ΑΣΦΑΛΤΟΜΙΓΜΑΤΑ ΜΕ ΑΝΑΚΥΚΛΩΜΕΝΑ ΠΛΑΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ.

Transcript

1 ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΕΡΓΩΝ ΑΣΦΑΛΤΟΜΙΓΜΑΤΑ ΜΕ ΑΝΑΚΥΚΛΩΜΕΝΑ ΠΛΑΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ Β. ΣΤΟΥΛΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΜΟΥΡΤΙΔΗΣ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ. ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Κ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΜΟΥΡΤΙΔΗΣ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ. Κα. ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΡΙΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΚΕΧΑΓΙΑ ΦΩΤΕΙΝΗ. Κ. ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΜΑΝΘΟΣ ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ. ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ, ΟΚΤΩΜΒΡΙΟΣ

2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ. Αρχικά θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα της παρούσας διπλωματικής εργασίας, καθηγητή κύριο Αναστάσιο Μουρατίδη, του τμήματος πολιτικών μηχανικών του ΑΠΘ, για την επίβλεψη και την αμέριστη βοήθεια που μου παρείχε κατά την διάρκεια εκπόνησης της. Στην συνέχεια θα ήθελα να εκφράσω τις θερμές ευχαριστίες μου στον Επίκουρο καθηγητή κύριο Μάνθο Ευάγγελο, του τμήματος πολιτικών μηχανικών του ΑΠΘ, για την καθοδήγηση και την επίβλεψη κατά την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών στο εργαστήριο Οδοποιίας. Ακόμη θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Επίκουρο καθηγητή κύριο Αναστασίου Ελευθέριο του τμήματος πολιτικών μηχανικών του ΑΠΘ, για τις χρήσιμές συμβουλές που μου παρείχε. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Αναπληρωτή καθηγητή κύριο Τριανταφυλλίδη Κωνσταντίνο του χημικού τμήματος του ΑΠΘ, για την βοήθεια που μου παρείχε κατά την χρήση του εργαστηρίου του Χημικού για την εκπόνηση της δοκιμή προσδιορισμού ειδικής επιφάνειας που απαιτούνταν κατά τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία. Ακόμη θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στους κυρίους Διονυσόπουλο Θεόδωρο και Οξύζογλου Νικόλαο από την εταιρία ΔΙΟΝ ΤΕΧΝΙΚΗ Ε.Ε. καθώς και όλο το προσωπικό της εταιρείας με το οποίο ήρθα σε επαφή και συνεργάστηκα κατά την εκπόνηση της παρούσας εργασίας. Την τεχνική υποστήριξη μέσω της παραχώρησης των απαιτούμενων υλικών για την εκπόνηση των πειραματικών δοκιμών, αλλά παράλληλα και την καθοδήγηση και πληροφόρηση σε θέματα που αφορούσαν την διαχείριση των αστικών αποβλήτων και την φύση των χρησιμοποιούμενων πλαστικών υλικών. Ευχαριστώ επίσης και τον κύριο Ανδριώτη από την εταιρεία BITUMINA ο οποίος με καθοδήγησε κατάλληλα στην επιλογή του γαλακτώματος που χρησιμοποιήθηκε για τις εργαστηριακές δοκιμές που περιγράφονται στο κεφάλαιο 7. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένεια μου, καθώς και τους φίλους και συναδέλφους για την ψυχολογική βοήθεια και υποστήριξη που μου παρείχαν κατά την περίοδο εκπόνησης της διπλωματικής εργασίας. 2

3 Περιεχόμενα ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ... 5 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΣΤΟΧΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ. ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΚΑΙ ΟΙ ΕΠΙΛΟΓΕΣ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΑΣΦΑΛΤΙΚΑ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΑ ΔΟΜΗ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΤΥΠΟΙ ΑΣΦΑΛΤΟΜΙΓΜΑΤΩΝ Θερμά ασφαλτομίγματα (Hot Mixes) Ψυχρά ασφαλτομίγματα (Cold Mixes) Ημίθερμα Ασφαλτομίγματα (Warm Mixes) ΥΛΙΚΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ Αδρανή Άσφαλτος Ασφαλτικά γαλακτώματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΤΑ ΠΛΑΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ Η ΧΡΗΣΗ ΤΟΥΣ ΣΕ ΕΛΛΑΔΑ ΚΑΙ Ε.Ε ΠΛΑΣΤΙΚΑ ΠΟΣΟΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΛΑΣΤΙΚΗ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΞΗΡΗ ΜΕΘΟΔΟΣ (ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΩΣ ΣΥΝΔΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΜΕΡΟΥΣ ΤΗΣ ΑΣΦΑΛΤΟΥ) Εισαγωγή Σύγκριση συμβατικών αδρανών και αδρανών με πλαστική επικάλυψη Επιρροή της μεθόδου στις ιδιότητες του ασφαλτομίγματος Δοκιμές πεδίου Συγκεντρωτικα στοιχεία ξηρής μεθόδου Παραλλαγή ξηρής μεθόδου ΥΓΡΗ ΜΕΘΟΔΟΣ - ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΩΝ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΩΣ ΣΥΝΔΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ (ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΑΣΦΑΛΤΟΥ) Εισαγωγή Επίδραση των πλαστικών στις ρεολογικές ιδιότητες της ασφάλτου Χρόνος ανάμιξης και θερμοκρασία ανάμιξης Ευστάθεια αποθήκευσης Συγκεντρωτικά στοιχεία υγρής μεθόδου ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΞΗΡΗΣ ΚΑΙ ΥΓΡΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ ΤΩΝ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟ ΑΣΦΑΛΤΟΜΙΓΜΑ ΩΣ ΑΔΡΑΝΗ Ενσωμάτωση των πλαστικών σε συνδετικές στρώσεις Συγκεντρωτικά στοιχεία, μεθόδου ενσωμάτωσης των πλαστικών ως αδρανή και γενικά συμπεράσματα της μεθόδου αυτής

4 Συμπεράσματα μεθόδου ενσωμάτωσης των πλαστικών ως αδρανή ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΑΜΙΓΩΣ ΠΛΑΣΤΙΚΑ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ΑΦΟΡΜΗ ΚΑΙ Η ΠΡΩΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΠΑΝΩ ΣΤΑ ΑΜΙΓΩΣ ΠΛΑΣΤΙΚΑ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΜΕΘΟΔΟ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗΣ ΤΩΝ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΩΣ ΑΔΡΑΝΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΜΕΛΕΤΗΣ Επιλογή του πλαστικού υλικού Παραγωγική διαδικασία PET Επιλογή συνδετικού υλικού ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΤΕΛΕΣΗΣ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ- ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗΣ ΤΩΝ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΞΗΡΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΥΓΡΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΜΕΘΟΔΟΥ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗΣ ΩΣ ΑΔΡΑΝΕΣ ΒΙΩΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗΣ ΤΩΝ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗΣ ΤΩΝ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΟΥ ΚΥΚΛΟΥ ΖΩΗΣ ΤΗΣ ΞΗΡΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΚΥΚΛΟΥ ΖΩΗΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ (ΒΙΒΛΙΑ ΚΑΙ ΑΡΘΡΑ ΣΕ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΠΕΡΙΟΔΙΚΑ) ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟ

5 Διάρθρωση Διπλωματικής εργασίας Στο Κεφάλαιο 1 περιγράφεται το σημαντικό πρόβλημα την ανακύκλωσης των αστικών στερεών αποβλήτων και οι μέθοδοι αντιμετώπισης του προβλήματος αυτού. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας εξετάζεται μία εναλλακτική πρόταση για την αντιμετώπιση του προβλήματος αυτού, μέσω της ενσωμάτωσης των πλαστικών αποβλήτων στο ασφαλτόμιγμα. Στο κεφάλαιο 2 περιγράφοντια κάποια εισαγωγικά στοιχεία που αφορούν τα ασφαλτικά οδοστρώματα, καθώς επίσης και καταγράφονται ορισμένα χαρακτηριστικά των υλικών που χρησιμοποιούνται σήμερα στην οδοποιία. τα υλικά. Στο κεφάλαιο 3 που είναι το κεφάλαιο της βιβλιογραφικής ανασκόπησης της διπλωματικής. Αρχικά στον κεφάλαιο αυτό γίνεται μια σύντομη περιγραφή των δοκιμών που εκτελέστηκαν στις μελέτες που συμπεριλαμβάνονται στην ανασκόπηση. Στην συνέχεια περιγράφονται οι μέθοδοι με τις οποίες πραγματοποιείται ενσωμάτωση των πλαστικών στην κατασκευή του οδοστρώματος και παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στοιχεία και συμπεράσματα για την κάθε μέθοδο από αυτές. Τέλος με την περιγράφονται και κάποια γενικά συμπεράσματα από τα οποία ορμώμενοι προσπαθήσαμε να ορίσουμε την δική μας εργαστηριακή μελέτη. Στο κεφάλαιο 4 περιγράφεται η πρόταση κατασκευής προκατασκευασμένων πλακών από πλαστικό και η χρήση του σαν οδόστρωμα, πάνω στην οποία βασίστηκε και η πρώτη εργαστηριακή προσπάθεια της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Στο κεφάλαιο 5 περιγράφεται όλη η διαδικασία της πρώτης και της δεύτερης εργαστηριακής προσπάθειας. Αποτυπώνονται το σκεπτικό βάσει του οποίου έγινε η επιλογή των υλικών και η παρασκευή των δοκιμίων και τα τελικά αποτελέσματα και συμπεράσματα που εξήχθησαν από την εργαστηριακή αυτή μελέτη. Στο κεφάλαιο 6 γίνεται μία προσπάθεια να προκύψουν οικονομικά αποτελέσματα συγκριτικά με τις μεθόδους που αναφέρονται στην βιβλιογραφία αλλά και αυτές που εκτελέστηκαν στο πλαίσιο της διπλωματικής. Μέσω του κεφαλαίου αυτό εξάγονται πολύ σημαντικά και χρήσιμα συμπεράσματα για την βιωσιμότητα της κάθε μιας από τις μεθόδους. Στο κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται μια ανάλυση του κύκλου ζωής που έγινε από μια ερευνητική ομάδα που αντικατάστησε κάποιο ποσοστό ασφάλτου με πλαστικό. Τέλος γίνεται μια καταγραφή των περιβαλλοντικών οφελών που θα προκύπταν από την υιοθέτηση των μεθόδων ενσωμάτωσης των πλαστικών στην κατασκευή των οδοστρωμάτων. Στο κεφάλαιο 8 αποτυπώνονται οι δυσκολίες και τα προβλήματα που δημιουργήθηκαν κατά την εκπόνηση της εν λόγω διπλωματικής εργασίας και καταγράφονται τα συμπεράσματα της χρήσης των πλαστικών στην κατασκευή των οδοστρωμάτων. 5

6 Ευρετήριο πινάκων. 1. Πίνακας 2.1. Ταξινόμηση των βασικών τύπων ασφάλτου. [1] 2. Πίνακας 4.1. Αποτελέσματα σύγκρισης συμβατικών αδρανών και PCA σχετικά με τις μηχανικές αντοχές της των αδρανών από την μελέτη του Vasudevan. [9] 3. Πίνακας 4.2. Αποτελέσματα σύγκρισης συμβατικών αδρανών και PCA σχετικά με τις μηχανικές αντοχές της των αδρανών από την μελέτη των Mishra και Gupta. [10] 4. Πίνακας 4.3. Αποτελέσματα σύγκρισης συμβατικών αδρανών και PCA σχετικά με τις μηχανικές αντοχές των αδρανών από την μελέτη των Prasad και Sultana. [11] 5. Πίνακας 4.4. Συγκεντρωτικός πίνακας όλων των μελετών σχετικά με την επιρροή των πλαστικών στις μηχανικές ιδιότητες των αδρανών. 6. Πίνακας 4.5. Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshal από την μελέτη του Vasudevan. [9] 7. Πίνακας 4.6. Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη των Mishra και Gupta. [10] 8. Πίνακας 4.7. Αποτελέσματα δοκιμής προσδιορισμού του λόγου έμμεσης εφελκυστικής αντοχής από την μελέτη των Mishra και Gupta. [10] 9. Πίνακας 4.8. Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη των Goutham και άλλων. [15] 10. Πίνακας 4.9. Αποτελέσματα δοκιμής προσδιορισμού του λόγου έμμεσης εφελκυστικής αντοχής από την μελέτη των Goutham και άλλων. [15] 11. Πίνακας Αποτελέσματα δοκιμών πεδίου που εκτελέστηκαν στην μελέτη των Vasudevan και άλλων. [9] 12. Πίνακας 4.11α. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ξηρής μεθόδου (μέθοδος PCA - μέρος 1). 13. Πίνακας 4.11β. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ξηρής μεθόδου (μέθοδος PCA - μέρος 2). 14. Πίνακας Αποτελέσματα δοκιμής ιξώδους, θερμοκρασίας μάλθωσης και διεισδυτικότητας από την μελέτη των Casey και άλλων. [18] 15. Πίνακας Δοκιμή διεισδυτικότητας, προσδιορισμού ιξώδους και θερμοκρασίας μάλθωσης από την μελέτη των Costa και άλλων. [22] 16. Πίνακας Δοκιμή διεισδυτικότητας, θερμοκρασίας μάλθωσης και ολκιμότητας από την μελέτη των Prasad και Sultana. [11] 17. Πίνακας Αποτελέσματα δοκιμής αποθηκευτικής ευστάθειας για την τροποποιημένη άσφαλτο από την μελέτη των Casey και άλλων. [18] 18. Πίνακας Αποτελέσματα δοκιμής αποθηκευτικής ευστάθειας για την τροποποιημένη άσφαλτο από την μελέτη των Costa και άλλων. [22] 19. Πίνακας 4.17α. Συγκεντρωτικός πίνακας υγρής μεθόδου. 20. Πίνακας 4.17β. Συγκεντρωτικός πίνακας υγρής μεθόδου. 21. Πίνακας Συγκεντρωτικά αποτελέσματα για την αποθηκευτική ευστάθεια της τροποποιημένης ασφάλτου για όλες τις μελέτες της υγρής μεθόδου. 22. Πίνακας Τιμές ευστάθειας Marshall για την υγρή και την ξηρή μέθοδο ενσωμάτωσης των πλαστικών από την δοκιμή των Prasad και Sultana. [11] 23. Πίνακας Σύγκριση μεταξύ συμβατικών αδρανών και πλαστικών Pellets από την μελέτη των Khan και άλλων. [24] 24. Πίνακας Κοκκομετρική διαβάθμιση των αδρανών από την μελέτη των Zooroob και Suparma. [25] 25. Πίνακας Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την δοκίμη των Zooroob και Suparma. [25] 26. Πίνακας Συγκερντρωτικός πίνακας με αποτελέσματα δοκιμών από την μελέτη των Zooroob και Suparma. [25] 27. Πίνακας Κοκκομετρική διαβάθμιση των αδρανών από την μελέτη των Hassani και άλλων. [26] 28. Πίνακας Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη των Hassani και άλλων. [26] 29. Πίνακας Αποτελέσματα από την μελέτη των Rahman και Wahab. [27] 30. Πίνακας Συγκεντρωτικός πίνακας μεθόδου ενσωμάτωσης των πλαστικών ως αδρανές. 31. Πίνακας 6.1. Χαρακτηριστικά πρώτου δοκιμίου από πλαστικά και ασφαλτικό γαλάκτωμα. 32. Πίνακας 6.2. Χαρακτηριστικά δεύτερου δοκιμίου από πλαστικά και ασφαλτικό γαλάκτωμα. 33. Πίνακας 6.3. Χαρακτηριστικά τρίτου δοκιμίου από πλαστικά και ασφαλτικό γαλάκτωμα. 6

7 34. Πίνακας 6.4. Χαρακτηριστικά τέταρτου δοκιμίου από πλαστικά και ασφαλτικό γαλάκτωμα. 35. Πίνακας 6.5. Αποτελέσματα δοκιμής Marshall. 36. Πίνακας 7.1. Συγκεντρωτικός πίνακας οικονομικής ανάλυσης για την ξηρή μέθοδο. 37. Πίνακας Συγκεντρωτικός πίνακας οικονομικής ανάλυσης για την υγρή μέθοδο. 38. Πίνακας 7.3. Συγκεντρωτικός πίνακας οικονομικής ανάλυσης για την μέθοδο ενσωμάτωσης των πλαστικών ως αδρανή από τις μελέτες της που αναλύονται στην βιβλιογραφική ανασκόπηση. 39. Πίνακας Πίνακας 7.5. Ποσότητες αδρανών για μελέτη βιωσιμότητας των μεθόδων. Οι ποσότητες προκύπτουν έπειτα από κάποιες υποθέσεις που αναφέρονται παραπάνω. [4] Ευρετήριο εικόνων. 1. Εικόνα 2.1. Τυπική διατομή ενός εύκαμπτου οδοστρώματος. [32] 2. Εικόνα 2.2. Κοκκομετρικές διαβαθμίσεις τυπικών ασφαλτομιγμάτων. [1] 3. Εικόνα 2.3. Όρια θερμοκρασιών ψυχρών, ημίθερμων και θερμών ασφαλτομιγμάτων. [33] 4. Εικόνα 2.4. Συγκριτική φωτογραφία χρήσης θερμών και ημίθερμων ασφαλτομιγμάτων. [34] 5. Εικόνα 2.5. Θραυστά αδρανή υλικά στο λατομείο. [35] 6. Εικόνα 2.6. Φυσικά αδρανή από ποτάμιες αποθέσεις. [36] 7. Εικόνα 2.7. Σκωρίες ηλεκτρικού κλίβανου (παραπροϊόν της παραγωγής χάλυβα). [37] 8. Εικόνα 2.8. Υλικά κατεδαφίσεων (Μπάζα). [38] 9. Εικόνα 2.9. Αδρανή από ανακυκλωμένα οδοστρώματα. [39] 10. Εικόνα Φυσική άσφαλτος. [40] 11. Εικόνα Πετρελαϊκή άσφαλτος. [41] 12. Εικόνα Σχηματικό διάγραμμα παράγωγων του αργού πετρελαίου. [42] 13. Εικόνα Ασφαλτικό γαλάκτωμα. [42] 14. Εικόνα 3.1. Υλικό συσκευασίας από πολυαιθυλένιο. [43] 15. Εικόνα 3.2. Υλικό συσκευασίας από πολυπροπυλένιο. [43] 16. Εικόνα Υλικό συσκευασίας από PET. [44] 17. Εικόνα 3.4. Ποσοστιαία κατανομή πετρελαίου για διάφορες χρήσεις. (Plastics Europe 2016, [4]) 18. Εικόνα 3.5. Ζήτηση πλαστικού ανά χώρα. [4] 19. Εικόνα 3.6. Απόλυτη ποσότητα πλαστικού ανά είδος. [4] 20. Εικόνα 3.7. Ποσοστιαία κατανομή πλαστικών ανά είδος. [4] 21. Εικόνα 3.8. Διάγραμμα απεικόνισης των ποσοστών συλλογής, ανακύκλωσης, υγειονομικής ταφής και ανάκτησης ενέργειας στην Ευρώπη. [4] 22. Εικόνα 3.9. Χάρτης απεικόνισης του ποσοστού υγειονομικής ταφής ανά χώρα. [4] 23. Εικόνα Διάγραμμα απεικόνισης των ποσοστών ανακύκλωσης, ανάκτησης ενέργειας και υγειονομικής ταφής ανά χώρα. [4] 24. Εικόνα Συγκριτική εικόνα της αύξησης του βάρους, του όγκου και της απαιτούμενης ενέργειας για την αντικατάσταση των πλαστικών ως υλικό συσκευασίας από κάποιο άλλο υλικό. [5] 25. Εικόνα Συγκριτική ανάλυση μεταφοράς νερού σε πλαστικά και γυάλινα μπουκάλια. [5] 26. Εικόνα 4.1. Η αλλαγή στην μορφή των αδρανών μετά την επικάλυψη με πλαστικά. [63] 27. Εικόνα 4.2. Η διαδικασία προσθήκης των πλαστικών ώστε να επικαλυφθούν τα αδρανή και να σχηματιστεί η επικαλυπτική στρώση. [64] 28. Εικόνα 4.3. Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall κατά των μελέτη των Awwad και Shbeeb. [14] 29. Εικόνα 4.4. πλαστικά Pellets που χρησιμοποιούνται για την μέθοδο PCA. [65] 30. Εικόνα 4.5. Αποτελέσματα δοκιμής τροχοαυλάκωσης από την μελέτη των Goutham και άλλων. [15] 31. Εικόνα 4.6. Αποτελέσματα δοκιμής κόπωσης από την μελέτη Goutham και άλλων. [15] 32. Εικόνα 4.7. αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη των Ahmad και άλλων. [16] 33. Εικόνα 4.8. Φωτογραφίες από οδικά οδοστρώματα που απετέλεσαν αντικέιμενο συγκριτικής μελέτης του Vasudevan και άλλων [9]. 34. Εικόνα 4.9. Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη σύνθεση του Ahmadinia. [17] 35. Εικόνα Αποτελέσματα δυσκαμψίας ασφαλτομίγματος από την μελέτη του Ahmadinia. [17] 36. Εικόνα Αποτελέσματα δοκιμής τροχοαυλάκωσης (πάνω αριστερά), δοκιμή αποστράγγισης (κάτω αριστερά), δοκιμή προσδιορισμού του λόγου έμμεσης εφελκυστικής αντοχής (πάνω και κάτω δεξιά). [17] 7

8 37. Εικόνα Σχεδιάγραμμα Διαδικασίας τροποποίησης της ασφάλτου με την χρήση ανακυκλωμένων πλαστικών. 38. Εικόνα Δοκιμή διεισδυτικότητας και θερμοκρασίας μάλθωσης από την μελέτη των Appiah και άλλων. [19] 39. Εικόνα Δοκιμή προσδιορισμού ιξώδους από την μελέτη των Appiah και άλλων. [19] 40. Εικόνα Αποτελέσματα ευστάθειας Marshall σε σχέση με την περιεκτικότητα πλαστικών, με τον χρόνο ανάμιξης και με την θερμοκρασία συμπύκνωσης από την μελέτη των Hinsinoglu και Agar. [23] 41. Εικόνα Αποτελέσματα παραμόρφωσης Marshall σε σχέση με την περιεκτικότητα πλαστικών, με τον χρόνο ανάμιξης και με την θερμοκρασία συμπύκνωσης από την μελέτη των Hinsinoglu και Agar. [23] 42. Εικόνα Αποτελέσματα λόγου Marshall σε σχέση με την περιεκτικότητα πλαστικών, με τον χρόνο ανάμιξης και με την θερμοκρασία συμπύκνωσης από την μελέτη των Hinsinoglu και Agar. [23] 43. Εικόνα αποτελέσματα δοκιμής έμμεσης διάτμησης για την καθορισμό του μέτρου δυσκαμψίας του ασφαλτομίγματος και δοκιμής έμμεσης εφελκυστικής αντοχής του ασφαλτομίγματος από την μελέτη των Zooroob και Suparma. [25] 44. Εικόνα Αποτελέσματα δοκιμής κόπωσης από την δοκιμή των Zooroob και Suparma. [25] 45. Εικόνα Αποτελέσματα μέτρου δυσκαμψίας ανάλογα με το ποσοστό ασφάλτου και το ποσοστό των αδρανών που έχει αντικατασταθεί από πλαστικά. [27] 46. Εικόνα Δοκιμή τροχοαυλάκωσης σε σχέση με το ποσοστό των αδρανών που αντικαταστάθηκαν από τα πλαστικά. [27] 47. Εικόνα Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη των Moghadam και άλλων. [28] 48. Εικόνα Αποτελέσματα ειδικού βάρους από την μελέτη των Moghadam και άλλων. [28] 49. Εικόνα Αποτελέσματα βέλτιστου ποσοστού ασφάλτου σε σχέση με το ποσοστό των πλαστικών από την μελέτη των Moghadam και άλλων. [28] 50. Εικόνα Αποτελέσματα δυσκαμψίας σε σχέση με τη περιεκτικότητα πλαστικών από την μελέτη των Moghadam και άλλων. [28] 51. Εικόνα Αποτελέσματα δοκιμής κόπωσης από την μελέτη των Moghadam και άλλων. [28] 52. Εικόνα 5.1. Plastic Roads. Εικόνα προώθησης από την διαφημιστική καμπάνια της εταιρείας. [66] 53. Εικόνα 5.2. Plastic Roads. Εικόνα προώθησης από την διαφημιστική καμπάνια της εταιρείας. [66] 54. Εικόνα πολύχρωμο PET. Το υλικό που επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί κατά την πειραματική διαδικασία της διπλωματικής εργασίας. 55. Εικόνα 6.2. Δεματοποίηση (Μπάλα) πλαστικών. [67] 56. Εικόνα 6.3. Κατιονικό γαλάκτωμα ταχείας διάσπασης από την εταιρεία BITUMINA. 57. Εικόνα 6.4. Τεχνικά χαρακτηριστικά από του KE1 από την εταιρεία BITUMINA. [68] 58. Εικόνα 6.5. Απαιτήσεις χρήσης ασφαλτικού γαλακτώματος κατά την Παρασκευή ψυχρού ασφαλτομίγματος κλειστού τύπου [72] 59. Εικόνα Δοκίμιο 1 με ποσοστό γαλακτώματος 10% κ.β. πλαστικών εντός την μήτρας. 60. Εικόνα 6.7. Συμπυκνωτής (κόπανος) Marshall. 61. Εικόνα διαδικασία εξόλκευσης του δοκιμίου Εικόνα 6.9. Δοκίμιο 1 με ποσοστό γαλακτώματος 10% κ.β. πλαστικών μετά την εξόλκευση. Παρατηρείται μεγάλη αποκόλληση πλαστικών κομματιών. 63. Εικόνα Υλικό που απωλέσθηκε κατά την διαδικασία δημιουργίας του πρώτου δοκιμίου. 64. Εικόνα δοκίμιο 2. Αποτυχία συγκόλλησης των πλαστικών και κατάρρευση κατά την διαδικασία της συμπύκνωσης. 65. Εικόνα Δοκίμιο 3 με ποσοστό γαλακτώματος 15% κ.β. πλαστικών μετά την εξόλκευση. Παρατηρείται μικρότερη αποκόλληση πλαστικών κομματιών από το δοκίμιο Εικόνα Δοκίμιο 4 με ποσοστό γαλακτώματος 20% κ.β. πλαστικών μετά την εξόλκευση. Παρατηρείται μικρότερη αποκόλληση πλαστικών κομματιών από το δοκίμιο 1 και Εικόνα Προσδιορισμός έμμεσης εφελκυστικής αντοχής στο δοκίμιο Εικόνα Παραμορφωμένο δοκίμιο μετά την δοκιμή άμεσου εφελκυσμού. Παρατηρείται η πολύ μεγάλη επιφανειακή αποκόλληση των πλαστικών και η μεγάλη παραμόρφωση στα σημεία που εφάρμοζε η συσκευή. 69. Εικόνα Συγκριτική εικόνα πριν και μετά την εκτέλεση της δοκιμής. 70. Εικόνα Η ρηγμάτωση που δημιουργήθηκε από τη φόρτιση. 71. Εικόνα Παραμορφωμένο δοκίμιο μετά την δοκιμή Marshall. Παρατηρείται η πολύ μεγάλη επιφανειακή αποκόλληση των πλαστικών και η μεγάλη παραμόρφωση στα σημεία που εφάρμοζε η συσκευή. 8

9 72. Εικόνα Συγκριτική εικόνα πριν και μετά την εκτέλεση της δοκιμής. 73. Εικόνα Δοκίμιο 5. Το συγκεκριμένο δοκίμιο δεν κατάφερε να συγκολλήσει. Στην εικόνα αποτυπώνεται το πλαστικό υλικό μετά την αποτυχία συγκόλλησης μέσα στον κάδο ανάμιξης. 74. Εικόνα Δοκίμιο 4. Το δοκίμιο μετά από ένα μήνα εκτέλεσης της δοκιμης έχει επανέρθει κατά ένα μεγάλο βαθμό στην αρχική του μορφή. 75. Εικόνα Αντίστοιχα και το δοκίμιο Εικόνα Τα δοκίμια που παρασκευάσαμε κατά την δεύτερη εργαστηριακή προσπάθεια. 77. Εικόνα Τα δοκίμια Μ0 από πλάγια όψη. 78. Εικόνα Τα δοκίμια M 75_2 από πλάγια όψη 79. Εικόνα Τα δοκίμια Μ 75_2 από πλάγια όψη. Διακρίνεται και ένα κομμάτι πλαστικού με κίτρινο χρώμα 80. Εικόνα Τα δοκίμια Μ 75_2 Από πάνω διακρίνονται καθαρά πλαστικά που δεν έχουν επικαλυφθεί με άσφαλτο. Τα πλαστικά είναι κόκκινου και κίτρινου χρώματος Εικόνα Το δοκίμιο Μ_50 από πάνω. Διακρίνεται ένα κομμάτι πλαστικού που δεν έχει επικαλυφθεί με άσφαλτο στην επιφάνεια του δοκιμίου. 82. Εικόνα Το δοκίμιο Μ_75 που δεν εμφάνισε καμία συνάφεια. 83. Εικόνα Ο τρόπος με τον οποίο συγκολλάται το αδρανές με την νιφάδα από πλαστικό. 84. Εικόνα Εικόνα Εικόνα 7.1. Οικονομική ανάλυση για την χρήση της ξηρής μεθόδου από την μέθοδο του Vasudevan και άλλων. [9] 87. Εικόνα 7.2. Οικονομική ανάλυση για την χρήση της ξηρής μεθόδου από την μέθοδο των Mishra και Gupta. [10] Ευρετήριο διαγραμμάτων. 1. Διάγραμμα 4.1. Συγκεντρωτικό διάγραμμα σχετικά με τις μηχανικές ιδιότητες των επικαλυμμένων αδρανών σε σχέση με τα συμβατικά αδρανή. 2. Διάγραμμα 4.2. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ευστάθειας Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. 3. Διάγραμμα 4.3. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα παραμόρφωσης Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. 4. Διάγραμμα 4.4. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα του λόγου Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. 5. Διάγραμμα 4.5. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα των VFA (κενά που καλύφθηκαν με άσφαλτο) από την μελέτη σύνθεσης κατά Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. 6. Διάγραμμα 4.6. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα των VMA (κενά στον σκελετό των αδρανών) από την μελέτη σύνθεσης κατά Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. 7. Διάγραμμα 4.7. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα των κενών αέρα από την μελέτη σύνθεσης κατά Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. 8. Διάγραμμα 4.8. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα διεισδυτικότητας για όλες τις μελέτες υγρής μεθόδου. [] 9. Διάγραμμα 4.9. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα θερμοκρασίας μάλθωσης για όλες τις μελέτες υγρής μεθόδου. 10. Διάγραμμα Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ευστάθειας Marshall για όλες τις μελέτες υγρής μεθόδου. 11. Διάγραμμα Συγκεντρωτικά αποτελέσματα αποθηκευτικής ευστάθειας σε σχέση με την θερμοκρασία μάλθωσης για όλες τις μελέτες της υγρής μεθόδου. 12. Διάγραμμα Συγκεντρωτικά αποτελέσματα αποθηκευτικής ευστάθειας σε σχέση με την διεισδυτικότητα για όλες τις μελέτες της υγρής μεθόδου. 13. Διάγραμμα Συγκεντρωτικά αποτελέσματα για την ευστάθεια Marshall σε σχέση με την περιεκτικότητα πλαστικών, των χρόνο ανάμιξης και την θερμοκρασία ανάμιξης. 14. Διάγραμμα Συγκεντρωτικά αποτελέσματα για τον λόγο Marshall σε σχέση με την περιεκτικότητα πλαστικών, των χρόνο ανάμιξης και την θερμοκρασία ανάμιξης. 15. Διάγραμμα Ευστάθεια Marshall σε σχέση με χρησιμοποιούμενο ποσοστό πλαστικών PET. Τα αποτελέσματα προκύπτουν από δυο ερευνητικές μελέτες. 16. Διάγραμμα Παραμόρφωση Marshall σε σχέση με χρησιμοποιούμενο ποσοστό πλαστικών PET. Τα αποτελέσματα προκύπτουν από δυο ερευνητικές μελέτες. 9

10 17. Διάγραμμα Πηλίκο Marshall σε σχέση με χρησιμοποιούμενο ποσοστό πλαστικών PET. Τα αποτελέσματα προκύπτουν από δυο ερευνητικές μελέτες. 18. Διάγραμμα Ευστάθεια Marshall. Η σύγκριση αφορά ένα συμβατικό ασφαλτόμιγμα και το ασφαλτόμιγμα Plastiphalt Διάγραμμα Παραμόρφωση Marshall. Η σύγκριση αφορά ένα συμβατικό ασφαλτόμιγμα και το ασφαλτόμιγμα Plastiphalt Διάγραμμα Πηλίκο Marshall. Η σύγκριση αφορά ένα συμβατικό ασφαλτόμιγμα και το ασφαλτόμιγμα Plastiphalt Διάγραμμα 7.1. Διάγραμμα αποτύπωσης της ποσοστιαίας βελτίωσης της διεισδυτικότητας και της θερμοκρασίας μάλθωσης ανάλογα με τον τύπο και την ποσότητα των πλαστικών. Αναφέρεται στην υγρή μέθοδο ενσωμάτωσης των αδρανών. Στόχος εργασίας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται προσπάθεια διερεύνησης και μελέτης των μεθόδων και των συνθηκών κάτω από τις οποίες τα πλαστικά στερεά απόβλητα μπορούν να αποτελέσουν ένα βασικό δομικό στοιχείο του οδοστρώματος. Η διαδικασία αυτή προϋποθέτει την επαρκή μελέτη και ανάλυση της υπάρχουσας βιβλιογραφίας, βάσει της οποίας εκπονήθηκαν και οι απαραίτητες πειραματικές δοκιμές ώστε να αποτυπωθεί και να καθοριστεί η συμπεριφορά του νέου αυτού τύπου ασφαλτομίγματος που εμπεριέχει ανακυκλωμένα πλαστικά. Παράλληλα ιδιαίτερη σημασία δόθηκε και στην οικονομική ανάλυση των προτεινόμενων μεθόδων καθώς και στις απαιτούμενες ενέργειες που θα καταστήσουν την πρόταση αυτή ως μια βιώσιμη κατασκευαστική λύση με μειωμένο οικολογικό αποτύπωμα. Δεν αποτελεί μοναδικό στόχο της εργασίας η ενσωμάτωση ανακυκλώσιμων υλικών στο ασφαλτόμιγμα, απλώς μόνο για την αισθητική αναβάθμιση και τον περιορισμό του όγκου των αστικών απορριμμάτων. Τα υλικά αυτά μπορούν να έχουν πολλές χρήσεις που να είναι πολύ αποδοτικότερες, τόσο οικονομικά όσο και οικολογικά, από την ενσωμάτωση τους στο οδόστρωμα. Στόχο της εργασίας αποτελεί η μελέτη κατασκευής ενός ανθεκτικότερου οδοστρώματος με υλικά που προέρχονται από την διαχείριση στερεών αποβλήτων και δεν μπορούν να αξιοποιηθούν με κάποιο άλλο αποδοτικότερο τρόπο. Έτσι επιτυγχάνεται η κατασκευή ανθεκτικότερων δρόμων με αυξημένη διάρκεια ζωής. Ακόμη πετυχαίνουμε και την οικολογική αναβάθμιση με την ανακύκλωση καθώς δημιουργούμε άλλον ένα τρόπο επαναχρησιμοποίησης και διαχείρισης των ανακυκλώσιμων υλικών. Τέλος, στο εργαστηριακό κομμάτι της παρούσας διπλωματικής εργασίας, γίνεται και μία προσπάθεια διερεύνησης της κατασκευής προκατασκευασμένων πλακών από πλαστικό χωρίς την χρήση συμβατικών αδρανών, οι οποίες θα χρησιμοποιούνται ως συνδετική στρώση στο οδόστρωμα. Η πρόταση αύτη έχει αναπτυχθεί από το 2016 στην Ολλανδία και στην διπλωματική αυτή εξετάζεται το αν και κατά πόσο είναι εφικτή και βιώσιμη. Από τα αποτελέσματα της πρώτης εργαστηριακής προσπάθειας προέκυψαν δοκίμια που αδυνατούσαν να παραλάβουν φορτία και να τοποθετηθούν σε κάποιο δρόμο. Για τον λόγο αυτόν πραγματοποιήθηκε και μια δεύτερη φάση στην εργαστηριακή μελέτη στην οποία αντικαταστάθηκε ένα μέρος της άμμου, και όχι το σύνολο των αδρανών όπως έγινε στη πρώτη φάση, παρατηρώντας και καταγράφοντας την συμπεριφορά του νέου αυτού ασφαλτομίγματος τις επιδόσεις του και τις προοπτικές βελτίωσης. Στο σημείο αυτό θα ήταν απαραίτητο να αναφερθεί ότι η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μια από τις πρώτες και ίσως και την μοναδική ερευνητική μελέτη πάνω στην ενσωμάτωση και την χρήση των ανακυκλώσιμων πλαστικών στο ασφαλτόμιγμα τουλάχιστον για τα ελληνικά δεδομένα. 10

