Při úpravě asfaltů má modifikace vylepšit užitné vlastnosti asfaltové hmoty tak, aby byly potlačeny některé její nežádoucí vlastnosti a dodaly se takové, které jsou výhodné pro určité použití. Úpravu modifikací je třeba rozlišovat od tradičních postupů s použitím plniv, mísením s jinými typy asfaltů, oxidací, emulgací a podobně. Při modifikaci přidávané látky, obvykle polymery, zasahují přímo do podstaty asfaltů. Je to umožněno zcela unikátním složením asfaltů vytvářených přírodou milióny let. Přesto, že obsahují nesčetně navzájem se ovlivňujících organických látek, jejich koloidní charakter je relativně stabilní. Umožňuje proto více různých úprav než většina jiných organických látek.
Asfalty jsou poskytovány přírodou zdarma, ve velkém množství, a mohou proto podstatně doplňovat sortiment stavebních hmot. Jejich zásoby však, kromě několika přírodních nalezišť, jsou spojeny s výskytem ropy. Jako stavební materiál nemají rovnocennou alternativu, jejich náhradu proto, až se v dohledné době spolu s ropou vyčerpají, si nikdo raději nechce představit. Ropa je i vzácným zdrojem surovin pro výrobu mnoha polymerů. Ovšem v první řadě je stále nejcennějším a nejvydatnějším zdrojem energie světa, kterou je možné jako kapalinu snadno dopravit kamkoli. Jeden litr nafty může kdekoliv na světě vykonat stejnou práci jako 100 dělníků za hodinu. Mimo to i při neúměrně nízké ceně je velmi často i jediným zdrojem příjmů řady zemí. Každá technologie, která by mohla vést ke snížení spotřeby asfaltu, by měla proto stát za pozornost. Vhodná modifikace by mohla být takovým přínosem.
Nejčastěji se u asfaltů upravuje vztah mezi teplotou a mechanickými vlastnostmi. Podstatná vlastnost termoplastů, ztekucení zahřátím, sice usnadňuje řadu způsobů aplikace nebo dopravy, ale v hotovém díle je spíše na obtíž. Současně vadí většinou také nadměrná křehkost za chladu. Modifikací je možné do jisté míry takové vlastnosti ovlivnit. Jedním z nových směrů modifikace asfaltů, spojených s ekologickým využitím druhotných surovin, je tepelná úprava asfaltu spolu s jemně mletou odpadní pryží.
Dvě hlavní oblasti použití asfaltů jsou stavba asfaltových vozovek a ochrana staveb proti vodě. Obě oblasti využívají v současné době úpravy asfaltů modifikací, ale s použitím různých modifikátorů s různým účinkem na užitné vlastnosti. Zajímavé perspektivy by poskytovaly možnosti využít v podstatě podobné modifikace v silnicích i hydroizolacích.
Časopis Bitumen [1] přinesl v roce 1999 stručný, ale z více hledisek zajímavý přehled historie modifikací ve Francii a v Německu. Článek, který není zaměřen speciálně na obor silnic, zařazuje časově počátek vývoje modifikovaných asfaltů (PmB-polymerbitumen) do 60. let minulého století, vstup na trh po roce 1970. Značný vzestup používání uvádí po roce 1972, a to až na nejméně dvacetinásobek v roce 1998. (Německo 290 000 t, Francie 280 000 t). Podle článku převažovala v roce 1998 modifikace kačukem SBS. Ve Francii přes 75 %, v Německu přes 95 %. Jako další se uvádí EVA (etylvinylacetát) a zbývajících 10 %, tedy poměrně málo, zaplňují polyetylen a granulát z pneumatik. Článek uvedl také několik dalších zajímavých informací. Je to například údaj o stálém a málo úspěšném snažení o vypracování nových zkušebních metod s lepší vypovídací schopností, které by se měly uplatnit při tvorbě evropských norem. Jako vhodná zkušební metoda se zatím (tj. v roce 1998) označuje zkouška elastické zpětné deformace – Elastische Rückstellung.
Modifikaci polymery popsala u nás o deset let později v diplomové studii M. Rychlíková [2], která zdůraznila podmínky potřebné pro funkci polymeru jako modifikátoru: rozpustnost, kontinuitu fáze, síťovou strukturu. Modifikátory se od sebe složením i funkcí dost liší. Zesíťované polymery jako SBS jsou ze současných hledisek nejúčinnější. V určité teplotě se od sebe oddělují a vlastnosti modifikovaného asfaltu se skokem mění. Polymery na bázi polyetylenu by údajně tuto podmínku nesplnily, píše M. Rychlíková, protože zůstávají dodavatelem tuhosti asfaltu až do relativně vysokých teplot. Krystalická struktura polyetylenu nebo polypropylenu pravděpodobně nezlepší pružnost asfaltu při nízkých teplotách (s. 18).
