi. Prima trecere se face static imediat în spatele repartizorului şi cât mai aproape de acesta. Prima trecere se face imediat în spatele repartizorului şi cât mai aproape de acesta. Următoarele două treceri se pot face cu compactorul vibrator (compactorul cu vibraţii de greutate mai mică sau egală cu 6t), urmate de 4-8 treceri statice. Nu se vor executa în nici un caz mai mult de două treceri cu vibratorul acţionat. Este de preferat însă compactarea statică. La aşternerea peste straturi rigide (beton de ciment, poduri etc.) vibrarea este interzisă. Numărul de treceri depinde de grosimea stratului şi de natura suportului. Nu se vor folosi cilindrii compactori cu pneuri sau combinaţii, datorită aderenţei mari a mixturii cu fibre de celuloză;

- deschiderea traficului pe sectoarele pe care s-a aşternut mixtura stabilizată cu fibre de celuloză poate avea loc numai când temperatura stratului după compactare este mai mică de 600C şi după trecerea a cel puţin 12 ore de la sfârşitul compactării.

 

MIXTURI BITUMINOASE

5. Tratarea suprafeţelor şi controlul calităţii îmbrăcăminţilor executate

 

Controlul calităţii lucrărilor se realizează conform prevederilor SR174, avându-se în vedere şi instrucţiuni le tehnice in vigoare.

6. Recepţia îmbrăcăminţilor

 

Recepţia îmbrăcăminţilor se va face conform prevederilor SR 174-98 şi prevederilor caietelor de sarcini aferente contractelor de lucrări.

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI ASFALTICE PERFORMANTE 

a) Mixturi asfaltice antifăgaş

b) Mixturi asfaltice performante pentru calea pe pod

a). Mixturi asfaltice antifăgaş

Consideraţii teoretice

Făgaşele sunt defecţiuni ale sistemelor rutiere flexibile, materializate prin apariţia unor tasări longitudinale pe urma roţilor autovehiculelor. Aceste deformaţii conduc la defecţiuni de suprafaţă sau în anumite situaţii chiar la degradări extinse până la straturile inferioare.

Cauzele apariţiei făgaşelor 

• cauze datorate factorilor de mediu, în special variaţii excesive de temperatură;

• cauze legate de capacitatea portantă a sistemelor rutiere;

• cauze datorate de creşterea sarcinii pe osie;

• cauze datorate acţiunii îngheţ-dezgheţ atunci când pământul este geliv sau sunt îndeplinite celelalte condiţii de apariţie a burduşirilor;

• insuficienta compactare a straturilor rutiere sau calitatea proastă a materialelor puse în operă;

• folosirea bitumurilor moi de penetraţie 80/100 sau conform SHRP cu indicativ sub valoarea temperaturii medii anuale pozitive.

MIXTURI BITUMINOASE

MIXTURI ASFALTICE CU BITUM ADITIVATGeneralităţiAditivii sunt substanţe tensioactive, cu compoziţie şi structură specifică polar-apolară care introduşi în bitum

într-un dozaj de cca 1% conduc la o ameliorare a adezivităţii acestuia faţă de agregatele naturale fără a-i afecta celelalte caracteristici.

Pe lângă ameliorarea adezivităţii bitumului, aditivii trebuie să mai îndeplinească următoarele condiţii:- să fie compatibili cu bitumul, respectiv să se disperseze foarte uşor în masa acestuia;- să fie stabili termic până la min. 2000C;- să nu fie toxici, inflamabili şi în general să nu ridice probleme deosebite sub aspect ecologic.Adezivitatea unui bitum reprezintă rezistenţa pe care o opune pelicula de bitum la acţiunea exercitată de apă

(şi de ceilalţi factori din exploatare) de dezanrobare a liantului de pe granulele de agregat natural.Bitumul aditivat se utilizează de regulă numai în stratul de uzură care este cel mai solicitat de agenţii nocivi

din exploatare şi se aplică:- în zone reci, umede şi răcoroase;- atunci când adezivitatea bitumului nu este corespunzătoare.Mixturile asfaltice cu bitum aditivat şi implicit straturile rutiere respective se caracterizează printr-o

comportare ameliorată faţă de acţiunea apei în sensul menţinerii performanţelor mecanice o perioadă mai îndelungată de timp în exploatare.

MIXTURI BITUMINOASE

SOLUŢII ANTIFISURĂ APLICATE LA LUCRĂRILE

DE ÎNTREŢINERE A DRUMURILOR

Generalităţi  

Structurile rutiere mixte sau compozite, realizate prin execuţia unei îmbrăcăminţi bituminoase pe un suport din beton de ciment, sunt deosebit de tentante prin aceea că proprietăţile asfaltului şi ale betonului se completează reciproc.

Prezintă însă marele inconvenient al transmiterii fisurilor, care este un fenomen inevitabil. El poate fi încetinit, dar nu înlăturat.