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Ανακύκλωση Στερεών Αποβλήτων και Πλαστικών υλικών. Το Πρόβλημα και οι Επιλογές Αντιμετώπισης. Σήμερα οι δρόμοι αποτελούν την σημαντικότερη υποδομή των μεταφορών καθώς και έναν από τα σημαντικότερούς σύγχρονους δίαυλους επικοινωνίας. Το πυκνό δίκτυο αυτοκινητόδρομων μπορεί να συνδέσει με άνεση και ασφάλεια τα πιο απομακρυσμένα μέρη μεταξύ τους. Οι συνεχώς αυξανόμενοι όγκοι κυκλοφορίας και οι απαιτήσεις ασφαλείας και εξοικονόμησης πόρων οδηγούν στην διαρκή προσπάθεια ενίσχυσης των οδοστρωμάτων και αύξησης του χρόνου ζωής τους. Η προσπάθεια ενίσχυσης πολλές φορές οδηγεί σε θετικά αποτελέσματα τα οποία όμως για να επιτευχθούν απαιτούν μεγαλύτερο κόστος και ενδέχεται να επιβαρύνουν περισσότερο και το περιβάλλον. Ένα επίσης τεράστιο κοινωνικό πρόβλημα που δημιουργεί εξαιρετικά σημαντικά ζητήματα τόσο στην δημόσια υγεία και την οικονομία, αποτελεί η διαχείριση των αστικών αποβλήτων και οι μέθοδοι με τις οποίες αυτή πραγματοποιείται. Στην χώρα μας αποτελεί γνώριμη εικόνα τεράστιος όγκος σκουπιδιών, μεγάλο μέρος των οποίων είναι τα πλαστικά απόβλητα, να βρίσκεται εκατέρωθεν των δρόμων και μέσα στις πόλεις που ζούμε και εργαζόμαστε. Τα πλαστικά απόβλητα παρουσιάζουν και την ιδιαιτερότητα της δύσκολής αποδόμησης και καταστροφής. Είναι συνεπώς απαραίτητο και κρίσιμο στην περίοδο αυτήν, όπου το κοινωνικό πρόβλημα της διαχείρισης των αστικών στερεών αποβλήτων δείχνει να μην λαμβάνει περαιτέρω αναβολή, η προσπάθεια ανακύκλωσης να γίνει εντονότερη ώστε να περιοριστεί ο τεράστιος όγκος των χρησιμοποιημένων πλαστικών. Μέσω της ανακύκλωσης των αστικών αποβλήτων θα περιοριστεί η χρήση του πλαστικού καθώς και θα επιτευχθεί μια αισθητική αναβάθμιση στο αστικό περιβάλλον, και προσδίδοντας οικονομική αξία στα υλικά αυτά θα αναπτυχθεί μια βιομηχανία που θα σχετίζεται τόσο με την άμεση και μαζική συλλογή τους αλλά και την κατάλληλη επεξεργασία τους. Με την διαδικασία αυτή η παραγωγή νέων προϊόντων θα γίνει οικονομικότερη και πιο οικολογική καθώς θα περιοριστεί η χρήση του πλαστικού, που προέρχεται από το πετρέλαιο, που είναι και μια παγκόσμια απαίτηση και οδηγία τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο εκτός από την παραγωγή νέων προϊόντων μεσώ των ανακυκλώσιμων πλαστικών μπορούν να αναπτυχθούν και νέοι εναλλακτικοί τρόποι αξιοποίησης των υλικών αυτών. Μία τέτοια προσπάθεια ανακύκλωσης είναι και η ιδέα της ενσωμάτωσης των πλαστικών στα ασφαλτόμιγμα. Η προσπάθεια δηλαδή αξιοποίησης των ανακυκλωμένων πλαστικών, και η προσθήκη τους στο ασφαλτόμιγμα με στόχο την καλύτερη συμπεριφορά του και τον περιορισμό της χρήσης των συμβατικών αδρανών και της ασφάλτου. Από την διαδικασία αυτή ενδέχεται να προκύψουν ισχυρότερα και οικονομικότερα οδοστρώματα, με μικρότερο οικολογικό αποτύπωμα και κατάλληλα για ειδικές δομικές εφαρμογές. Η εφαρμογή της ενσωμάτωσης των πλαστικών μπορεί να γίνει σήμερα με τρείς γνωστές μεθόδους που έχουν καταγραφεί και μελετηθεί. Οι μέθοδοι αυτοί αναφέρονται σε θερμά ασφαλτομίγματα και αφορούν την τροποποίηση της ασφάλτου, με σκοπό την βελτίωση των ιδιοτήτων της, την αντικατάσταση μέρους της ασφάλτου από πλαστικά υλικά και τέλος την αντικατάσταση των αδρανών από πλαστικά υλικά. Έπειτα από μελέτη της βιβλιογραφίας προέκυψε ότι πολλές από τις μεθόδους αυτές οδηγούν σε εξαιρετικά ισχυρά ασφαλτομίγματα με πολύ καλύτερη μηχανική συμπεριφορά και αυξημένη αντοχή σε ρηγμάτωση και παραμόρφωση. Ακόμη με την τρίτη μέθοδο προέκυψαν και αρκετά ελαφρύτεροι ασφαλτοτάπητες που συνδύαζαν την πολύ καλή αυτή μηχανική συμπεριφορά, γεγονός που τους καθιστά καταλλήλους για ειδικές εφαρμογές. Τέλος η περιβαλλοντική ελάφρυνση που αναμένεται μέσω της ενσωμάτωσης των πλαστικών στο ασφαλτόμιγμα θα είναι ιδιαίτερα υψηλή τόσο λόγω της αξιοποίησης των αστικών αποβλήτων αλλά και λόγω του περιορισμού της χρήσης της ασφάλτου και των αδρανών. Ωστόσο η διαδικασία αυτή ενδέχεται να εγκυμονεί και κάποια πιθανά εμπόδια εξαιτίας των οποίων να καθίσταται δύσκολη η πρακτική εφαρμογή της ενσωμάτωσης των πλαστικών στο ασφαλτόμιγμα. Τέτοια εμπόδια σχετίζονται με την συλλογή και των διαχωρισμό των υλικών που είναι κατάλληλα για την ενσωμάτωση στο ασφαλτόμιγμα, καθώς και το υψηλό κόστος των διαδικασιών αυτών. Επίσης σημαντικό είναι και ο καθορισμός των καταλληλότερων υλικών που στην βιβλιογραφία δεν αποσαφηνίζεται επαρκώς. Τέλος το πιο σημαντικό κομμάτι είναι το γεγονός ότι ορισμένες από της μελέτες που εκτελέστηκαν δεν προέκυψαν τα αναμενόμενα βελτιωμένα αποτελέσματα και για τον λόγο αυτό οι μέθοδοι αυτές δεν αξιολογούνται ως απόλυτα επιτυχείς και αποτελεσματικές. 11

12 Κεφάλαιο 2. Ασφαλτικά Οδοστρώματα Δομή Οδοστρώματος. Το οδόστρωμα είναι η απαραίτητη κατασκευή για να παρέχεται η απαιτούμενη ασφάλεια και άνεση στον χρήστη της οδού. Ο δομικός ρόλος του οδοστρώματος είναι να μεταβιβάζει τα φορτία των κινούμενων οχημάτων στο έδαφος με τέτοιο τρόπο ώστε να διατηρεί, κατά το δυνατόν, καλή επιφανειακή κατάσταση και ελάχιστες παραμορφώσεις. Για τον λόγο αυτό και το οδοστρώματα αποτελείται από αλλεπάλληλες στρώσεις με διαφορετικά χαρακτηριστικά ώστε να συντελείται η βέλτιστη μεταβίβαση των ασκούμενων φορτίων. Οι αλλεπάλληλες αυτές στρώσεις χωρίζονται σε δύο επιμέρους κατηγορίες, στις στρώσεις από ασύνδετα αδρανή ή συνδεδεμένα με κοινές κονίες και στις ασφαλτικές στρώσεις. Η πρώτη στρώση, η οποία αποτελεί και τον τελικό αποδέκτη των φορτίσεων, το κατώτερο δηλαδή στρώμα, είναι το υπέδαφος πάνω στο οποίο εδράζεται το οδόστρωμα. Αν κρίνεται απαραίτητο, λόγω αδυναμίας του υπεδάφους, κατασκευάζεται και μία εξυγιαντική στρώση ώστε να αυξηθεί η αντοχή παραλαβής των επιβαλλόμενων φορτίων. Πάνω από την εξυγιαντική στρώση, αν αυτή απαιτείται, τοποθετούνται η στρώση των αδρανών βάση/υπόβαση. Οι δύο αυτές στρώσεις πολλές φορές αποτελούνται από τα ίδια υλικά και δεν είναι διακριτές οπότε και θεωρούνται ως μια κοινή στρώση. Στην περίπτωση βέβαια που τα υλικά που χρησιμοποιούνται είναι διαφορετικά οι δυο αυτές στρώσεις διαχωρίζονται σε βάση και υπόβαση. [1] Η λειτουργία της υπόβασης είναι πολύ σημαντική καθώς 1. μειώνει τα φορτία που μεταβιβάζονται στο υπέδαφος, 2. εξασφαλίζει άνετη κυκλοφορία στα εργοταξιακά οχήματα κατά την φάση κατασκευής του οδοστρώματος, 3. προστατεύει τα υλικά της βάσης από μόλυνση, 4. δρα ως αντιπαγετική προστατευτική στρώση, 5. μπορεί να λειτουργήσει και ως αποστραγγιστική στρώση των υδάτων που πιθανόν να διαπεράσουν τις υπερκείμενες στρώσεις προστατεύοντας το υπέδαφος. Η βάση είναι η βασικότερη δομική στρώση ενός εύκαμπτου οδοστρώματος. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται στην βάση είναι καλύτερης ποιότητας από αυτά που χρησιμοποιούνται για την υπόβαση. Στην Ελλάδα τα υλικά αυτά είναι γνωστά ως 3Α. [1] Η λειτουργία της βάσης συνοψίζεται στα εξής: 1. παραλαμβάνει τα φορτία που ασκούνται στις υπερκείμενες στρώσεις και τα μεταβιβάζει στις υποκείμενες, 2. μειώνει τις κάθετες θλιπτικές τάσεις που εξασκούνται στο υπέδαφος σε τέτοιο βαθμό ώστε να μπορούν να παραληφθούν από την φέρουσα ικανότητα του υπεδάφους και να μην προκαλούν ανεπίτρεπτα μεγάλες παραμορφώσεις, 3. προσδίδει στο οδόστρωμα δυσκαμψία και αντοχή σε κόπωση, 4. παρέχει μια μεγάλη επιφάνεια έτοιμη να δεχτεί στρώσεις (την ασφαλτική βάση), 5. συμβάλλει στην αποτελεσματικότερη συμπύκνωση των υπερκείμενων ασφαλτικών στρώσεων. Οι ασφαλτικές στρώσεις συνίστανται από την ασφαλτική βάση, τη συνδετική στρώση και την επιφανειακή στρώση ή στρώση κυκλοφορίας, η οποία στην Ελλάδα είναι γνώστη και ως αντιολισθηρή στρώση. Η ασφαλτική βάση είναι η στρώση που στην ουσία παραλαμβάνει και κατανέμει τα φορτία κυκλοφορία στις υποκείμενες στρώσεις και προσδίδει στο οδόστρωμα δυσκαμψία και αντοχή σε κόπωση. [1] 12

13 Συνεπώς τα ασφαλτομίγματα που χρησιμοποιούνται οφείλουν να είναι άριστης ποιότητας ώστε η στρώση: 1. να έχει μεγάλη δυσκαμψία, 2. να έχει αντοχή σε κόπωση, 3. να μην παραμορφώνεται εύκολα, 4. να έχει μικρή διαπερατότητα προστατεύοντας έτσι τις υποκείμενες στρώσεις, 5. να μην επηρεάζεται από την καταστρεπτική επίδραση του νερού. Η συνδετική στρώση είναι ενδιάμεση στρώση μεταξύ της επιφανειακής στρώσης και της ασφαλτική βάση και κατασκευάζεται για να παρέχει μια καλή επίπεδη επιφάνεια με τις επιθυμητές κλίσεις επί της οποίας θα διαστρωθεί η στρώση κυκλοφορίας. Η στρώση αυτή θα πρέπει να μη παραμορφώνεται να μη ρηγματώνεται και να είναι σχεδόν αδιαπέρατη από το νερό. Σήμερα η συνδετική στρώση, σε πολλές χώρες παραλείπεται δεδομένου ότι η καλή επιφάνεια για την περαιτέρω διάστρωση επιτυγχάνεται με την κατασκευή της ασφαλτικής βάση. Η ασφαλτική βάσης απαιτείται μόνο στην περίπτωση πορώδους τάπητα κυκλοφορίας και ασφαλτικής βάσης μέσης ή ανοικτής υφής. [1] Η επιφανειακή στρώση είναι η στρώση πάνω στην οποία κινούνται τα οχήματα και έρχεται σε επαφή με τους τροχούς. Για αυτό το λόγο οφείλει να παρέχει μια άριστη και ασφαλή επιφάνεια κύλισης καθώς επίσης και να πληροί τις παρακάτω πολύ βασικές απαιτήσεις: 1. να παρέχει καλή αντιολισθηρή επιφάνεια κύλισης είτε από μόνη της, είτε με την προσθήκη προαλειμμένων αδρανών ή αντιολισθηρού ψυχρού λεπτοτάπητα ή ασφαλτικών επαλείψεων ή άλλης επιφανειακής επεξεργασίας, 2. να είναι ανθεκτική στην καταστροφική δράση της κυκλοφορίας και των καιρικών συνθηκών, 3. να μην παραμορφώνεται από την κυκλοφορία, 4. να αντιστέκεται στην ρηγμάτωση που επέρχεται από θερμοκρασιακές συστολοδιαστολές και αναπτυσσόμενες εφελκυστικές τάσεις, 5. να παρέχει καλή επιπεδότητα για υψηλής ποιότητας και ασφάλειας οδήγηση, 6. να παρέχει κατά κανόνα, επιφάνεια κύλισης με χαμηλό επίπεδο παραγόμενου θορύβου. Εικόνα 2.1. Τυπική διατομή ενός εύκαμπτου οδοστρώματος. [32] 2.2. Τύποι ασφαλτομιγμάτων Θερμά ασφαλτομίγματα (Hot Mixes). Η δυνατότητα χρησιμοποίησης πλέον του ενός ασφαλτομίγματος προϋποθέτει την ύπαρξη κατάλληλης ποιότητας και διαβάθμισης αδρανών, κατάλληλου τύπου ασφάλτου, κατάλληλου μηχανολογικού και μηχανικού εξοπλισμού, τεχνογνωσίας των εμπλεκόμενων (μελετητών και κατασκευαστών) και άρτιων προδιαγραφών. Στην Ελλάδα από την δεκαετία του 60 που εμφανίστηκαν τα συγκροτήματα παραγωγής 13

14 θερμών ασφαλτομιγμάτων, μέχρι και το τέλος της δεκαετίας του 90 χρησιμοποιούνταν σχεδόν αποκλειστικά μόνο ένας τύπος θερμού ασφαλτομίγματος, αυτός του ασφαλτικού σκυροδέματος. Θερμό ασφαλτόμιγμα ορίζεται το μίγμα ασφάλτου και μίγματος αδρανών υλικών που παράγεται εν θερμώ σε μόνιμη εγκατάσταση και διαστρώνεται/κυλινδρώνεται εν θερμώ πριν την απόδοση της ασφαλτική στρώσης στη κυκλοφορία. Τα θερμά ασφαλτομίγματα έχουν να εκπληρώσουν ένα μεγάλο εύρος απαιτήσεων για τις διαμορφωθείσες σήμερα συνθήκες κυκλοφορίας και οδήγησης [1]. Ειδικότερα τα ασφαλτομίγματα θα πρέπει να έχουν τη δυνατότητα: 1. να ανθίστανται στην παραμένουσα παραμόρφωση 2. να ανθίστανται στην ρηγμάτωση από κόπωση 3. να συνεισφέρουν στη φέρουσα ικανότητα του οδοστρώματος 4. να είναι αδιαπέρατα από νερό προς προστασία των υποκείμενων στρώσεων 5. να παρουσιάζουν καλή εργασιμότητα κατά την διάστρωση και να συμπυκνώνονται με τα διαθέσιμα μηχανήματα 6. να συντηρούντα εύκολα 7. να είναι μικρού κατά το δυνατόν κόστους Οι παραπάνω απαιτήσεις αποδεικνύουν την αναγκαιότητα σωστού σχεδιασμού και σύνθεσης των ασφαλτικών μιγμάτων με παράλληλη χρήση όλων των διαθέσιμων υλικών και τεχνολογιών για την διασφάλιση της καλής συμπεριφοράς και μεγάλης διάρκειας ζωής αυτών και κατ επέκταση του οδοστρώματος. Χαρακτηριστικοί τύποι ασφαλτομιγμάτων 1) Aασφαλτικό σκυρόδεμα (Asphalt Concrete) 2) Ασφαλτικό σκυρόδεμα για πολύ λεπτές στρώσεις (Asphalt concrete for very thin layers) 3) Πορώδες ασφαλτόμιγμα (Porous asphalt) 4) Θερμοκυλινδρούμενο ασφαλτόμιγμα (Hot Rolled Asphalt) 5) Σκυρομαστιχικό ασφαλτόμιγμα (Stone Mastic Asphalt) 6) Μαστιχικό ασφαλτόμιγμα (Mastic Asphalt) 7) Μαλακό ασφαλτόμιγμα (Soft Asphalt) Το βασικό χαρακτηριστικό όλων των ασφαλτομιγμάτων είναι η κοκκομετρική μετρική καμπύλη του μίγματος των αδρανών που μπορεί να είναι συνεχής ή μη συνεχής, δηλαδή υπάρχουν όλα τα κλάσματα των αδρανών ή να λείπουν και να βρίσκονται σε πολύ μικρή ποσότητα. Αναλόγως της ποσότητας κάθε κλάσματος των αδρανών, τα μίγματα χαρακτηρίζονται ως ανοικτής, μέσης, πυκνής ή πολύ πυκνής διαβάθμισης. Έτσι διαθέτουν πολλά έως πολύ λίγα κενά αέρος και συνεπώς να είναι περισσότερο διαπερατά ή σχεδόν αδιαπέρατα από αέρα ή νερό αντίστοιχα. Συγκριτικά με τους παραπάνω τύπους ασφαλτομιγμάτων, το μίγμα με τα περισσότερα κενά αέρος είναι το πορώδες ασφαλτόμιγμα και με φθίνουσα σειρά ακολουθούν, το SMA, το HRA και αυτό με τα λιγότερα κενά είναι το μαστιχικό ασφαλτόμιγμα.[1] 14

15 Εικόνα 2.2. Κοκκομετρικές διαβαθμίσεις τυπικών ασφαλτομιγμάτων. [1] Ψυχρά ασφαλτομίγματα (Cold Mixes). Ψυχρά ασφαλτομίγματα είναι τα ασφαλτομίγματα στα οποία το συνδετικό υλικό είναι ασφαλτικό γαλάκτωμα. Η ονομασία τους ψυχρά απορρέει από το γεγονός ότι η παραγωγή τους γίνεται σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος, σε αντίθεση με τα θερμά ασφαλτομίγματα στα οποία η θέρμανση της ασφάλτου και των αδρανών είναι απολύτως αναγκαία. Ακριβώς λόγω του ότι τα ψυχρά ασφαλτομίγματα παράγονται, αλλά και διαστρώνονται, σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος, είναι περισσότερο ευέλικτα από τα θερμά. Η ευελιξία τους συνίστανται στο γεγονός ότι είναι δυνατόν να μεταφέρονται σε μεγαλύτερες αποστάσεις, συγκριτικά με τα θερμά ασφαλτομίγματα, και να διαστρώνονται/συμπυκνώνονται επιτυχώς, ανεξάρτητα από την θερμοκρασία του μίγματος. [1] Η χρήση του ασφαλτικού γαλακτώματος, ως συνδετικού υλικού, προσδίδει και άλλα πλεονεκτήματα έναντι των θερμών ασφαλτομιγμάτων. Τα πλεονεκτήματα αυτά συνοψίζονται; 1. στην εξοικονόμηση ενέργεια, 2. στην προστασία του περιβάλλοντος (μηδενική ατμοσφαιρική ρύπανση) και 3. στη βελτίωση των συνθηκών εργασίας και ασφαλείας των εργαζομένων. Τα ψυχρά ασφαλτομίγματα διαιρούνται σε δύο βασικές κατηγορίες. Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν αυτά που χρησιμοποιούνται για στρώσεις κυκλοφορίας, ισοπεδωτικές στρώσεις, ασφαλτικές βάσεις ή για πλήρωση λακούβων. Οι κοκκομετρικές διαβαθμίσεις των αδρανών είναι παρόμοιες με αυτές των θερμών μιγμάτων και μπορεί να είναι κλειστού τύπου με συνεχή ή μη συνεχή κοκκομετρική διαβάθμιση, ή ανοικτού τύπου. Στην δεύτερη κατηγορία ανήκουν αυτά που χρησιμοποιούνται για αντιολισθηρές και σφραγιστικέ στρώσεις (λεπτοτάπητες). Τα μίγματα αυτά είναι κλειστού τύπου με συνεχή διαβάθμιση, περιέχουν λεπτότερα αδρανή, έχουν μεγαλύτερη εργασιμότητα, περιέχουν αρκετά μεγάλη περιεκτικότητα νερού συγκριτικά με τα πρώτα και ονομάζονται ψυχρά ασφαλτομίγματα τύπου σφραγιστικού ασφαλτοπολτού (Slurry seal). [1] Τα ψυχρά ασφαλτομίγματα ξεκίνησαν να χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα από το Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν τα μίγματα τύπου Slurry seal ως αντιολισθηροί λεπτοτάπητες και το 1993 τα ψυχρά ασφαλτομίγματα κλειστού τύπου ως στρώσεις κυκλοφορίας. Η επιτυχής εφαρμογή των ψυχρών ασφαλτομιγμάτων είχε ως αποτέλεσμα την έκδοση σχετικών εγκυκλίων από το ΥΠΕΧΩΔΕ, τόσο για τα μίγματα τύπου Slurry seal (ΥΠΕΧΩΔΕ, 1987 ΚΑΙ 1990) όσο και για τα ψυχρά ασφαλτομίγματα κλειστού και ανοικτού τύπου (ΥΠΕΧΩΔΕ 1994). [1] 15

16 Ημίθερμα Ασφαλτομίγματα (Warm Mixes). Για σκοπούς προστασίας του περιβάλλοντος και για σκοπούς οικονομίας,τα τελευταία δέκα χρόνια περίπου, έχει αναπτυχθεί στη Ευρώπη μια νέα τεχνολογία ασφαλτικών μιγμάτων, η τεχνολογία των ημίθερμων ασφαλτικών μιγμάτων (WMA). Πρόσφατα η νέα αυτή τεχνολογία άρχισε να κατακτά έδαφος και στις ΗΠΑ. Χαμηλώνοντας το ιξώδες της ασφάλτου ή και αυξάνοντας την εργασιμότητα του μίγματος με άλλους τρόπους επιτυγχάνεται η ανάμιξη, μεταφορά, διάστρωση και συμπίεση του ασφαλτομίγματος σε σημαντικά χαμηλότερες θερμοκρασίες. Τα παραδοσιακά θερμά ασφαλτομίγματα (ΗΜΑ) παρασκευάζονται σε θερμοκρασίες C σε αντίθεση με τα WMA τα οποία παρασκευάζονται σε θερμοκρασίες C. Έχει τεκμηριωθεί ότι με την νέα αυτή τεχνολογία επιτυγχάνεται μέχρι και 30% οικονομία σε ενέργεια και εκπομπή CO2. Μέχρι σήμερα έχουν αναπτυχθεί στη ΕΕ είκοσι δύο περίπου τεχνικές παραγωγής (WMA). Μερικές από αυτές είναι Synthetic Zeolite, Double Barrel Green, Low Energy Asphalt, WAM Foam, Evotherm, RedisetTM WMX, REVIXTM και Sasobit. Οι πρώτες τέσσερις βασίζονται στη δημιουργία αφρού (με τη χρήση ατμού) στο μίγμα και οι υπόλοιπες τέσσερεις στη χρήση χημικών ή οργανικών πρόσμεικτων. Η δημιουργία αφρού στο μίγμα επιτυγχάνεται με τη προσθήκη μικρής ποσότητας νερού στη άσφαλτο. Το νερό μετατρέπεται σε ατμό ο οποίος διασκορπίζεται στη ζεστή άσφαλτο με αποτέλεσμα να αυξάνεται κατά πολύ ο όγκος του συνδετικού υλικού και κατά συνέπεια η εργασιμότητα του μίγματος. Επιτυγχάνεται επίσης καλύτερη επικάλυψη των αδρανών υλικών. (Βραχίμης, [2]) Εικόνα 2.3. Όρια θερμοκρασιών ψυχρών, ημίθερμων και θερμών ασφαλτομιγμάτων. [33] Εικόνα 2.4. Συγκριτική φωτογραφία χρήσης θερμών και ημίθερμων ασφαλτομιγμάτων. [34] 16

17 2.3. Υλικά κατασκευής οδοστρώματος Αδρανή. Τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή των οδοστρωμάτων μπορεί να είναι θραυστά αδρανή υλικά, φυσικά αδρανή υλικά, σκωρίες, απορρίμματα ορυχείων, υλικά κατεδάφισης, τεχνητά αδρανή, ανακυκλωμένα υλικά ή οποιοδήποτε άλλο υλικό που πληροί τις εκάστοτε απαιτούμενες μηχανικές, φυσικές και χημικές ιδιότητες, για την στρώση που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί. Τα δύο πρώτα αδρανή υλικά (θραυστά και φυσικά αδρανή) χαρακτηρίζονται ως συμβατικά ή πρωτογενή υλικά ενώ όλα τα υπόλοιπα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δευτερογενή υλικά. [1] Θραυστά αδρανή υλικά. Τα θραυστά αδρανή (εικόνα 2.5) παράγονται σε λατομεία από διάφορα πετρώματα με κατάλληλες μηχανικές και χημικές ιδιότητες. Τα πετρώματα κατατάσσονται σε τρεις γενικές κατηγορίες: τα πυριγενή, τα ιζηματογενή και τα μεταμορφωσιγενή. Φυσικά αδρανή υλικά. Εικόνα 2.5. Θραυστά αδρανή υλικά στο λατομείο. [35] Τα φυσικά αδρανή υλικά (εικόνα 2.6) προέρχονται από φυσικές αποθέσεις και είναι γνωστά ως χαλίκια, αμμοχάλικα ή φυσική άμμος. Βρίσκονται σε ελαφρώς σταθεροποιημένη μορφή στις παλιές κοίτες ή όχθες χειμάρρων, στα υψίπεδα που δημιουργήθηκαν κατά τη μετά-παγετώνια περίοδο (υψίπεδο Λεπτοκαρυάς), στις εκβολές ποταμών ή χειμάρρων ή σε παραλίες. Τα υλικά φυσικών αποθέσεων χρησιμοποιήθηκαν και χρησιμοποιούνται ευρέως ως υλικά υποβάσεων και σε ορισμένες περιπτώσεις ως υλικά βάσεων. Τα αδρανή υλικά φυσικών αποθέσεων είναι μίγμα διαφόρων πετρωμάτων κυρίως ασβεστολιθικών, ψαμμιτικών και γρανιτικών. Λόγω αυτής ακριβώς της σύνθεσης τους τα θραυστά αδρανή έχουν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες από αυτές των ασβεστολιθικών πετρωμάτων και θα πρέπει να προτιμώνται από τα ασβεστολιθικά για τάπητες κυκλοφορίας όταν υπάρχει έλλειψη από άλλα σκληρότερα πετρώματα. Εικόνα 2.6. Φυσικά αδρανή από ποτάμιες αποθέσεις. [36] 17

18 Σκωρίες. Οι σκωρίες (εικόνα 2.7) είναι παραπροϊόντα που παράγονται κατά τη διαδικασία παραγωγής μετάλλων, όπως σιδήρου, νικελίου κλπ. Ο τύπος των σκωριών που παράγονται ποικίλλει ως προς τη χημική σύσταση, το ειδικό βάρος και το πορώδες. Η χρήση σκωριών στην οδοποιία συνήθως περιορίζονται σε έργα που γίνονται κοντά στα εργοστάσια παραγωγής. Οι σκωρίες χρησιμοποιούνται κυρίως ως υποκατάστατο των αδρανών υλικών για την κατασκευή βάσεων και υποβάσεων αλλά και για την παραγωγή ασφαλτομιγμάτων. Σε ελάχιστες μόνο περιπτώσεις χρησιμοποιούνται ως υποκατάστατο της παιπάλης (φίλλερ). Εικόνα 2.7. Σκωρίες ηλεκτρικού κλίβανου (παραπροϊόν της παραγωγής χάλυβα). [37] Δευτερογενή παραπροϊόντα ορυχείων. Τα απορρίμματα ορυχείων είναι πετρώματα με μικρή περιεκτικότητα σε μετάλλευμα που απορρίπτονται κατά τη διαδικασία εμπλουτισμού. Τα υλικά αυτά χρησιμοποιούνται κυρίως ως υλικά βάσης/υπόβασης. Υλικά κατεδαφίσεων (Μπάζα). Τα υλικά κατεδαφίσεων (εικόνα 2.8) χρησιμοποιούνται όπως και τα απορρίμματα ορυχείων, συνήθως, σε στρώσεις υποβάσεων ή βάσεων, αφού γίνει κάποια προεπιλογή και θραύση. Τα υλικά κατεδαφίσεων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν, υπό προυποθέσει, και σε ασφαλτικά μίγματα βάσης ή υπόβασης Τεχνητά Αδρανή. Εικόνα 2.8. Υλικά κατεδαφίσεων (Μπάζα). [38] Τα τεχνητά αδρανή παράγονται κυρίως από τη διαπύρωση πετρωμάτων όπως βωξίτου, σχιστόλιθου κλπ. Ορισμένα, όπως ο πεφρυγμένος βωξίτης, χαρακτηρίζονται για την υψηλή σκληρότητα τους και χρησιμοποιούνται ως σκληρά αδρανή για επιφανειακές στρώσεις (αντιολισθηρές στρώσεις). Άλλα τεχνητά αδρανή χαρακτηρίζονται από το μικρό ειδικό βάρος και χρησιμοποιούνται κυρίως στην παραγωγή ελαφρομπετόν. 18

19 Ανακυκλωμένα αδρανή υλικά παλαιών οδοστρωμάτων (Reclaimed Aggregates Products RAP). Τα ανακυκλωμένα υλικά παλαιών οδοστρωμάτων παλιών οδοστρωμάτων (εικόνα 2.9) προέρχονται από την ανακατασκευή παλαιών οδοστρωμάτων μετά από προεπιλογή και θραύση, χαρακτηρίζονται ως ανακυκλωμένα υλικά και χρησιμοποιούνται κυρίως σε υποβάσεις και βάσεις. Διαχωρισμός αδρανών. Εικόνα 2.9. Αδρανή από ανακυκλωμένα οδοστρώματα. [39] Το σύνολο των αδρανών υλικών διακρίνεται σε χονδρόκοκκα αδρανή, λεπτόκοκκα αδρανή κι λεπτότατα αδρανή ή λεπτά ή παιπάλη. Κατά τα ευρωπαϊκά πρότυπα, χονδρόκοκκο αδρανές, για ασφαλτικά μίγματα, είναι αυτό του οποίου οι κόκκοι συγκρατούνται στο κόσκινο των 2mm και διέρχονται του κόσκινου των 45mm. Στην περίπτωση αδρανών υλικών για ασύνδετες και υδραυλικά σταθεροποιημένες στρώσεις, χονδρόκοκκο χαρακτηρίζεται το αδρανές του οποίου οι κόκκοι συγκρατούνται στο κόσκινο των 2mm. Λεπτόκοκκο αδρανές για ασφαλτικά μίγματα είναι αυτό του οποίου οι κόκκοι διέρχονται από το κόσκινο των 2mm και συγκρατούνται στο κόσκινο των 0,063mm. Στην περίπτωση αδρανών υλικών για ασύνδετες ή υδραυλικά σταθεροποιημένες στρώσεις, χονδρόκοκκο χαρακτηρίζεται το αδρανές του οποίου οι κόκκοι διέρχονται του κόσκινου των 6,3mm. Ουσιαστικά, το λεπτόκοκκο αδρανές θα μπορούσε να ειπωθεί ότι έχει διαστάσεις άμμου. Λεπτότατα αδρανή ή παιπάλη, τέλος, κατά τα Ευρωπαϊκά πρότυπα και ανεξαρτήτως μίγματος είναι τα υλικά που διέρχονται από το κόσκινο των 0,063mm. Θα μπορούσε να ειπωθεί ότι τα λεπτότατα αδρανή ή τα λεπτά έχουν τη μορφή σκόνης. Στην περίπτωση που λεπτότατο αδρανές υλικό, οι περισσότεροι κόκκοι του οποίου διέρχονται από το κόσκινο των 0,063mm, προστίθεται στο μίγμα των υλικών για να προσδώσει κάποιες ιδιότητες, το λεπτότατο αυτό υλικό χαρακτηρίζεται ως λεπτότατο υλικό πλήρωσης ή φίλλερ. Κατά τα Αμερικάνικα πρότυπα, AASHTO ή ASTM, χονδρόκοκκο αδρανές ορίζεται αυτό του οποίου οι κόκκοι συγκρατούνται στο κόσκινο των 4,75mm (ή αλλιώς γνωστό και ως κόσκινο Νο 4, κατά τα Αμερικάνικα πρότυπα) Το λεπτόκοκκο αδρανές, κατά τα Αμερικάνικα πρότυπα, ορίζεται αυτό του οποίου οι κόκκοι διέρχονται από το κόσκινο των 4,75mm και συγκρατούνται στο κόσκινο των 75μm (ή κόσκινο Νο 200). Τέλος, λεπτότατα αδρανή κατά τα Αμερικανικά πρότυπα, ορίζεται το αδρανές υλικό που διέρχεται από το κόσκινο των 75μm (ή το κόσκινο Νο 200). [1] Άσφαλτος. Η άσφαλτος ορίζεται ως ένα ιξώδες υγρό ή στερεό που αποτελείται κυρίως από υδρογονάνθρακες, και μαλακώνει σταδιακά με την θέρμανση. Είναι μαύρου η καφέ χρώματος και έχει μονωτικές και συγκολλητικές ιδιότητες. Αποκτάται από την διύλιση του αργού πετρελαίου και επίσης βρίσκεται ως φυσικό απόθεμα ή ως συστατικό της φυσικής ασφάλτου, στην οποία συνυπάρχει με ορυκτά υλικά. Η ευρύτερα διαδεδομένη πλέον είναι η πετρελαϊκή άσφαλτος κυρίως για οικονομικούς λόγους αφού είναι αρκετά δαπανηρή και δύσκολη η συλλογή της φυσικής ασφάλτου. Η κύρια χρήση της είναι στην κατασκευή οδοστρωμάτων ως συνδετικό υλικό μεταξύ των κοκκομετρικά διαβαθμισμένων αδρανών για την παραγωγή του ασφαλτομίγματος. Στη συνέχεια το ασφαλτόμιγμα θα επιστρωθεί στο σημείο κατασκευής του δρόμου. Έτσι με την επίστρωση του ασφαλτομίγματος γίνεται μια ομοιόμορφη κατανομή του φορτιού πάνω από τα υποκείμενα στρώματα του 19