V roce 1976 se totiž na trhu ČR objevila nadějná surovina po zahájení výroby polypropylenu v Chemopetrolu v Litvínově. Výskyt dostupné a zčásti odpadní suroviny amorfního polypropylenu APP vyvolal vlnu různých zlepšovacích návrhů. Dostal se i mezi modifikátory asfaltu. Doc. Kudrna napsal [3], že asfaltové směsi lité i hutněné měly ve vozovce výborné vlastnosti z hlediska omezení vývoje trvalých deformací, ale smršťovaly se a bylo nutné vytvářet dilatační spáry. Výroba byla později zastavena. Zde nemáme analogii s chováním APP asfaltů například v asfaltových pásech, kde výrobci izolačních pásů léta vychvalovali vysokou odolnost APP vrstev pásů proti stárnutí, proti stékání při zahřátí na střechách, ve skutečnosti jsme se přesvědčovali o rychlém tuhnutí, špatné lepivosti a nekompatibilitě s některými jinými výrobky [4].
Plitz zajímavě popsal vývoj modifikací v roce 2008 [5] a vystihl jako Rychlíková malou efektivnost některých polymerů (jako PE, EVA, SBR), kde se používalo jen prosté mísení a rozpouštění těchto látek v asfaltu a vznikaly heterogenní disperze asfaltu a polymeru, kde bylo udržení stability systému při skladování nebo zahřívání vždy dominantní problematikou. Někdy byla nutná jakási permanentní homogenizace mícháním nebo přečerpáváním. To bylo velkou překážkou v celé historii modifikací (viz také část 2 tohoto článku). Označuje rok 1902 za počátek pokusů s gumou v asfaltu. Vývoj této technologie pro modifikaci trvá a bude i hlavním motivem tohoto článku. Dnes jde podle některých názorů spíše o „uklízení gumového odpadu…“ Jak ukážeme, problematika gumoasfaltů se časem stala celosvětovým hitem, i když některé přínosy stále zůstávají sporné.
V roce 1998 byl vynalezen Elvaloy RET. Látka je postavena na polymeraci tří monomerů (etylen, butylakrylát a glycidylmetakrylát). Terpolymer se v asfaltu za horka dobře rozpouští a struktura je i v mikroskopu homogenní bez rozeznatelné struktury disperze. Tento polymer je díky epoxidové skupině schopen chemického provázání s asfaltovou matricí. Modifikace není postavena na pouhém fyzikálním rozptýlení modifikátoru v asfaltovém pojivu. Zatím není RET všeobecně známý. Podle firmy DuPont je tento termoplastický polymer účinný již v příměsi 1–2 %! Podle Plitze asfalty Mofalt dodávané výrobcem Paramo dosahují s polymerem RET v kombinaci se vhodně zvoleným základním asfaltem parametrů, které nebylo možné dosáhnout s polymery SBS a EVA. V takovém prostředí se snaží o uplatnění CRMB (v německé literatuře CRmB ) – Crumb Rubber Modified Bitumen.
ASFALT A GUMA VE VOZOVKÁCH SILNIC
Pro silnice se údajně spotřebuje největší množství ropných asfaltů. Klasické technologie stavby vozovek dlouho musely vystačit hlavně s několika jejich gradacemi. Provozní zatížení se však stále zvyšuje a nároky stoupají. Proto se hledala řešení. Mezi nimi se z různých příčin v mnoha zemích rozšířila technologie, která vidí budoucnost v modifikaci asfaltu pro silnice upraveným pryžovým granulátem. Způsob se diskutuje na seminářích, staví se pokusné silniční úseky v USA i v Evropě.
Proč je dnes třeba asfalty vylepšovat, diskutovali například odborníci na semináři v Münsteru v únoru 2013, kde uváděli řadu důvodů [6]. Mluvili o trvanlivosti vozovek, které jsou silně zatěžovány a jejich trvanlivost se vlivem miliónů vozidel, které po nich jezdí, značně zkracuje. Přitom se i značné úsilí vynakládá na snížení hlučnosti pneu-matik v kontaktu s vozovkou.