Pentru încetinirea fenomenului de apariţie a fisurilor în îmbrăcămintea bituminoasă aşezată pe un suport rigid au fost elaborate şi aplicate, pe plan mondial şi în ţara noastră, diverse soluţii denumite „antifisură” bazate pe interpunerea unui strat cu rol de obstacol în calea fisurilor.

Soluţii antifisură aplicate pe plan mondial

Îmbrăcămintea bituminoasă+strat antifisură, aceasta din urmă având rolul de a „decupla” transmiterea fisurilor.

Îmbrăcămintea bituminoasă se realizează de obicei dintr-un beton asfaltic realizat cu:

- bitum pur;

- bitum aditivat;

- bitum modificat;

- adaos de fibre.

MIXTURI BITUMINOASE

Stratul antifisură poate fi realizat din: 

a) Mortar asfaltic:

- cu bitum pur;

- bitum modificat;

- adaos de fibre. 

b) Membrană antifisură (SAMI – Stress Absorbing Membrane Interlayer) de tipul tratamentului bituminos, din bitum cauciuc sau bitum cu elastomer. 

c) Materiale geosintetice:

- geotextile;

- geogrile;

- geocompozite. 

d) Aplicarea unor procedee speciale ex. FILATEX aplicat de SCREG sau COLFIBRE aplicate de COLAS. 

– Alte procedee 

a) Spargerea datelor.

b) Execuţia de rosturi şi în îmbrăcămintea bituminoasă.

c) Aplicarea de materiale geosintetice numai la rosturi.

d) Realizarea stratului de rulare din mixturi drenante sau din straturi bituminoase foarte subţiri la rece.

e) Aplicarea unor structuri inverse (sandwich) cu strat antifisură din materiale necoezive (strat de macadam de ex.).

MIXTURI BITUMINOASE

3. Soluţii antifisură aplicate în ţara noastră • Aplicarea unui strat antifisură din mixtura asfaltică cu volum ridicat de goluri, soluţie

elaborată şi aplicată de DRDP Craiova (DN 65 – cca 11 km; DN 67 – 1,0 km; DN 55 – 2,0 km) • Aplicarea unui strat antifisură din mortar asfaltic, soluţie aplicată experimental în cadrul

DRDP Braşov, DRDP Timişoara şi DRDP Bucureşti.• Interpunerea de materiale geosintetice:

- geotextile – ex. pe DN 65C în cadrul DRDP Craiova;- geogrile – ex. pe DN 6 în cadrul DRDP Bucureşti;- geocompozite – ex. pe DN 7 în cadrul DRDP Bucureşti.

• Mai nou, realizarea de mixturi asfaltice cu adaos de fibre (DRDP Cluj, DRDP Bucureşti).• Spargerea dalelor şi soluţii specifice (DRDP Iaşi).

Comportarea în exploatare a acestor tronsoane este corespunzătoare în cazul stratului antifisură din mixtura asfaltică cu volum ridicat de goluri, mortar asfaltic şi mixturi cu fibre şi diferenţiată (în funcţie de execuţie, starea suportului şi grosimea îmbrăcăminţii) în cazul materialelor geosintetice.

 

MIXTURI BITUMINOASE

5. Condiţii de aplicare, cu rezultate corespunzătoare

Indiferent de soluţia adoptată, eficacitatea acesteia depinde de:

- pregătirea corespunzătoare a stratului suport;

- asigurarea aderenţei dintre stratul suport şi îmbrăcămintea nou executata;

- calitatea materialelor şi a execuţiei.

NOTA: soluţiile antifisură se pot aplica şi în cazul lucrărilor de întreţinere a drumurilor cu îmbrăcăminte bituminoasă în cazul în care aceasta este fisurată şi nu se poate freza (cu sau fără reciclare).

MIXTURI BITUMINOASE

PROCEDEE DE RECICLARE A MIXTURILOR ASFALTICE

1. GENERALITĂŢI Reciclarea mixturilor asfaltice recuperate din straturile bituminoase degradate sau rezultate din decapări prezintă unele avantaje:- economice: economii de bitum, agregate naturale şi filer;- tehnice: evitarea transmiterii fisurilor din stratul suport degradat în îmbrăcămintea nou executată şi reducerea grosimii sistemului rutier prin ranforsări succesive.

 2.MODUL DE DESFĂŞURARE A TEHNOLOGIEI DE RECICLARE Reciclarea mixturilor asfaltice implică următoarele operaţii principale: Stabilirea compoziţiei mixturii existente (conţinut de bitum şi curba granulometrică a agregatului natural) şi eventual a gradului de îmbătrânire a liantului (IB pe bitum extras).Stabilirea naturii materialelor de aport şi a dozajelor mixturii reciclate: procent de mixtură frezată şi de materiale de aport.Reciclarea propriu-zisăPunerea în operă a mixturii reciclate

MIXTURI BITUMINOASE

3. CLASIFICAREA TEHNOLOGIILOR DE RECICLARE

 

În funcţie de locul reciclării:

- în staţii fixe;

- in situ.