20 εδάφους, της υπόβασης και της βάσης. Πρέπει να ληφθεί υπόψη η αντοχή του οδοστρώματος στις δύο βασικές φθορές α) τη φθορά λόγω κόπωσης β) και τη φθορά λόγω παραμένουσας παραμόρφωσης εξαρτάται απόλυτα από τις ιδιότητες της ασφάλτου, η οποία πρέπει να πληροί συγκεκριμένες μηχανικές και ρεολογικές προδιαγραφές. Εικόνα Φυσική άσφαλτος. [40] Η χρήση της φυσικής ασφάλτου στη κατασκευή οδοστρωμάτων είναι περιστασιακή λόγω δυσκολίας καθαρισμού και συλλογής της από το πέτρωμα γεγονός που την καθιστά μη συμφέρουσα οικονομικά διαδικασία. Πετρελαϊκή άσφαλτος. Η Πετρελαϊκή άσφαλτος (εικόνα 1.11) είναι παράγωγο κλασματικής απόσταξής έργου πετρελαίου. Το αργό πετρέλαιο προέρχεται από οργανική ύλη (φυτική και θαλάσσιους οργανισμούς) η οποία, πριν από εκατομμύριά χρόνια, εναποτέθηκε σε πολύ μεγάλα πάχη, μαζί με λάσπη και κομμάτια βράχων, στον πυθμένα των ωκεανών. Εικόνα Πετρελαϊκή άσφαλτος. [41] 20

21 Τύποι ασφάλτων. Εικόνα Σχηματικό διάγραμμα παράγωγων του αργού πετρελαίου. [42] Σήμερα οι τύποι ασφάλτων που υπάρχουν στο εμπόριο χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες ανάλογα με τη χρήση τους. Οι κατηγορίες αυτές είναι οι άσφαλτοι οδοστρωσίας και οι άσφαλτοι που προορίζονται για βιομηχανική χρήση. Εμάς μας ενδιαφέρουν μόνον οι άσφαλτοι οδοστρωσίας για αυτό και αναλύονται παρακάτω: Άσφαλτος οδοστρωσίας. Η άσφαλτος που χρησιμοποιείται στη οδοποιία διαχωρίζεται κυρίως συναρτήσει του βαθμού διεισδυτικότητας, δηλαδή πόση είναι η διεισδυτικότητα της για συγκεκριμένο φορτίο, σε θερμοκρασία 25 και για χρόνο 5 δευτερολέπτων. Συγκεκριμένα μεγαλύτερη διεισδυτικότητα έχει η μαλακότερη άσφαλτος και αντίστοιχα η σκληρότερη έχει μικρότερη. Μονάδα μέτρησης του βαθμού διεισδυτικότητας είναι το pen, όπου 1pen = 0,1 mm. Οι άσφαλτοι χρησιμοποιούνται ευρύτερα στην οδοστρωσία είναι οι εξής: 1. 40/50 pen 2. 60/70 pen 3. 80/100 pen /150 pen /300 pen Φυσικά ανάλογα με τη χώρα και τις ανάγκες παράγονται κι άλλα είδη ασφάλτων. Πάντως ο κάθε τύπος ασφάλτου χαρακτηρίζεται και από άλλες χαρακτηριστικές ιδιότητες όπως η ολκιμότητα, σημείο ανάφλεξης κτλ. τα οποία λαμβάνονται υπόψη κατά τη χρήση. Ιδιότητες Πρότυπο ASTM Τύποι ασφάλτων οδοστρωσίας κατά ASTM D 946 (ταξινόμηση βάσει της διείσδυσης) 40/50 60/70 85/ / /300 Διεισδυτικότητα, pen D Σημείο μάλθωσης, D Σημείο ανάφλεξης, D Ολκιμότητα στους 25, mm D Διαλυτότητα σε τριχλωροαιθυλένιο Μετά από θέρμανση στους 163 Διατηρηθείσα διείσδυση, % Ολκιμότητα στους 25, mm D D 1754 D D Πίνακας 2.1. Ταξινόμηση των βασικών τύπων ασφάλτου. [1] 21

22 Ασφαλτικά γαλακτώματα. Η εφαρμογή ασφαλτικών γαλακτωμάτων (εικόνα 1.13) σε έργα οδοποιίας γίνεται για περίπου 70 χρόνια με διαρκώς αυξανόμενες ποσότητες κατανάλωσης. Στην Ελλάδα η χρήση των ασφαλτικών γαλακτωμάτων οδοποιίας είναι ακόμα πολύ περιορισμένη σε σχέση με τι άλλες αναπτυγμένες χώρες στον τομέα της οδοποιίας. τα ασφαλτικά γαλακτώματα ανήκουν στην κατηγορία των ρευστών ασφαλτικών υλικών και αποτελούνται από άσφαλτο, νερό και γαλακτωματοποιητή ως πρώτη ύλη για την παραγωγή ψυχρών ασφαλτομιγμάτων. Εικόνα Ασφαλτικό γαλάκτωμα. [42] Δομή χαρακτηριστικά των ασφαλτικών γαλακτωμάτων. Τα ασφαλτικά γαλακτώματα είναι προϊόντα γαλακτωματοποίησης της ασφάλτου με νερό. Η τυπική αναλογία ασφάλτου νερού είναι 60% - 40% κατά βάρος αντίστοιχα. Τα σωματίδια ασφάλτου, μεγέθους 0,1 10 μm βρίσκονται σε μόνιμη αιώρηση μέσα στον νερό. Η αιώρηση των σωματιδίων της ασφάλτου επιτυγχάνεται με την ομοιόμορφη φόρτιση αυτών κατά το στάδιο της γαλακτωματοποίησης με την προσθήκη χημικού πρόσθετου που ονομάζεται γαλακτωματοποιητής. Γαλακτωματοποιητής είναι μια ουσία που φορτίζει ομοιόμορφα τα μικροσκοπικά σωματίδια της ασφάλτου και έτσι διατηρείται η μόνιμη αιώρηση τους κι έτσι αποφεύγεται η συγκόλληση τους μέσα στον νερό, όπου και παράγεται το γαλάκτωμα. Τα ασφαλτικά γαλακτώματα χωρίζονται σε δύο κατηγορίες ανάλογα με τη φόρτιση των σωματιδίων της ασφάλτου. Είναι τα κατιονικά ή όξινα όπου τα σωματίδια είναι θετικά φορτισμένα και τα ανιονικά ή αλκαλικά όπου τα σωματίδια είναι αρνητικά φορτισμένα. Αξίζει να σημειωθεί ότι ή ονομασία όξινα προέρχεται από το γεγονός ότι τα σωματίδια βρίσκονται σε αιώρηση σε όξινο υδατικό περιβάλλον και αντίστοιχα στην περίπτωση των αλκαλικών το υδατικό περιβάλλον που αιωρούνται τα σωματίδια είναι αλκαλικό. Σήμερα τόσο διεθνώς όσο και στην Ελλάδα, τα ασφαλτικά γαλακτώματα χρησιμοποιούνται σε όλο το φάσμα των έργων οδοποιίας όπως: 1. Στην παραγωγή ψυχρών ασφαλτομιγμάτων παντός τύπου σε μόνιμη η αυτοκινούμενη μονάδα παραγωγής 2. Ασφαλτικές απαλείψεις 3. Συγκολλητικές επαλείψεις 4. Ψυχρά ασφαλτομίγματα με δυνατότητα αποθήκευσης για πλήρωση λάκκων. 5. Πλήρωση επιφανειακών ρωγμών οδοστρωμάτων 6. Σταθεροποίηση πρανών 22

23 Πάντως τα ασφαλτικά γαλακτώματα πλεονεκτούν όχι μόνο συγκεκριμένα με την άσφαλτο αλλά και με τα ασφαλτικά διαλύματα (ρευστά προϊόντα, με χαμηλό ιξώδες συγκριτικά με την άσφαλτο, αποτέλεσμα της ανάμιξης της ασφάλτου με διάφορους διαλύτες). Οι λόγοι που πλεονεκτούν είναι οι εξής: 1. Συμβάλλουν στη μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης 2. Είναι πιο συμφέροντα από άποψη κατανάλωσης ενέργειας 3. Μπορούν να καλύπτουν υγρές επιφάνειες και αδρανή 4. Επιταχύνουν τις εργασίες οδοποιίας και βελτιώνουν την παραγωγικότητα των συνεργείων 5. Είναι ασφαλέστερα για ασφαλτικές εργασίες 6. Αποτρέπουν ορισμένες κατασκευαστικές αστοχίες 7. Επιφέρουν καλύτερα αποτελέσματα στις εργασίες συγκόλλησης επικάλυψης Τα παραπάνω πλεονεκτήματα προκύπτουν από το γεγονός ότι τα ασφαλτικά γαλακτώματα έχουν πολύ χαμηλό ιξώδες οπότε σε κανένα σημείο της εφαρμογής τους δεν εμφανίζεται χρήση θερμότητας. Έτσι οι ασφαλτικές διεργασίες γίνονται ασφαλέστερες και χωρίς να εμποδίζεται η κατασκευή των οδοστρωμάτων πλέον λόγω χαμηλών περιβαλλοντικών θερμοκρασιών. Η βασική καινοτομία εντοπίζεται στην χρήση νερού αντί για διαλύτη (ασφαλτικά διαλύματα) και έτσι εξατμίζεται το νερό κι όχι υλικό υψηλής ενέργειας και αξίας, συνεισφέροντας έτσι και στην μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, σε αντίθεση φυσικά με τους διαλύτες. Τέλος οι γαλακτωματοποιητές για την παραγωγή κατιονικών γαλακτωμάτων έχουν από τη φύση τους συγκολλητικές δυνατότητες οπότε προστιθέμενοι στη άσφαλτο ισχυροποιούν τη συγκολλητική της ικανότητας. Συνοψίζοντας το ασφαλτικό γαλάκτωμα πρέπει να πληροί κάποιες συγκεκριμένες προϋποθέσεις. Καταρχήν πρέπει να είναι σταθερό να μπορεί να αποθηκευτεί για αρκετό χρονικό διάστημα κι έπειτα να μεταφερθεί στο σημείο του έργου χωρίς να διασπαστεί. Επίσης θα πρέπει να έχει κατάλληλο ιξώδες για να μπορεί να ψεκαστεί στο σημείο ασφαλτόστρωσης σε θερμοκρασία περιβάλλοντος χωρίς να χρειάζεται επιπλέον θέρμανση. Τέλος θα πρέπει να επικολλάται καλά επί των αδρανών και να διασπάται με τον επιθυμητό βαθμό διάσπασης. Ρυθμός διάσπασης γαλακτώματος. Ο ρυθμός διάσπασης του γαλακτώματος είναι μια από τις βασικότερες συνιστώσες για τη σωστή συμπεριφορά του γαλακτώματος καθώς και για την επιτυχία της κατασκευής. Θα πρέπει να είναι τέτοιες ώστε, στην περίπτωση των ψυχρών ασφαλτομιγμάτων, να παρέχει τον απαιτούμενο χρόνο για την ομοιόμορφη και πλήρη διασπορά της ασφάλτου στη επιφάνεια των αδρανών και παράλληλα να επιταχύνει τη γρήγορη ανάπτυξη της συνεκτικότητας του μίγματος, ώστε να δύναται να δοθεί την κυκλοφορία όσο το δυνατόν συντομότερα. Τόσο τα κατιονικά όσο και τα ανιονικά γαλακτώματα, όταν έρθουν σε επαφή με το μίγμα των αδρανών ή με την επιφάνεια του οδοστρώματος αρχίζουν να διασπώνται. Δηλαδή τα σωματίδια της ασφάλτου λόγω της διατάραξης της ισορροπίας του συστήματος δεν μπορούν να είναι πλέον σε αιώρηση και τα σωματίδια της ασφάλτου αρχίζουν να επικάθονται πάνω στην επιφάνεια των αδρανών. Η διάσπαση του γαλακτώματος γίνεται αντιληπτή και με γυμνό μάτι καθώς αλλάζει το χρώμα του από καφέ σε μαύρο. Ο χρόνος που απαιτείται για τη διασπορά του γαλακτώματος/ασφάλτου στην επιφάνεια των αδρανών είναι ο χρόνος ανάμιξής που στην περίπτωση παράγωγής του μίγματος σε μόνιμή εγκατάσταση δεν ξεπερνά το ένα λεπτό. Στην περίπτωση που το ασφαλτικό γαλάκτωμα ψεκάζεται, για εργασίες όπως ασφαλτικέ επαλείψεις, ο ρυθμός διάσπασης θα πρέπει να είναι τέτοιος ώστε να αναπτύσσεται το δυνατόν συντομότερα η συνεκτικότητα μεταξύ ασφάλτου και αδρανών έτσι ώστε, μετά να αποδίδεται το έργο σε κυκλοφορία όσο το δυνατόν συντομότερα. Συνοψίζοντας ο ρυθμός διάσπασης του γαλακτώματος εξαρτάται από: 1. Τη σύνθεση του γαλακτώματος 2. Το ρυθμό εξάτμισης του ύδατος 3. Τις κλιματολογικέ συνθήκες (θερμοκρασία περιβάλλοντος, υγρασία κλπ.) 4. Την απορροφητικότητα των αδρανών 5. Τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά των αδρανών 23

24 6. Την παρενόχληση του συστήματος γαλάκτωμα αδρανή κατά την διάρκεια της ανάμιξης του ασφαλτομίγματος και τη διάστρωση του. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα κατιονικά γαλακτώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν με όλα τα αδρανή και, λόγω του ότι διασπώνται πλήρως πολύ γρηγορότερα από τα ανιονικά, χρησιμοποιούνται πλέον αποκλειστικά. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη συγκολλητικοτήτα του γαλακτώματος και κατ επέκταση της ασφάλτου με τα αδρανή είναι 1. Ο τύπος και η ποσότητα του γαλακτωματοποιητή 2. Ο τύπος και η ποιότητα της ασφάλτου 3. Το PH του υδατικού διαλύματος του γαλακτωματοποιητή 24

25 Κεφάλαιο 3. Τα Πλαστικά Υλικά και η Χρήση τους σε Ελλάδα και Ε.Ε. 3.1 Πλαστικά. Τα πλαστικά αποτελούν μια γενική ομάδα συνθετικών υλικών που αποτελούνται από μακρομόρια ή πολυμερή, δηλαδή υψηλού μοριακού βάρους αλυσίδες, τα κύρια στοιχεία των οποίων είναι άτομα άνθρακα. Η χημική δομή του πολυμερούς, έχει σημαντική επίδραση στις μηχανικές, φυσικές και χημικές ιδιότητες του πλαστικού. Κι αυτό γιατί τα δομικά στοιχεία του πολυμερούς, είναι μονομερή των οποίων η σύσταση επηρεάζει τόσο την φύση της κύριας αλυσίδας, όσο και τις αλληλεπιδράσεις των υποκατάστατων μεταξύ των αλυσίδων. Τα πλαστικά που αποτελούνται από ελεύθερες αλυσίδες καλούνται θερμοπλαστικά. Τα υλικά αυτά τήκονται με θέρμανση και στερεοποιούνται όταν ψύχονται, επιτρέποντας έτσι την επεξεργασία τους στην κατάσταση τήγματος. Τα δικτυωμένα πολυμερή ονομάζονται θερμοσκληρυνόμενα ή θερμοανθεκτικά. Τα θερμοσκληρυνόμενα εμφανίζουν δικτυωμένες δομές στις τρεις διαστάσεις και αντί να μαλακώνουν αποσυντίθενται κατά την θέρμανση. Όλα τα πλαστικά που βρίσκονται στο εμπόριο είναι θερμοπλαστικά. Τα ελαστομερή εμφανίζουν μια δομή ενδιάμεση με αυτή των θερμοσκληρυνόμενων και των θερμοπλαστικών, με τις μοριακές αλυσίδες να δικτυώνονται με γέφυρες θείου κατά των βουλκανισμό. Η συμπεριφορά της ροής του τη τήγματος πολυμερούς, εκφράζεται συνηθώς με το ιξώδες, το οποίο εξαρτάται από το μοριακό μήκος της αλυσίδας. Όσο πιο μικρές οι αλυσίδες τόσο πιο εύκολη η ροή. Οι μοριακές αλυσίδες με την θερμική κίνηση περιστρέφονται γύρω από τον άξονα της αλυσίδας και λαμβάνουν μια τυχαία διαμόρφωση θυσάνου (κουβαριού) στην κατάσταση τήγματος. Στην κατάσταση τήγματος μεταβαίνει το πολυμερές όταν υπερβεί την θερμοκρασία στην οποία αρχίζει να μαλακώνει. Τότε μεταξύ των θυσάνων, κυρίως των εξωτερικών τμημάτων των αλυσίδων των θυσάνων, αναπτύσσονται δευτερογενείς δεσμοί. (Μπόκαρης, [3]) Τα πιο διαδεδομένα πλαστικά που χρησιμοποιούνται σήμερα στην βιομηχανία είναι τα PVC, PE (εικόνα 3.1), PP (εικόνα 3.2), PS και PET (εικόνα 3.3). Οι θερμοκρασίες στις οποίες μαλακώνουν τα υλικά τα πολυαιθυλένια, πολυπροπυλένια και πολυστερίνια κυμαίνονται μεταξύ , γεγονός που τα καθιστά ιδανικά για συνδετικό υλικό (αντικατάσταση της ασφάλτου),ενώ για τα PET οι θερμοκρασίες αυτές ξεπερνούν τους 250 και προτιμώνται κυρίως για χρήση ως αδρανή καθώς απαιτείται πολύ μεγαλύτερη ενέργεια για να λιώσουν και να χρησιμοποιηθούν ως συνδετικό υλικό (Μπόκαρης, [3]). Εικόνα 3.1. Υλικό συσκευασίας από πολυαιθυλένιο. [43] 25

26 Εικόνα 3.2. Υλικό συσκευασίας από πολυπροπυλένιο. [43] Εικόνα Υλικό συσκευασίας από PET. [44] 3.2. Ποσοτικά στοιχεία. Τα πλαστικά παράγονται μέσω της διύλισης του αργού πετρελαίου. Στην εικόνα 3.4 φαίνεται η παγκόσμια κατανομή του πετρελαίου για διάφορες χρήσεις. Βλέπουμε ότι η παραγωγή των πλαστικών απαιτεί μόλις το 4-6 % της παραγωγής του πετρελαίου. Εικόνα 3.4. Ποσοστιαία κατανομή πετρελαίου για διάφορες χρήσεις. (Plastics Europe 2016, [4]) 26

27 Από την ετήσια έκθεση για τα πλαστικά (χρονιά μελέτης 2016) παρουσιάστηκαν τα εξής στοιχεία: η παγκόσμια παραγωγή των πλαστικών ξεπέρασε τους 335 εκατομμύρια τόνους το 2016 με την Ευρώπη να παράγει περίπου το 18% της παγκόσμιας παραγωγής ξεπερνώντας τους 60 εκατομμύρια τόνους πλαστικών. Εικόνα 3.5. Ζήτηση πλαστικού ανά χώρα. [4] Από την ετήσια έρευνα που αφορά την αγορά των πλαστικών στης Ευρώπη βλέπουμε την κατάσταση που επικρατεί την χρονιά μελέτης ( ). Παρατηρούμε ότι οι 6 μεγαλύτερες χώρες της Ευρώπης εμφανίζουν ετήσια ζήτηση για πλαστικό μεγαλύτερη από 3 εκατομμύρια τόνους με την Γερμανία να αγγίζει περίπου τα 12 εκατομμύρια τόνους. Γερμανία, Ιταλία, Γαλλία, Ισπανία, Ηνωμένο Βασίλειο, Πολωνία καθώς και το Βέλγιο/Λουξεμβούργο και η Ολλανδία που συμπληρώνουν τις 8 χώρες με την μεγαλύτερη ζήτηση σε πλαστικό στην Ευρώπη και καλύπτουν περίπου το 80% της συνολικής ζήτησης πλαστικών στην Ευρώπη. Η Ελλάδα εμφανίζει ετήσια ζήτηση πάνω από μισό εκατομμύριο τόνους πλαστικών. (εικόνα 2.5) 27

28 Εικόνα 3.6. Απόλυτη ποσότητα πλαστικού ανά είδος. [4] Εικόνα 3.7. Ποσοστιαία κατανομή πλαστικών ανά είδος. [4] Τα υλικά που χρησιμοποιούνται περισσότερο είναι το πολυπροπυλένιο και το πολυαιθυλένιο (χαμηλής πυκνότητας) που αποτελούν το 19,3% και το 17,5% της συνολικής ποσότητας των πλαστικών αντίστοιχα. Τα πλαστικά αυτά από πολυαιθυλένιο και πολυπροπυλένιο χρησιμοποιούνται κυρίως ως υλικά συσκευασίας φαγητού ή γεωργικών προϊόντων, καθώς και σακούλες και υλικά συσκευασίας περιτυλίγματος. Τα πλαστικά 28

29 από PET αποτελούν το 7,5% περίπου του συνόλου των πλαστικών και προέρχονται κυρίως από πλαστικά μπουκάλια νερού, πλαστικά μπουκάλια αναψυκτικών, χυμών και καθαριστικών. (εικόνα 2.7) Εικόνα 3.8. Διάγραμμα απεικόνισης των ποσοστών συλλογής, ανακύκλωσης, υγειονομικής ταφής και ανάκτησης ενέργειας στην Ευρώπη. [4] Εικόνα 3.9. Χάρτης απεικόνισης του ποσοστού υγειονομικής ταφής ανά χώρα. [4] 29

30 Εικόνα Διάγραμμα απεικόνισης των ποσοστών ανακύκλωσης, ανάκτησης ενέργειας και υγειονομικής ταφής ανά χώρα. [4] Είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι το 2016 ήταν η πρώτη χρονιά κατά την οποία η ανακύκλωση, ως μέθοδος διαχείρισης των αστικών αποβλήτων, ξεπέρασε την υγειονομική ταφή απορριμμάτων (εικόνα 2.8). Συνολικά συλλέχθηκαν για το 2016 περίπου 27.1 εκατομμύρια τόνοι στερεών αποβλήτων (περίπου τα μισά από όσα καταναλώνονται) τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή ενέργειας το 41,6%, ανακυκλώθηκαν τα 31,1% και πραγματοποιήθηκε υγειονομική ταφή στο 27,3% αυτών (εικόνα 2.8). Ωστόσο παρά την τρομερή βελτίωση που παρατηρείται την τελευταία δεκαετία ( ) στην Ευρώπη, υπάρχουν χώρες στις οποίες η υγειονομική ταφή απορριμμάτων αποτελεί την δεύτερη ή ακόμη και τη πρώτη επιλογή για την διαχείριση των στερεών αποβλήτων. Παρατηρούμε ότι οι Σκανδιναβικές χώρες και οι κάτω χώρες διατηρούν εξαιρετικά χαμηλά τα ποσοστά της υγειονομικής ταφής σε ποσοστά κάτω από 10% (εικόνα 2.9). Η πλειοψηφία των υπόλοιπων χωρών της κεντρικής Ευρώπης πραγματοποιούν υγειονομική ταφή σε ποσοστά μέχρι και 50%, ενώ οι βαλκανικές χώρες φαίνεται να χρησιμοποιούν ως βασική την μέθοδο αυτή καθώς την εφαρμόζουν όλες σε ποσοστά που ξεπερνούν κατά πολύ από 50%. Δυστυχώς η χώρα μας εμφανίζεται στις χαμηλότερες θέσεις της σχετικής λίστας καθώς εμφανίζεται να ανακυκλώνει μόλις το 20% των στερεών αποβλήτων, να χρησιμοποιεί για την παραγωγή ενέργειας ένα ελάχιστό ποσοστό μικρότερο από 5% και επιλέγει την μέθοδο της υγειονομική ταφής για πάνω από το 75% των στερεών αποβλήτων που έχουν συνολικά συλλεχθεί (εικόνα 2.10). Η ανακύκλωση των πλαστικών είναι απαραίτητη εξαιτίας: 1. της πολύ μεγάλης ανάπτυξης της παραγωγής και της χρήσης πολυμερών υλικών, 2. της μεγάλης ανάπτυξης των υλικών συσκευασίας και προϊόντων μιας χρήσης, 3. του τεράστιου όγκου των απορριμμάτων, 4. της χαμηλής βιοαποικοδομησιμότητας των πολυμερών, 5. της αύξησης της τιμής πρώτης ύλης (πετρέλαιο), 6. της μεγάλης ανάγκης για εξοικονόμηση ενέργειας και μείωση των εκπεμπόμενων καυσαερίων, 7. αποτελεί οδηγία Ευρωπαϊκής Ένωσης (Landöll Directive 1999) Μείωση των βιοαποικοδομήσιμων δημοτικών αποβλήτων κατά 25% αυτών του 1995 μέχρι το 2010, 50% μέχρι το 2017 και 65% μέχρι το 2020 Απαγόρευση της ταφής υγρών, εκρηκτικών ειδικών απορριμμάτων και ελαστικών. (Γκότσης, [5]) 30

31 3.3. Πλαστική συσκευασία και περιβάλλον. Η πλαστική συσκευασία κατηγορείται κακώς ως σημαντικός παράγων περιβαλλοντικής υποβάθμισης Η αλλαγή των συσκευασιών με εναλλακτικά προϊόντα θα στοίχιζε: 404 % παραπάνω βάρος απορριμμάτων 201 % αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας για την κατασκευή τους 212 % αύξηση στο κόστος επίσης δεν συνυπολογίζονται οι παράπλευρες απώλειες της σπατάλησης των πηγών των εναλλακτικών υλικών (δένδρα, νερό άρδευσης κλπ.) Εικόνα Συγκριτική εικόνα της αύξησης του βάρους, του όγκου και της απαιτούμενης ενέργειας για την αντικατάσταση των πλαστικών ως υλικό συσκευασίας από κάποιο άλλο υλικό. [5] Παρατηρούμε ότι η σύγκριση του πλαστικού ως υλικό συσκευασίας υπερτερεί συντριπτικά σε σχέση με οποιαδήποτε άλλο υλικό που ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί ως υλικό συσκευασίας. Ενδεικτικά φαίνεται στην εικόνα πόσο θα αυξανόταν το κόστος συσκευασίας, αλλά και το περιβαλλοντικό κόστος με την αντικατάσταση της πλαστικής συσκευασίας από κάποια άλλη μορφή συσκευασίας. 31

32 Εικόνα Συγκριτική ανάλυση μεταφοράς νερού σε πλαστικά και γυάλινα μπουκάλια. [5] Στην παραπάνω εικόνα, 2.13, παρατηρούμε πόσο υπερτερεί το πλαστικό κατά την μεταφορά ενός υλικού σε σύγκριση με το γυαλί. Κατά την μεταφορά φιαλών νερού βλέπουμε ότι μπορούμε να μεταφέρουμε σχεδόν 50% περισσότερο νερό όταν χρησιμοποιούνται πλαστικά μπουκάλια από γυάλινα. 32

33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Εισαγωγή Η ενσωμάτωση των πλαστικών αποβλήτων στο οδόστρωμα μπορεί να γίνει με διάφορες διαδικασίες και μεθόδους οι οποίες διαφοροποιούνται ως προς το πλαστικό υλικό που πρόκειται να προστεθεί (μορφή, είδος κλπ.), ως προς τα αναμενόμενα αποτελέσματα που θα προκύψουν, αλλά και ως προς τον δομικό ρόλο και την θέση που κατέχει το υλικό εντός του οδοστρώματος (αντικατάσταση αδρανούς σε συνδετικές στρώσεις, αντικατάσταση αδρανούς σε ασύνδετες στρώσεις, αντικατάσταση συνδετικού υλικού, τροποποιητής της ασφάλτου). Οι γνωστές μέθοδοι με τις οποίες πραγματοποιείται αυτή η προσθήκη των πλαστικών στο οδόστρωμα, μετά από μελέτη και ανάλυση της βιβλιογραφίας, συγκεντρώνονται στις εξής τέσσερις. 1. Ξηρή μέθοδος ενσωμάτωσης ανακυκλωμένου πλαστικού σε θερμά ασφαλτομίγματα. 2. Υγρή μέθοδος ενσωμάτωσης ανακυκλωμένου πλαστικού σε θερμά ασφαλτομίγματα. Στην ουσία πρόκειται για τροποποίηση της ασφάλτου με την χρήση ανακυκλωμένου πλαστικού 3. Ενσωμάτωση ως αδρανούς υλικού στις ασφαλτικές συνδετικές στρώσεις 4. Ενσωμάτωση ως αδρανούς σε βάση/υπόβαση Οι τρεις πρώτες αναφέρονται στην ενσωμάτωση των ανακυκλωμένων πλαστικών στο ασφαλτόμιγμα, ενώ η τελευταία μελετά την ενσωμάτωση των πλαστικών στις ασύνδετες στρώσεις του οδοστρώματος. Οι δύο πρώτες μέθοδοι αφορούν την προσθήκη ενός κλάσματος πλαστικών υλικών, μετά από κατάλληλη επεξεργασία, στο ασφαλτομιγμα, ώστε αυτά να λειτουργήσουν σαν πρόσθετο συνδετικό υλικό επικουρικά με την άσφαλτο, οδηγώντας σε μείωση του ποσοστού χρήσης της (ξηρή μέθοδος), ή στην τροποποίηση/βελτίωση των ιδιοτήτων της (υγρή μέθοδος). Η τρίτη μέθοδος αναφέρεται στην εισαγωγή πλαστικών σβώλων η νιφάδων έπειτα από κατάλληλη επεξεργασία, αντικαθιστώντας ένα ποσοστό των αδρανών στις ασφαλτικές/συνδετικές στρώσεις περιορίζοντας το βάρος του ασφαλτομίγματος αλλά και την χρήση των απαιτούμενών αδρανών. Αντίστοιχα με την τέταρτη μέθοδο περιγράφεται η ενσωμάτωση των πλαστικών στις ασύνδετες στρώσεις και όχι στο ασφαλτόμιγμα. Και με αυτή την μέθοδο καταλήγουμε σε ένα ελαφρύτερο οδόστρωμα με μικρότερο ίδιο βάρος και με περιορισμένη ποσότητα αδρανών Ξηρή μέθοδος (εισαγωγή ως συνδετικό υλικό αντικατάσταση μέρους της ασφάλτου) Εισαγωγή. Η μέθοδος αυτή αποτελεί μια τεχνική διαδικασία κατά την οποία διάφορα είδη πλαστικών στερεών αποβλήτων κυρίως πολυαιθυλένιο (PE) και πολυπροπυλένιο (PP) θρυμματίζονται σε κοπτήρες και παίρνουν την μορφή ινών ή νιφάδων, και αφού καθαριστούν, έπειτα αναμειγνύονται αρχικά με θερμά αδρανή στην θερμοκρασία των 160 περίπου και με θερμή άσφαλτο στην συνέχεια (εικόνα 3.18). H επαφή των πλαστικών νιφάδων με τα θερμά αδρανή έχει σαν αποτέλεσμα μετά από κάποια δευτερόλεπτα ανάμιξης (15-30 sec) να ξεκινήσει η διαδικασία μάλθωσης των πλαστικών τα οποία λιώνουν και δημιουργούν μια πολύ λεπτή πλαστική στρώση επικάλυψης γύρω από τα αδρανή. Τα αδρανή αυτά, με επικάλυψη από πλαστικό χάριν συντομίας θα αναφέρονται ως PCA (Plastic Coated Aggregate, εικόνα 3.17). Στην συνέχεια της διαδικασίας τα επικαλυμμένα αυτά αδρανή αναμειγνύονται με την άσφαλτο και δημιουργείται το ασφαλτόμιγμα με PCA. Η διαδικασία αυτή στοχεύει στην αντικατάσταση ενός μέρους της ασφάλτου με τα πλαστικά πολυμερή υλικά. Με το τρόπο αυτό χρησιμοποιείται μικρότερο ποσοστό ασφάλτου από ότι σε ένα συμβατικό ασφαλτόμιγμα, που αντικαθίσταται από ένα πολύ φθηνότερο, σε πολλές περιπτώσεις, υλικό που δείχνει να βελτιώνει και την συμπεριφορά του ασφαλτομίγματος. Έτσι δημιουργείται ένα οικονομικότερο, ανθεκτικότερο και πιο οικολογικό ασφαλτόμιγμα. 33

34 Εικόνα 4.1. Η αλλαγή στην μορφή των αδρανών μετά την επικάλυψη με πλαστικά. [63] Εικόνα 4.2. Η διαδικασία προσθήκης των πλαστικών ώστε να επικαλυφθούν τα αδρανή και να σχηματιστεί η επικαλυπτική στρώση. [64] Η μέθοδος αυτή έχει αναπτυχθεί κυρίως στην Ινδία και σε χώρες της Ανατολής. Εμπνευστής της μεθόδου αυτής είναι ο καθηγητής στο τμήμα χημείας στο πανεπιστήμιο του Μαντράς στην πόλη Τσενάι της Ινδίας, Rajagopalan Vasudevan. 34

35 Άρθρο το οποίο δημοσιεύτηκε στην ιστοσελίδα Gulf news India [8] στις 12/11/2017 αναφέρει ότι η Ινδική κυβέρνηση επρόκειτο να επενδύσει πάνω από 11 δισεκατομμύρια δολάρια για την κατασκευή 83,677 Km αυτοκινητόδρομών για τα επόμενα 5 χρόνια ακολουθώντας την νέα αυτή τεχνική. Σύμφωνα με τις πιο πρόσφατες αναφορές ήδη στην Ινδία έχουν κατασκευαστεί πάνω από 100,000 Km αυτοκινητόδρομών. Το 2015 θεσπίστηκε με νομοθεσία από την ινδική κυβέρνηση η υποχρεωτική χρήση των ανακυκλώσιμων πλαστικών στην κατασκευή των περισσότερων αυτοκινητόδρομών. Αντίστοιχα άρθρα έχουν δημοσιευθεί και σε άλλες διαδικτυακές και έντυπες εκδόσεις υποστηρίζοντας την βιωσιμότητα και την αποτελεσματικότητα της πρότασής του Vasudevan. Μεγάλο μέρος της επιστημονικής κοινότητας ασχολήθηκε με την μελέτη και καταγραφή της συμπεριφοράς του νέου αυτού ασφαλτομίγματος και για τον λόγο αυτό οι δημοσιευμένες εργασίες που αφορούν την τεχνική αυτή είναι δεκάδες και κατά την πλειοψηφία τους καταλήγουν να συμφωνούν με τον Vasudevan Σύγκριση συμβατικών αδρανών και αδρανών με πλαστική επικάλυψη. Ένα κομμάτι που δείχνει να πλεονεκτεί η μέθοδος συγκριτικά με την συμβατική μέθοδο κατασκευής του ασφαλτομίγματος, είναι οι βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες που εμφανίζουν τα PCA σε σχέση με τα συμβατικά αδρανή που χρησιμοποιούνται παραδοσιακά στην οδοποιία. Η καλύτερη συμπεριφορά των επικαλυμμένων αδρανών σε σχέση με τα συμβατικά έχει αποδειχθεί σε 3 ερευνητικές μελέτες που εκπονήθηκαν στην Ινδία. Σύμφωνα με τον Vasudevan και άλλους (Vasudevan 2011, [9]) η αντικατάσταση μέρους της ασφάλτου με πολυμερές υλικό το οποίο επικαλύπτει τα αδρανή, εμφανίζει εξαιρετικά αποτελέσματα και βελτιώνει σε μεγάλο βαθμό της συμπεριφορά των αδρανών. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιήθηκαν αδρανή που αρχικά δεν πληρούσαν όλες τις απαιτούμενες προδιαγραφές, ωστόσο με την προσθήκη των πλαστικών και την δημιουργία της λεπτής επικαλυπτικής στρώσης, κατέληξαν να καλύπτουν τις απαιτούμενες προδιάγραφες για την χρήση τους ως υλικά οδοστρωσίας. Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε για την επικάλυψη προέρχονταν από πλαστικά υλικά συσκευασίας κυρίως από πολυπροπυλένιο και πολυαιθυλένιο. Το ποσοστό των πλαστικών που χρησιμοποιήθηκε ήταν 1%, 2% και 3% κατά βάρος ασφάλτου. Στο πίνακα 3.1 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των δοκιμών αυτών. Αδρανή Ποσοστό πλαστικών κ.β. ασφάλτου (%). Ποσοστό απορρόφησης υγρασίας (%). Δοκιμή υγείας (%). Αντίσταση σε κρούση (%). Συντελεστής Los Angeles (%). Αντίσταση σε σύνθλιψη (%). θραυστά 0% 4 % 4-6% 25,4% 37 % 26 % αδρανή PCA 1% 2 % 0% 21,2 % 32 % 21 % PCA 2% 1,1 % 0% 18,5 % 29 % 20 % PCA 3% Ίχνη υγρασίας 0% 17 % 26 % 18 % Πίνακας 4.1. Αποτελέσματα σύγκρισης συμβατικών αδρανών και PCA σχετικά με τις μηχανικές αντοχές της των αδρανών από την μελέτη του Vasudevan. [9] Αντίστοιχα αποτελέσματα παρουσιάζονται και από την μελέτη που εκπονήθηκε κάποια χρόνια αργότερα στην Ινδία από τους Mishra και Gupta, στην οποία και πάλι αποτυπώνεται η βελτιωμένη συμπεριφορά των αδρανών μετά την επικάλυψη τους από πλαστικά πολυμερή. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιήθηκε μεγαλύτερο ποσοστό πλαστικών για να επικαλυφθούν τα αδρανή αλλά και πολύ καλύτερης ποιότητας αδρανή. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης παρουσιάζονται στον πίνακα 3.2. (Mishra και Gupta, 2017 [10]). 35