Asfalty s gumou v ČR
Uvedeným problémem se zabývají tuzemská pracoviště již dlouho, v širším měříku déle než 20 let paralelně s výzkumem v USA a Evropě. Mezi vedoucí pracoviště v ČR patří hlavně brněnská VUT, Fakulta stavební, VŠ ve Zlíně a Pardubická rafinerie minerálních olejů. Do širšího povědomí začaly nové informace pronikat někdy po roce 2011. Článek, který vzbudil můj zájem o problém, jejž jsem již delší dobu přestal sledovat, vyšel v časopisu Materiály pro stavbu [7]. Jsou v něm shrnuty některé již obecně známé principy přípravy hmoty a zkušenosti ze světa, hlavně však pojednává o zkušebních úsecích realizovaných v ČR a jejich zkoušení a úspěšnosti při působení CRmB na tlumení hluku kol na asfaltových vozovkách. U zkušebních úseků uvádí hodnoty naměřených hladin hlučnosti, pro měření zmiňuje jen metodu CPX podle ISO/CD 11819-2. Podle jiných pramenů (Ryšavý) na úseku u Zádveřic byla použita i metoda SPB s měřením ve vzdálenosti 7,5 m. Disertační práce O. Daška [8], která předcházela jmenovanému článku, byla spíše o zvýšení kvality vozovek a působení granulátu. Očekává se, že použití CRmB bude mít pozitivní vliv na prodloužení životnosti úprav, umožní snížení tloušťky obrusné vrstvy při zachování srovnatelné životnosti vozovky a uplatní se zejména u otevřených a drenážních skladeb asfaltových vozovek.
Širší veřejnost mohla zaujmout i zpráva z ČT Brno z 3. února 2015, zaměřená k populárnější stránce problému, cituji: „Tišší provoz na Vsetínsku zajistí speciální gumoasfalt. Celkem čtyři kilometry silnice na trase ze Zlína do Vsetína dostaly nový povrch. Úsek mezi Liptálem a Ústím u Vsetína pokryl speciální asfalt, který zaručí mnohem nižší hluk. V asfaltové směsi jsou totiž rozdrolené pneumatiky. Díky vzduchovým bublinám je pak provoz na takovém povrchu až o 4 decibely tišší.“
Ohlédnutí do roku 1954
Byla by škoda opomenout fakt, že ani náš výzkum ve velmi omezených možnostech plánovaného hospodářství zcela nezaspal a s mletou pryží experimentoval již v roce 1954. Již tenkrát, v době, kdy syntetické elastomery byly ještě v počátcích, se nabízela zdánlivě jednoduchá možnost kombinace asfaltu s elastickým odpadem z pláště ojetých pneumatik. Při zkouškách v laboratoři a později i v terénu se však ukázaly i nečekané věci.
Několik let kolem roku 1954 probíhaly v laboratořích n. p. Posista, později Stavby silnic a železnic, zkoušky s přidáváním drcené gumy do betonových směsí a současně v druhé silniční laboratoři pro asfaltové vozovky i kombinace s asfalty. V betonových směsích nebyly příměsi vylepšením. Pozornost se proto obrátila k samotné gumoasfaltové hmotě.
Byli jsme si vědomi, že pryžová drť jemných frakcí, která byla tenkrát navíc i obtížně dostupná a poměrně drahá, nemůže jako plnivo, tj. jako vnitřní fáze, podstatněji měnit vlastnosti materiálu kromě jeho zahuštění. Zaměřili jsme se proto na možnosti vylepšení zálivek pro spáry betonových vozovek. Při přípravě různých směsí při teplotách kolem 200 °C, kdy jsme se obávali spíše degradace a tvrdnutí výchozích složek silničního asfaltu, jsme však nečekaně zjistili, že po delším zahřívání dochází spíše ke změkčování směsi. Tušili jsme, že zahřívání několik hodin při teplotách kolem 200 °C asi naruší vulkanizační vazby pryže a vzniká měkčí směs asfaltu s gumou. Pro podrobné zkoumání však nebyl prostor. Čistě empiricky jsme soudili, že se hmota stala, možná jen zdánlivě a na omezenou dobu, elastičtější, možná i lepivější. Mysleli jsme, že by tím mohl výsledný tmel trvaleji vyplnit pohyblivé spáry. Došlo dokonce i na několik zkušebních realizací zálivek připravených na místě, a to použití u spár betonové vozovky silnice mezi Rabyní a Slapskou přehradou (obr. 2, 3), o rok později u spár betonu startovací dráhy na letišti Ostrava-Mošnov. Hodnocení se nezachovalo. Zdá se však, že současné technologie přípravy CRmB, ev. podobných směsí, v podstatě vycházejí z obdobných poznatků, které ovšem u nás v roce 1954 byly zatím jen v počátcích. K podobným zkušenostem však došel ve stejné době v Německu i dr. Rick [9].
Vývoj zálivek později převzal n. p. Paramo v Pardubicích, kde dokonce dospěl až do provozní výroby asfaltové zálivky s gumou s vlastní podnikovou normou pro tzv. AZG. Kvalita mletí pryže v té době byla špatná a nestálá a výroba byla po nějakém čase zastavena.