În funcţie de natura liantului de aport, respectiv de temperatura de lucru:

- la cald, cu bitum;

- la rece, cu emulsie.

4. PRINCIPALELE PROCEDEE DE RECICLARE APLICATE ÎN ROMÂNIA

 

4.1 Reciclarea „la rece” „in situ”

 

Procedee: NOVACOL; WIRTGEN; STABICOL

MIXTURI BITUMINOASE

Fluxul tehnologic

Operaţii preliminare- Stabilirea compoziţiei mixturii din straturile rutiere bituminoase ce urmează a fi frezate;- Stabilirea adâncimii de frezare;- Stabilirea naturii şi dozajelor materialelor de aport: agregate naturale; apa de preumezire, liant (emulsie sau STABICOL);- Transcrierea reţetei pe staţie (stabilirea debitelor de agregate naturale, apa de preumezire şi liant);- Pregătirea amestecului de agregate naturale de aport, în cazul în care se utilizează 2 sau mai multe sorturi;- Curăţarea suprafeţei stratului ce urmează a fi frezat.

 Reciclarea propriu-zisă- Răspândirea agregatelor naturale de aport;- Frezarea straturilor bituminoase concomitent cu amestecarea mixturii frezate cu agregate naturale de aport, preumezirea amestecului, adăugarea liantului de aport şi malaxarea, mixtura reciclată rămânând în cordon;- Elevarea cordonului de mixtură reciclată şi introducerea acesteia în bena răspânditorului;- Curăţarea şi amorsarea casetei frezate;- Aşternerea mixturii reciclate şi compactarea acesteia.

 Protecţia stratului reciclat prin execuţia la sfârşitul zilei de lucru a unui tratament bituminos de închidere.

MIXTURI BITUMINOASE

Acoperirea stratului reciclat cu o îmbrăcăminte bituminoasă clasică, în 2 straturi, cu bitum la cald, stratul reciclat având astfel rolul de strat de bază.

 Setul de utilaje

 - Perii mecanice;

4.2 Reciclarea „la cald” „in situ” 

Constituie un procedeu de refacere a îmbrăcăminţii bituminoase degradate.Fluxul tehnologic este similar cu cel „la rece”, cu următoarele precizări:- operaţiile preliminare vor include şi determinarea gradului de îmbătrânire a bitumului din mixtura existentă pentru a stabili natura liantului de aport, respectiv necesitatea utilizării regeneratorilor;- reciclarea propriu-zisă se execută cu ajutorul unei instalaţii mobile tip uscător-malaxor (TUM) şi include următoarele operaţii principale:

• răspândirea agregatelor naturale de aport;• frezarea îmbrăcăminţii bituminoase degradate concomitent cu amestecarea mixturii frezate cu agregatele

de aport, amestecul rămânând în cordon;• elevarea cordonului şi introducerea lui în TUM unde are loc uscarea, încălzirea şi malaxarea cu liantul de

aport;• evacuarea mixturii reciclate în bena repartizatorului;• amorsarea casetei frezate;• punerea în operă a mixturii reciclate (aşternere şi compactare).• nu se mai impun operaţiile de protecţie şi măturare a stratului reciclat care în acest caz are rol de strat de

uzură.

MIXTURI BITUMINOASE

4.3 Reciclarea în staţii fixe

Generalităţi

- Se desfăşoară de regulă la cald, în instalaţii în flux continuu sau discontinuu;

- Este mai precisă sub aspectul dozării, dar mai puţin eficientă economic;

- Se aplică de regulă un procent mai redus de mixtură frezată (ex. la instalaţiile în flux discontinuu se poate recicla max. 30% mixtură uzată);

- Se poate reutiliza şi mixtura rezultată din decapări, cu condiţia să fie mărunţită până la o dimensiune de max. 30…40 mm;

- Se poate obţine de regulă mixtura reciclată pentru strat de bază sau de legătură, dar şi de uzură (drumuri de clasă tehnică III-IV).

 

Flux tehnologic

- stabilirea compoziţiei mixturii frezate;

- elaborarea dozajelor şi transpunerea pe staţie;

- dozarea mixturii frezate conform reţetei şi introducerea ei în TUM (cazul instalaţiilor în flux continuu) sau la elevatorul cu cupe calde (cazul instalaţiilor secvenţiale);

- reciclarea propriu-zisă.

 

Instalaţia de reciclare poate fi constituită din orice instalaţie de fabricare a mixturilor asfaltice cu condiţia ca acestea să fie echipate cu un sistem de alimentare, dozare şi introducere în flux a mixturii frezate.