36 Περιγραφή δοκιμής Συμβατικά αδρανή 5% PCA 7% PCA 36 9% PCA 11% PCA Προδιαγραφές Ινδίας (IRC: ) Αντίσταση σε 16,27 11,8 9,3 10,3 11 Max. 30% σύνθλιψη, % Αντίσταση σε 15,77 11, ,5 10,8 Max. 24% κρούση, % Ειδικό βάρος, 2,63 2,7 2,8 2,85 2,86 2,5-3 gr/cm 3 Δείκτης 13,48 12,48 12,48 12,4 12,48 Max. 35% πλακοειδούς, % Δείκτης 10,3 11,3 11,3 11,3 11,3 Max. 35% επιμήκυνσης, % Αντίσταση στον 15,34 10,3 9 9,2 9,8 Max. 30% θρυμματισμό, % Απορρόφηση 0, Max. 2% υγρασίας, % Δοκιμή υγείας, % Max. 12% Πίνακας 4.2. Αποτελέσματα σύγκρισης συμβατικών αδρανών και PCA σχετικά με τις μηχανικές αντοχές της των αδρανών από την μελέτη των Mishra και Gupta. [10] Τέλος σε αντίστοιχα αποτελέσματα κατέληξαν και οι μελετητές Afroz Sultana και K.S.B. Prassad το 2012 στην Ινδία. Στην μελέτη αυτή καθορίστηκαν οι μηχανικές ιδιότητες των επικαλυμμένων αδρανών και των συμβατικών αδρανών. Στον πίνακα 3.3. παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μελέτης. (Afroz Sultana, K.S.B. Prassad, 2012 [11]). Συμβατικά PP LDPE HDPE αδρανή Ποσοστό πλαστικών Αντίσταση στον θρυμματισμό, % 22,24 18,56 17,48 16,4 16, ,3 20,44 16,3 11,42 Αντίσταση σε σύνθλιψη, % 24,5 23,4 18,5 15,6 20,19 13,55 11,74 21,56 17,4 13,28 Αντίσταση σε κρούση, % 23,7 19,5 15,3 10,2 17,9 14,1 9,7 18,2 12,42 8,45 Πίνακας 4.3. Αποτελέσματα σύγκρισης συμβατικών αδρανών και PCA σχετικά με τις μηχανικές αντοχές των αδρανών από την μελέτη των Prasad και Sultana. [11] Όπως φαίνεται και από τις τρεις μελέτες η επικάλυψη των αδρανών λειτουργεί θετικά. Αρχικά πολύ σημαντικό κομμάτι είναι ο περιορισμός σχεδόν στο ελάχιστο του ποσοστού απορρόφησης υγρασίας. Η λεπτή επιφανειακή στρώση που δημιουργείται γύρω από το αδρανές φαίνεται να λειτουργεί ως μια αδιαπέρατη από την υγρασία στρώση, καθώς από την μία καλύπτει τους εσωτερικούς πόρους των αδρανών και από την άλλη εμποδίζει την υγρασία να εισχωρήσει. Το γεγονός δικαιολογείται από τη βελτίωση της αντίστασης σε αποσάθρωση στην δοκιμή υγείας, καθώς όσο λιγότερο νερό εισχωρεί στο εσωτερικό των αδρανών τόσο μειώνεται και ο κίνδυνος θραύσης λόγω της διόγκωσης των αλάτων του βρίσκονται στο νερό. Και σε αυτή την περίπτωση τα ποσοστά των αδρανών που θρυμματίζονται κατά την δοκιμή υγείας είναι σχεδόν μηδενικά. Αυτό αποτελεί μια εξαιρετική επίτευξη καθώς η θραύση των αδρανών εξαιτίας των μεταβολών στα καιρικά φαινόμενα αποτελεί ένα συχνό φαινόμενο αστοχίας και βλάβης των οδοστρωμάτων. Τέλος βελτίωση παρατηρείται και στην σκληρότητα των αδρανών καθώς βελτιώνονται η αντίσταση σε θραύση, θρυμματισμό, κρούση και σύνθλιψη. Η λεπτή επιφανειακή στρώση λειτουργεί προστατευτικά και εμποδίζει τον θρυμματισμό του αδρανούς. Το ποσοστό της βελτίωσης φτάνει έως και το 30% γεγονός που σημαίνει ότι διαφοροποιείται εντελώς το αρχικό υλικό. Από το διάγραμμα 3.1 παρακάτω παρατηρούμε ότι η κατάσταση βελτιώνεται καθώς αυξάνεται το ποσοστό των

37 πολυμερών που χρησιμοποιείται για την επικάλυψη των αδρανών. Η βέλτιστη κατάσταση εμφανίζεται περίπου στο 7% (κατά βάρος ασφάλτου) όπου βρίσκεται και το ακρότατο της καμπύλης. Από εκεί και πάνω πραγματοποιείται μια μικρή αύξηση των χαρακτηριστικών τιμών που αφορούν την μηχανική αντοχή των αδρανών, που αντιστοιχεί σε μειωμένες μηχανικές αντοχές. Είδος πλαστικού Ποσοστό πλαστ. % Αντ. σε θρυμμ. % Αντ. σε κρούση, % Αντ. σε συνθλ. % Δοκ. υγείας, % Ειδικό βάρος gr/cm 3 Δείκτης πλακ. % Δείκτης επίδ. % Απορρ. Υγρ. % PP 0 22,24 23,7 24, ,56 19,5 23, ,48 15,3 18, ,4 10,2 15, LDPE 0 22,24 23,7 24, ,68 17,9 20, ,1 13, ,2 9,7 11, HDPE 0 22,24 23,7 24, ,44 18,2 21, ,3 12,42 17, ,42 8,45 13, PP/LDPE , , , , LDPE/ HDPE 0 15,34 15,77 16, ,63 13,48 10,3 0, ,3 11,5 11,8 0 2,7 12,48 11, ,3 0 2,8 12,48 11, ,2 10,5 10,3 0 2,85 12,4 11, ,8 10, ,86 12,48 11,3 0 Πίνακας 4.4. Συγκεντρωτικός πίνακας όλων των μελετών σχετικά με την επιρροή των πλαστικών στις μηχανικές ιδιότητες των αδρανών. 37

38 40% 35% 30% 25% 20% 15% ΙΝΔΙΑ 2011 Αντοχή σε σύνθλιψη ΙΝΔΙΑ 2011 Los Angeles ΙΝΔΙΑ 2011 Αντοχή σε κρούση ΙΝΔΙΑ 2017 Αντοχή σε σύνθλιψη ΙΝΔΙΑ 2017 Los Angeles ΙΝΔΙΑ 2017 Αντοχή σε κρούση ΙΝΔΙΑ 2012 Αντίσταση σε θρυμματισμο (PP) ΙΝΔΙΑ 2012 Αντίσταση σε θρυμματισμό (LDPE) ΙΝΔΙΑ 2012 Αντίσταση σε θρυμματισμό (HDPE) ΙΝΔΙΑ 2012 Αντοχή σε κρούση (PP) ΙΝΔΙΑ 2012 Αντοχή σε κρούση (LDPE) IΝΔΙΑ 2012 Αντόχη σε κρούση (HDPE) ΙΝΔΙΑ 2012 Αντίσταση σε σύνθλιψη (PP) ΙΝΔΙΑ 2012 Αντίσταση σε σύνθλιψη (LDPE) ΙΝΔΙΑ 2012 Αντίσταση σε σύνθλιψη (HDPE) 10% 5% 0% 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% Διάγραμμα 4.1. Συγκεντρωτικό διάγραμμα σχετικά με τις μηχανικές ιδιότητες των επικαλυμμένων αδρανών σε σχέση με τα συμβατικά αδρανή. Από το παραπάνω διάγραμμα 3.1 μπορούμε να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι το υλικό HDPE λειτουργεί καλύτερα σε σύγκριση με τα άλλα δύο υλικά Επιρροή της μεθόδου στις ιδιότητες του ασφαλτομίγματος. Ωστόσο η προσθήκη των πολυμερών δεν περιορίζεται απλώς στην ενίσχυση και την βελτίωση των αδρανών, καθώς βελτιώνει τόσο την πρόσφυση μεταξύ ασφάλτου και αδρανών δημιουργώντας ένα ασφαλτόμιγμα με πολύ ισχυρούς συνδετικούς δεσμούς αλλά και τις ιδιότητες Marshall καθώς και το μέτρο δυσκαμψίας και την εφελκυστική αντοχή του ασφαλτομίγματος. Η εικόνα αυτή παρουσιάζεται σε όλες τις μελέτες που ασχολήθηκαν με την μεθοδολογία αυτή. Σύμφωνα με τον Vasudevan [9] με την μέθοδο αυτή πετυχαίνουμε την αντικατάσταση έως και 10% του ποσοστού της ασφάλτου, αυξάνοντας παράλληλα σημαντικά την αντοχή και βελτιώνοντας την συμπεριφορά του ασφαλτομίγματος. Δεν χρησιμοποιούνται αντιυδρόφιλα υλικά ωστόσο η επιρροή της υγρασίας είναι σχεδόν μηδενική. Πολύ σημαντικό είναι το γεγονός ότι δεν απαιτείται κάποια περαιτέρω βιομηχανική επεξεργασία ούτε και κάποια τροποποίηση στην μέχρι τώρα γνωστή παραγωγική διαδικασία. Τέλος δημιουργείται μια νέα οικολογική τεχνολογία που αποτρέπει παλιές τεχνικές διαχείρισης των αστικών αποβλήτων που έχουν κριθεί ακατάλληλες και επικίνδυνες για την δημόσια υγεία [9]. Στον παρακάτω πίνακα 3.5 περιγράφεται και αποτυπώνεται η βελτίωση η οποία καταγράφηκε κατά την δοκιμή Marshall από τον Vasudevan και τους συνεργάτες του. 38

39 Ποσοστό ασφάλτου κ.β. ασφ/μίγμ. % Ποσοστό πλαστικών, % Τύπος πολυμερών Ευστάθεια Marshall, KN 39 Παραμόρφωση Marshall, mm VFA, % Πηλίκο Marshall, KN/mm 4,75 0,25 PP ,5 0,5 PP ,75 0,25 LDPE ,5 0,5 LDPE 17, ,38 Πίνακας 4.5. Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshal από την μελέτη του Vasudevan. [9] Από την εκτέλεση της μελέτης σύνθεσης κατά Marshall προέκυψε ως βέλτιστο ποσοστό ασφάλτου στο ασφαλτόμιγμα το 5%. Στην συνέχεια το ποσοστό αυτό αντικαταστάθηκε κατά 5% και 10% αντίστοιχα με δύο διαφορετικά πολυμερή υλικά, το ανακυκλωμένο πολυπροπυλένιο (PP) και το χαμηλής πυκνότητας ανακυκλωμένο πολυαιθυλένιο (LDPE) και εκτελέστηκε η δοκιμή Marshall με 75 κτύπους κατά την συμπύκνωση. Αν και κανένα από τα τροποποιημένα ασφαλτομίγματα δεν κατάφερε να εμφανίσει αποδεκτή τιμή για τον δείκτη VFA όπως το συμβατικό δοκίμιο, η ευστάθεια έδειξε να αυξάνεται και να βελτιώνεται με την προσθήκη μεγαλύτερου ποσοστού πολυμερών. Ωστόσο πολύ υψηλό ποσοστό πλαστικών (πάνω από 15% κατά βάρος ασφάλτου) παρουσιάζει μειωμένη συμβατότητα με την άσφαλτο και χαλαρότερη σύνδεση με αποτέλεσμα την μικρότερη τιμή ευστάθειας Marshall. Η χρήση του πολυπροπυλενίου εμφανίζει καλύτερα αποτελέσματα όσον αφορά την ευστάθεια Marshall. Την καλύτερη συμπεριφορά φαίνεται να έχουν οι αφροί πολυπροπυλενίου και πολυαιθυλενίου ωστόσο αποτελούν υλικά με μικρή παραγωγή που θα αδυνατούν να χρησιμοποιηθούν μαζικά. [9] Στην μελέτη που εκπόνησαν οι Mishra και Gupta [10], χρησιμοποιήθηκε άσφαλτος VG-10 με διεισδυτικότητα 93 pen και θερμοκρασία μάλθωσης 56,8, πλαστικά κυρίως LDPE και HDPE σε κομμάτια από 2,36-6 mm και θερμοκρασία μάλθωσης Αρχικά και σε αυτή την μελέτη καθορίστηκε το βέλτιστο ποσοστό ασφάλτου για το ένα συμβατικό ασφαλτόμιγμα το οποίο προέκυψε στο 5,17%. Στην συνέχεια η άσφαλτος αυτή αντικαταστάθηκε σε ποσοστό 5, 7, 9, 11, 13 και 15% από πλαστικά πολυμερή δημιουργώντας έτσι ακόμα 6 τροποποιημένα ασφαλτομίγματα. Με τον τρόπο αυτό, με ποσοστό πλαστικών 9% παρατηρήθηκε η καλύτερη συμπεριφορά, αυξήθηκε η τιμή της ευστάθειας περίπου 31% από το συμβατικό μίγμα. Η ευστάθεια Marshall αυξήθηκε μέχρι το ποσοστό των πλαστικών να φτάσει το 11% και στην συνέχεια μειώθηκε. Για τον λόγο αυτό δεν συνιστάται να χρησιμοποιούνται μεγαλύτερα ποσοστά από 11% [10]. Παρατηρήθηκε επίσης αύξηση της δυσκαμψίας, γεγονός που καθιστά τα τροποποιημένα αυτά ασφαλτομίγματα κατάλληλα για την κατασκευή εύκαμπτων οδοστρωμάτων Τα αποτελέσματα της δοκιμής Marshall φαίνονται στον πίνακα 3.8. [10]. Τέλος πολύ σημαντική είναι και η σχεδόν μηδενική υδατική ευαισθησία που παρατηρείται για το μίγμα με 9% πλαστικά αφού ο λόγος ξηρής προς υγρή εφελκυστική αντοχή είναι 98,93%, δηλαδή η τιμή είναι σχεδόν ίδια. Τα αποτελέσματα της δοκιμής αυτής παρουσιάζονται στον πίνακα 3.8 και 3.9 Ιδιότητες Marshall 0% 5% 7% 9% 11% 13% 15% Ευστάθεια, Kg 1534,4 1621, , , , ,4 Παραμόρφωση, 3,51 3,2 3,5 4 4,25 4 3,5 mm Λόγος, Kg/mm 437,15 506,76 540,28 501,59 520,47 490,73 534,97 Θεωρητική 2,45 2,44 2,42 2,44 2,43 2,41 2,41 μέγιστη πυκνότητα, gr/cm 3 Ξηρό ειδικό 2,36 2,335 2,338 2,375 2,344 2,335 2,324 βάρος, gr/cm 3 VMA, % 15, , VFB, % 76, , Ποσοστό κενών, % 3,7 4,48 4 3,59 3,54 3,11 3,43 Πίνακας 4.6. Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη των Mishra και Gupta. [10]

40 Ποσοστό πλαστικών, % Εφελκυστική αντοχή ξηρού δοκιμίου, Kpa Εφελκυστική δοκιμή υγρού δοκιμίου, Kpa Λόγος ξηρής/υγρής, % 0 0,8143 0, ,02 7 1,2141 1, ,45 9 1,242 1, , ,2149 1, ,83 Πίνακας 4.7. Αποτελέσματα δοκιμής προσδιορισμού του λόγου έμμεσης εφελκυστικής αντοχής από την μελέτη των Mishra και Gupta. [10] Από τον πίνακα 3.8 ακόμη παρατηρούμε την υψηλότερη ευστάθεια που εμφανίζουν γενικώς τα ασφαλτομίγματα με πλαστικό. Αυτό σημαίνει ότι τα ασφαλτομίγματα αυτά είναι ικανά να παραλάβουν μεγαλύτερα φορτία από τα συμβατικά ασφαλτομίγματα. Η δυσκαμψία που φαίνεται από τον λόγο Marshall είναι μεγαλύτερη στα PCA ασφαλτομίγματα σε σύγκριση με το συμβατικό (πίνακας 3.9). Ακόμη παρατηρείται και μικρή αύξηση της παραμόρφωσης σε σχέση με το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Η ξηρή πυκνότητα του τροποποιημένου μίγματος είναι ελαφρώς μικρότερη εξαιτίας του χαμηλού ειδικού βάρους των πλαστικών που χρησιμοποιήθηκαν. Όλες οι ιδιότητες βρίσκονται εντός των ορίων. Τα λιωμένα πλαστικά παρέχουν μια πιο σκληρή επιφανειακή δομή στα αδρανή, για το τροποποιημένο μίγμα, που φαίνεται να βελτιώνει τις μηχανικές ιδιότητες του ασφαλτικού σκυροδέματος εξαιτίας της καλύτερης πρόσφυσης που παρατηρείται μεταξύ της ασφάλτου και των επικαλυμμένων με πλαστικό αδρανή. Η αυξημένη ευστάθεια θα επηρεάσει θετικά τόσο την κόπωση όσο και την αντίσταση στην τροχοαυλάκωση του ασφαλτομίγματος οδηγώντας σε ένα πιο ανθεκτικό οδόστρωμα. Σημαντικό ρόλο όμως εκτός από την ποσότητα του απαιτούμενου πλαστικού υλικού και το ποσοστό στο οποίο θα πρέπει να προστεθεί για να δημιουργήσει τις βέλτιστες συνθήκες, παίζει, όπως είδαμε και παραπάνω, τόσο το είδος όσο και η μορφή στην οποία λειτουργεί καλύτερα ως υλικό επικάλυψης πάνω από τα αδρανή. Με το ερώτημα αυτό ασχολήθηκαν οι Mohammad T. Awwad και Lina Shbeeb το 2007 στο Αμάν της Ιορδανίας οι οποίοι μελέτησαν την συμπεριφορά δύο διαφορετικών πλαστικών πολυμερών (LDPE και HDPE) σε δύο διαφορετικές μορφές (τρίμμα και νιφάδες). Στην μελέτη αυτή χρησιμοποιείται άσφαλτος 50/70 με θερμοκρασία μάλθωσης στους 51. Το ποσοστό των πολυμερών με το οποίο πραγματοποιήθηκε αντικατάσταση της ασφάλτου ήταν 0, 6, 8, 10, 12, 14, 16 και 18% για δοκίμια με LDPE και HDPE σε μορφή νιφάδων και σε μορφή σκόνης. Οι μελετητές υποστήριξαν ότι τα ασφαλτομίγματα με HDPE βελτιώνουν κατά πολύ περισσότερο την συμπεριφορά του συμβατικού ασφαλτομίγματος σε σχέση με τα ασφαλτομίγματα με LDPE. Ακόμη το υλικό υπό μορφή τρίμματος παρέχει καλύτερες ιδιότητες από αυτό σε μορφή των νιφάδων. Το βέλτιστό ποσοστό πλαστικών παρουσιάζεται το 12% καθώς σε αυτό το ποσοστό πετύχαμε την μέγιστη πυκνότητα την μέγιστη ευστάθεια και το ελάχιστο ποσοστό κενών. Με αυτό το ποσοστό δεν καταφέρνουμε να επικαλύψουμε όλα τα αδρανή γεγονός που παρέχει τραχείς επιφάνειες αδρανών και βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων του ασφαλτομίγματος. Τα μίγματα με πλαστικό εμφανίζουν μεγαλύτερη ευστάθεια και ποσοστό κενών στον σκελετό των αδρανών από ότι τα συμβατικά μίγματα. Αυτό ενεργεί θετικά στην αντίσταση στην τροχοαυλάκωση, στην εκχύλιση που οδηγεί σε μείωση της τριβής και της ευαισθησίας σε τροχοαυλάκωση. Γενικώς η χρήση του πολυαιθυλενίου μειώνει την παραμόρφωση του οδοστρώματος, αυξάνει την αντίσταση σε κόπωση και παρέχει καλύτερη πρόσφυση μεταξύ των αδρανών και της ασφάλτου. Τα αποτελέσματα της δοκιμής Marshall παρουσιάζονται στην εικόνα 3.19 (Awwad και Shbeeb, 2007 [14]). 40

41 Εικόνα 4.3. Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall κατά των μελέτη των Awwad και Shbeeb. [14] Φαίνεται ότι όλα τα μίγματα που περιείχαν πλαστικό έχουν μικρότερη πυκνότητα από το μίγμα με τα θραυστά αδρανή. Την πιο υψηλή πυκνότητα δείχνει να έχει το μίγμα με σκόνη HDPE σε ποσοστό 12% κατά βάρος ασφάλτου. Όλα τα μίγματα με πλαστικό εμφανίζουν μεγαλύτερη ευστάθεια από το συμβατικό μίγμα το οποίο καταγράφει μία τιμή 1450kg, αρκετά μικρότερη από την μέγιστη τιμή ευστάθειας που καταγράφηκε για το μίγμα με HDPE σε σκόνη σε ποσοστό 12% κατά βάρος ασφάλτου, η οποία φτάνει τα 2775kg. Η τάση που δείχνουν γενικώς τα μίγματα είναι η βελτίωση της συμπεριφορά μέχρι το ποσοστό του 12% και στην συνέχεια σταδιακή μείωση της τιμής της ευστάθειας. Διαφορετική τάση εμφανίζει μόνο το μίγμα με LDPE με την μορφή σκόνης που γενικώς δείχνει να αυξάνεται η ευστάθεια καθώς αυξάνεται το ποσοστό των πολυμερών χωρίς να εμφανίζει κάποιο ακρότατο σημείο. Γενικώς η παραμόρφωση για τα περισσότερα τροποποιημένα ασφαλτικά μίγματα εμφανίζεται υψηλότερη από το συμβατικό μίγμα. Εξαίρεση αποτελούν τα μίγματα στα οποία χρησιμοποιήθηκαν LDPE σε ποσοστό 8% κατά βάρος ασφάλτου. Η σχέση παραμόρφωσης-υλικού εξαρτάται κυρίως από τον τύπο του υλικού. Η παραμόρφωση του ασφαλτομίγματος με HDPE υπό μορφή νιφάδων 41

42 παρουσιάζει γενικώς την υψηλότερη παραμόρφωση. Το μόνο μίγμα που δείχνει να ακολουθεί μια συνεχώς αυξανόμενη παραμόρφωση με την αύξηση του ποσοστού των πλαστικών είναι το μίγμα με LDPE σε μορφή σκόνης. Σε όλες τις υπόλοιπες περιπτώσεις η παραμόρφωση ξεκινά να αυξάνεται μέχρι την μέγιστη τιμή (που είναι διαφορετική και ως προς την τιμή αλλά και ως προς το ποσοστό του πλαστικού που χρησιμοποιήθηκε) που εμφανίζει και στην συνέχεια ακολουθεί πτωτική τάση μόλις ξεπεράσει την μέγιστη τιμή. Γενικά το ποσοστό των κενών στα ασφαλτικά μίγματα ανεξαρτήτου του είδους ή της μορφής του πλαστικού υλικού είναι γενικά υψηλότερο από ότι στο συμβατικό ασφαλτόμιγμα (4,2%). Παρατηρείται ότι με την χρήση των πλαστικών υλικών εμφανίζονται τιμές πολύ υψηλότερες από τις επιθυμητές. Μόνο τα τροποποιημένα μίγματα με ποσοστό πλαστικών 12% κατά βάρος ασφάλτου, ανεξαρτήτου είδους η μορφής εμφανίζουν επιτρεπτές τιμές. Το ποσοστό κενών του ασφαλτικού μίγματος με τρίμμα HDPE προσεγγίζει πολύ κοντά την τιμή του ποσοστού κενών στο συμβατικό μίγμα. Η τάση του διαγράμματος δείχνει για τα μίγματα με πολυμερή ότι αρχικά το ποσοστό κενών μειώνεται καθώς αυξάνεται το ποσοστό των πλαστικών του μίγματος, μέχρι να φτάσει στην χαμηλότερη τιμή ποσοστού κενών οπότε μετά ξεκινά να αυξάνεται με την αύξηση του ποσοστού των πλαστικών. Για το ποσοστό κενών στον σκελετό των αδρανών παρατηρούμε ότι όλα τα μίγματα με πλαστικά παρουσιάζουν περισσότερα κενά στον σκελετό των αδρανών από ότι στο συμβατικό μίγμα (14,1%). Τα περισσότερα μίγματα συγκεντρώνουν τιμές εντός των απαιτούμενων ορίων και μόνο τα μίγματα με ποσοστό 12% κατά βάρος ασφάλτου προσεγγίζουν την τιμή που προέκυψε για το συμβατικό μίγμα. Το ελάχιστο ποσοστό κενών στο σκελετό των αδρανών παρουσιάζεται για το μίγμα με LDPE σε μορφή τρίμματος. Το μεγαλύτερο ποσοστό εμφανίζεται για το μίγμα με LDPE υπό μορφή νιφάδων. Γενικώς την καλύτερη συμπεριφορά δείχνει να έχει το ασφαλτόμιγμα με HDPE σε ποσοστό 12%. Στο σημείο αυτό είναι σημαντικό να προσθέσουμε ότι διατίθεται στην αγορά και υλικό με την μορφή Pellets (εικόνα 3.20) κυρίως για λόγους εμπορικούς χωρίς να δημιουργεί κάποια ιδιαίτερη διαφορά βελτίωση σε σχέση με κάποια άλλη μορφή όπως τρίμμα και νιφάδες όπως παρουσιάστηκε παραπάνω. Εικόνα 4.4. πλαστικά Pellets που χρησιμοποιούνται για την μέθοδο PCA. [65] Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει και μια ερευνητική μελέτη που εκπονήθηκε από τον Goutham Sarang και άλλους [15] στην οποία συγκρίθηκε η μέθοδος των επικαλυμμένων αδρανών (PCA) με ασφαλτόμιγμα το οποίο περιείχε βιομηχανικά πολυμερώς τροποποιημένη άσφαλτο PMB 40. Η άσφαλτος που χρησιμοποιήθηκε για το ασφαλτόμιγμα με PCA ήταν VG-30, διεισδυτικότητας 50/70 με θερμοκρασία μάλθωσης τους 53. Αντίστοιχα η PMB 40 είχε διεισδυτικότητα 38 pen ενώ η θερμοκρασία μάλθωσης έφτανε τους 67. Τα αδρανή ήταν καλής ποιότητας καθώς ικανοποιούσαν όλες τις απαιτούμενες προδιαγραφές σε ικανοποιητικό βαθμό. Τα πλαστικά τα οποία χρησιμοποιήθηκαν προέρχονταν κυρίως από υλικά συσκευασίας από πολυαιθυλένιο (PE) 42

43 και πολυπροπυλένιο (PP) και ήταν σε μορφή μικρών νιφάδων. Τα ασφαλτομίγματα τα οποία δημιουργήθηκαν ούτως ώστε να εκτελεστούν οι δοκιμές ήταν ένα ασφαλτόμιγμα με πολυμερώς τροποποιημένη άσφαλτο, ένα συμβατικό ασφαλτόμιγμα με απλή άσφαλτο και αδρανή και τέσσερα ασφαλτομίγματα στα οποία αντικαταστάθηκε μέρος του βέλτιστου ποσοστού ασφάλτου με 4, 8, 12 και 16% πλαστικά πολυμερή αντίστοιχα. Η επιστημονική ομάδα υποστήριξε ότι παρόλο που το σκυρομαστιχικό ασφαλτόμιγμα με βιομηχανικά πολυμερώς τροποποιημένη άσφαλτο λειτούργησε καλύτερα σε όλες δοκιμές που εκτελέστηκαν, το ασφαλτόμιγμα με 8% ποσοστό αντικατάστασης των ανακυκλωμένων πλαστικών παρουσίασε επίσης πολύ καλή συμπεριφορά. Η αύξηση στην ευστάθεια Marshall και στην εφελκυστική αντοχή για το ασφαλτόμιγμα με την τροποποιημένη άσφαλτο σε σχέση με το ασφαλτόμιγμα με 8% ανακυκλωμένα πλαστικά ήταν 5,7% και 7,1 8,3% αντίστοιχα. Η μεγαλύτερη διαφορά στο βάθος τροχοαυλάκωσης ανάμεσα στα δύο αυτά μίγματα ήταν το 0,4 mm. Παρόμοια εμφανίστηκε η κατάσταση και για την δοκιμή αντίστασης σε κόπωση που και πάλι το ασφαλτόμιγμα με την τροποποιημένη άσφαλτο έδειξε να συμπεριφέρεται καλύτερα. Τελικώς η μελετητές υποστήριξαν ότι, συνυπολογίζοντας το αυξημένο κόστος μιας πολυμερώς τροποποιημένης ασφάλτου και την οικολογική επιλογή της ενσωμάτωσης των πλαστικών στην κατασκευή, κατάλληλο ποσοστό από ανακυκλωμένα πλαστικά μπορεί να προστεθεί ως σταθεροποιητής σε σκυρομαστιχικό ασφαλτόμιγμα με άσφαλτο VG 30 και να επιλεγεί σε σχέση με μια τροποποιημένη άσφαλτο από πολυμερή [15]. Η εκπόνηση των δοκιμών στην μελέτη ακολούθησε μια πορεία και αρχικά προσδιορίστηκε το βέλτιστο ποσοστό ασφάλτου για όλα τα διαφορετικά ασφαλτομίγματα και εκτελέστηκε η δοκιμή Marshall, τα αποτελέσματα της οποία παρουσιάζονται στον πίνακα 3.10 (Sarang, 2015 [15]). Ασφαλτόμιγμα PMB VG 30 Ποσοστό πλαστικών, % Βέλτιστο ποσοστό ασφάλτου, % 5,9 6,19 6,03 5,88 5,72 Ειδική πυκνότητα, gr/cm 3 2,474 2,442 2,441 2,437 2,43 VMA, % 17,08 17,86 17,83 17,8 17,94 VFB, % 76,62 77,78 77,5 77,76 77,81 Ευστάθεια Marshall, KN 19,63 17,23 18,55 17,49 16,41 Πίνακας 4.8. Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη των Goutham και άλλων. [15] Να σημειωθεί ότι για το συμβατικό ασφαλτόμιγμα που δεν περιείχε πλαστικά πολυμερή δεν εκτελέστηκαν όλες οι δοκιμές καθώς λόγω της πολύ μεγάλης αποστράγγισης που εμφάνισε, κρίθηκε άσκοπο να εκτελεστούν οι δοκιμές εφόσον θα ήταν αδύνατο να χρησιμοποιηθεί. Η παραμόρφωση κυμάνθηκε από 2,7-3,3 mm ενώ ο λόγος Marshall εμφανίστηκε μικρότερός από 6 KN/mm για όλα τα μίγματα. Την μεγαλύτερη ευστάθειά εμφάνισε το ασφαλτόμιγμα με την βιομηχανικά τροποποιημένη άσφαλτο. Από τα μίγματα με πλαστικό πιο καλή συμπεριφορά έδειξε το ασφαλτόμιγμα με 8% πλαστικά πολυμερή. Για τα ασφαλτομίγματα με μεγαλύτερο ποσοστό πλαστικών δεν παρατηρήθηκε κάποια βελτίωση στις ιδιότητες, αλλά μάλιστα εμφάνισαν μία μικρή μείωση στην αντοχή σε σχέση με το ασφαλτόμιγμα με 8% πλαστικά πολυμερή. Στην μελέτη αυτή εκτελέστηκαν επίσης διάφορες άλλες δοκιμές για να προσδιοριστούν η συνολική συμπεριφορά των ασφαλτομιγμάτων. Στην δοκιμή υδατικής ευαισθησίας που εκτελέστηκε για νωπό και ξηρό δοκίμιο παρατηρήθηκε μικρότερη τιμή για τα ασφαλτομίγματα με πλαστικά πολυμερή σε σχέση με το ασφαλτόμιγμα με την τροποποιημένη άσφαλτο. Τις υψηλότερες τιμές εφελκυστικής αντοχής έδειξαν τα ασφαλτομίγματα με ποσοστό πολυμερών 8 και 12%. Επίσης σημαντικό είναι να σημειωθεί ότι παρουσιάζεται αρκετά μικρή ευαισθησία στο νερό καθώς ο λόγος της ξηρής προς την υγρή εφελκυστική αντοχή διατηρήθηκε σχετικά ψηλά πάνω από 88% για όλα τα ασφαλτομίγματα. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα

44 Ασφαλτόμιγμα Με PMB Με VG-30 Ποσοστό πλαστικών πολυμερών, % Ξηρή εφελκυστική 1,152 0,89 1,076 1,035 0,948 αντοχή, Kpa Υγρή εφελκυστική 1,073 0,788 0,991 0,936 0,852 αντοχή, Kpa Λόγος ξηρής/υγρής, % 93,14 88,54 92,1 90,43 89,87 Πίνακας 4.9. Αποτελέσματα δοκιμής προσδιορισμού του λόγου έμμεσης εφελκυστικής αντοχής από την μελέτη των Goutham και άλλων. [15] Ακόμη εκτελέστηκε η δοκιμή απογύμνωσης στην οποία κατά τον ινδικό κανονισμό το δοκίμιο διατηρείται για 24h εμβαπτισμένο σε νερό και στην συνέχεια παρατηρείται απογύμνωση της ασφάλτου και συγκρίνεται με το αρχικό. Παρατηρήθηκε ότι για όλα τα μίγματα παρουσίασαν πολύ μειωμένη απογύμνωση η οποία μειωνόταν και καθώς αυξάνονταν το ποσοστό των πολυμερών μέσα στο ασφαλτόμιγμα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσίασαν και δύο δοκιμές που εκτελέστηκαν και αφορούσαν την παραμόρφωση των ασφαλτομιγμάτων. Με την δοκιμή της τροχοαυλάκωσης (εικόνα 3.21) με την οποία προσδιορίζεται η παραμένουσα παραμόρφωση στο ασφαλτόμιγμα που προκαλείται εξαιτίας του επαναλαμβανόμενου κυκλοφοριακού φορτίου. Η δοκιμή εκτελέστηκε για διελεύσεις τροχών σε θερμοκρασία δωματίου (30-35 ). Παρατηρείται ότι και πάλι μικρότερη παραμόρφωση (3,8 mm) εμφανίζεται για το σκυρομαστιχικό ασφαλτόμιγμα με τροποποιημένη άσφαλτο οπότε και η αντίσταση στην τροχοαυλάκωση είναι η μεγαλύτερη στην περίπτωση αυτή. Από τα ασφαλτομίγματα με πλαστικά πολυμερή καλύτερη συμπεριφορά είχε το ασφαλτόμιγμα με 8% που παρουσίασε βάθος τροχοαυλάκωσης 4,2 mm ενώ την μεγαλύτερη εμφάνισε το ασφαλτόμιγμα με 4% πλαστικά πολυμερή και ήταν 5,4 mm. Παραμορφώσεις της τάξης των 4,7 και 5,1 mm λάβαμε για τα ασφαλτομίγματα με 12 και 16 % πολυμερή αντίστοιχα Εικόνα 4.5. Αποτελέσματα δοκιμής τροχοαυλάκωσης από την μελέτη των Goutham και άλλων. [15] Επίσης σημαντικό παράγοντα αποτελεί και ο προσδιορισμός της κόπωσης (εικόνα 3.22) του ασφαλτομίγματος. Κατά την δοκιμή της κόπωσης με συχνότητά 1 Hz και περίοδο επαναφοράς τα 0,9 s, το φορτίο ασκήθηκε σε 3 διαφορετικά κλάσματα της μέγιστης εφελκυστική αντοχής του κάθε μίγματος (50%, 33% και 15%) ώστε να έχουμε διαφορετικά φορτία να ασκούνται. Για όλα τα ασφαλτομίγματα η αύξηση του ασκούμενου φορτίου προκαλούσαν μείωση της αντοχής σε κόπωση. Από τον πίνακα φαίνεται ότι μεγαλύτερη αντοχή σε κόπωση παρουσιάζει το ασφαλτόμιγμα με πολυμερώς τροποποιημένη άσφαλτο. 44