Jiné snahy – slepé uličky minulosti
Snahy o vylepšení technologií
Snahy o vylepšení technologií obalování kameniva se ubíraly samozřejmě různými směry. U nás se objevila značně kuriózní technologie, tzv. dvojí obalování kameniva Compomac. Vznikla ve Francii a od roku 1956 asi do roku 1964 s různými změnami byla na podkladě zlepšovacích návrhů používaná i u nás. Byla zde mj. zajímavá snaha využít lepší přilnavost dehtů ke kyselému kamenivu, teoreticky podporovanou zachycením vysráženého „volného uhlíku“ na povrchu kameniva (obr. 6). Dalo by se říci, že mělo jít o primitivní pokus modifikovat asfalt malým podílem kamenouhelného dehtu [10].
Podle originální receptury Compomac se měla na kamenivo nanést jako první dehtová obrácená emulze a bezprostředně potom asfaltová emulze silničního typu. Některé problémy s obalováním naznačil Ing. Moc v článku v časopise Silniční doprava někdy v r. 1956. Na podkladě návrhu laboratoře firmy Posista proto byla nakonec v Dehtochemě v Českých Budějovicích vyráběna tzv. jednotná dehtoasfaltová emulze EADS, která však obalování, je třeba připustit, moc neusnadnila, navíc přinesla řadu problémů se stabilitou – srážením, oddělováním vody aj. Přesto se dost uplatnila, kupodivu v Praze při opravách chodníků, kde při nedostatku dlaždičů zachraňovala jejich pochůznost (obr. 4, 5). Údajně dobré zkušenosti s prací v zimě byly v Plzni, Olomouci aj. Zajímavé je, že ještě po padesáti letech uvádí Ing. Večerka (Silmos, s. r. o.) mezi technologiemi používanými pro údržbu silnic ve Francii technologii nazvanou Compomac pro směsi obalované za studena – pravděpodobně však na zcela jiné bázi.
Příklad technologie s rozpouštěním gumy – VUISIL D a A
Hlavní kámen úrazu byl vždy ve snahách o rozptýlení některého druhu kaučuku v asfaltu a -ovšem také jeho udržení v dispergované formě. EPDM kaučuk, navržený původně pro modifikaci dehtu, pak asfaltu ve VÚ inženýrských staveb v Bratislavě pro výrobu tmelu VUISIL A, nešel žádným způsobem v asfaltu rozptýlit. Nejdříve se proto rozpouštěl v benzolu, rozmíchával v asfaltu a nakonec se benzol zase oddestiloval. Podařilo se zvýšit elasticitu, ale dost nebezpečným postupem. Naštěstí výzkum neskončil žádnou explozí, ale jen neúspěchem. Ani tekutější typy kaučuků však nepřinesly potřebná zlepšení.
Zpět do současnosti
Informací o používání různých typů pojiv asfalt/guma ve světě, ale i u nás je již tolik, že je obtížné je zařadit do správných souvislostí. Guma se totiž rozemílá i pro řadu jiných použití. Někdy může být hlavním motivem přispění k obtížné likvidaci ojetých pneumatik. Pod tímto zorným úhlem asi zkoumala mletou gumu diplomová práce H. Koníčkové z roku 2010 k výrobě geopolymeru [11] (druh umělého kamene).
Některé mladé a ambiciózní firmy sledují cílů více. Hlásí se mj. firma Gumoeko, která podrobně seznamuje veřejnost s výrobky na svých stránkách. V současné době nabízí na www.silnice-zeleznice.cz elastickou polymerní směs CGA 180 jako značně propracovaný systém. Směs CGA 180 dodávaná ve formě granulí, již není pouze asfaltem modifikovaným gumou, ale zřejmě z dobrých důvodů je ve hmotě ještě nespecifikovaný termoplast (?) a nejmenovaný „adhezní činitel“. Obrázek modifikátu (obr. 8) pak vypadá trochu jinak než obecně publikované schéma zrna gumy obklopeného jakousi kombinací malténů z asfaltu a rozložené pryže (obr. 10). U schémat se však moc neví, jestli vyjadřují výsledky nějaké náročné analýzy nebo jsou spíše výsledkem představivosti autorů.
Obr. 7 zobrazuje změny napětí modifikovaného asfaltu připraveného u firmy Gumoeko CGA – modifikovaného směsí aktivního gumového prachu s termoplastem v porovnání asfaltu bez gumy – jako jedno z mála uveřejněných měření při nízkých teplotách.
Nastavení modifikací
Někteří výrobci nabízejí možnost nastavení parametrů podle požadavků odběratele. Podle našich zkušeností z praxe při výběru modifikovaných pásů pro určité izolace víme, že praktici, často i projektanti, stěží rozlišují mezi vlastnostmi pásů a jejich asfaltů, natož aby mohli „nastavovat“ nějaké detailnější vlastnosti pro optimální řešení. Často taková rozhodnutí stále ještě postrádají technické zdůvodnění a rozhoduje jen cena.
Například technologický předpis firmy G Asfalt [12] zaměřený na výrobu a dodávku pojiva CRmB. Druhy A nebo B doporučuje pro různé typy silničních směsí, vlastnosti CRmB jsou vymezeny čtyřmi parametry (tab. 3 předpisu). Další možné odchylky podle podmínek při výrobě (čl. 4.3.3 předpisu) se nezohledňují.
Ze zkoušek v terénu
Z údajů o měření stěží vyčteme parametry, které by bylo možné případně využít pro jinou oblast modifikací. Většina měření v průběhu vývoje CRmB byla provedena na hotových směsích s kamenivem nebo v souvislosti s pokusnými úseky a za podmínek, které nebylo vždy možné předem stanovit a vztahovat separátně k pojivu, protože jsou svázány těsně s určitou skladbou směsi.
Laboratorní výzkum je ovšem jen začátek. Velký počet již postavených úseků v mnoha zemích má však jen málo srovnatelných metod hodnocení. O tom častěji mluví i zahraniční odborníci. Zmiňují možnost zkreslení závěrů řadou obtížně měřitelných faktorů, často nesouvisejících přímo s parametry CRmB.
Také hodnocení zkušebních úseků v ČR je dost přibližné, tabulka 4 rozlišuje v hodnocení 32. úseků jen čtyři stupně kvality [8]. Hlučnost se měří většinou za letních podmínek, některé firmy naopak se zbytečně rozptylují sledováním málo účinných faktorů, jako jsou vlivy dezénu a druhu pneu-matik. Ani konference Asfaltové vozovky 2009 nepřijímala CRmB bez výhrad. Uváděla se malá stabilita pojiva, nutnost mísení, nejasná životnost [13]. Konference řešila i otázky zkušebnictví.
Někdy se vnucuje myšlenka, jestli není tak propagovaná výhodnost tlumení hluku spíše sama o sobě důsledkem dobře „nafouknutých bublin“. Nepodceňuje se trochu důsledek tlaků různých organizací na to, aby se za účelem„tlumení hluku“ konečně našel nějaký způsob likvidace obrovských skládek pneumatik? A nepřeceňuje se skutečný význam zrn gumy na tlumení hluku? Plitz s odvoláním na mínění znalců soudí, že na útlumu např. 4 dB se guma podílí asi 0,5 až 1 dB [14]. Ani hodnocení přínosů gumoasfaltu podle tabulky firmy Ontario Tire Stewardship většinou tlumení neuvádí (viz níže).
Poznámka: Vůbec nemyslím, že by „nižší nebo vyšší cena“ musely být nutně rozhodujícím ukazatelem použitelnosti některých nových postupů. Víme, do jakých konců vede často toto měřítko při výběru dodavatelů staveb. Přínosy pro životní prostředí, pokud se zohlední opravdu komplexně, tedy také se zahrnutím možného zmírnění ztrát spojených s pokračujícím stupněm vyčerpanosti planety, pak mohou zdůvodnit i případné vyšší výchozí náklady. Problémů, které se nedají řešit za žádnou sumu peněz, jak zdůrazňují odborníci na životní prostředí, stále přibývá.
Ještě zahraničí
Velké množství informací o využití gumoasfaltových směsí nacházíme v různých zemích světa. Jak jsem se zmínil, hned při prvním pohledu na seznamy států zapojených do aplikací asfaltů s gumou však musí být nápadné, že v USA začínaly s kaučukem a hlučností výhradně jižní státy, kde se celoroční teploty pohybují převážně nad bodem mrazu. Jenže v poslední době nacházíme údaje o aplikacích v Německu, Švédsku i Jižní -Africe. Ve Skotsku byl podle Daily Mail postaven úspěšně úsek v roce 2012. Málokdo tyto rozpory, které by mohly být užitečným vodítkem i pro jiná případná použití, nějak vysvětluje. V přínosy doufá i rafinerie v Gdaňsku, využívající zkušenosti firmy Skanska.