45 Εικόνα 4.6. Αποτελέσματα δοκιμής κόπωσης από την μελέτη Goutham και άλλων. [15] Καλά ήταν και τα αποτελέσματα στα οποία χρησιμοποιήθηκε και το σκληρότερο PET και όχι τα λεπτότερα και μαλακά LDPE, HDPE, PP και PS. Η μελέτη αυτή εκπονήθηκε πρόσφατα από τους A.F. Ahmad, A.R. Razali, I.S.M. Razelan, S.S. A. Jalil, M.S. M.Noh και Α.Α. Idris οι οποίοι προχώρησαν σε αντικατάσταση του βέλτιστου ποσοστού της ασφάλτου με 2%, 5%, 10%, 15% και 20% PET κατά βάρος του βέλτιστου ποσοστού ασφάλτου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αντικατάσταση σε ποσοστό 10% έφερε καλά αποτελέσματα στις ιδιότητες Marshall. Τα PET κόπηκαν σε μικρά κομμάτια από 2-5 mm. Στο μέγεθος αυτό τα λεπτά κομμάτια PET μετά από κάποιο χρόνο ανάμιξής σε θερμοκρασία λιώνουν και γίνονται ρευστά. Έτσι επιτυγχάνεται η επικάλυψη των αδρανών με πλαστική στρώση από PET υλικό. Τα αποτελέσματα της δοκιμή Marshall παρουσιάζονται παρακάτω στην εικόνα 3.23 (Ahmad 2017 [16]). 45

46 Εικόνα 4.7. αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη των Ahmad και άλλων. [16] Αρχικά παρατηρούμε, ότι μειώνεται το ειδικό βάρος του ασφαλτομίγματος με την προσθήκη του PET. Η μείωση του ξηρού ειδικού βάρους γίνεται μεγαλύτερη καθώς αυξάνεται και το ποσοστό των PET που αντικαθιστά την άσφαλτο. Η ευστάθεια Marshall παρουσιάζεται αυξημένη με την προσθήκη των PET. H μεγαλύτερη τιμή επιτυγχάνεται για ποσοστό πλαστικών 20%. Αντίστοιχα φαίνεται να είναι και τα αποτελέσματα για την παραμόρφωση. Η μεγαλύτερη τιμή της παραμόρφωσης εμφανίζεται για το ασφαλτόμιγμα με 20% PET. Όλα τα ασφαλτομίγματα παρουσιάζονται εντός των αποδεκτών, από τους κανονισμούς, ορίων. Το ποσοστό των κενών του ασφαλτομίγματος έδειξε να αυξάνεται με την προσθήκη των PET και έφτασε και σε τιμές που δεν είναι αποδεκτές για ένα κλειστού τύπου ασφαλτόμιγμα. Οι περιεκτικότητες 15 και 20% PET εμφάνισαν μεγάλό μη αποδεκτό ποσοστό κενών. Αντίστοιχα και τα κενά που καλυφθήκαν με άσφαλτο έδειξαν να μειώνονται με την προσθήκη των PET. Αυτό είναι λογικό καθώς αυξάνεται το συνολικό ποσοστό των κενών. Και πάλι τα δύο ασφαλτομίγματα με περιεκτικότητα 15 και 20% εμφάνισαν μη αποδεκτές τιμές. Τέλος όσον αφορά το ποσοστό των κενών στον σκελετό των αδρανών παρατηρούμε μια τάση αύξησης, με την αύξηση του ποσοστού των PET που χρησιμοποιούνται για να αντικατασταθεί η άσφαλτος. 46

47 Δοκιμές πεδίου. Τέλος εξαιρετικά σημαντικές για την εξαγωγή των συνολικών αποτελεσμάτων, είναι οι δοκιμές πεδίου οι οποίες εκτελέστηκαν στην μελέτη του Vasudevan, δοκιμές δηλαδή που αφορούσαν την χρήση του νέου αυτού τύπου ασφαλτομίγματος, ως επιφανειακή στρώση του οδοστρώματος αλλά και την πραγματική παραμόρφωση που εμφάνισαν πραγματικοί δρόμοι που κατασκευάστηκαν με την μέθοδο αυτή στην Ινδία. Ήδη από το 2002 ο Vasudevan ξεκίνησε να κατασκευάζει δρόμους με PCA σε όλη την Ινδία. Πέντε από αυτούς καθώς και ένας δρόμος κατασκευασμένος με την συμβατική μέθοδο επιλέχθηκαν για να εκπονηθούν οι δοκιμές πεδίου. Τα αποτελέσματα των δοκιμών φαίνονται στον πίνακα Δρόμος Έτος Ομαλότητα, mm/km Τριβή ολίσθησης Βάθος υφής, mm Πυκνότητα πεδίου, Kg/m 3 Βύθιση, mm Jambulingam ,63 2,55 0,85 Street Veerabadhra ,7 2,62 0,6 Street Vandiyur ,66 2,75 0,84 Road Vilachery ,5 2,89 0,86 Road, Mai Canteen ,65 2,33 0,86 Road, TCE Συμβατικός ,83 2,86 1,55 δρόμος Όρια - <4000 <65 0,6-0,8-0,5-1 Πίνακας Αποτελέσματα δοκιμών πεδίου που εκτελέστηκαν στην μελέτη των Vasudevan και άλλων. [9] Από τα αποτελέσματα του πίνακα οδηγούμαστε εύκολα στο συμπέρασμα ότι οι δρόμοι που κατασκευάστηκαν με την μέθοδο αυτή διατηρούν πολύ καλύτερα επιφανειακά χαρακτηριστικά σε σχέση με τους συμβατικούς δρόμους. Η μέτρηση της βύθισης μας δείχνει την ιξωδοελαστική συμπεριφορά της επιφανειακής στρώσης και κατά πόσο αυτή έχει διατηρηθεί η όχι. Η πολύ υψηλή τιμή βύθισης που εμφανίζεται στον δρόμο με απλά αδρανή δείχνει ότι η άσφαλτος δεν συμπεριφέρεται ιξωδοελαστικά πλέον. Για του δρόμους με PCA η βύθιση είναι μικρότερη και αυτό οφείλεται κυρίως στους ισχυρότερους δεσμούς που αναπτύσσονται μεταξύ των αδρανών και της ασφάλτου, εξαιτίας της καλής σύνδεσης των αδρανών με την άσφαλτό η τιμή της ομαλότητας, για τον συμβατικό δρόμο, εμφανίζεται πολύ υψηλή και εκτός των ορίων. Στον δρόμο αυτό παρατηρούνται πολλές αναταράξεις. Η μείωση της πυκνότητας του πεδίου προκαλείται εξαιτίας της κακής πρόσφυσης, της μειωμένης συνδετικής ικανότητας, της ανεπαρκούς συμπύκνωσης και οδηγεί σε απογύμνωσης της ασφάλτου και αλλαγές στην επιφάνεια του οδοστρώματος. Η αρχική πυκνότητα του οδοστρώματος υπολογίζεται περίπου στα Kg/m 3 η τιμή αυτή είναι φυσιολογικό να μειωθεί εξαιτίας της επιφανειακής φθοράς του οδοστρώματος. Βλέπουμε ότι ο δρόμος με τα απλά αδρανή εμφανίζει μια απώλεια περίπου 19% της αρχική του πυκνότητας ενώ για του υπόλοιπους δρόμους οι τιμή της απώλειας δεν ξεπερνά το 10%. Η επιφανειακή μικρουφή του οδοστρώματος είναι εξαιρετικά σημαντική για την ασφάλεια και την διατήρηση του οδοστρώματος σε καλή κατάσταση. Το βάθος υφής παρατηρούμε ότι διατηρείται εντός των ορίων για του δρόμους από πλαστικό. Αυξηση του βάθους υφής μπορέι να οφείλεται σε ανεπαρκή σύνδεση, χαλάρωση των επιφανειακών στρωσεων ή σε χαμηλή ευστάθεια. Η τριβή ολίσθησης είναι ίσως η σημαντικότερη παράμετρος μιας επιφανειακής στρώσης. Οσο χαμηλότερα διατηρείται η τριβη ολίσθησης τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση σε ολίσθηση. Γενικώς πρεπει οι τιμές που λαμβάνει να διατηρούνται κάτω από 65. Παρατηρούμε ότι ο δρόμος με απλα αδρανη ξεπερνά κατά πολύ το όριο αυτό ενώ οι δρόμοι με πλαστικό διατηρούνται σε χαμηλότερα επίπεδα. Ακόμα ένα λόγος για τον οποίο η τιμή της τριβης ολισθησης διατηρείται χαμηλή είναι η αποφυγή του φαινομένου της ανάδυσης της ασφάλτου που αποφεύγεται στην περίπτωση των οδοστρωμάτων με πλαστικό. Γενικώς παρατηρούμε ότι τα οδοστρώματα με πλαστικό παρουσιάζουν πολύ καλύτερη συμπεριφορά συγκριτικά με συμβατικα οδοστρώματα. 47

48 Εικόνα 4.8. Φωτογραφίες από οδικά οδοστρώματα που απετέλεσαν αντικέιμενο συγκριτικής μελέτης του Vasudevan και άλλων [9]. 48

49 Συγκεντρωτικα στοιχεία ξηρής μεθόδου. Ποσοστό Ποσοστό ασφάλτου, πλαστικών, % % Περιγραφή ερευνητικής μελέτης Ινδία 2011 (άσφαλτος 80/100, PP νιφάδες) Ινδία 2011 (άσφαλτος 80/100, LDPE νιφάδες) Ινδία 2017 (άσφαλτος VG /100, LDPE και HDPE νιφάδες) Ινδία 2015 (τροπ. άσφαλτος PMB 40 35/50 Ινδία 2015 (συμβ. άσφαλτος VG 30 50/70, θρυμμ. πλαστικά) Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70) Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70, HDPE σκόνη) Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70, LDPE σκόνη) Ευστάθεια, KN Παραμ. mm Πηλίκο, KN/mm VFA, % VMA, % 4,75 0,25 (5%) ,5 0,5 (10%) ,75 0,25 (5%) ,5 0,5 (10%) 17,5 4 4, VA, % Ειδικό βάρος gr/cm 3 5, ,037 3,51 4, ,7 2,36 4,91 0,26 (5%) 15,892 3,2 4, ,48 2,335 4,81 0,36 (7%) 18,532 3,5 5, ,338 4,70 0,47 (9%) 19, , ,59 2,354 4,60 0,57 (11%) 21,678 4,25 5, ,54 2,344 4,50 0,67 (13%) 19, , ,11 2,335 4,39 0,78 (15%) 18,35 3,5 5, ,43 2,324 5,9 (PMB) 0 19, ,62 2,375 6, ,19 0,26 (4%) 17, ,78 17,86-2,346 6,03 0,51 (8%) 18, ,5 17,83-2,343 5,88 0,77 (12%) 17, ,76 17,8-2,34 5,72 1,03 (16%) 16, ,81 17,94-2,332 5,4 0% 14,21 2,55-14,1 4,2 2,3 5,08 0,32 (6%) 22,344 3,1 5, ,2 2,215 4,97 0,43 (8%) 21,952 3,4 7,208-17,5 7,8 2,2 4,86 0,54 (10%) 26,166 2,8 6, ,26 4,75 0,65 (12%) 27,44 3,4 9,345-14,5 4,2 2,28 4,64 0,76 (14%) 20,09 3,6 8, ,7 2,22 4,54 0,86 (16%) 19,11 3,5 5,581-17,2 7,1 2,215 4,43 0,97 (18%) 21,56 2,7 5,46-16,7 6,5 2,225 5,08 0,32 (6%) 15,19 3,0 7, ,5 2,19 4,97 0,43 (8%) 15,876 2,4 5,063-16,7 7 2,22 4,86 0,54 (10%) 17,15 2,5 6, ,245 4,75 0,65 (12%) 19,11 2,9 6,86-14,7 4,7 2,275 4,64 0,76 (14%) 18,62 3,15 6,59-15,2 5,2 2,26 4,54 0,86 (16%) 22,54 3,22 5,911-14,8 4,8 2,275 4,43 0,97 (18%) 25,97 3,5 7,42-16,7 6,5 2,225 Πίνακας 4.11α. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ξηρής μεθόδου (μέθοδος PCA - μέρος 1). 49

50 Περιγραφή ερευνητικής μελέτης Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70, HDPE νιφάδες) Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70, LDPE νιφάδες) Ινδία 2012 (άσφαλτος 80/100, PP νιφάδες) Ινδία 2012 (άσφαλτος 80/100, LDPE νιφάδες) Ινδία 2017 (άσφαλτος 50/70, PE νιφάδες) Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. LDPE νιφάδες) Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. HDPE νιφάδες) Μαλαισία 2017 (άσφαλτος 80/100. PET νιφάδες) Ποσοστό Ποσοστό Ευστάθεια Παραμ. Πηλίκο, VFA, VMA, VA, Ειδικό ασφάλτου, πλαστικών, % ΚΝ mm KN/mm % % % βάρος % gr/cm 3 5,08 0,32 (6%) 16,17 4,3 3,76-14,7 4,8 2,27 4,97 0,43 (8%) 16,464 3,8 4,333-15,8 5,8 2,25 4,86 0,54 (10%) 22,05 3,9 5, ,6 5,7 2,25 4,75 0,65 (12%) 23,324 3,3 7,068-14,6 4,8 2,78 4,64 0,76 (14%) 13,72 3,85 3,54-15,7 5,5 2,26 4,54 0,86 (16%) 18,62 3,65 5,101-17,2 7,3 2,28 4,43 0,97 (18%) 20,874 3,5 5,964-16,7 6,5 2,225 5,08 0,32 (6%) 17, ,189-16,1 6,3 2,235 4,97 0,43 (8%) 17,444 2,55 6, ,2 2,24 4,86 0,54 (10%) 20,874 2,5 8, ,26 4,75 0,65 (12%) 18,816 2,55 11, ,26 4,64 0,76 (14%) ,35 8, ,15 4,54 0,86 (16%) 17,15 3,85 4,455-18,5 9,1 2,175 4,43 0,97 (18%) 21,364 2,55 8,378-19,5 10,1 2,14-0% (4%) 12, (6%) 12, (8%) 13, (10%) 13, % (4%) 17, (6%) 18, (8%) 20, (10%) 19, ,851 2,94 6,072 79,83 16,02 3,91-5,7 0,3 (5%) 19,032 3,01 6,323 85,34 13,40 2,92-5,64 0,36 (6%) 19,306 3,16 6,109 86,42 12,34 2,96-5,58 0,42 (7%) 20,851 3,23 6,444 86,96 11,71 2,8-5,52 0,48 (8%) 20,413 3,32 6,149 87,43 10,84 2,4-5,46 0,54 (9%) 19,179 3,45 5,559 88,22 10,1 2, ,89 2,64 5,261 76,61 23,51 5,53 2,205 5,88 0,12 (2%) 12,95 2,57 5,039 80,64 22,58 4,38 2,232 5,76 0,24 (4%) 13,3 2,68 4,963 81,85 22,43 4,2 2,236 5,64 0,36 (6%) 15,37 2,74 5,609 82,61 22,15 3,85 2,244 5,52 0,48 (8%) 16,52 3,3 5,006 83,89 21,89 3,53 2,252 5,4 0,6 (10%) 14,56 3,83 3,802 82,44 22,19 3,9 2,243 5,28 0,72 (12%) 14,37 3,97 3,62 81,77 22,39 4,15 2,273 5,88 0,12 (2%) 13,17 2,71 4,86 81,49 22,44 4,2 2,336 5,76 0,24 (4%) 13,77 2,71 5,081 82,15 22,31 4,04 2,24 5,64 0,36 (6%) 15,25 2,87 5,314 84,08 21,85 3,48 2,253 5,52 0,48 (8%) 16,92 3,51 4,821 85,34 21,62 3,19 2,259 5,4 0,6 (10%) 15,01 3,92 3,829 83,15 22,04 3,72 2,247 5,28 0,72 (12%) 15,34 4,22 3,635 83,39 22,03 3,7 2,248 4,8 0 13,4 2,7 4, ,2 2,35 4,704 0,096 (2%) 15,3 2,2 6,955 77,5 14 3,25 2,348 4,56 0,24 (5%) 15,8 2,9 5,448 75,3 14,45 3,7 2,34 4,32 0,48 (10%) 16,8 3,2 5, ,2 4,6 2,32 4,08 0,72 (15%) 16,9 3,2 5,121 67,4 15,85 5,3 2,3 3,84 0,96 (20%) 17,1 3,4 5, ,6 6,2 2,28 Πίνακας 4.11β. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ξηρής μεθόδου (μέθοδος PCA - μέρος 2). 50

51 Ευστάθεια Marshall (KN) ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ % 5% 10% 15% 20% 25% Ποσοστό πλαστικών Ινδία 2011 (άσφαλτος 80/100, PP νιφάδες) - Vasudevan [] Ινδία 2011 (άσφαλτος 80/100, LDPE νιφάδες) - Vasudevan [] Ινδία 2017 (άσφαλτος VG-10 80/100, LDPE και HDPE νιφάδες) - Mishra [] Ινδία 2015 (συμβ. άσφαλτος VG 30 50/70, θρυμμ. πλαστικά) - Sarang [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70, HDPE σκόνη) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. LDPE σκόνη) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. HDPE νιφάδες) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. LDPE νιφάδες) - Awwad [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 50/70. PE νιφάδες) - Khimta [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. LDPE νιφάδες) - Tiwari [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. HDPE νιφάδες) - Tiwari [] Ινδία 2015 (τροπ. άσφαλτος PMB 40 35/50) - Sarang [] Μαλαισια 2017 (άσφαλτος 80/100. PET νιφάδες) - Ahmad [] Ινδία 2012 (άσφαλτος 80/100, PP νιφάδες) - Prasad [] Ινδία 2012 (άσφαλτος 80/100, LDPE νιφάδες) - Prasad [] Διάγραμμα 4.2. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ευστάθειας Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. Από το παραπάνω διάγραμμα 3.2 βλέπουμε ότι οι μέγιστες τιμές ευστάθειας εμφανίζονται για το υλικό HDPE συγκριτικά με το LDPE ή το PP. Ακόμη για τις περισσότερες μελέτες, το βέλτιστο ποσοστό πλαστικών βρίσκεται ανάμεσα στις τιμές 8-12%. Ως βέλτιστο ποσοστό ορίζουμε το 10% αντικατάσταση ασφάλτου από πλαστικά καθώς είναι το ποσοστό που συγκεντρώνει γύρω του όλα τα σημεία καμπής. Παρατηρούμε επίσης ότι υπάρχουν και κάποιες συνθέσεις που εμφανίζουν μεγαλύτερη τιμή ακόμα και από το ασφαλτόμιγμα με τροποποιημένη άσφαλτο που παρουσιάστηκε προηγουμένως στην μελέτη του Goutham Sarang και άλλων. 51

52 Λόγος Marshall (KN/mm) Παραμόρφωση (mm) % 5% 10% 15% 20% 25% Ποσοστό πλαστικών ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ Ινδία 2011 (άσφαλτος 80/100, PP νιφάδες) - Vasudevan [] Ινδία 2011 (άσφαλτος 80/100, LDPE νιφάδες) - Vasudevan [] Ινδία 2017 (άσφαλτος VG-10 80/100, LDPE και HDPE νιφάδες) - Mishra [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70, HDPE σκόνη) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. LDPE σκόνη) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. HDPE νιφάδες) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. LDPE νιφάδες) - Awwad [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 50/70. PE νιφάδες) - Khimta [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. LDPE νιφάδες) - Tiwari [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. HDPE νιφάδες) - Tiwari [] Μαλαισια 2017 (άσφαλτος 80/100. PET νιφάδες) - Ahmad [] Διάγραμμα 4.3. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα παραμόρφωσης Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. Chart Title % 5% 10% 15% 20% 25% Ποσοστό πλαστικών Ινδία 2011 (άσφαλτος 80/100, PP νιφάδες) - Vasudevan [] Ινδία 2011 (άσφαλτος 80/100, LDPE νιφάδες) - Vasudevan [] Ινδία 2017 (άσφαλτος VG-10 80/100, LDPE και HDPE νιφάδες) - Mishra [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70, HDPE σκόνη) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. LDPE σκόνη) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. HDPE νιφάδες) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. LDPE νιφάδες) - Awwad [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 50/70. PE νιφάδες) - Khimta [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. LDPE νιφάδες) - Tiwari [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. HDPE νιφάδες) - Tiwari [] Μαλαισια 2017 (άσφαλτος 80/100. PET νιφάδες) - Ahmad [] Διάγραμμα 4.4. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα του λόγου Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. 52

53 VMA (%) VFA (%) Παρατηρούμε από το διάγραμμα 3.4 και εδώ ότι η μεγαλύτερες τιμές του λόγου Marshall εμφανίζονται πάλι στις τιμές γύρω στο 10%. Ο λόγος Marshall δείχνει είναι και μία ένδειξη της δυσκαμψίας του ασφαλτομίγματος. Chart Title % 5% 10% 15% 20% 25% Ποσοστό πλαστικών Ινδία 2011 (άσφαλτος 80/100, PP νιφάδες) - Vasudevan [] Ινδία 2011 (άσφαλτος 80/100, LDPE νιφάδες) - Vasudevan [] Ινδία 2015 (συμβ. άσφαλτος VG 30 50/70, θρυμμ. πλαστικά) - Sarang [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 50/70. PE νιφάδες) - Khimta [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. LDPE νιφάδες) - Tiwari [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. HDPE νιφάδες) - Tiwari [] Μαλαισια 2017 (άσφαλτος 80/100. PET νιφάδες) - Ahmad [] Ινδία 2015 (τροπ. άσφαλτος PMB 40 35/50) - Sarang [] Διάγραμμα 4.5. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα των VFA (κενά που καλύφθηκαν με άσφαλτο) από την μελέτη σύνθεσης κατά Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA Chart Title % 5% 10% 15% 20% Ποσοστό πλαστικών Ινδία 2015 (συμβ. άσφαλτος VG 30 50/70, θρυμμ. πλαστικά) - Sarang [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70, HDPE σκόνη) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. LDPE σκόνη) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. HDPE νιφάδες) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. LDPE νιφάδες) - Awwad [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 50/70. PE νιφάδες) - Khimta [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. LDPE νιφάδες) - Tiwari [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. HDPE νιφάδες) - Tiwari [] Διάγραμμα 4.6. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα των VMA (κενά στον σκελετό των αδρανών) από την μελέτη σύνθεσης κατά Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. 53

54 Κενά αέρα (%) Chart Title % 5% 10% 15% 20% Ποσοστό πλαστικών Ινδία 2017 (άσφαλτος VG-10 80/100, LDPE και HDPE νιφάδες) - Mishra [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70, HDPE σκόνη) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. LDPE σκόνη) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. HDPE νιφάδες) - Awwad [] Ιορδανία 2007 (άσφαλτος 50/70. LDPE νιφάδες) - Awwad [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 50/70. PE νιφάδες) - Khimta [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. LDPE νιφάδες) - Tiwari [] Ινδία 2017 (άσφαλτος 60/70. HDPE νιφάδες) - Tiwari [] Διάγραμμα 4.7. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα των κενών αέρα από την μελέτη σύνθεσης κατά Marshall για όλες τις μελέτες με την μέθοδο PCA. Γενικά συμπεράσματα μεθόδου Συγκεντρωτικά μπορούμε να καταλήξουμε στα εξής πολύ σημαντικά συμπεράσματα για την συμπεριφορά του ασφαλτομίγματος με την εφαρμογή της ξηρή μεθόδου ενσωμάτωσης των πλαστικών. 1. Οι θερμοκρασίες ανάμιξης των υλικών κυμαίνονται από οπότε και μελετάμε κυρίως θερμά ασφαλτομίγματα. Είναι σημαντικό κομμάτι οι θερμοκρασίες να διατηρούνται σταθερά κάτω από 200 ώστε να μην υπάρξει κίνδυνος εκπομπής ορισμένων επιβλαβών αερίων από την καύση των πλαστικών. 2. Η επικαλυπτική στρώση πολυμερών λειτουργεί θετικά στην πλειοψηφία των δοκιμών που εκτελέστηκαν και δείχνει να βελτιώνει την συμπεριφορά του οδοστρώματος. 3. Η επικαλυπτική στρώση δημιουργεί καλύτερη πρόσφυση και ισχυρότερη σύνδεση μεταξύ των αδρανών και των συνδετικών υλικών, ωστόσο το ποσοστό των πλαστικών δεν θα πρέπει να ξεπερνά κατά βάρος το 10-15% της ασφάλτου διότι από εκείνο το σημείο και έπειτα μειώνεται αισθητά η αποτελεσματικότητα του. 4. Η επικαλυπτική στρώση λειτουργεί ως στεγνωτικό για τα αδρανή καθώς εμποδίζει την είσοδο του νερού στους εσωτερικούς πόρους τους με αποτέλεσμα να κινδυνεύουν πολύ λιγότερο να σπάσουν λόγω της διόγκωσης των αλάτων στο εσωτερικό τους. 5. Το οδόστρωμα από PCA μπορεί να λειτουργήσει ως στεγνωτική στρώση για το ασφαλτόμιγμα εμποδίζοντας το νερό να εισχωρήσει στους πόρους του ασφαλτομίγματος και να καταλήξει στο έδαφος προκαλώντας καθιζήσεις που οδηγούν σε επιφανειακές ρηγματώσεις στο ασφαλτόμιγμα. 6. Μειώνει έως και σε ποσοστό 10% (η τιμή είναι διαφορετική για κάθε μία από τις μελέτες που παρουσιάστηκαν ωστόσο οι καλύτερες συμπεριφορές συγκεντρώθηκαν στα ποσοστά από 8-12% για την χρήση των μαλακότερων πλαστικών PP, LDPE και HDPE) την χρήση της ασφάλτου, ενός φυσικού πόρου, που αποτελεί τόσο σημαντικό παράμετρο κόστους όσο και σημαντικό περιβαλλοντικό όφελος. 54

55 7. Τα υλικά PP και HDPE δείχνουν να λειτουργούν καλύτερα από το LDPE. 8. Τα υλικά PET αποδείχθηκε ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ποσοστό γύρω στο 5% και να λειτουργήσουν σαν στρώση επικάλυψης παρά το υψηλό σημείο τήξης που εμφανίζουν. 9. Γενικώς ως βέλτιστη μορφή πλαστικού εμφανίζεται αυτή του τρίμματος σε σχέση με αυτή των νιφάδων. Να σημειωθεί εδώ ότι την λειτουργία των Pellets δεν την έχουμε εξετάσει καθώς δεν βρέθηκε κάποια μέθοδο που να χρησιμοποιεί Pellets με την συγκεκριμένη μέθοδο. 10. Από την άλλη η στεγανωτική αυτή λειτουργία και η σχεδόν μηδενική ικανότητα απορρόφησης υγρασίας εμποδίζει την γρήγορη απορροή όμβριων με αποτέλεσμα την επιφανειακή συγκράτηση ύδατος. Αυτό το φαινόμενο είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο για αυτό και απαιτείται πολύ καλός σχεδιασμός του δρόμου ώστε να αποφεύγεται. 11. Ενδεχομένως η πολύ καλή πλήρωση των κενών να εμποδίζει την διάχυση του ηχητικού κύματος και καθιστά τον δρόμο ως ακατάλληλο καθώς δεν συμπεριφέρεται σωστά ηχητικά. 12. Μειώνεται η μικρουφή των αδρανών με αποτέλεσμα να εμφανίζουν μικρότερη δύναμη τριβής και κατά συνέπεια μεγαλύτερη ολισθηρότητα. Αυτός ο ισχυρισμός ωστόσο δεν επιβεβαιώνεται από τις μελέτες. Αυτό μας οδηγεί στο συμπέρασμα να είμαστε κάπως επιφυλακτικοί στην χρήση της μεθόδου αυτής για την κατασκευή επιφανειακών αντιολισθηρών στρώσεων, ωστόσο όμως σε οποιαδήποτε άλλη στρώση φαίνεται να λειτουργεί ιδιαίτερα αποτελεσματικά Παραλλαγή ξηρής μεθόδου. Μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον παρουσιάζει και η μελέτη που έγινε από τους Esmail Ahmadinia και άλλους στην οποία χρησιμοποιήθηκε PET υλικό αντί για πολυαιθυλένιο. Αν και είδαμε προηγουμένως ότι το PET μπορεί να λιώσει και να δημιουργήσει μια επιφανειακή στρώση επικάλυψης πάνω από τα αδρανή, στην περίπτωση αυτή δεν λειτουργεί ακριβώς με τον ίδιο τρόπο η χρήση του πλαστικού. Η μελέτη αυτή αποτελεί μια μικρή παραλλαγή της προηγούμενης ξηρής μεθόδου. Η διαφορά των δύο τύπων υλικών είναι ότι το PET είναι σκληρότερο υλικό και μαλακώνει σε υψηλότερη θερμοκρασία από ότι το πολυαιθυλένιο/πολυπροπυλένιο. Για τον λόγο αυτό διαφοροποιήθηκε και λίγο η μεθοδολογία ενσωμάτωσης των πλαστικών στο ασφαλτόμιγμα. Στην περίπτωση αυτή τα αδρανή θερμάνθηκαν για 2 h. Η βέλτιστη ποσότητα ασφάλτου που καθορίστηκε θερμάνθηκε και αυτή στους 150 για 1 h. Τα δύο αυτά υλικά μαζί με το φίλλερ αναμίχθηκαν και αναδευθήκαν για 5 λεπτά σε θερμοκρασία 160. Στην συνέχεια προστέθηκαν τα PET σε διάφορα ποσοστά (2, 4, 6, 8 και 10%) τα οποία προηγουμένως είχαν κοπεί και σε μορφή σκόνης. Η ενσωμάτωση του PET γίνεται στο τελευταίο στάδιο της διαδικασίας καθώς επιθυμούμε να διατηρήσει όσο τον δυνατόν περισσότερο τις ιδιότητες που παρουσιάζει στην φυσική του μορφή. Η θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης (Τg) του PET ξεκινά από του 70. Αυτό σημαίνει ότι πάνω από την θερμοκρασία αυτή το υλικό αρχίζει να αλλάζει ιδιότητες και σχήμα καθώς ξεκινά την μετάβαση από την στερεή στην υγρή μορφή. Ωστόσο απαιτείται αρκετός χρόνος ανάμιξης και επαφής των PET με τα θερμά αδρανή για να λιώσει πλήρως το πλαστικό υλικό και να χάσει την στερεή του μορφή. Με την γρήγορη ανάμιξη που πραγματοποιείται σε αυτή την μελέτη του PET διατηρεί μια ημικρυσταλλική μορφή που του επιτρέπει και να επικολλάται εύκολα πάνω στα αδρανή εξαιτίας της μερικής ρευστοποίησης του αλλά και να διατηρεί μια κοκκώδη μορφή παράλληλα. Η συμπύκνωση έγινε κατά Marshall με 50 χτυπήματα. Τα αποτελέσματα της δοκιμής Marshall παρουσιάζονται στην εικόνα 3.25 (Ahmadinia 2017, [17]). 55

56 Εικόνα Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη σύνθεση του Ahmadinia. [17] Όπως θα παρατηρήσουμε από τα διαγράμματα η τάση που ακολουθείται είναι παρόμοια για όλα τα ποσοστά ασφάλτου. Η ευστάθεια αυξάνεται μέχρι το ποσοστό των πλαστικών να φτάσει περίπου το 6% κατά βάρος ασφάλτου και στην συνέχεια μειώνεται. Όλα τα ασφαλτομίγματα με πλαστικό εμφανίζουν υψηλότερη ευστάθεια μετά την προσθήκη των πλαστικών PET. Τα υλικά αυτά βελτιώνουν την πρόσφυση μεταξύ της ασφάλτου και των αδρανών. Παρόλο που το πλαστικό δεν λιώνει, καθώς το PET μαλακώνει περίπου στους 250, στην θερμοκρασία των 180 λειτουργεί βελτιωτικά στο ασφαλτόμιγμα. Εξαιτίας του υψηλού σημείου μάλθωσης είχε απορριφθεί από του περισσότερους ερευνητές καθώς κρινόταν αντιοικονομική και όχι πρακτική η ενσωμάτωση του στην άσφαλτο. Ο Ahmadinia θέλησε να διατηρήσει το PET σε μια ημικρυσταλική μορφή καθώς το υλικό θα έχει αρχίσει να ξεπερνά την θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης και θα αρχίσει να μαλακώνει ωστόσο δεν θα έχει λιώσει και θα διατηρείται συμπαγές και σε κρυσταλλική μορφή. Η παραμόρφωση εμφανίζεται να μειώνεται μέχρι το ποσοστό PET φτάσει στο 4% και στην συνέχεια αυξάνεται. Παρατηρείται για υψηλά ποσοστά PET να εμφανίζονται μειωμένες τιμές στην ευστάθεια και αυξημένες στην 56

57 παραμόρφωση. Ο λόγος Marshall είναι μία ένδειξη της αντίστασης σε παραμόρφωση. Μεγαλύτερη τιμή για τον λόγο Marshall είχαν τα μίγματα με 2, 4 και 6 % ποσοστό PET. Η προσθήκη των PET, ενός ελαφρύτερου υλικού οδήγησε και στην μείωση του ειδικού βάρους του ασφαλτομίγματος. Επιπρόσθετα τα κενά αέρα εντός του ασφαλτομίγματος, που είναι ένα εξαιρετικά σημαντικό κομμάτι, εμφανίζονται να αυξάνονται με την αύξηση του ποσοστού των PET. Αυτό οφείλεται κυρίως στα κομμάτια PET που προστίθενται στο ασφαλτόμιγμα και διατηρούν τον όγκο τους αυξάνοντας έτσι την επιφάνεια που πρέπει να επικαλυφθεί με άσφαλτο, οδηγώντας έτσι σε αύξηση των κενών αέρα του μίγματος. Η ανθεκτικότητα του ασφαλτομίγματος αυξάνεται καθώς αυξάνεται το πάχος επικάλυψης των αδρανών. Για να πετύχουμε λοιπόν αυξημένη ανθεκτικότητα θα πρέπει να έχουμε τα ελάχιστα δυνατά κενά στο σκελετό των αδρανών. Όπως βλέπουμε στο διάγραμμα για την ενσωμάτωση ίδιας ποσότητας ασφάλτου τα κενά στα αδρανή αυξάνονται καθώς αυξάνεται το ποσοστό των PET. Ως βέλτιστο ποσοστό PET προσδιορίζεται το 6% κατά βάρος ασφάλτου. Στην μελέτη αυτή καθορίζονται επίσης και άλλα χαρακτηριστικά του ασφαλτομίγματος αυτού όπως το μέτρο δυσκαμψίας. Από την εικόνα 3.26 παρατηρούμε ότι καταγράφεται μία αύξηση περίπου 16% του μέτρου δυσκαμψίας μετά την προσθήκη των PET. Το διάγραμμα ακολουθεί την τάση που παρατηρήθηκε και προηγουμένως κατά την εκπόνηση της δοκιμής Marshall. Η τιμή του μέτρου δυσκαμψίας αυξάνεται μέχρι την μέγιστη τιμή που καταγράφεται για ποσοστό PET 6% κατά βάρος ασφάλτου και στην συνέχεια παρατηρείται μείωση. Αυτό οφείλεται κυρίως στην ημικρυσταλλική μορφή που έχει πάρει το PET στην θερμοκρασία των 160. Αυτό σημαίνει ότι εν μέρει το υλικό έχει λιώσει και ενισχύει την συγκόλληση μεταξύ των κόκκων αλλά και εν μέρει διατηρεί την συμπαγή κρυσταλλική μορφή που προσδίδει μεγαλύτερη δυσκαμψία στο μίγμα. Εικόνα Αποτελέσματα δυσκαμψίας ασφαλτομίγματος από την μελέτη του Ahmadinia. [17] Στην μελέτη εκτελέστηκαν και οι δοκιμές της υδατικής ευαισθησίας, της αποστράγγισης καθώς επίσης και της τροχοαυλάκωσης του ασφαλτομίγματος τα αποτελέσματα των οποίων παρουσιάζονται στην εικόνα