Obsáhlým dokumentem o historii a celé technologii je manuál správcovské firmy Ontario Tire Stewardship z května 2013 nazvaný Rubber Modified Asphalt Technical Manual, který obsahuje na 120. stranách [15] stručné údaje o historii, přípravě, použití i zkoušení vozovek z gumoasfaltu. Je určený pro pomoc agenturám, při smluvních jednáních atd., aby pomohl zvýšit vyžití recyklovaných pneumatik pro asfaltové vozovky. Pro nás zajímavá je pasáž odst. 1.4.1, kde se konstatuje expanze technologie, která se uskutečnila mezi léty 1960 a 2012 ze zemí s teplým klimatem do chladnějších krajin v USA, Číny nebo Skandinávie. Manuál shrnuje zkušenosti v provinciích Ontario, Saskatchewan (2008), Alberta (2002–2006), British Columbia (1992–1995 Vancouver), tedy vysloveně na severu – ale jen formou souhrnu odkazů, bez podrobností o působících faktorech. Ukazuje silnici v Kalifornii postavenou v suchém a chladném klimatu po deseti letech v bezvadném stavu. V Ontáriu jsou zkušenosti třicetileté. Uvádí i některé jednotlivé provozní zkušenosti, jako že zahřívání gumoasfaltu by mělo být přerušeno po 45 minutách reakce, že gumoasfalt může být jen několikrát opakovaně zahříván, než se kvalita začne zhoršovat, že přídavek CRmB se může přidávat do maxima 10 % hmoty pojiva a podobně. Uvádí heslovitě i některé zkoušky pro gumoasfaltové pojivo, viskozitní a reometrická měření, hlavně přístroji DSR – Test Dynamic Shear Rheometer a BBR – Bending Beam Rheometer.
Není zde možné citovat tak obsáhlý dokument, bylo by zajímavé uvést celou přílohu B, která obsahuje mj. tabulky hodnocení přínosů a limitů podle mezinárodního dozoru, roztříděné podle států v Americe, v Číně a Dánsku (s. 111 až 115 manuálu). Celý manuál je pro zájemce celkem snadno dostupný na webu (existuje i delší verze OCT, 2012). Téměř všechny regiony v tabulce „nepřínosů“ udávají nadměrné náklady, vyšší i než při použití SBS, nepříznivý vliv vody a jiné faktory. Jenže v tabulce „přínosů“, roztříděných podle celkem 19 zemí, hodnotí jen čtyři (z toho Čína) jako přínos snižování hluku a z nich Calgary (Alberta) jen na začátku stavby, po jednom roce se již tlumicí účinek ztratil.
Již zmíněný seminář LVW FH v Münsteru [6], s příspěvky publikovanými na cca 50 stranách webu, obsahoval většinou již známé výsledky měření z průběhu vývoje směsí, ojediněle i údaje o vylepšeních reologie zkoušených hmot. Mnohé údaje se týkají již opakovaně popisovaného procesu modifikace a změkčení mleté gumy. Znovu uvádí i jinde publikovaný graf průběhu viskozity při zahřívání směsi, který ukazuje zastavení houstnutí směsi po určité době. Podle odborníků (Manke – Bochum, Gogolin – Dortmund) se v procesu zahřívání jedná o změkčování částic gumy reakcí mezi maltény asfaltu a elastomery částic (obr. 9). Průběh rekce charakterizují všechny publikace poměrně shodně. Podle obecného pojetí modifikace v mnohaleté historii asfaltů bych však přesun olejů z asfaltu do gumových zrn, která jsou v podstatě změkčována, chápal spíše jako modifikaci gumy asfaltem. Mimochodem asfalt patří i mezi látky, které se ke změkčení gumy pro některé účely používají. Nemohlo by to být tedy obráceně?
Odborná vysoká škola v Münsteru zvala v roce 2013 k dalšímu odbornému semináři v únoru 2016. Bylo by zajímavé porovnat názory po třech letech. V seznamu přednášek pro rok 2016 však nebyl asfalt s gumou uveden.
K vlivu prodloužené reakční doby – zahřívání – asfaltu s gumou uvedl souhrn LWV trochu přesnější graf než jiné prameny (obr. 10).
Poznámka: V roce 1954 jsme uvažovali jinak, předpokládali jsme, že se jedná spíše o důsledek změkčujícího účinku „vyloučené“, tj. oddělené, olejovité složky asfaltu. Guma působí zpočátku jako plnivo, tj. účinkuje podle pravidel planých pro vnitřní fázi jakékoliv disperze a zvyšuje konzistenci. Po vytvoření mezivrstvy podle nákresu se stává spojitou fází spíše gelovitý obal zrna, podle které se řídí viskozita – snižuje se.
K některým vlastnostem modifikace typu CRmB
Vratná pružnost – resilience
Přínosem pro získání zlepšení reologických vlastností asfaltu měla být hlavně vyšší vratná pružnost. Některá čs. měření naznačují podle Daška, že tato pružnost je podporována spíše nenarušeným granulátem než nepřesně definovanou vrstvou modifikovaného asfaltu.
Zkouška pružné regenerace (resilience) podle ČSN EN 13880-3, určená původně pro zálivky, se často doporučuje pro hodnocení CRmB. Tato evropská norma specifikuje postup prováděný pomocí standardního penetrometru opatřeného penetračním nástavcem. Nejedná se tedy o nějak nový, přesný a citlivý přístroj, ale jen se pozměňuje klasická zkouška penetrace jehlou.
Mnohaletá praxe v měřeních všeho druhu ve mně vzbuzuje zatím nedůvěru k výsledkům této zkoušky. Složité manévry se zatěžováním a odlehčováním, kdy je deformační síla jen 100 g a v odlehčovací fázi není zátěž nulová, ale 25 g (to je váha kuličky s nástavcem, který se také musí zvedat), neumožňují měření v širším rozsahu… Při penetraci do vzorku se kulička plošně protlačuje do asfaltu za stálého styku s okolní hmotou, kde by se mohla u nehomogenní směsi uplatnit řidší vrstva a snižovat tření. Že to není jen teorie, jsme zjistili při revizi klasické penetrační zkoušky jehlou. Když jsme nebyli schopni dosáhnout potřebnou přesnost, zjistili jsme, že rozptyl výsledků přesahující povolenou míru přesnosti a shodnosti vznikal také v důsledku pouhého použití různých rozpouštědel pro čistění penetrační jehly! J. Plitz uvádí, že není možné měření silně viskózních nebo chladných látek jako CRmB; někdy nejde kuličku zatlačit ani mnohem větší tlakem než normalizovaným. V tom je klasická jehla i při možných odchylkách spolehlivější.
V současnosti je podle Plitze na prvním místě zkouška MSCR dle ČSN EN 16659, která je již přeložena do češtiny a je v současné době v tisku. TNK 134 má v plánu i další zkušební normy, některé již zde zmíněné.
Adheze ke kamenivu
Zatím jsem nenašel hodnocení vlivu gumy na adhezi ke kamenivu. Někde se jen mimochodem zmiňuje, ale neurčitě. Že tento problém, který byl poměrně intenzivně zkoušený kolem r. 1955 doc. Veverkou na katedře silnic měřením úhlů kontaktu (obr. 12), stále existuje, ukazuje propagační materiál firmy ÖMV chválící asfalty OMV PLUS, vyráběné ve Székesfehérváru, které údajně řeší problémy slabé afinity vůči asfaltu některých místně dostupných kameniv, a to z důvodu jejich „kyselých“ vlastností.
Přínosy modifikace gumou v silnicích
V počátcích, asi od r. 1960, se pozornost v USA zřejmě soustřeďovala na snižování hlučnosti, kterou jiné modifikace jako hlavní cíl nesledovaly. Očekávalo se dokonce, že by CRmB mohly umožnit i omezení stavby protihlukových stěn podél dálnic! Také vývojové práce později v 2013 (Německo, Švédsko, Brazílie, Čína) se často spojovaly právě se snížením hlučnosti o cca 25 %.
Sledují se však i další pozitiva, především zvýšení celkové odolnosti asfaltových koberců. Plitz vidí i značné překážky technologie, spočívající ve značné nehomogenitě modifikace a pozorovaném poklesu tlumicích vlastností až na 1 dB, a to zanesením pórů drenážních koberců nečistotami. Existuje údajně i nebezpečí jejich krátké životnosti. Takový účinek zřejmě vedl k pouze krátké, jen roční funkci tlumení v Calgary v Albertě, kde možná vedl měření i profesor tamní univerzity L. Zanzotto. Plitz vyjadřuje i obavu z možné postupné degradace struktur. Za přednost naopak považuje vliv nerozpuštěných pryžových zrn na zvýšení odolnosti proti tvorbě mikrotrhlin. Různé přínosy a nedostatky jsou také zahrnuty ve výše zmíněných tabulkách manuálu firmy Ontario Tire Stewardship [15].
Nikde jsem se však nesetkal s relevantní kvantifikací všech složek hluku dopravy dohromady. Metody jako SPB s mikrofony 7,5 m od vozidel jistě zahrnou i jiné hluky, jako zvuk motorů, motocyklů, vibrací karoserií, hlavně nákladních aut, signálů záchranných vozů, brzdění, vlivu mokré vozovky nebo protimrazových posypů a řady dalších, ovšem nijak je neroztřídí. Podle mého názoru mohou mnohonásobně převyšovat šum z odvalování pneumatik a mohou se i lišit podle denního času a roční doby. Tím by se ovšem procentuálně udávané hodnoty tlumení hluku samotných pneumatik podstatně snížily. V dB by naopak mohlo dojít k nereálným hodnocením.