58 Εικόνα Αποτελέσματα δοκιμής τροχοαυλάκωσης (πάνω αριστερά), δοκιμή αποστράγγισης (κάτω αριστερά), δοκιμή προσδιορισμού του λόγου έμμεσης εφελκυστικής αντοχής (πάνω και κάτω δεξιά). [17] Η επίδραση της προσθήκη των PET στην αντίσταση σε παραμένουσα παραμόρφωση φαίνεται από διάγραμμα που προέκυψε από την δοκιμή τροχοαυλάκωσης. Όλα τα ασφαλτομίγματα με PET εμφανίζουν μικρότερο βάθος τροχοαυλάκωσης από το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Ακόμη σημαντική είναι και η εμφάνιση της τροχοαυλάκωσης σε σχέση με τον χρόνο. Όπως φαίνεται τα πρώτα 15 λεπτά η αύξηση είναι μεγάλη και απότομη. Στην συνέχεια όμως ό ρυθμός με τον οποίο η τροχοαυλάκωση αυξάνεται, ελαττώνεται αισθητά. Η μέγιστή τιμή του βάθους τροχοαυλάκωσης μετά από 45 λεπτά σταθεροποιείται στα 1,78 mm, 1,5 mm, 1,26 mm, 1,35 mm, 1,62 mm και 1,56 mm για ποσοστό 0%, 2%, 4%, 6%, 8% και 10% PET κατά βάρος ασφάλτου αντίστοιχα. Το μικρότερο βάθος τροχοαυλάκωσης προέκυψε για το ποσοστό 4% PET κατά το οποίο μειώθηκε το βάθος τροχοαυλάκωσης κατά 29% σε σχέση με τον συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Αυτό οφείλεται στην μεγαλύτερη δυσκαμψία που εμφανίζει το ασφαλτόμιγμα όπως είδαμε και στο διάγραμμα. Από την δοκιμή της αποστράγγισης παρατηρούμε ότι η αποστράγγισή των ασφαλτομιγμάτων με πλαστικό εμφανίζεται μικρότερη και μειώνεται σταδιακά καθώς αυξάνεται το ποσοστό των PET που εμπεριέχεται στο ασφαλτόμιγμα. Η μείωση της αποστράγγισης οφείλεται κυρίως στο λεπτόκοκκο PET, που βρίσκεται σε μορφή σκόνης και αυξάνει την επιφάνεια που πρέπει να καλυφθεί με άσφαλτο, γεγονός που οδηγεί σε καλύτερη σταθεροποίηση και σύνδεση μεταξύ των κόκκων και τελικώς σε μικρότερη αποστράγγιση της ασφάλτου. Όσον αφορά την δοκιμή εφελκυστικής αντοχής καθώς και της υδατικής ευαισθησίας του ασφαλτομίγματος παρατηρούμε ότι με την προσθήκη των PET μειώνεται η εφελκυστική αντοχή του ασφαλτομίγματος. Ωστόσο καθώς ο λόγος υγρής/ξηρής εφελκυστικής αντοχής διατηρείται σταθερά πάνω από 75% μπορούμε να πούμε ότι η εφελκυστική αντοχή παραμένει επαρκής και σε συνθήκες υγρασίας. Ωστόσο λόγω της κρυσταλλικής μορφής των PET, μετά από την ανάμιξη η άσφαλτος συγκρατείται στην επιφάνεια και μειώνεται το πάχος της στρώσης ασφάλτου γύρω από τα αδρανή, γεγονός που μειώνει την αντοχή ενάντια σε αστοχία που προκαλείται από την υγρασία. 58

59 Συμπερασματικά ο Ahmadinia κατέληξε στα εξής: 1. Η δυσκαμψία των ασφαλτομιγμάτων με PET αυξάνεται έως και 16% με περιεκτικότητά PET 6% κατά βάρος ασφάλτου. 2. Η δοκιμή τροχοαυλάκωσης έδειξε ότι τα ασφαλτομίγματα με PET εμφάνισαν μεγαλύτερη αντίσταση στην παραμένουσα παραμόρφωση. Η καλύτερη συμπεριφορά παρατηρήθηκε για το ασφαλτόμιγμα με περιεκτικότητα 4%, που οδηγεί σε μείωση του βάθους τροχοαυλάκωσης έως και 29% σε σχέση με το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. 3. Η αποστράγγισή της ασφάλτου μειώνεται σημαντικά με την προσθήκη των PET. 4. Η εφελκυστική αντοχή μειώνεται όπως και ο λόγος υγρής/ξηρής εφελκυστικής αντοχής. Ωστόσο ο λόγος διατηρείται υψηλά και η υδατική ευαισθησία χαρακτηρίζεται μικρή. 5. Ως βέλτιστο ποσοστό πλαστικών καθορίζεται μεταξύ 4-6% κατά βάρος του βέλτιστού ποσοστού ασφάλτου. 6. Γενικά η συμπεριφορά των ασφαλτομιγμάτων με PET έδειξαν ικανοποιητική συμπεριφορά που καλύπτει τις απαιτήσεις των κανονισμών Υγρή μέθοδος - Εισαγωγή των πλαστικών ως συνδετικό υλικό (τροποποίηση ασφάλτου) Εισαγωγή. Κατά την μέθοδο αυτή γίνεται η ενσωμάτωση των πλαστικών αρχικά στην άσφαλτο δημιουργώντας έτσι μία νέα βελτιωμένη πολυμερώς τροποποιημένη άσφαλτο, χρησιμοποιώντας ανακυκλώσιμα πλαστικά απόβλητα. Στην περίπτωση αυτή διαφοροποιούμαστε με την προηγούμενη μέθοδο καθώς δεν χρησιμοποιούμε τα πολυμερή ως υλικό για να επικαλύψουμε τα αδρανή και να αντικαταστήσουμε έτσι ένα μέρος της ασφάλτου περιορίζοντας την χρήση της. Στην περίπτωση αυτή προσθέτουμε πλαστικά πολυμερή στην άσφαλτο με σκοπό να βελτιώσουμε της ιδιότητες της (διεισδυτικότητα, θερμοκρασία μάλθωσης) και να δημιουργήσουμε ένα ανθεκτικότερο οδόστρωμα με μία πολυμερώς τροποποιημένη άσφαλτο από ανακυκλώσιμα υλικά και όχι βιομηχανικά με του συνήθεις τροποποιητές(sbs, EVA). Η διαδικασία περιγράφεται και στην εικόνα Σημαντικό εκτός από την αξιοποίηση των ανακυκλώσιμων υλικών και την μείωση του οικολογικού αποτυπώματος της ασφάλτου κρίνεται και η μείωση του κόστους παραγωγής που πετυχαίνουμε για την τροποποιημένη άσφαλτο με τη χρήση ανακυκλώσιμων πλαστικών σε σχέση με μία βιομηχανικά τροποποιημένη άσφαλτο. Η ουσιαστική η διαφορά με την προηγούμενη ξηρή μέθοδο είναι ότι στην περίπτωση αυτή τα πλαστικά υλικά αναμιγνύονται πρώτα με την άσφαλτο με σκοπό να τροποποιηθεί αυτή και στην συνέχεια γίνεται η ανάμιξη με τα αδρανή ώστε να προκύψει το ασφαλτόμιγμα. Όπως είδαμε στην προηγούμενη περίπτωση γίνεται αρχικά μια ανάμιξη των θερμών αδρανών με τα πλαστικά ώστε αυτά να λιώσουν και να σχηματίσουν μια λεπτή επιφανειακή επικαλυπτική στρώση και στην συνέχεια γίνεται ανάμιξη με την άσφαλτο ώστε να προκύψει το ασφαλτόμιγμα. 59

60 Εικόνα Σχεδιάγραμμα Διαδικασίας τροποποίησης της ασφάλτου με την χρήση ανακυκλωμένων πλαστικών Επίδραση των πλαστικών στις ρεολογικές ιδιότητες της ασφάλτου. Πολύ σημαντικό κομμάτι της διαδικασίας αυτής αποτελεί η επίδραση των πολυμερών στις ρεολογικές ιδιότητες της ασφάλτου καθώς επίσης και στο είδος αλλά και η ποσότητα του πολυμερούς υλικού που απαιτείται για να βελτιωθούν οι ιδιότητες αυτές. Με αυτό το ερώτημα ασχολήθηκαν πάρα πολλοί μελετητές. Από τις πρώτες εργασίες που δημοσιεύθηκαν ήταν αυτή της Casey [18] και άλλων στην οποία μελετήθηκαν πολλά πολυμερή υλικά ούτως ώστε να καθοριστεί η καταλληλόλητα τους για την χρήση τους ως τροποποιητές. Τα υλικά αυτά ήταν το χαμηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο (LDPE), το μέσης πυκνότητας πολυαιθυλένιο (MDPE), υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο (HDPE), το πολυπροπυλένιο (PP), το πολυβινυλικό χλωρίδιο (PVC), ο πολυαιθυλενικός τερεφθαλεστέρας (PET), το ακρυλονιτρικό βουταδιένιο-στυρένιο (ABS). Αφού αρχικά απορρίφθηκαν ορισμένα από τα παραπάνω υλικά είτε λόγω της αδυναμίας ενσωμάτωσης είτε λόγω της αντιοικονομικής διαδικασίας που απαιτούνταν για την ενσωμάτωση τους, οι μελετητές κατέληξαν να χαρακτηρίσουν μόνο τα υλικά LDPE, HDPE και PP κατάλληλα για την χρήση ως τροποποιητές της ασφάλτου, και το ασφαλτόμιγμα με ποσοστό 4% HDPE ως το καταλληλότερο. Σε όλες τις δοκιμές που εκτελέστηκαν τα υλικά αυτά εμφάνισαν καλύτερη συμπεριφορά από το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Το μοναδικό κομμάτι στο οποίο έδειξαν να υστερούν υλικά είναι το κομμάτι της ελαστικότητας της ασφάλτου. Τα 4 υλικά που απέμειναν (LDPE, HDPE, PP σε σκόνη, θρύμματα PP) προστέθηκαν στην άσφαλτο σε περιεκτικότητες μεταξύ των 2 και 5% και υπολογίστηκαν τα αποτελέσματα της δοκιμής διεισδυτικότητας και του καθορισμού του σημείου μάλθωσης των τροποποιημένων αυτών ασφάλτων παρουσιάζεται στον πίνακα 3.14 (Casey 2008, [18]). 60

61 Ασφαλτόμιγμα Θερμοκ. Μάλθωσης, Διεισδ. Pen Ιξώδες 135, Ιξώδες 150, Ιξώδες 180, Ιξώδες 195, Απλή άσφαλτος 39, ,1 1,7 0,7 0,5 2% PP mulch 42, ,7 2 0,8 0,5 3% PP mulch ,3 2,4 0,9 0,6 4% PP mulch 48, ,2 2,7 1 0,6 5% PP mulch 48,4 82 6,4 4 1,6 1 2% PP 41, ,6 1,9 0,8 0,5 3% PP 43, ,6 2,3 0,9 0,6 4% PP 43, ,1 2,6 1 0,6 5% PP 46,5 99 5,4 3 1,1 0,7 2% LDPE ,8 2,6 1 0,8 3% LDPE 44, ,8 2,7 1,1 0,8 4% LDPE 44, ,1 2,9 1,2 0,8 5% LDPE 48, ,4 3,6 1,4 1 2% HDPE 46, ,1 2,3 0,9 0,6 3% HDPE 48, ,5 2,6 1 0,7 4% HDPE 50, ,4 3,2 1,3 1 5% HDPE 51,2 94 6,3 3,8 1,4 1 Πίνακας Αποτελέσματα δοκιμής ιξώδους, θερμοκρασίας μάλθωσης και διεισδυτικότητας από την μελέτη των Casey και άλλων. [18] Για το ιξώδες παρατηρούμε ότι σε υψηλές θερμοκρασίες, όταν η συγκέντρωση των πολυμερών είναι χαμηλή, το επίπεδο του ιξώδους είναι πολύ χαμηλό. Ωστόσο καθώς μειώνονται οι θερμοκρασίες και καθώς αυξάνεται το ποσοστό των πολυμερών που ενσωματώνεται το ασφαλτόμιγμα γίνεται όλο και περισσότερο ιξώδες. Η τάση αυτή παρατηρείται για όλα τα πολυμερή που χρησιμοποιήθηκαν. Η διεισδυτικότητα φαίνεται, για όλα τα πολυμερή να ακολουθεί την ίδια τάση, δηλαδή να μειώνεται καθώς αυξάνεται το ποσοστό των πολυμερών που ενσωματώνεται στην άσφαλτο. Αντίστοιχα για τη θερμοκρασία μάλθωσης παρατηρούμε, ότι για το θρυμματισμένο πολυπροπυλένιο εμφανίζεται μεγάλη διακύμανση των τιμών σε σχέση με τις συγκεντρώσεις των πλαστικών στο ασφαλτόμιγμα. Στα μίγματα με το LDPE και HDPE παρατηρείται μια μεγαλύτερη ομοιομορφία καθώς η θερμοκρασία μάλθωσης αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας των πολυμερών. Η μέγιστη θερμοκρασία εμφανίζεται περίπου στου 52 για το μίγμα με 5% HDPE, θερμοκρασία όμως που είναι μικρότερη από την απαίτηση του ιρλανδικού κανονισμού που θέτει ως ελάχιστη θερμοκρασία μάλθωσης τους 60 για τροποποιημένα συνδετικά υλικά με διεισδυτικότητα μεταξύ pen. Τον ισχυρισμό ότι βελτιώνονται ορισμένες από τις ρεολογικές ιδιότητες της ασφάλτου με την προσθήκη πλαστικών πολυμερών, έρχεται να ενισχύσει και μία ακόμα εργαστηριακή έρευνα που εκπόνησε μια μελετητική ομάδα από την Γκάνα (Johnson Kwabena Appiah, Victor Nana Berko-Boateng, Trinity Ama Tagbot) το 2016 [19]. Τα υλικά που χρησιμοποίησαν ήταν άσφαλτος ΑC-20 με διεισδυτικότητα 140 pen, θερμοκρασία μάλθωσης 53, κινηματικό ιξώδες στους cst, δυναμικό ιξώδες στου cp και ειδικό βάρος 1,01 t/m 3. To ποσοστό τον πλαστικών που προστέθηκε στο ασφαλτόμιγμα ξεκίνησε από 0,5% κατά βάρος ασφάλτου και έφτασε μέχρι και 3% κατά βάρος ασφάλτου με βήμα 0,5%. Δημιουργήθηκαν δηλαδή ένα ασφαλτόμιγμα το οποίο ήταν η συμβατική άσφαλτος, 6 τροποποιημένα ασφαλτομίγματα με διαφορετικές περιεκτικότητες HDPE και 6 τροποποιημένα ασφαλτομίγματα με διαφορετική περιεκτικότητα PP. Οι ιδιότητες για τις οποίες μελετήθηκε η επιρροή των πλαστικών πολυμερών ήταν η διεισδυτικότητα, η θερμοκρασία μάλθωσης καθώς και το ιξώδες του συνδετικού υλικού. Οι μελετητές υποστήριξαν ότι με την προσθήκη θερμοπλαστικών στην συμβατική άσφαλτο, βελτιώνονται η ιξωδοελαστική συμπεριφορά της ασφάλτου και αλλάζουν οι ρεολογικές της ιδιότητες. Τα δύο πολυμερή υλικά που χρησιμοποιήθηκαν έδειξαν διαφορετικό βαθμό βελτίωσης, ωστόσο όμως και τα δύο υλικά αύξησαν το σημείο μάλθωσης, μείωσαν την διεισδυτικότητα και παράλληλα βελτίωσαν και το δυναμικό αλλά και το απόλυτο ιξώδες του συνδετικού υλικού. Στην εικόνα 61

62 3.29 φαίνεται η βελτίωση που πραγματοποιείται με την προσθήκη των πολυμερών στην άσφαλτο και πως αυτή εξελίσσεται καθώς αυξάνεται το ποσοστό των πολυμερών (Appiah 2016, [19]). Εικόνα Δοκιμή διεισδυτικότητας και θερμοκρασίας μάλθωσης από την μελέτη των Appiah και άλλων. [19] Εικόνα Δοκιμή προσδιορισμού ιξώδους από την μελέτη των Appiah και άλλων. [19] Τέλος πολύ σημαντική είναι και η μελετητική εργασία που εκπόνησαν οι Liliana M.B. Costa, Hugo M.R.D. Silva, Joel R.M. Oliveira και η Sara R.M. Fernandes [22] στην οποία έγινε σύγκριση ορισμένων πλαστικών πολυμερών που χρησιμοποιούνται παραδοσιακά για την τροποποίηση της ασφάλτου και ορισμένων ανακυκλωμένων πλαστικών. Στην μελέτη αυτή επίσης καθορίστηκε και η βέλτιστη μορφή που οφείλει να έχει ο τροποποιητής ώστε να απορροφηθεί καλύτερα και να ενσωματωθεί μέσα στην άσφαλτο. Η άσφαλτος που χρησιμοποιήθηκε ήταν 35/50 με διεισδυτικότητα 46 pen και θερμοκρασία μάλθωσης τους 52. Ακόμη χρησιμοποιήθηκε μία βιομηχανικά τροποποιημένη άσφαλτος που ονομάζεται Styrelf. Τα πολυμερή υλικά που χρησιμοποιήθηκαν σαν τροποποιητές ήταν EVA σε σκόνη (EVA P), EVA σε κόκκους (EVA G), ανακυκλωμένο EVA σε κόκκους (R EVA G), SBS σε σκόνη (SBS P), SBS σε κόκκους (SBS G), ανακυκλωμένο HDPE σε σκόνη (R HDPE P), ανακυκλωμένο HDPE σε κόκκους (R HDPE G), ανακυκλωμένο LDPE σε σκόνη (R LDPE P), ανακυκλωμένο LDPE σε κόκκους (R LDPE G), ανακυκλωμένο ABS σε σκόνη (R ABS P), ανακυκλωμένο ABS σε κόκκους (R ABS G), ανακυκλωμένο ελαστικό σε σκόνη (R TR P) και ανακυκλωμένο ελαστικό σε κόκκους (R TR G). Από την μελέτη αυτή 62

63 προέκυψαν τα υλικά SBS, EVA και HDPE ως τα καταλληλότερα για βελτίωση των ρεολογικών ιδιοτήτων της ασφάλτου [22]. Απαιτούν ωστόσο υψηλές θερμοκρασίες ούτως ώστε το ιξώδες να μειωθεί και να μπορούν να ενσωματωθούν με την άσφαλτο. Τα υλικά HDPE, LDPE και EVA έδειξαν να ενσωματώνονται εξαιρετικά στην άσφαλτο σε αντίθεση με το ABS και το SBS που δεν ενσωματώθηκαν ιδιαίτερα εύκολα [22]. Τα αποτελέσματα που αφορούν την θερμοκρασία μάλθωσης, την σκληρότητα και το ιξώδες παρουσιάζονται στον πίνακα 3.16 (Costa 2013, [22]). Συνδετικό υλικό Θερμοκρασία Διεισδυτικότητα Ιξώδες μάλθωσης pen Απλή άσφαλτος 52,2 45,9 0,8 0,3 0,1 Styrelf 65,5 37,2 3,1 1,1 0,3 EVA P 66,4 26,4 3,8 1,3 0,4 EVA G 66,8 26,1 3,8 1,3 0,4 R EVA G 65,2 26 3,8 1,3 0,4 SBS P 82,1 28,1 5,4 1,4 0,8 SBS G 59,2 31,5 2 0,8 0,2 R HDPE P 61,9 25 3,1 1,1 0,4 R HDPE G 71,1 26,6 3,3 1,3 0,4 R LDPE P 55,9 30,6 3,5 1,5 0,5 R LDPE G 59,5 30,7 2,9 1,1 0,4 R ABS P 61,8 37,4 1,1 0,4 0,1 R ABS G 52,3 39,6 0,9 0,3 0,1 R TR P 57,2 30,5 1,4 0,5 0,1 R TR G 55,1 32,1 1 0,4 0,1 Πίνακας Δοκιμή διεισδυτικότητας, προσδιορισμού ιξώδους και θερμοκρασίας μάλθωσης από την μελέτη των Costa και άλλων. [22] Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία μάλθωσης, σε σχέση με την απλή άσφαλτο αυξάνεται σε όλες τις περιπτώσεις των πολυμερών που χρησιμοποιούνται. Τα ελαστομερή (ιδιαίτερα το SBS σε σκόνη και όλα τα μίγματα με πολυμερή εμφανίζονται να είναι τα πιο αποτελεσματικά για την αύξηση της θερμοκρασίας μάλθωσης. Το EVA έδειξε πολύ καλή ενσωμάτωση με την άσφαλτο χωρίς να παίζει ιδιαίτερο ρόλο η μορφή με την οποία προστέθηκε. Από την άλλη το SBS εξαιτίας της δυσχερής ενσωμάτωσης, χρειάστηκε να φιλτραριστεί όταν προστέθηκε σε κοκκώδη μορφή. Γενικώς η μορφή σε σκόνη έδειξε να είναι σε όλες της περιπτώσεις πιο αποτελεσματική από ότι η κοκκώδης. Μόνο την περίπτωση του LDPE και HDPE η κοκκώδης μορφή εμφάνισε καλύτερα αποτελέσματα από την σκόνη. Όσον αφορά την σκληρότητα, και πάλι παρατηρούμε μείωσή για όλα τα πολυμερή σε σχέση με την απλή άσφαλτο. Την μεγαλύτερη αύξηση στην σκληρότητα πέτυχαν τα πολυμερή HDPE και τα ελαστομερή (SBS σε σκόνη και EVA ανεξαρτήτως αν ήταν καινούριο ή ανακυκλωμένο και ανεξαρτήτως μορφής). Πολύ μικρή βελτίωση επιτεύχθηκε με το ABS, και αμέσως μετά το LDPE και το ελαστικό. Ωστόσο όλα τα τροποποιημένα μίγματα με πολυμερή εμφάνισαν μικρότερη διεισδυτικότητα από την βιομηχανικά τροποποιημένη άσφαλτο Styrelf. Αυτό συνέβη είτε λόγω του υψηλού ποσοστού των πολυμερών που χρησιμοποιήθηκε (5%), είτε λόγω της σκληρής ασφάλτου που επιλέχθηκε είτε τέλος λόγω των πρόσθετων που χρησιμοποιήθηκαν για την τροποποιημένη άσφαλτο [22]. Η σχέση μεταξύ του δυναμικού ιξώδους και της θερμοκρασίας είναι πολύ σημαντικός για να καθοριστεί η θερμοκρασία ανάμιξης/συμπύκνωσης των ασφαλτομιγμάτων. Το ιξώδες που προτείνεται για ανάμιξη είναι περίπου 0,2-0,3 Pa.s και έτσι η ανάμιξη των τροποποιημένων μιγμάτων γίνεται συνήθως στους 170 και 190. Από τον πίνακα βλέπουμε, ότι εξαιρώντας το ABS και το ανακυκλωμένο ελαστικό, όλα τα πολυμερή για να χρησιμοποιηθούν απαιτούν θερμοκρασίες πάνω από 180. Για τα δύο αυτά υλικά θερμοκρασία που απαιτείται είναι μικρότερη από 180, ωστόσο τα δύο αυτά υλικά δεν έδειξαν ικανοποιητικό βαθμό βελτίωσης για την σκληρότητα και την θερμοκρασία μάλθωσης. Το SBS που ήταν το υλικό με την καλύτερη επίδοση απαιτούσε υψηλή θερμοκρασία ανάμιξης για να ενσωματωθεί στο ασφαλτόμιγμα. 63

64 Στην μελέτη των Prasad και Sultana πραγματοποιήθηκε και τροποποίηση της ασφάλτου με την χρήση PP, LDPE και HDPE με σκοπό να καθοριστεί η επιρροή των υλικών αυτών στις ρεολογικές ιδιότητες της απλής ασφάλτου 80/100. Η μελέτη έδειξε ότι το υλικό HDPE λειτουργεί καλύτερα συγκριτικά με τα άλλα δύο υλικά. Τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής παρουσιάζονται στον πίνακα Ποσοστό πλαστικών Θερμοκρασία Μάλθωσης, Διεισδυτικότητα ολκιμότητα PP LDPE HDPE PP LDPE HDPE PP LDPE HDPE 0 52,5 52,5 52, ,5 52,75 52, , , ,55 75,3 1 58,75 53, , ,2 67,28 1,5 60,2 57,25 54,5 62,5 68, , ,75 62, , ,66 50,3 49,6 3 63, ,4 48,6 42, , ,25 72, , , , , , ,83 32,5 19 Πίνακας Δοκιμή διεισδυτικότητας, θερμοκρασίας μάλθωσης και ολκιμότητας από την μελέτη των Prasad και Sultana. [11] Χρόνος ανάμιξης και θερμοκρασία ανάμιξης. Σημαντικό όμως ρόλο και για την δημιουργία της κατάλληλης τροποποιημένης ασφάλτου παίζουν και άλλοι παράγοντες που έχουν να κάνουν με την διαδικασία της ανάμιξής των πλαστικών και της ασφάλτου. Οι παράγοντες αυτοί είναι ο χρόνος ανάμιξης και η θερμοκρασία ανάμιξης ώστε να πετύχουμε την καλύτερη δυνατή ομογενοποιήση του συνδετικού υλικού, το οποίο οφείλει να έχει την ίδια συμπεριφορά και να μην εμφανίζει διαφορές. Ο μεγαλύτερος χρόνος και η υψηλότερη θερμοκρασία ανάμιξης φαίνεται να βοηθούν την διαδικασία της βελτίωσης των ιδιοτήτων της ασφάλτου και να αυξάνουν την ευστάθεια Marshall σύμφωνα με τον Hinsinoglu [23]. Στην μελέτη αυτή που εκπονήθηκε το 2003 από τους Hinsinoglu και Agar χρησιμοποιήθηκε πλαστικό HDPE σε 3 διαφορετικές περιεκτικότητες για να τροποποιηθεί η άσφαλτος ( 4, 6 και 8% κατά βάρος ασφάλτου), σε 3 διαφορετικούς χρόνους ανάμιξης (5, 15 και 30 λεπτά) και σε τρεις διαφορετικές θερμοκρασίες ανάμιξης (145, 155 και 165 ). Από τα αποτελέσματα φάνηκε ότι μεγαλύτερη ποσότητα πολυμερούς υλικού δεν βελτιώνει την συμπεριφορά του οδοστρώματος καθώς η περιεκτικότητα του 4% έδειξε να υπερτερεί σε όλες τις θερμοκρασίες και χρόνους ανάμιξης σε σχέση με την περιεκτικότητα 6% και 8% κατά βάρος ασφάλτου. Η άσφαλτος που χρησιμοποιήθηκε ήταν AC-20 και η ταχύτητα ανάμιξης έφτασε τις 200 στροφές/λεπτό. Κατά την ανάμιξη αυτή λήφθηκαν υπόψιν και το περιβαλλοντικό και ενεργειακό αποτύπωμα καθώς και ή χρήση διαθέσιμών και οικονομικότερων υλικών. Συμφώνα με τους μελετητές το ασφαλτόμιγμα με 4% HDPE, θερμοκρασία ανάμιξης 165 και χρόνο ανάμιξης 30 λεπτά έδειξε την καλύτερη συμπεριφορά με την υψηλότερη ευστάθεια. Το μίγμα αυτό είναι πιο ανθεκτικό σε παραμένουσα παραμόρφωση και τροχοαυλάκωση [23]. Αν και η παραμόρφωση ήταν ίδια ανάμεσα σε αυτό το μίγμα και το συμβατικό ο λόγος Marshall αυξήθηκε κατά 50% εξαιτίας της μεγαλύτερης ευστάθειας. Αυτό μας δείχνει ότι το ασφαλτόμιγμα αυτό παρουσιάζει μεγαλύτερη δυσκαμψία και εμφανίζει την ικανότητα να μεταβιβάζει καλύτερα τα ασκούμενα φορτία [23]. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στις εικόνες 3.35, 3.36 και 3.37 παρακάτω. (Hinsinoglu και Agar, 2003, [23]) 64

65 Εικόνα Αποτελέσματα ευστάθειας Marshall σε σχέση με την περιεκτικότητα πλαστικών, με τον χρόνο ανάμιξης και με την θερμοκρασία συμπύκνωσης από την μελέτη των Hinsinoglu και Agar. [23] Εικόνα Αποτελέσματα παραμόρφωσης Marshall σε σχέση με την περιεκτικότητα πλαστικών, με τον χρόνο ανάμιξης και με την θερμοκρασία συμπύκνωσης από την μελέτη των Hinsinoglu και Agar. [23] 65

66 Εικόνα Αποτελέσματα λόγου Marshall σε σχέση με την περιεκτικότητα πλαστικών, με τον χρόνο ανάμιξης και με την θερμοκρασία συμπύκνωσης από την μελέτη των Hinsinoglu και Agar. [23] Από τις εικόνες παρατηρούμε ότι η ευστάθεια Marshall μειώνεται με την αύξηση του ποσοστού HDPE για όλες τις θερμοκρασίες και χρόνους ανάμιξης. Τα ασφαλτομίγματα με 8% HDPE δείχνουν να έχουν χαμηλότερη ευστάθεια από το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Η επιρροή του χρόνου ανάμιξης είναι εμφανής στις υψηλότερες θερμοκρασίες. Η υψηλότερη ευστάθεια παρατηρείται για το ασφαλτόμιγμα με 4% HDPE, σε θερμοκρασία ανάμιξης 165 και χρόνο ανάμιξης 30 λεπτά. Η αύξηση που παρατηρείται σε σχέση με το συμβατικό μίγμα είναι περίπου 50%. Η μείωση της ευστάθειας για το μεγαλύτερο ποσοστό HDPE οφείλεται στην μειωμένη πρόσφυση μεταξύ των αδρανών [23]. Αντίστοιχα και η παραμόρφωση αυξάνεται με την αύξηση του ποσοστού των πλαστικών. Παρόλο που η παραμόρφωση μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας ανάμιξης, όλες οι τιμές παραμόρφωσης είναι υψηλότερες από το συμβατικό ασφαλτόμιγμα εκτός από το ασφαλτόμιγμα που αναμίχθηκε στου 165 για 30 λεπτά και περιείχε 4% HDPE. Αυτό μπορεί να υπονοεί ότι μεγαλύτερη ποσότητα HDPE λειτουργεί αρνητικά όσον αφορά την εσωτερική τριβή μεταξύ των αδρανών [23]. Η μικρότερη παραμόρφωση παρατηρήθηκε για το μίγμα με 4% HDPE, θερμοκρασία ανάμιξης 165 και χρόνο ανάμιξης 30 λεπτά. Το πηλίκο Marshall είμαι μια ένδειξη της αντίστασης σε παραμόρφωση του ασφαλτικού σκυροδέματος. Υψηλή τιμή του λόγου Marshall παρουσιάζει ένα δύσκαμπτο ασφαλτόμιγμα, που είναι και πιο ανθεκτικό σε παραμένουσα παραμόρφωση. Μεγαλύτερο λόγο Marshall από το συμβατικό ασφαλτόμιγμα παρουσίασε το μίγμα με 4% HDPE, θερμοκρασία ανάμιξής 165 και χρόνο ανάμιξης 30 λεπτά. Το ασφαλτόμιγμα αυτό καλύπτει όλες τις απαιτούμενες προδιαγραφές του κανονισμού Ευστάθεια αποθήκευσης. Σημαντικό επίσης κομμάτι για την τροποποίηση της ασφάλτου με πολυμερή αποτελεί και η ευστάθεια αποθήκευσης. Η ευστάθεια αποθήκευσης αποτελεί ένα χαρακτηριστικό πολύ σημαντικό για την βιωσιμότητα μια τροποποιημένης ασφάλτου καθώς είναι η ικανότητα της τροποποιημένης ασφάλτου να διατηρεί τις ιδιότητες της μετά από κάποιο διάστημα στο οποίο θα παραμείνει σφραγισμένη σε βαρέλια. Να μην παρατηρηθεί δηλαδή οποιαδήποτε απόμιξη μεταξύ της ασφάλτου και του πολυμερούς. Για να διαπιστωθεί αυτό εκτελείται η δοκιμή της ευστάθειας αποθήκευσης για να διαπιστωθεί αν και κατά πόσο η τροποποιημένη 66

67 άσφαλτος διατηρεί την ίδια σύσταση και τα ίδια χαρακτηριστικά. Στην μελέτης των Casey και άλλων παρατηρείται μικρή διαφοροποίηση για ποσοστό πολυμερών 3%,ωστόσο για το 5% αρχίζει και γίνεται αρκετά εμφανέστερη. Παρατηρήθηκε ότι η απόμιξη ήταν τόση ώστε να μπορέσει να επανορθωθεί με τροποποιήσεις κατά την διαδικασία ανάμιξης ή με πρόσθετα χημικά πρόσθετα. Ωστόσο σχολιάστηκε ότι μια συγκέντρωση πολυμερούς γύρω στο 4% θα ήταν πιθανό να διατηρούσε πολύ χαμηλά την απόμιξη αλλά παράλληλα θα διατηρούσε βελτιωμένη την συμπεριφορά της ασφάλτου σε σχέση με τίς άλλες ιδιότητες ώστε να μην υπάρχει απαίτηση για πρόσμικτα. Τα αποτελέσματα για την ευστάθεια αποθήκευσης φαίνονται στον πίνακα [18] ασφαλτόμιγμα Θερμοκρασία μάλθωσης, Διεισδυτικότητα, pen Ιξώδες Ανώτερη φέτα Κατώτερη φέτα Ανώτερη φέτα Κατώτερη φέτα Ανώτερη φέτα Κατώτερη φέτα 3% LDPE 47,2 42, ,3 2,4 5% LDPE 52, ,1 2,4 3% HDPE 50,5 49, ,8 2,5 5% HDPE 58 43, ,2 3,1 Πίνακας Αποτελέσματα δοκιμής αποθηκευτικής ευστάθειας για την τροποποιημένη άσφαλτο από την μελέτη των Casey και άλλων. [18] Από την δοκιμή που εκτελέστηκε στην μελέτη των Costa και άλλων προέκυψαν τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται στον πίνακα [22] Συνδετικό υλικό Θερμοκρασία μάλθωσης, Διεισδυτικότητα, pen Ιξώδες Ανώτερη φέτα Κατώτερη φέτα Ανώτερη φέτα Κατώτερη φέτα Ανώτερη φέτα Κατώτερη φέτα Styrelf 64,3 64,9 38,7 37,5 1,5 1,1 EVA P 64, ,7 16,2 1,6 1 EVA G 64, ,8 15,6 2 1,3 R EVA G 62,4 68,9 63,9 11,8 1,6 1,4 SBS P ,2 51,7 22,5 14,4 0,6 SBS G 63,9 58,8 31,1 25,9 1,3 0,5 R HDPE P 128,1 62,2 18,2 20,7 5,3 0,6 R HDPE G 127,2 62,7 17,5 19 5,4 0,8 R LDPE P 117,1 64,4 25,3 19,7 5,3 0,6 R LDPE G 119,8 61,7 17,8 17,2 5,1 0,6 R ABS P 53, ,8 33 0,4 0,7 R ABS G 53,4 53,6 35,3 34,6 0,3 0,4 R TR P 56,1 61,5 34,9 36,9 0,5 1,7 R TR G 55,2 55,3 29,9 30,2 0,4 0,4 Πίνακας Αποτελέσματα δοκιμής αποθηκευτικής ευστάθειας για την τροποποιημένη άσφαλτο από την μελέτη των Costa και άλλων. [22] Παρατηρείται ότι εμφανέστερη διαφορά μεταξύ του άνω και κάτω κομματιού παρατηρείται για τα υλικά EVA, SBS, HDPE και LDPE. Η εμφανής αυτή αδυναμία των υλικών αυτών ενισχύεται ακόμη περισσότερο καθότι η εμπορική τροποποιημένη άσφαλτος εμφανίζει ελάχιστες διαφορές συγκριτικά με τις υπόλοιπες. Η αδυναμία αυτή καθιστά απαραίτητο να δημιουργηθούν οι κατάλληλες συνθήκες στο μέλλον για την δημιουργία τροποποιημένων μιγμάτων με την χρήση μικτών μεγαλύτερης διάτμησης, μικρότερη περιεκτικότητα σε πολυμερή και συμπυκνωτικά πρόσθετα όπως PPA που έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνουν την κατάσταση [22]. Παρατηρείται επίσης και κάποια διαφορά στον τρόπο με τον οποίο τα διάφορα πολυμερή εκδηλώνουν την μικρή ευστάθεια σε αποθήκευση. Οι ιδιότητες οι οποίες εμφάνισαν τις μεγαλύτερες διαφορές το HDPE και το LDPE ήταν το ιξώδες σε υψηλές θερμοκρασίες και η θερμοκρασία μάλθωσης. Από την άλλη το EVA παρουσίασε μικρή ευστάθεια αποθήκευσης για την διεισδυτικότητα ενώ το SBS είχε χαμηλή ευστάθεια 67

68 αποθήκευσης για όλες τις ιδιότητες καθώς ήταν και ο τροποποιητής με την μεγαλύτερη επιρροή στην απλή άσφαλτο. Την μεγαλύτερη ευστάθεια αποθήκευσης έδειξαν το ABS και το ανακυκλωμένο ελαστικό, τα οποία όμως δεν έδειξαν να επηρεάζουν αρκετά τις ιδιότητες της απλής ασφάλτου Συγκεντρωτικά στοιχεία υγρής μεθόδου. Ποσοστό πλαστικών. κ.β. ασφ. % Διεισδ. pen Θερμοκ. Μάλθωσης, Γκάνα HDPE Γκάνα PP Ιξώδες, Pa. S Ιξώδες, cp , ,5 % 88, % ,5 % % ,5 % % % 140, ,5 % 135, % ,5 % % 86 54, ,5 % % Κίνα PE 0 % % % % 27, % Αραβία PP Ιρλανδία PP Ιρλανδία LDPE Ιρλανδία HDPE 0 % 51 52, % 44 54, % % 30 63, % 26, % ,8 3,1 1,7 0,7 0, % ,8 3,6 1,9 0,8 0, % ,9 4,6 2,3 0,9 0, % ,7 5,1 2,6 1 0, % 99 46,5 5,4 3,0 1,1 0, % ,8 3,1 1,7 0,7 0, % ,8 2,6 1 0, % ,1 4,8 2,7 1,1 0, % ,1 5,1 2,9 1,2 0, % ,1 6,4 3,6 1,4 1, % ,8 3,1 1,7 0,7 0, % ,6 4,1 2,3 0,9 0, % ,8 4,5 2,6 1 0, % ,7 5,4 3,2 1, % 94 51,2 6,3 3,8 1, Πίνακας 4.17α. Συγκεντρωτικός πίνακας υγρής μεθόδου. 68

69 Ποσοστό πλαστικών. κ.β. ασφ. % Διεισδ. pen Θερμοκ. Μάλθωσης, Ιξώδες, Pa. s Ιξώδες, cp Ινδία PP 0% 93 52, ,5% 79,1 52, % 66,8 58, ,5% 62,5 60, % 54,5 61, % 48,6 63, % 44,3 65, % 33,6 74, Ινδία LDPE Ινδία HDPE 0% 93 52, ,5% 91 52, % 77 53, ,5% 68,4 57, % 63 62, % 42, % 40 72, % % 93 52, ,5% 86, % ,5% 69 54, % % 43 67, % % Πίνακας 4.17β. Συγκεντρωτικός πίνακας υγρής μεθόδου. 69

70 Θερμοκρασία μάλθωσης () Διεισδυτικότητα (pen = 0,1mm) Διεισδυτικότητα Ποσοστό πλαστικών κατά βάρος ασφάλτου Ιρλανδια 2008 (ασφαλτος 150/200,PP σε σκόνη) Ιρλανδια 2008 (άσφαλτος 150/200, θρυμματισμένα κομμάτια από LDPE) Ιρλανδια 2008 (άσφαλτος 150/200, θρυμματισμένα κομμάτια από HDPE) Γκανα 2016 (νιφάδες από HDPE0 Γκανα 2016 (άσφαλτος AC- 10,νιφάδες από PP) Κίνα 2008 (άσφαλτος 40/50, θρυμματισμένα κομμάτια από PE) Αραβια 2009 (άσφαλτος 50/70, PP σε σκόνη) Ινδία 2012 (άσφαλτος 80/100, νιφάδες PP) Ινδία 2012 (άσφαλτος 80/100, νιφάδες LDPE) Ινδία 2012 (άσφαλτος 80/100, νιφάδες HDPE) Διάγραμμα 4.8. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα διεισδυτικότητας για όλες τις μελέτες υγρής μεθόδου. [] Παρατηρούμε από το διάγραμμα 3.8 ότι η διεισδυτικότητα της ασφάλτου μειώνεται με την προσθήκη πλαστικού. Αν και παρατηρούμε από της μελέτες των fang [20] και των Al-hadidy [21] ότι η μείωση της διεισδυτικότητας συμβαίνει και για ποσοστά πλαστικών πάνω από 5%, οι περισσότερες μελέτες επιλέγουν να χρησιμοποιούν μικρότερες περιεκτικότητες πλαστικών Θερμοκρασία Μάλθωσης Ποσοστό πλαστικών κατά βάρος ασφάλτου Ιρλανδια 2008 (ασφαλτος 150/200,PP σε σκόνη) Ιρλανδια 2008 (άσφαλτος 150/200, θρυμματισμένα κομμάτια από LDPE) Ιρλανδια 2008 (άσφαλτος 150/200, θρυμματισμένα κομμάτια από HDPE) Γκανα 2016 (νιφάδες από HDPE0 Γκανα 2016 (άσφαλτος AC- 10,νιφάδες από PP) Κίνα 2008 (άσφαλτος 40/50, θρυμματισμένα κομμάτια από PE) Αραβια 2009 (άσφαλτος 50/70, PP σε σκόνη) Ινδία 2012 (άσφαλτος 80/100, νιφάδες PP) Διάγραμμα 4.9. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα θερμοκρασίας μάλθωσης για όλες τις μελέτες υγρής μεθόδου. 70

71 Ευστάθεια Marshall (ΚΝ) Αντίστοιχα με τα αποτελέσματα της διεισδυτικότητας είναι τα αποτελέσματα που αφορούν την θερμοκρασία μάλθωσης της ασφάλτου η οποία αυξάνεται με την προσθήκη του πλαστικού. Ευστάθεια Marshall (KN) Ποσοστό πλαστικών κατά βάρος ασφάλτου Κίνα 2008 (άσφαλτος 40/50, θρυμματισμένα κομμάτια από PE) Αραβια 2009 (άσφαλτος 50/70, PP σε σκόνη) Ινδία 2012 (άσφαλτος 80/100, νιφάδες PP) Ινδία 2012 (άσφαλτος 80/100, νιφάδες LDPE) Διάγραμμα Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ευστάθειας Marshall για όλες τις μελέτες υγρής μεθόδου. Από τα αποτελέσματα που αφορούσαν την δοκιμή Marshall για ασφαλτομίγματα που δημιουργήθηκαν με άσφαλτο που τροποποιήθηκε μέσω της υγρής μεθόδου, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι βέλτιστη περιεκτικότητα πλαστικών εμφανίζεται γύρω στο 5% κατά βάρος ασφάλτου καθώς εκεί εμφανίζεται ακρότατο σημείο στο διάγραμμα. Η περαιτέρω προσθήκη πλαστικών ενδεχομένως να δημιουργεί μειωμένη πρόσφυση μεταξύ των αδρανών και για αυτό τον λόγο παρατηρείται μείωση της ευστάθειας Marshall αφού το ποσοστό των πλαστικών ξεπεράσει το 5%. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα Πλαστικό υλικό Θερμοκ. άνω φέτας Θερμοκ. κάτω φέτα Διεισδ. άνω φέτας Διεισδ. κάτω φέτα Ιξώδ. άνω φέτα Ιξωδ. κάτω φέτα 3% LDPE 47,2 47, ,00 0,95 5% LDPE 52, ,21 0,76 3% HDPE 50,5 49, ,01 0,92 5% HDPE 58 43, ,32 0,77 Styrelf 64,3 64,9 38,7 37,5 0,99 1,03 EVA - R - G 62,4 68,9 63,9 11,8 0,90 5,41 EVA - G 64, ,8 15,6 0,93 5,11 EVA - P 64, ,7 16,2 0,95 4,67 SBS - P ,2 51,7 22,5 2,02 2,29 SBS - G 63,9 58,8 31,1 25,9 1,08 1,2 HDPE - R - P 128,1 62,2 18,2 20,7 2,05 0,87 HDPE - R - G 127,2 62,7 17,5 19 2,02 0,92 LDPE - R - P 117,1 64,4 25,3 19,7 1,81 1,28 LDPE - R - G 119,8 61,7 17,8 17,2 1,94 1,03 ABS - R - P 53, ,8 33 0,91 1,26 ABS - R - G 53,4 53,6 35,3 34,6 0,99 1,02 TR - R - P 56,1 61,5 34,9 36,9 0,91 0,94 TR - R - G 55,2 55,3 29,9 30,2 0,99 0,99 Πίνακας Συγκεντρωτικά αποτελέσματα για την αποθηκευτική ευστάθεια της τροποποιημένης ασφάλτου για όλες τις μελέτες της υγρής μεθόδου. 71

72 Μίγματα Αποθηκευτική Ευστάθεια - Θερμοκρασία Μάλθωσης TR - R - G TR - R - P ABS - R - G ABS - R - P LDPE - R - G LDPE - R - P HDPE - R - G HDPE - R - P SBS - G SBS - P EVA - P EVA - G EVA - R - G Styrelf 5% HDPE 3% HDPE 5% LDPE 3% LDPE Θερμοκρασία Μάλθωσης () Κάτω κομμάτι μίγατος Ανω κομμάτι μίγματος Διάγραμμα Συγκεντρωτικά αποτελέσματα αποθηκευτικής ευστάθειας σε σχέση με την θερμοκρασία μάλθωσης για όλες τις μελέτες της υγρής μεθόδου. 72

73 Μίγματα Αποθηκευτική Ευστάθεια - Διεισδυτικότητα (pen = 0,1mm) TR - R - G TR - R - P ABS - R - G ABS - R - P LDPE - R - G LDPE - R - P HDPE - R - G HDPE - R - P SBS - G SBS - P EVA - P EVA - G EVA - R - G Styrelf 5% HDPE 3% HDPE 5% LDPE 3% LDPE Διεισδυτικότητα (pen = 0,1mm) Κάτω κομμάτι μίγατος Ανω κομμάτι μίγματος Διάγραμμα Συγκεντρωτικά αποτελέσματα αποθηκευτικής ευστάθειας σε σχέση με την διεισδυτικότητα για όλες τις μελέτες της υγρής μεθόδου. Όπως είδαμε και παραπάνω η αποθηκευτική ευστάθεια μιας τροποποιημένης ασφάλτου αποτελεί ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό για να καταστήσει το προϊόν βιώσιμο, εμπορεύσιμο και αποδοτικό. Ευκολά μπορούμε να αντιληφθούμε ότι μια τροποποιημένη άσφαλτος που δεν μπορεί να αποθηκευτεί για πολύ καιρό καθώς χάνει τις ιδιότητες της, είναι ένα ευπαθές προϊόν που δύσκολα θα μπορούσε να σταθεί ανταγωνιστικά στην αγορά. Από την μελέτη της αποθηκευτικής ευστάθειας προτάθηκε ώς βέλτιστο ποσοστό το 4%, καθώς είναι το ποσοστό στο οποίο εμφανίζεται επαρκής βελτίωση των χαρακτηριστικών ιδιοτήτων της ασφάλτου αλλά παράλληλα διατηρείται και υψηλή η αποθηκευτική ευστάθεια της τροποποιημένης ασφάλτου. 73

74 Μίγματα Ευστάθεια Marshall - Χρόνος ανάμιξης και θερμοκρασία συμπύκνωσης 165 /30 min/8% HDPE 165 /30 min/6% HDPE 165 /30 min/4 % HDPE 165 /15 min/8% HDPE 165 /15 min/6% HDPE 165 /15 min/4% HDPE 165 /5 min/8% HDPE 165 /5 min/6% HDPE 165 /5 min/4% HDPE 155 /30 min/8% HDPE 155 /30 min/6% HDPE 155 /30 min/4 % HDPE 155 /15 min/8% HDPE 155 /15 min/6% HDPE 155 /15 min/4% HDPE 155 /5 min/8% HDPE 155 /5 min/6% HDPE 155 /5 min/4% HDPE 145 /30 min/8% HDPE 145 /30 min/6% HDPE 145 /30 min/4 % HDPE 145 /15 min/8% HDPE 145 /15 min/6% HDPE 145 /15 min/4% HDPE 145 /5 min/8% HDPE 145 /5 min/6% HDPE 145 /5 min/4% HDPE control mix Ευστάθεια Marshall (KN) Διάγραμμα Συγκεντρωτικά αποτελέσματα για την ευστάθεια Marshall σε σχέση με την περιεκτικότητα πλαστικών, των χρόνο ανάμιξης και την θερμοκρασία ανάμιξης. 74

75 Μίγματα Πηλικό Marshall - Χρόνος ανάμιξης και θερμοκρασία συμπύκνωσης 165 /30 min/8% HDPE 165 /30 min/6% HDPE 165 /30 min/4 % HDPE 165 /15 min/8% HDPE 165 /15 min/6% HDPE 165 /15 min/4% HDPE 165 /5 min/8% HDPE 165 /5 min/6% HDPE 165 /5 min/4% HDPE 155 /30 min/8% HDPE 155 /30 min/6% HDPE 155 /30 min/4 % HDPE 155 /15 min/8% HDPE 155 /15 min/6% HDPE 155 /15 min/4% HDPE 155 /5 min/8% HDPE 155 /5 min/6% HDPE 155 /5 min/4% HDPE 145 /30 min/8% HDPE 145 /30 min/6% HDPE 145 /30 min/4 % HDPE 145 /15 min/8% HDPE 145 /15 min/6% HDPE 145 /15 min/4% HDPE 145 /5 min/8% HDPE 145 /5 min/6% HDPE 145 /5 min/4% HDPE control mix Πηλίκο Marshall (KN/mm) Διάγραμμα Συγκεντρωτικά αποτελέσματα για τον λόγο Marshall σε σχέση με την περιεκτικότητα πλαστικών, των χρόνο ανάμιξης και την θερμοκρασία ανάμιξης. Σημαντική παράμετρος είναι και η διαδικασία παραγωγής του τροποποιημένου υλικού καθώς και οι βέλτιστες συνθήκες που πρέπει να επικρατούν κατά την διαδικασία αυτή. Η υψηλή θερμοκρασία και ο μεγαλύτερος χρόνος ανάμιξης έδειξαν να βελτιώνουν την συμπεριφορά του ασφαλτομίγματος καθώς οδήγησαν σε αύξηση της ευστάθειας Marshall. Οι παράμετροι αυτοί είναι ιδιαίτερα σημαντικοί για τον καθορισμό του κόστους παραγωγής αλλά και του περιβαλλοντικού αποτυπώματος που παρατηρείται για την τροποποίηση της ασφάλτου καθώς απαιτείται μεγαλύτερη δαπάνη ενέργειας για μεγαλύτερο χρόνο και θερμοκρασία ανάμιξης. Αυτό συνεπάγεται μεγαλύτερο κόστος παραγωγής και μεγαλύτερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα του οδοστρώματος. 75

76 Συμπεράσματα μεθόδου. 1. Η τροποποίηση της ασφάλτου με την χρήση ανακυκλώσιμων υλικών λειτουργεί πολύ θετικά καθώς βελτιώνει όλες τις ιδιότητες της ασφάλτου και δημιουργεί ένα ισχυρότερο ασφαλτόμιγμα. 2. Το πλαστικό υλικό ου λειτουργεί καλύτερα φαίνεται να είναι το HDPE σε σχέση με το LDPE και το PP 3. Ο χρόνος και η θερμοκρασία ανάμιξης παίζουν σημαντικό ρόλο στο τελικό αποτέλεσμα. Τα καλύτερα αποτελέσματα πήραμε για την υψηλότερη θερμοκρασία και τον μέγιστο χρόνο ανάμιξης 4. Υπάρχει πρόβλημα με την αποθηκευτική ευστάθεια της τροποποιημένης ασφάλτου με πολυμερή ανακυκλώσιμα υλικά καθώς για περιεκτικότητες πλαστικών για πάνω από 5% παρατηρείται συγκέντρωση των πολυμερών στο κατώτερο στρώμα της τροποποιημένης ασφάλτου με αποτέλεσμα να παρατηρείται απόμιξη μέσα στο τροποποιημένο συνδετικό υλικό και να διαχωρίζεται η άσφαλτος από τα πλαστικά πολυμερή. 5. Πολλές φορές υπάρχει απαίτηση για πρόσθετα πρόσμικτα ώστε να βελτιωθεί η ομοιογένεια του μίγματος. Το γεγονός αυτό αυξάνει το κόστος παραγωγής της ασφάλτου. 6. Απαιτείται μηχανολογικός εξοπλισμός για την δημιουργία ομοιογενούς υλικού (αναμικτήρες χαμηλής και υψηλής διάτμησης). 7. Απαιτείται αρκετός χρόνος και θερμοκρασία ανάμιξης γεγονός που αυξάνει το κόστος και το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της ασφάλτου. 8. Ως βέλτιστο ποσοστό ασφάλτου ορίζεται περίπου το 4% ποσοστό πλαστικών κατά βάρος ασφάλτου. 9. Η μέθοδος αυτή ενδέχεται να εμφανίζει αρκετά καλή συμπεριφορά, συγκρινόμενη ίσως και με κάποια βιομηχανικά τροποποιημένη άσφαλτο, σε χαμηλότερη συγκριτικά τιμή. 76

77 4.4. Σύγκριση ξηρής και υγρής μεθόδου. Από την μελέτη των Prasad και Sultana κατά την οποία πραγματοποιήθηκε σύγκριση μεταξύ της ξηρής και της υγρής μεθόδου ενσωμάτωσης των πλαστικών εξήχθησαν κάποια σημαντικά αποτελέσματα και συμπεράσματα. Στην μελέτη αυτή πραγματοποιήθηκε επικάλυψη των αδρανών με 2 διαφορετικά είδη πλαστικών σε ποσοστό 4, 6, 8 και 10 % κατά βάρος ασφάλτου, ενώ παράλληλα δημιουργήθηκε και πολυμερώς τροποποιημένη άσφαλτος με τα ίδια ποσοστά πλαστικών. Στην συνέχεια δημιουργήθηκαν ασφαλτομίγματα με κοινή κοκκομετρία και τα δοκίμια που ετοιμάστηκαν συγκρίθηκαν ώς προς την ευστάθεια Marshall και την διατηρηθείσα ευστάθεια Marshall. Τα αποτελέσματα της ευστάθειας Marshall για τις διαφορετικές μεθόδους παρουσιάζονται στον πίνακα Ποσοστό πλαστικών Ξηρή μέθοδος Υγρή μέθοδος PP LDPE PP LDPE ,13 17,42 11,8 13, ,45 18,51 13,15 15, ,38 20,04 12,43 18, ,34 19,17 12,52 17,08 Πίνακας Τιμές ευστάθειας Marshall για την υγρή και την ξηρή μέθοδο ενσωμάτωσης των πλαστικών από την δοκιμή των Prasad και Sultana. [11] Παρατηρούμε ότι η προσθήκη πλαστικών βελτιώνει και στις δύο μεθόδους την ευστάθεια Marshall. Η βελτίωση που πετυχαίνουμε με την χρήση του LDPE είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή που πετυχαίνουμε με το PP. Τέλος φαίνεται η ξηρή μέθοδος να είναι πιο αποτελεσματική από την υγρή μέθοδο καθώς και για τα δύο υλικά η μέγιστη τιμή της ευστάθειας παρατηρείται στην ξηρή μέθοδο. Το βέλτιστο ποσοστό πλαστικών είναι για την ξηρή μέθοδο το 8% κατά βάρος ασφάλτου ενώ για την υγρή μέθοδο ορίζεται ώς το 6% για το πολυπροπυλένιο και το 8% για το LDPE αντίστοιχα Ενσωμάτωση των πλαστικών στο ασφαλτόμιγμα ως αδρανή Ενσωμάτωση των πλαστικών σε συνδετικές στρώσεις. Η ενσωμάτωση του πλαστικού πολυμερούς ωστόσο μπορεί να γίνει και ως αδρανούς υλικού και όχι μόνο ως τροποποιητή της ασφάλτου ή ως συνδετικού υλικόύ που αντικαθιστά μέρος της ασφάλτου. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί κυρίως μέσω της διαδικασίας πελλετοποίησης ή κοκκοποίησης του πλαστικού. Της δημιουργίας δηλαδή κόκκων από πλαστικό που θα αντικαταστήσουν τα συμβατικά αδρανή. Η διαδικασία αυτή είναι αρκετά δαπανηρή και ενεργειοβόρος. Ένα σημαντικό θέμα στην δημιουργία αυτού του ασφαλτομίγματος είναι η διατήρηση των πλαστικών σε στερεή μορφή ούτως ώστε να επιτευχθεί η σταθερή δομή του οδοστρώματος. Για να εξασφαλιστεί η καταλληλόλητα των πλαστικών pellets να λειτουργήσουν ως αδρανή στην δομή του ασφαλτομίγματος είναι απαραίτητο να καθοριστούν οι μηχανικές ιδιότητες τους. Με το θέμα αυτό ασχολήθηκαν οι Syed Shahan Ali Shah και Ravid Khan στο Εθνικό πανεπιστήμιο Iqra στο Peshawar του Πακιστάν [24]. Μια ιδιαιτερότητα αυτής της έρευνας ήταν ότι τα πλαστικά που συγκεντρώθηκαν για να δημιουργηθούν τα Pellets προέρχονταν από νοσοκομεία της ευρύτερης περιοχής. Τα υλικά αυτά αφού καθαρίστηκαν και θρυμματίστηκαν ταξινομήθηκαν ανάλογα με τον τύπο τους. Τα πλαστικά πολυμερή προέρχονταν κατά 64% από LDPE, κατά 32% από HDPE και κατά 4% από PE. Στην συνέχεια θερμάνθηκαν όλα μαζί και πελετοποιήθηκαν ώστε να αποκτήσουν την απαιτούμενη κοκκώδη μορφή. Στην συνέχεια εκτελέστηκαν δοκιμές για να προσδιοριστούν οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών αυτών σε σύγκριση με τα συμβατικά αδρανή. Τα αποτελέσματα των δοκιμών παρουσιάζονται στον πίνακα 3.23 (Khan [24]). 77

78 Φυσικά θραυστά αδρανή Pellet Ειδικό Βάρος, gr/cm 3 Απορρόφηση υγρασίας, % Δοκιμή υγείας, % 78 Αντίσταση σε σύνθλιψη, % Αντίσταση σε κρούση, % Αντίσταση σε θρυμματισμό, % 2,63 0, ,9 4,6 7, Πολυμερών Πίνακας Σύγκριση μεταξύ συμβατικών αδρανών και πλαστικών Pellets από την μελέτη των Khan και άλλων. [24] Από τις συγκριτικές δοκιμές μεταξύ των συμβατικών αδρανών και των πλαστικών παρατηρούμε ότι αρχικά τα πλαστικά Pellet έχουν περίπου το 1/3 του βάρους των συμβατικών αδρανών γεγονός που οδηγεί στην δημιουργία ενός πολύ ελαφρύτερου οδοστρώματος. Αυτό οφείλεται κυρίως στην χαμηλή πυκνότητα των πολυμερών από HDPE και LDPE. Από την άλλη παρατηρούμε ότι τα πλαστικά απορροφούν πολύ περισσότερη υγρασία από ότι τα φυσικά θραυστά αδρανή. Ωστόσο αυτό δεν οδηγεί και σε αντίστοιχη αύξηση του ποσοστού των κόκκων που θραύονται κατά την δοκιμή υγείας αφού τα φυσικά θραυστά αδρανή ενώ απορροφούν πολύ λιγότερη υγρασία καταστρέφονται πολύ ευκολότερα κατά την δοκιμή υγείας σε σχέση με τα πλαστικά Pellets. Όσον αφορά τις δόκιμες σύνθλιψης, κρούσης και θρυμματισμού τα πλαστικά αδρανή εμφάνισαν τιμές κάτω από 10% γεγονός που τα ταξινομεί στην κατηγορία των πολύ ανθεκτικών αδρανών. Τα υλικά αυτά αποτελούνταν κυρίως από LDPE τα οποία προσέδωσαν και στα αδρανή αυτή την συμπιεστότητα που οδήγησε στην μειωμένη φθορά τελικά σε σχέση με τα συμβατικά αδρανή. Βέβαια πολύ σημαντική είναι η τελική συνεισφορά που θα έχει η προσθήκη των υλικών αυτών στην αντοχή του ασφαλτομίγματος. Οι περισσότερες από τις μελέτες που ασχολήθηκαν με την μέθοδο αυτή, της αντικατάστασης των αδρανών με πλαστικά Pellets εκτέλεσαν την δοκιμή Marshall για να προσδιορίσουν την ανθεκτικότητα του ασφαλτομίγματος. Στο σημείο αυτό οφείλεται να σημειώσουμε ότι σε ορισμένες χώρες ιδιαίτερα στην κεντρική και βόρεια Ευρώπη παρατηρείται μεγάλη έλλειψη των συμβατικών αδρανών, που στην χώρα μας υπάρχουν σε αφθονία και σε πολύ χαμηλή τιμή, και για τον λόγο αυτό αναπτύχθηκαν διαφορές μέθοδοι αξιοποίησης άλλων υλικών για την δημιουργία τεχνητών αδρανών. Από τις πρώτες προσπάθειες ενίσχυσης του ασφαλτομίγματος και περιορισμού της χρήσης των φυσικών πόρων μέσω των πλαστικών έγινε από τους μελετητές S.E. Ζoorob και L.B. Suparma ήδη από το 2000 στην Μεγάλη Βρετανία στο Πανεπιστήμιο του Leeds [25]. Η πρόταση των δύο αυτών μελετητών που ονομάστηκε Plastiphalt συνοψίζονταν στην δημιουργία πλαστικών pellets τα οποία θα εισάγονταν στο ασφαλτόμιγμα αντικαθιστώντας ένα μέρος των συμβατικών αδρανών. Για να μελετήσουν την συμπεριφορά του νέου αυτού ασφαλτομίγματος προχώρησαν σε μια σειρά εργαστηριακών δοκιμών τα αποτελέσματα των οποίων παρουσιάζονται παρακάτω. (Zoorob και Suparma, 2000 [25]) Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την εκτέλεση των δοκιμών ήταν φυσικά θραυστά αδρανή, πλαστικά pellets από LDPE και δύο τύποι ασφάλτου. Ένας τύπος 50/70 με σκληρότητα 54 pen και θερμοκρασία μάλθωσης 48,5 για το συμβατικό ασφαλτόμιγμα και ένα τύπος 80/100 με σκληρότητα 98 pen και θερμοκρασία μάλθωσης 45, για το ασφαλτόμιγμα Plastiphalt. Αυτό συνέβη διότι σε κάποιες αρχικές προ μετρήσεις παρατηρήθηκε ότι το μίγμα Plastiphalt γινόταν πάρα πολύ σκληρό με την χρήση μιας σκληρής ασφάλτου γεγονός που ανέβαζε πολύ τις θερμοκρασίες ανάμιξης και συμπίεσης, για αυτό και επιλέχθηκε μια πιο μαλακή άσφαλτος για το δεύτερο μίγμα [25]. Τα pellets είχαν ένα μέγεθος από 2,36-5,00 mm και έλιωναν περίπου στην θερμοκρασία των Αυτό αποτελούσε ένα πολύ καθοριστικό σημείο καθότι στην περίπτωση που ξεπερνούσαμε την συγκεκριμένη θερμοκρασία τα πλαστικά θα μετατρέπονταν σε ένα χαμηλού ιξώδους ρευστό που θα μείωνε την εργασιμότητα του μίγματος και θα είχαν εντελώς άλλη λειτουργία από αυτή που αρχικά είχε καθοριστεί να έχουν. Για τον λόγο αυτό και η θερμοκρασία συμπύκνωσης και εκτέλεσης των δοκιμών διατηρήθηκε χαμηλότερη από την συνηθισμένη που ακολουθείται στην δημιουργία του ασφαλτικού σκυροδέματος περίπου

79 στου Από την διάμετρο τον κόκκων του πλαστικού αντιλαμβανόμαστε ότι η αντικατάσταση που μπορούμε να κάνουμε στο κλάσμα των αδρανών αφορά μόνο τα ίδιας διαμέτρου αδρανή, δηλαδή αδρανή με διάμετρο κόκκου 2,36-5,00 mm. από την δοθείσα κοκκομετρική καμπύλη παρατηρούμε, από τον πίνακα 3.43 ότι το μέγιστο ποσοστό που μπορεί να αντικατασταθεί είναι το 29,7% των αδρανών. Διάμετρος κόσκινου Διερχόμενο ποσοστό κατά βάρος, % (mm) Συμβατικό ασφαλτόμιγμα Ασφαλτόμιγμα Plastiphalt ,7 94,6 6,3 89,2 86,5 5 75,6 69,6 2,36 45,9 57,1 0,6 45,2 56,2 0,4 40,2 50 0,15 16,7 20,8 0, ,4 Πίνακας Κοκκομετρική διαβάθμιση των αδρανών από την μελέτη των Zooroob και Suparma. [25] Από τους παραπάνω πίνακες καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η μέγιστη ποσότητα αδρανών που μπορούμε να αντικαταστήσουμε χρησιμοποιώντας pellets είναι 29,7 % του συνολικού βάρους των αδρανών. Οπότε για την δημιουργία του μίγματος Plastiphalt αντικαταστάθηκε ο όγκος του κλάσματος των αδρανών 5-2,36mm με πλαστικά pellets. Αναλυτικότερα το δείγμα των συμβατικών αδρανών περιείχε 10%, κατά βάρος του μίγματος των αδρανών, φίλλερ, 35,9% άμμο και 54,1% χονδρόκοκκα αδρανή (>2,36mm). Αντίστοιχα το μίγμα Plastiphalt περιείχε 12,4% φίλλερ, 44,7% άμμο, 12,5% πλαστικά pellets και 30,4% χονδρόκοκκα (>5mm). Οι μελετητές ισχυρίστηκαν ότι με την μέθοδο αυτή πετυχαίνουμε μείωση κατά 16% του ειδικού βάρους του ασφαλτομίγματος γεγονός που καθιστά οικονομικότερο το κόστος μεταφοράς καθώς επίσης και καθιστά το ασφαλτόμιγμα αυτό ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές όπως χώρους στάθμευσης και καταστρώματα γεφυρών. Η ευστάθεια αυξάνεται πάρα πολύ και φτάνει περίπου να είναι 2,5 φορές μεγαλύτερη από το συμβατικό μίγμα. Παράλληλα και η παραμόρφωση εμφανίστηκε αρκετά αυξημένη γεγονός που καθιστά το ασφαλτόμιγμα ελαστικό αλλά και παράλληλα ιδιαίτερο ισχυρό [25]. Τα αποτελέσματα της μελέτης σύνθεσης κατά Marshall παρουσιάζονται στον πίνακα Συμβατικό ασφαλτόμιγμα Ασφαλτόμιγμα Plastiphalt % Πυκνοτ. (g/cm 3 ) VMA (%) Ευσταθ. (ΚN) MQ (KN/mm) % Πυκνοτ. (g/cm 3 ) VMA (%) Ευσταθ. (ΚN) MQ (KN/mm) 4,5 2,34 16,2 15,6 4,45 5,0 1,92 15,42 25,5 3,75 5,0 2,37 15,4 16,9 4,69 5,5 1,96 14,38 29,61 4,23 5,5 2,36 16,2 16,5 4,55 6,0 1,99 13,63 41,32 5,23 6,0 2,35 16,9 15,9 3,58 6,5 1,98 14,35 24,53 3,14 7,0 1,96 15,56 21,28 2,49 Πίνακας Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την δοκίμη των Zooroob και Suparma. [25] Τα συμβατικά μίγματα παρουσιάζουν υψηλές τιμές ευστάθειας και χαμηλές παραμόρφωσης που οδηγούν σε υψηλό πηλίκο Marshall, που παρουσιάζουν δύσκαμπτα οδοστρώματα με μεγάλη ικανότητα να μεταβιβάζουν τα ασκούμενα φορτία και να αντέχουν σε παραμόρφωση λόγω ερπυσμού. Πρέπει να δίνεται προσοχή σε πολύ δύσκαμπτα μίγματα καθώς εξαιτίας της χαμηλής αντοχής σε εφελκυσμό είναι πιο πιθανό να ρηγματώσουν ιδιαίτερα όταν βρίσκονται πάνω σε χαλαρές θεμελιώσεις. Ωστόσο στην περίπτωση μας για το βέλτιστο ποσοστό ασφάλτου όλες οι ιδιότητες του Plastiphalt ασφαλτομίγματος είναι βελτιωμένες σε σχέση με το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Από την δοκιμή ερπυσμού (εικόνα 3.32) προκύπτει η δυσκαμψία ερπυσμού που είναι η τιμή που εκφράζει την αντίσταση σε μόνιμη αξονική παραμόρφωση. Στην περίπτωση αυτή το στατικό μέτρο δυσκαμψίας εμφανίζεται υψηλότερό (σχεδόν διπλάσιο) για το συμβατικό ασφαλτόμιγμα στην θερμοκρασία των 40, ενώ για την 79

80 θερμοκρασία των 60 εμφανίζεται και πάλι μεγαλύτερο με πολύ μικρότερη όμως διαφορά. Κάτω από επαναλαμβανόμενη τάση, ενδέχεται να εμφανίζεται μεγαλύτερη καταπόνηση εξαιτίας του παλμικού φορτίου που επιβάλλεται στον σκελετό των αδρανών. Ο ερπυσμός επαναφοράς μετά από 1h βρέθηκε για το ασφαλτόμιγμα Plastiphalt 14% και 12% για θερμοκρασίες 40 και 60 αντίστοιχα, ενώ για το συμβατικό ασφαλτόμιγμα η τιμή βρέθηκε να είναι λιγότερο από 3% και 0,6% για θερμοκρασίες 40 και 60 αντίστοιχα. Όσον αφορά την δοκιμή έμμεσης διάτμησης και για τα δύο ασφαλτομίγματα στου 20, 40 και 60, παρατηρούμε ότι το ελαστικό μέτρο δυσκαμψίας εμφανίζεται υψηλότερο για το συμβατικό ασφαλτόμιγμα ιδιαίτερα στην θερμοκρασία των 20, ωστόσο στις υψηλότερες θερμοκρασίες τείνουν να συμπέσουν οι δύο τιμές. Ωστόσο η αντοχή σε μονοαξονικό εφελκυσμό του μίγματος Plastiphalt είναι μεγαλύτερη από αυτή του συμβατικού μίγματος. Αυτό μας δείχνει ότι το ασφαλτόμιγμα που περιέχει πλαστικά αδρανή, ενώ δεν είναι τόσο δύσκαμπτο όσο το συμβατικό σε δυναμική φόρτιση, παρουσιάζει υψηλότερες τιμές εφελκυστικής αντοχής σε διατμητική αστοχία υπό στατικό φορτίο [25]. Αυτό μας αποδεικνύει ότι το μίγμα Plastiphalt μπορεί και αντέχει μεγαλύτερη εφελκυστική καταπόνηση πριν ρηγματώσει. Τα αποτελέσματα αυτά παρουσιάζονται στην εικόνα Εικόνα αποτελέσματα δοκιμής έμμεσης διάτμησης για την καθορισμό του μέτρου δυσκαμψίας του ασφαλτομίγματος και δοκιμής έμμεσης εφελκυστικής αντοχής του ασφαλτομίγματος από την μελέτη των Zooroob και Suparma. [25] Ακόμη μελετάται η απογύμνωση του ασφαλτομίγματος έπειτα από 24ωρη εμβάπτιση σε νερό θερμοκρασίας 60. Η δοκιμή αυτή βασίστηκε στην μέτρηση της διατηρήσας ευστάθειας, της ευστάθειας Marshall δηλαδή που είχαν τα δοκίμια που διατηρήθηκαν για 24 h στο νερό. Από τα αποτελέσματα που προέκυψαν παρατηρούμε ότι για το ασφαλτόμιγμα Plastiphalt δεν παρατηρήθηκε καμία μεταβολή από την αρχικά υπολογισμένη ευστάθεια, ενώ για το συμβατικό ασφαλτόμιγμα παρατηρήθηκε μείωση της τάξης του 15%. Τέλος μελετάται και η κόπωση (εικόνα 3.38) του ασφαλτομίγματος και βλέπουμε ότι η συμπεριφορά του Plastiphalt δείχνει να υπερτερεί σε ποσοστό περίπου 50%. 80

81 Εικόνα Αποτελέσματα δοκιμής κόπωσης από την δοκιμή των Zooroob και Suparma. [25] Τα αποτελέσματα των παραπάνω δοκιμών εμφανίζονται στον πίνακα 3.26 παρακάτω Ιδιότητες Τύπος μίγματος Συμβατικό ασφαλτόμιγμα Ασφαλτόμιγμα Plastiphalt Βέλτιστο ποσοστό 5 6 ασφάλτου Πυκνότητα μίγματος 2,37 1,99 (gr/cm 3 ) Πορώδες (%) 3,7 2,9 Ποσοστά κενών στον 15,5 13,6 σκελετό των αδρανών (VMA), Ευστάθεια Marshall κατά 16,9 41,3 την θραύση (KN) Παραμόρφωση (mm) 3,65 7,9 Πηλίκο Marshall (KN/mm) 4,63 5,23 Ποσοστό διατήρησης της ευστάθειας Marshall (α) ,23 (β) 60 7,99 6,55 Ποσοστό ερπυσμού επαναφοράς (α) 40 2,75 14,21 (β) 60 0,6 12,11 Ελαστικό Μέτρο δυσκαμψίας (α) (β) (γ) Εφελκυστική αντοχή σε διατμητική αστοχία (KPa) Πίνακας Συγκερντρωτικός πίνακας με αποτελέσματα δοκιμών από την μελέτη των Zooroob και Suparma. [25] 81