Jsou zřejmě značné nesoulady ve výkladu možných přínosů. Jako příklad může posloužit rozdílnost názorů na přípustnost snížení tloušťky obrusné vrstvy. Graf uvedený v manuálu Ontario Tire Stewardship (Příloha B, obr. 4) ukazuje, že přestože se obecně zkvalitnění vrstev chválí, jen 12 % agentur tenčí vrstvy povoluje, 51 % snížení tloušťky při použití asfaltu s gumou nepovoluje, 37 % neudává nic (obr. 13).
Poznámka: Název gumoasfalt, který se často považuje za alternativní lidové označení silničních pojiv s gumou, není příliš vhodný. Běžně se tak totiž již desítky let populárně i při drobném prodeji nazývá asfaltová hydroizolační suspenze z Parama zn. SA.
Poznámka autora k části 1
Část 1 nemá vyznívat jako kritika vývoje CRmB a různých dalších vylepšení silnic. K tomu mi chybí více informací nebo i pochopení významu všech vztahů měřených hodnot. Dostupné informace jsem se jen pokusil shrnout a navázat úvahou o možném uplatnění „gumové“ modifikace v hydroizolacích, kde se použitelnost gumových přísad již dlouho zkouší bez velkého úspěchu a existují i snahy použití oživit znova. A na to chci navázat v části 2.
ZÁVIŠ BOZDĚCH
foto archiv autora
Literatura:
1) LEHDRICH, J. a Y. BRION. Bitumen, 1999, s. 142.
2) RYCHLÍKOVÁ, M. Význam polymerů při výrobě modifikovaných asfaltů (bakalářská práce). Zlín: Univerzita Tomáše Bati, 2009.
3) KUDRNA, J. a J. ZAVŘEL. Využití amorfního polypropylenu v silničním stavitelství, Inženýrské stavby, roč. 26, č. 5, 1978.
4) BOZDĚCH, Z. Cesty k modifikaci asfaltových pásů a sporná APP modifikace, Střechy – fasády – izolace, č. 1, 2009, s. 14, Střechy – fasády – izolace, č. 2, 2009, s. 10, Střechy – fasády – izolace, č. 3, 2009, s. 54.
5) PLITZ, Jiří a F. SVOBODA. Modifikace silničních asfaltů RET polymerem, Silnice a mosty, č. 2, 2008.
6) MANKE, R. a D. GOGOLIN. Aktuelle Themen aus der Straßenbautechnik-Gummimodifizierung. Münster: LVW Fachhochschule, 2013.
7) DAŠEK, O. a J. KUDRNA. Vrstvy vozovek s asfaltem modifikovaným pryžovým granulátem. Materiály pro stavbu, roč. 19, č. 3, 2013.
8) DAŠEK, O. Uplatnění pryžového granulátu v asfaltových pojivech a hutněných asfaltových směsích (disertační práce). Brno: VUT v Brně, Fakulta stavební, 2013.
9) RICK, A. W. Dachpappen, Straßenbau, Chemie und Technik. Heidelberg: Verlagsges, 1956, s. 49.
10) BOZDĚCH, Z. Asfaltodehtové směsi v silničním stavitelství, Silniční obzor, č. 2, 1966.
11) KONÍČKOVÁ, Hana. Využití odpadní pryžové drti z pneumatik jako plniva do geopolymeru (diplomová práce). Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2010.
12) Asfalt modifikovaný pryžovým granulátem z pneumatik. Technologický předpis. G Asfalt, s. r. o., Brno, 2012.
13) MONDSCHEIN, Petr. Zkušenosti s používáním evropských norem. Téma III. konference Asfaltové vozovky 09 – závěrečné shrnutí poznatků 2009.
14) PLITZ, JIŘÍ. Využití odpadní mleté gumy do protihlukových asfaltových krytů, http://www.odpadoveforum.cz/DVD/dokumenty/prispevky/252.pdf, 2013
15) Rubber Modified Asphalt Technical Manual. Ontario Tire Stewardship, Ontario, 2012.
Ing. Záviš Bozděch (*1929)
absolvoval VŠCHT Praha. Od roku 1962 pracoval ve výrobě a výzkumu asfaltových materiálů (JCP Štúrovo, VVÚ pozemního stavitelství Praha, VÚPS Praha). Od roku 1978 působí v oboru hydroizolačních konstrukcí staveb a posuzování hydroizolačních materiálů.