82 Οι μελετητές της παραπάνω εργασίας κατέληξαν στα εξής συμπεράσματα: 1. Η ενσωμάτωση LDPE ανακυκλώσιμων πλαστικών καθώς επίσης και η διαδικασία παραγωγής του ασφαλτομίγματος Plastiphalt δεν απαιτεί καμία τροποποίηση στην μέχρι τώρα διαδικασία παραγωγής της ασφάλτου στο συγκρότημα παραγωγής ασφαλτομίγματος καθώς επίσης ούτε στον απαιτούμενο μηχανολογικό εξοπλισμό και τεχνικές 2. Με το ασφαλτόμιγμα Plastiphalt δημιουργούνται χαμηλότερης πυκνότητας ασφαλτομίγματα σε σχέση με τα συμβατικά ασφαλτομίγματα που περιέχουν αμιγώς φυσικά θραυστά αδρανή. Η αντικατάσταση κατ όγκο του 29,7% των αδρανών με LDPE pellets οδηγεί σε μείωση 16% της πυκνότητας του μίγματος. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα ένα ελαφρύτερο ασφαλτόμιγμα στην μονάδα του όγκου γεγονός που μπορεί να μειώσει το λειτουργικό κόστος ειδικά σε περιπτώσεις οδοστρωσίας σε γέφυρες και σε μεγάλους χώρους στάθμευσης. 3. Στα ασφαλτομίγματα Plastiphalt εμφανίζονται πολύ υψηλότερες τιμές ευστάθειας (περίπου 2,5 φορές μεγαλύτερες από το συμβατικό μείγμα). Η παρατηρούμενη παραμόρφωση ήταν επίσης μεγαλύτερη αποδεικνύοντας ότι τα μίγματα αυτά είναι πιο ισχυρά αλλά και πιο ελαστικά 4. Όσο αφορά το στατικό μέτρο δυσκαμψίας, τα ασφαλτομίγματα Plastiphalt βρέθηκαν να έχουν μικρότερη τιμή από τα συμβατικά μίγματα. Ωστόσο εξαιρετικά σημαντική είναι το αξιοσημείωτο ποσοστό ελαστικής επαναφοράς που έφτασε το 14% μετά από 1 h αποφόρτιση σε θερμοκρασία Η τιμή του ελαστικού μέτρο δυσκαμψίας βρέθηκε μικρότερη για τα ασφαλτομίγματα Plastiphalt, ωστόσο η τιμή της μέγιστης εφελκυστικής αντοχής σε διατμητική αστοχία ήταν μεγαλύτερη 6. Η παραμόρφωση Marshall και η μέγιστη εφελκυστική αντοχή σε διατμητική αστοχία απέδειξαν ότι αντίθετα από τα συμβατικά μίγματα που τείνουν να εμφανίζουν μειωμένη ικανότητα καταπόνησης στην αστοχία καθώς αυξάνεται η αντοχή του μίγματος, τα ασφαλτομίγματα Plastiphalt συνδυάζουν αυξημένη αντοχή με βελτιωμένη ικανότητα παραμόρφωσης. Μια ακόμα ερευνητική εργασία που ασχολήθηκε με το παραπάνω υλικό Plastiphalt εκπονήθηκε το 2005 στο Ιράν από τους Abolfazl Hassani, Hossein Ganjidoust και Amir Abedin Maghanaki [26]. Δημιουργήθηκαν 60 διαφορετικά ασφαλτομίγματα με σκοπό την μεταξύ του σύγκριση. Τα μίγματα αυτά ήταν τα εξής: το συμβατικό λεγόμενο και ως μίγμα ελέγχου που περιείχε άσφαλτο και συμβατικά θραυστά αδρανή, τα επόμενα 5 μίγματα αποτελούνταν από άσφαλτο αδρανή καθώς επίσης και ένα μικρότερο ποσοστό από PET Pellets. Τα αδρανή που αντικαταστάθηκαν ήταν τα αδρανή διαμέτρου 2,36-4,75 mm σε ποσοστό 20%, 30%, 40%, 50% και 60% του συγκεκριμένου κλάσματος των αδρανών αντίστοιχα για τα 5 μίγματα. Από την κοκκομετρική ανάλυση βλέπουμε ότι το μέγιστό ποσοστό που μπορεί να αντικατασταθεί στην περίπτωση αυτή είναι 25% κατά βάρος αδρανών. Στο πίνακα 3.27 παρακάτω παρουσιάζεται η κοκκομετρία των αδρανών. Εντός της παρένθεσης αναγράφεται το ποσοστό κατά όγκο που καταλαμβάνουν τα PET σε σχέση με τον συνολικό όγκο των αδρανών. (Hassani 2005, [26]) Διάμετρος κόσκινου (mm) Συμβατικό ασφαλτόμιγμα Διερχόμενο κατά βάρος ποσοστό αδρανών 30% (7,5%) 40% (10%) PET PET 20% (5%) PET 50% (12,5%) PET 60% (15%) PET 12, , ,9 94,8 94,7 94,7 94,6 4, ,2 68,8 68, ,6 2, ,2 46,8 47, ,6 0, ,4 15,6 15, ,2 0, ,3 10,4 10,5 10,7 10,8 Πίνακας Κοκκομετρική διαβάθμιση των αδρανών από την μελέτη των Hassani και άλλων. [26] Στην συνέχεια δημιουργήθηκαν τα κατάλληλα μίγματα για να εκτελεστεί η μελέτη σύνθεσης κατά Marshall, συμπυκνώθηκαν με 50 χτυπήματα από την κάθε πλευρά. Στην μελέτη που εκτελέστηκε βρέθηκε για το μίγμα ελέγχου ότι το βέλτιστο ποσοστό ασφάλτου είναι το 6,6 % κατά βάρος του μίγματος. Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν και αφορούν τις ιδιότητες Marshall όπως 82

83 ευστάθεια, παραμόρφωση, πηλίκο Marshall και πυκνότητα για τα 6 διαφορετικά ασφαλτομίγματα. Τα αποτελέσματα της δοκιμής Marshall παρουσιάζονται στον πίνακα 3.28 παρακάτω. ΣΥΜΒΑΤΙΚΟ 20% PET 30% PET 40% PET 50% PET 60% PET ΑΣΦΑΛΤΟΜΙΓΜΑ Ευστάθεια 1017, ,23 935,45 934, Marshall, Kg Παραμόρφωση, 4,3 4,2 4,26 4,45 4,5 4,5 mm Λόγος, Kg/mm 236, , , , , ,915 Πυκνότητα, gr/cm 3 2,26 2,197 2,166 2,146 2,116 2,099 Πίνακας Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη των Hassani και άλλων. [26] Από τα παραπάνω διαγράμματα μπορούμε να μελετήσουμε την συμπεριφορά των 6 διαφορετικών ασφαλτομιγμάτων. Είναι προφανές ότι η ευστάθεια μειώνεται καθώς αυξάνεται το ποσοστό των pellets από PET. Σε όλα τα Plastiphalt μίγματα η ευστάθεια εμφανίζεται μικρότερη από το μίγμα ελέγχου ενώ η μέγιστη τιμή εμφανίζεται για το μίγμα με περιεκτικότητα PET 5% κατά βάρος του συνολικού μίγματος αδρανών. Η τιμή αυτή έφτασε πολύ κοντά στην ευστάθεια του μίγματος ελέγχου καθώς ήταν μικρότερη μόλις κατά 1,8%. Η συμπεριφορά αυτή και η μείωση της ευστάθειας με την αύξηση του ποσοστού των πλαστικών οφείλεται στην χαμηλή τριβή που αναπτύσσεται μεταξύ των Pellets. Από το διάγραμμα είναι εμφανές ότι η παραμόρφωση για τα Plastiphalt μίγματα αυξάνεται καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα των πλαστικών. Η παραμόρφωση 4,3 mm που παρατηρείται για το μίγμα ελέγχου είναι μεγαλύτερη από τα όρια που προτείνονται στο Ιράν. Η μικρότερη τιμή που παρατηρήθηκε ήταν αυτή των 4,2 mm για το μίγμα Plastiphalt με περιεκτικότητα 20%. Αυτή η μείωση σε σχέση με το μίγμα ελέγχου συμβαίνει εξαιτίας της καλύτερης πρόσφυσης που αναπτύσσεται μεταξύ της ασφάλτου και των Pellets, στα μίγματα με χαμηλότερη περιεκτικότητα PET [26]. Από την άλλη μεριά για τα μίγματα με υψηλή περιεκτικότητα, το φαινόμενο της χαμηλής τριβής μεταξύ των Pellets υπερτερεί της καλύτερης πρόσφυσης που εμφανίζουν με την άσφαλτο για αυτό και εμφανίζονται μεγαλύτερες τιμές παραμόρφωσης [26]. Ο λόγος Marshall είναι ένας συντελεστής που εκφράζει την αντίσταση του ασφαλτομίγματος στην παραμόρφωση, υψηλός λόγος Marshall εμφανίζεται σε μίγματα με υψηλή δυσκαμψία με εξαιρετική ικανότητα μεταβίβασης των ασκούμενων φορτίων στα κατώτερα στρώματα του οδοστρώματος. Για το μίγμα ελέγχου παρατηρείται και πάλι η υψηλότερη τιμή λίγο πάνω από 237 Kg/mm ενώ η αμέσως επόμενη υψηλότερη τιμή, με ελάχιστη διαφορά, εμφανίζεται για το μίγμα με περιεκτικότητα 20% που είναι λίγο κάτω από 237 Kg/mm. Όπως αναμένεται η πυκνότητα των μιγμάτων Plastiphalt προκύπτει μικρότερη από ότι αυτή του συμβατικού ασφαλτομίγματος. Η αντικατάσταση διαφόρων ποσοστών αδρανών κατ όγκο με ελαφρύτερα πλαστικά Pellets οδηγεί σε μείωση της ξηρής πυκνότητας των συμπυκνωμένων μιγμάτων. Η μείωση αυτή ποικίλει από 2,8% για το μίγμα με περιεκτικότητα 20% PET και φτάνει έως και το 7,1% για περιεκτικότητα 60% PET. 1. Η αντικατάσταση του 20% χονδρόκοκκων αδρανών του κλάσματος 2,36-4,75 mm κατά όγκο με πλαστικά Pellets από PET (5% κατά όγκο του συνολικού μίγματος) οδηγεί σε μείωση 2,8% της μονάδας του βάρους του μίγματος με Plastiphalt. 2. Βρέθηκε ότι η θετική χρήση των πλαστικών σε ποσοστό 5% ως αντικατάσταση των αδρανών οδηγεί σε υψηλότερο λόγο Marshall με μικρότερη παραμόρφωση και μικρότερη μείωση στην ευστάθεια σε σχέση με τα υπόλοιπα μίγματα Plastiphalt υψηλότερης περιεκτικότητας πλαστικών. 3. Τα αδρανή είναι το κυριότερο συστατικό των οδοστρωμάτων. Για την κατασκευή 1 Km απαιτούνται τόνοι αδρανών. Η αντικατάσταση του 5% από αυτά θα περιόριζε την χρήση των αδρανών κατά 625 τόνους και θα χρησιμοποιούσε 315 τόνους πλαστικά PET. Έτσι θα χρησιμοποιούντα 9450 m 3 πλαστικών μπουκαλιών. Μέσω αυτής της μεθόδου θα μειώνονταν κατά πολύ το κόστος μεταφοράς των υλικών σε ένα εργοτάξιο και κατ επέκταση και το οικολογικό αποτύπωμα του έργου. 83

84 4. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν και άλλα περιβαλλοντικά οφέλη όπως μείωση της χρήσης φυσικών πόρων, αισθητική αναβάθμιση, οικονομικότερη μετακίνησης των προϊόντων από και προς τα λατομεία, μικρότερη μόλυνση στον αέρα καθώς και μικρότερη όχλησή από θόρυβο. Όλα αυτά καθιστούν την χρήση των πλαστικών αυτών υλικών οικονομικά και περιβαλλοντολογικά αναγκαία. 5. Η χρήση των Plastiphalt κρίνεται θετική για ασφαλτομίγματα αλλά και για ειδικές εφαρμογές όπως καταστρώματα γεφυρών, λόγω του μειωμένου βάρους. Αντίστοιχη μελέτη εκπονήθηκε και στην Μαλαισία το 2012 από τους Wan Mohd Nazmi Wan Abdul Rahman και τον Avhmad Fauzi Abdul Wahab, στην οποία χρησιμοποιήθηκαν πλαστικά Pellets από PET σε ποσοστό από 5-25% κατά βάρος του συνολικού μίγματος ως αντικατάσταση των αδρανών του κλάσματος από 1,18-2,36mm καθώς τα Pellets που δημιουργήθηκαν είχαν διάμετρο 2mm. Αφού εκτελέστηκε η δοκιμή Marshall για το συμβατικό ασφαλτόμιγμα επιλέχθηκε ως βέλτιστο ποσοστό ασφάλτου το 5% κατά βάρος ασφαλτομίγματος. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα 3.29 (Rahman και Wahab, [27]). Ποσοστό ασφάλτου κ.β. μίγματος, % Ξηρή πυκνότητα Κενά αέρα, % VMA, % VFA, % Επανακτικό μετρό, MPa 4 2,324 2,457 5,419 14,281 62, ,5 2,335 2,44 4,275 14,314 70, ,342 2,422 3,331 14,535 77, ,5 2,362 2,405 1,817 14,263 87, ,365 2,388 0,966 14,581 93, Πίνακας Αποτελέσματα από την μελέτη των Rahman και Wahab. [27] Από την δοκιμή άμεσης διάτμησης που εκτελέστηκε στην μελέτη αυτή αποδείχθηκε ότι τα μίγματα με PET αδρανή εμφανίζουν μικρότερη δυσκαμψία σε σχέση με το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Το μέτρο δυσκαμψίας μειώνεται καθώς αυξάνεται το ποσοστό των αδρανών που αντικαθίστανται. Ωστόσο με την τεχνική αυτή δημιουργείται ένα ελαφρύτερο ασφαλτόμιγμα και έτσι απαιτούνται λιγότερα αδρανή και άσφαλτο για την κατασκευή του. Τα αποτελέσματα του μέτρου δυσκαμψίας φαίνονται στην εικόνα 3.39 παρακάτω. Εικόνα Αποτελέσματα μέτρου δυσκαμψίας ανάλογα με το ποσοστό ασφάλτου και το ποσοστό των αδρανών που έχει αντικατασταθεί από πλαστικά. [27] Από την δοκιμή της τροχοαυλάκωσης μετά από 1800 κύκλους φόρτισης με 100 kpa στα διαφορετικά ασφαλτομίγματα της έρευνας, παρατηρήθηκε ότι η με την προσθήκη των πλαστικών Pellets βελτιώνεται η αντίσταση σε μόνιμη παραμόρφωση του ασφαλτομίγματος. Η μικρότερη τιμή για την μόνιμη παραμόρφωση 84

85 εμφανίζεται για το ασφαλτόμιγμα στο οποίο αντικαταστάθηκε το 20% του κλάσματος των αδρανών και μάλιστα ήταν η μίση σε σχέση με το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Τα ευρήματα αποδεικνύουν ότι τα ανακυκλωμένα PET παρέχουν μία αξιοθαύμαστη επαναφορά μετά από 1800 κύκλους φόρτισης με χρόνο φόρτισης 1 sec και θερμοκρασία 30. Επίσης τα ασφαλτομίγματα με PΕΤ αντιστέκονται στην εμφάνιση επιφανειακών αστοχιών καθώς βελτιώνουν την συμπεριφορά και το επίπεδο εξυπηρέτησης του δρόμου. Χαρακτηρίζονται χρήσιμα για τροπικές χώρες όπως η Μαλαισία στις οποίες εμφανίζονται πολύ συχνά το πρόβλημα τη μόνιμης παραμόρφωσης [27]. Η αστοχία αυτή συμβαίνει κυρίως λόγω του μεγάλου κυκλοφοριακού φόρτου και της υψηλής θερμοκρασίας [27]. Ωστόσο το τροποποιημένο ασφαλτόμιγμα με PET δεν μπορεί να βελτιώσει την δυσκαμψία του ασφαλτομίγματος [27]. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στην εικόνα Εικόνα Δοκιμή τροχοαυλάκωσης σε σχέση με το ποσοστό των αδρανών που αντικαταστάθηκαν από τα πλαστικά. [27] Τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την εργαστηριακή αυτή εργασία είναι ότι η μικρότερη μόνιμη παραμόρφωση εμφανίζεται για 20% αντικατάσταση κλάσματος των αδρανών με πλαστικά Pellets. Τέλος σημαντική ήταν και η μελέτη που εκπόνησαν οι Moghadam, Karim και Soltani οι οποίοι αντικατέστησαν σε ποσοστό 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 και 1% κατά βάρος αδρανών, θρυμματισμένα μπουκάλια που είχαν μέγεθος μικρότερο από 2,36 mm. Οι μελετητές υποστήριξαν ότι με την χρήση πλαστικών μπουκαλιών επιτυγχάνεται αύξηση της ευστάθειας η οποία είναι μεγαλύτερη για μικρότερα ποσοστά πλαστικών μπουκαλιών. Η προσθήκη μεγαλύτερού ποσοστού πλαστικών μπουκαλιών οδηγεί σε μεγάλη παραμόρφωση. Το φαινόμενο ειδικό βάρος είναι υψηλότερο για μικρές περιεκτικότητες πλαστικών μπουκαλιών σε σχέση με το συμβατικό μίγμα, ενώ για υψηλές περιεκτικότητες πλαστικών το φαινόμενο ειδικό βάρος μειώνεται σε σχέση με το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Σημαντικό επίσης χαρακτηρίστηκε και το γεγονός ότι το ενισχυμένο ασφαλτόμιγμα με πλαστικά χρειάστηκε μικρότερο βέλτιστο ποσοστό ασφάλτου σε σχέση με το συμβατικό μίγμα με αποτέλεσμα να απαιτείται συνολικά μικρότερη ποσότητα ασφάλτου. Η δυσκαμψία του ασφαλτομίγματος είναι μέγιστή για πολύ μικρή περιεκτικότητα πλαστικών μπουκαλιών ωστόσο με την αύξηση του ποσοστού των πλαστικών παρατηρούμε μια απότομή μείωση της τιμής της δυσκαμψίας. Σχετικά με την κόπωση του ασφαλτομίγματος, καλύτερη συμπεριφορά έδειξαν να έχουν τα ασφαλτομίγματα με πλαστικό σε σχέση με το συμβατικό μίγμα. Τα αποτελέσματα αυτά αποδεικνύουν ότι βελτιώνεται η ελαστικότητα του μίγματος και για τον λόγο αυτό αναβάλλεται η δημιουργία και η αναπαραγωγή των ρωγμών στο ασφαλτόμιγμα. Τα αποτελέσματα της μελέτης παρουσιάζονται στην εικόνα 3.41 παρακάτω. (Moghadam, 2013, [28]) 85

86 Εικόνα Αποτελέσματα μελέτης σύνθεσης κατά Marshall από την μελέτη των Moghadam και άλλων. [28] Από το διάγραμμα της ευστάθειας Marshall παρατηρούμε ότι η ευστάθεια αυξάνεται μέχρι το ποσοστό πλαστικών να φτάσει στο 0,6%, ενώ για υψηλότερες περιεκτικότητες παρατηρούμε μία μείωση στην ευστάθεια. Παρατηρείται επίσης και η μείωση της ευστάθειας καθώς αυξάνεται το ποσοστό της ασφάλτου που εμπεριέχεται στο ασφαλτόμιγμα. Αυτό αποδεικνύει την καλύτερη πρόσφυση που επιτυγχάνεται μεταξύ της ασφάλτου και των αδρανών με την προσθήκη θρυμματισμένων πλαστικών μπουκαλιών [28]. Στο διάγραμμα δεξιά παρατηρούμε την παραμόρφωση Marshall να αυξάνεται με την προσθήκη μεγαλύτερου ποσοστού πλαστικών, καθώς επίσης και με την προσθήκη μεγαλύτερης ποσότητας ασφάλτου. Ως εκ τούτου μέγιστή παραμόρφωση παρατηρείται στο δοκίμιο με 1% πλαστικά και 7% ποσοστό ασφάλτου αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα αυτά μας δείχνουν ότι η εσωτερική τριβή μεταξύ των αδρανών μειώνεται με την προθήκη πλαστικών μέσα στο μίγμα [28]. Εικόνα Αποτελέσματα ειδικού βάρους από την μελέτη των Moghadam και άλλων. [28] Το φαινόμενο ειδικό βάρος των συμπυκνωμένων δοκιμίων παρουσιάζεται στην εικόνα Η τάση που παρατηρείται με την προσθήκη των πλαστικών είναι η αύξηση του φαινόμενου ειδικού βάρους για χαμηλές περιεκτικότητες πλαστικών και η μείωση του για υψηλότερες περιεκτικότητες. Επίσης παρατηρείται ότι τα δοκίμια που περιείχαν υψηλότερο ποσοστό ασφάλτου εμφάνισαν μεγαλύτερο φαινόμενο ειδικό βάρος. Η 86

87 υψηλότερη τιμή φαινόμενου ειδικού βάρους παρατηρήθηκε για το μίγμα με πλαστικά μπουκάλια σε ποσοστό 0,4% και ποσοστό ασφάλτου 7%, αντίστοιχα. Εικόνα Αποτελέσματα βέλτιστου ποσοστού ασφάλτου σε σχέση με το ποσοστό των πλαστικών από την μελέτη των Moghadam και άλλων. [28] Σημαντική είναι επίσης και η απαιτούμενη ποσότητα ασφάλτου σε σχέση με την προσθήκη πλαστικών που παρουσιάζεται στην εικόνα Η τιμή της απαιτούμενης ασφάλτου μειώθηκε με την προσθήκη των πλαστικών μέχρι την τιμή του ποσοστού 0,6%. Εκεί εμφανίζεται το ακρότατο σημείο και στην συνέχεια παρατηρούμε μια αύξηση του απαιτούμενου ποσοστού ασφάλτου. Είναι προφανές από τα αποτελέσματα με την προσθήκη μικρότερης ποσότητας πλαστικών μπουκαλιών, που καλύπτουν κάποια κενά, χρειάζεται μικρότερη ποσότητα ασφάλτου για να πετύχουμε το απαραίτητο ποσοστό κενών [28]. Παρόλα αυτά για μεγαλύτερο ποσοστό PET, μεγαλύτερη επιφάνεια από πλαστικά θα απαιτούνταν να καλυφθεί με άσφαλτο άρα θα χρειαζόταν μεγαλύτερο ποσοστό ασφάλτου [28]. Ακόμη η ελαστική παραμόρφωση των PET κατά την συμπύκνωση ενδεχομένως να αποτελεί και έναν δεύτερο λόγο που οδηγεί σε υψηλότερο απαιτούμενο ποσοστό ασφάλτου [28]. Εικόνα Αποτελέσματα δυσκαμψίας σε σχέση με τη περιεκτικότητα πλαστικών από την μελέτη των Moghadam και άλλων. [28] Η δυσκαμψία του ασφαλτομίγματος φαίνεται να είναι υψηλότερη για το μικρότερα ποσοστά των πλαστικών μπουκαλιών. Παρά ταύτα η αύξηση της περιεκτικότητας των πλαστικών οδηγεί σε μείωση της δυσκαμψίας. 87

88 Από τα αποτελέσματα της εικόνας 3.44 μπορούμε να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι τα μίγματα που περιέχουν υψηλότερα ποσοστά πλαστικών έχουν μεγαλύτερη επαναφορά στην μετατόπιση κάτω από κύκλους φορτίσεων σε σύγκριση με τα συμβατικά ασφαλτομίγματα. Εικόνα Αποτελέσματα δοκιμής κόπωσης από την μελέτη των Moghadam και άλλων. [28] Από την εικόνα 3.45 φαίνεται ότι η προσθήκη των πλαστικών αυξάνει δραματικά τον χρόνο ζωής του ασφαλτομίγματος καθώς αυξάνεται η αντίσταση σε κόπωση. Για το ασφαλτόμιγμα με 1% πλαστικά παρατηρείται ο διπλάσιος αριθμός κύκλων φόρτισης για μικρότερα επίπεδα φόρτισης. Συνολικά για όλα τα επίπεδα φόρτισης τα ασφαλτομίγματα χωρίς πλαστικά δίνουν τις χαμηλότερες τιμές για την αντοχή σε κόπωση. Τα PET δεν λιώνουν τελείως εξαιτίας του υψηλού σημείου τήξης και διατηρούν την μορφή και την στιβαρότητα τους, οδηγώντας έτσι σε βελτίωση της ελαστικότητας του μίγματος. Έτσι αποφεύγεται η ρηγμάτωση του δοκιμίου και αυξάνεται η αντοχή σε κόπωση και ο χρόνος ζωής του ασφαλτομίγματος [28] Συγκεντρωτικά στοιχεία, μεθόδου ενσωμάτωσης των πλαστικών ως αδρανή και γενικά συμπεράσματα της μεθόδου αυτής. Ποσοστό πλαστικών κ.ο. και κατά κ.β. αδρανών ευστάθεια παραμόρφωση πηλίκο VMA πυκνότητα Ιράν 2005 (Pellets από 0 9,97 4,3 2,32-2,26 PET) 5 9,78 4,2 2,33-2,2 7,5 9,26 4,26 2,17-2, ,17 4,45 2,06-2,15 12,5 9,16 4,5 2,03-2,12 Μαλαισία 2013 (Pellets από PET) 15 8,84 4,5 1,96-2,10 0 8,5 3 2, ,32 8,75 3,25 2, ,64 9,2 3,4 2, ,96 9,5 3,5 2, ,28 9 4,3 2, ,6 8,8 4,

89 Ευστάθεια Marshall ασφαλτόμιγμα Plastiphalt 2000 (Άσφαλτος 80/100, Pellets από LDPE και HDPE). Αντικατάσταση 30% κ.ο. των αδρανών με πλαστικά. Ποσοστό ασφάλτου ευστάθεια παραμόρφωση πηλίκο VMA πυκνότητα 5 25,5 6,8 3,75 15,42 1,92 5,5 29,61 7 4,23 14,83 1, ,32 7,9 5,23 13,63 1,99 6,5 24,53 7,81 3,14 14,35 1, ,28 8,55 2,49 15,56 1, Leeds (άσφαλτος 4,5 15,9 3,51 3,58 16,2 2,34 50/70, Συμβατικό 5 16,5 3,6 4,55 15,4 2,37 ασφαλτόμιγμα) 5,5 16,9 3,63 4,69 16,2 2, ,6 4,44 4,45 16,9 2,35 Πίνακας Συγκεντρωτικός πίνακας μεθόδου ενσωμάτωσης των πλαστικών ως αδρανές Ευστάθεια Ιράν 2005 (Pellets από PET) Μαλαισία 2013 (Pellets από PET) Ποσοστό πλαστικών Διάγραμμα Ευστάθεια Marshall σε σχέση με χρησιμοποιούμενο ποσοστό πλαστικών PET. Τα αποτελέσματα προκύπτουν από δυο ερευνητικές μελέτες. 89

90 Πηλίκο Marshall (KN/mm) Παραμόφωση (mm) Παραμόρφωση Ιράν 2005 (Pellets από PET) Μαλαισία 2013 (Pellets από PET) Ποσοστό πλαστικών Διάγραμμα Παραμόρφωση Marshall σε σχέση με χρησιμοποιούμενο ποσοστό πλαστικών PET. Τα αποτελέσματα προκύπτουν από δυο ερευνητικές μελέτες. 3 Πηλίκο Marshall Ιράν 2005 (Pellets από PET) Μαλαισία 2013 (Pellets από PET) Ποσοστό πλαστικών Διάγραμμα Πηλίκο Marshall σε σχέση με χρησιμοποιούμενο ποσοστό πλαστικών PET. Τα αποτελέσματα προκύπτουν από δυο ερευνητικές μελέτες. Από τα παραπάνω διαγράμματα παρατηρούμε ότι η συμπεριφορά των ασφαλτομιγμάτων που περιέχουν PET πλαστικά ως αντικατάσταση των αδρανών δεν εμφανίζουν μια συγκεκριμένη συμπεριφορά. Φαίνεται ότι σε πολύ μικρά ποσοστά λειτουργούν θετικά ενώ σε μεγάλα ποσοστά δείχνουν να μειώνουν την ευστάθεια του ασφαλτομίγματος. Επίσης σημαντική παράμετρος εκτός από την φύση του χρησιμοποιούμενου πλαστικού φαίνεται να είναι και το κλάσμα των αδρανών που αντικαθίστανται κατά τις πειραματικές διαδικασίες των 90

91 Πηλίκο Marshall (KN/mm) Ευστάθεια Marshall (ΚΝ) μελετών. Σίγουρα απαιτείται περαιτέρω μελέτη πάνω στην συγκεκριμένη μέθοδο για να μπορέσουμε να εξάγουμε κάποιο αξιόπιστό συμπέρασμα Ευστάθεια Συμβατικό ασφαλτόμιγμα ασφαλτόμιγμα Plastiphalt 2000 (Pellets από LDPE και HDPE) Ποσοστό πλαστικών Διάγραμμα Ευστάθεια Marshall. Η σύγκριση αφορά ένα συμβατικό ασφαλτόμιγμα και το ασφαλτόμιγμα Plastiphalt Παραμόρφωση Συμβατικό ασφαλτόμιγμα ασφαλτόμιγμα Plastiphalt 2000 (Pellets από LDPE και HDPE) Ποσοστό πλαστικών Διάγραμμα Παραμόρφωση Marshall. Η σύγκριση αφορά ένα συμβατικό ασφαλτόμιγμα και το ασφαλτόμιγμα Plastiphalt

92 Axis Title Chart Title Συμβατικό ασφαλτόμιγμα 2 ασφαλτόμιγμα Plastiphalt 2000 (Pellets από LDPE και HDPE) Ποσοστό πλαστικών Διάγραμμα Πηλίκο Marshall. Η σύγκριση αφορά ένα συμβατικό ασφαλτόμιγμα και το ασφαλτόμιγμα Plastiphalt Από τα διαγράμματα 18, 19 και 20 παρατηρούμε την συμπεριφορά του ασφαλτομίγματος που περιείχε LDPE κόκκους σε αρκετά μεγάλο ποσοστό, περίπου 30% κατά όγκο των αδρανών. Αυτό δημιουργεί ερωτήματα σε σχέση και με την προηγούμενη μέθοδο στην οποία είδαμε διαφορετικά αποτελέσματα από την χρήση των πλαστικών. Αυτό δεν μπορεί να εξηγηθεί καθώς και ο αριθμός των μελετών είναι αρκετά μικρός για να μπορέσουμε να βασίσουμε κάποιο αξιόπιστο ισχυρισμό για αυτό και απαιτείται περαιτέρω μεγαλύτερη μελέτη Συμπεράσματα μεθόδου ενσωμάτωσης των πλαστικών ως αδρανή. 1. Με την μέθοδο αυτή πετυχαίνουμε μια σημαντική μείωση στο ειδικό βάρος του ασφαλτομίγματος, γεγονός που το καθιστά ιδιαίτερα ελκυστικό για εφαρμογές στις οποίες θέλουμε να έχουμε ένα συνολικά ελαφρύτερο βάρος στο οδόστρωμα οπότε και μικρότερή φόρτιση στο υπέδαφος. 2. Η βελτίωση στην ευστάθεια δείχνει να ποικίλλει και να διαφοροποιείται αναλογία με το είδος του υλικού που χρησιμοποιείται αλλά και του κλάσματος των αδρανών που αντικαθιστούμε. Με τα Pellets από LDPE πετυχαίνουμε μια εξαιρετική αύξηση της ευστάθειας το ασφαλτομίγματος. Αντίθετα η χρήση των Pellets από PET παρουσιάζει διαφορετικές συμπεριφορές καθώς σε άλλες μελέτες φαίνεται να βελτιώνει ενώ σε άλλες να μειώνει την δυσκαμψία. Για τον λόγο αυτό απαιτείται και περαιτέρω μελέτη και διερεύνηση πάνω στο θέμα. 3. Δεν υπάρχει κάποια μελέτη στην οποία να έχουμε κάποια αποτελέσματα που να αφορούν την μορφή που πρέπει να έχουν οι τα πλαστικά που θα προστεθούν. Από τις μελέτες που εμπεριέχονται στην βιβλιογραφία γίνεται μόνο χρήση κόκκου από πλαστικό. Αργότερα στο πειραματικό κομμάτι της παρούσας διπλωματικής εργασίας θα γίνει χρήση νιφάδων από πλαστικό και θα καταγραφεί η συμπεριφορά τους. 4. Κάτι ιδιαίτερα σημαντικό που οφείλουμε να προσέξουμε στην μέθοδο αυτή είναι το ποσοστό των πλαστικών που θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί καθώς με τα πολύ ελαφρύτερα πλαστικά που αντικαθιστούν κατ όγκο τα αδρανή πετυχαίνουμε μεν ένα ελαφρύτερο ασφαλτόμιγμα στο οποίο όμως έχουμε αλλάξει εντελώς την κοκκομετρία. Οπότε σημαντικό είναι να διατηρούμε και κάποιο ποσοστό αδρανών στο κλάσμα που αντικαθιστούμε ώστε να παραμένει η κοκκομετρία εντός των προδιαγραφόμενων ορίων ή τουλάχιστόν να μην εμφανίζεται εντελώς διαφοροποιημένη από την αρχική. 92

93 Από τις παραπάνω μελέτες στις οποίες αντικαταστάθηκε μέρος των αδρανών από πλαστικά παρατηρήσαμε ότι η μηχανική συμπεριφορά του ασφαλτομίγματος διαφοροποιούνταν ανάλογα με το υλικό που χρησιμοποιούνταν αλλά και το κλάσμα των αδρανών που θα αντικαθιστούσαμε με πλαστικά. Στην περίπτωση που χρησιμοποιήθηκαν πέλλετς από LDPE και αντικαταστάθηκαν χονδρόκοκκα αδρανή παρατηρήθηκε μια εξαιρετικά μεγάλη αύξηση της ευστάθειας Marshall του ασφαλτομίγματος. Αντίστοιχα όταν χρησιμοποιήθηκε το υλικό PET, για να αντικατασταθούν χονδρόκοκκα υλικά παρατηρήθηκε μια διαφορετική συμπεριφορά κατά την οποία η ευστάθεια Marshall μειώθηκε ωστόσο διατηρήθηκε σε καλά επίπεδα. Σε περιπτώσεις όπου αντικαταστάθηκε πιο λεπτόκοκκο υλικό παρατηρήθηκε μια καλύτερη συμπεριφορά στην αντίσταση σε μόνιμη παραμόρφωση ενώ παράλληλα το ασφαλτόμιγμα εμφάνιζε μικρότερο μέτρο δυσκαμψίας. Τέλος σε μελέτη που εκπονήθηκε και αντικαταστάθηκαν σε πολύ μικρό ποσοστό τα λεπτόκοκκα αδρανή με πλαστικά PET, παρατηρήθηκε ένα οδόστρωμα με μικρότερο μέτρο δυσκαμψίας, μεγαλύτερη αντίσταση σε παραμόρφωση και μικρότερη απαίτηση σε συνδετικό υλικό. Όλα τα παραπάνω συμπεράσματα συνθέτουν μια όχι και τόσο σαφή εικόνα για την μεθοδολογία αυτή, αλλά και για τα βέλτιστα υλικά που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν Συμπεράσματα κεφαλαίου. Από το κεφαλαίου της ανασκόπησης της βιβλιογραφίας είδαμε τις μεθόδους με τις οποίες μπορούν τα πλαστικά να ενσωματωθούν στο ασφαλτόμιγμα και στο οδόστρωμα βελτιώνοντας ορισμένες από τι ιδιότητες τους. Είδαμε ότι η προσθήκη των πολυμερών δημιουργεί ένα ισχυρότερο δεσμό μεταξύ ασφάλτου και αδρανών με αποτέλεσμα αυξημένη ευστάθεια για κάποιο συγκεκριμένο ποσοστό πλαστικών και καλύτερες ρεολογικές ιδιότητες για την άσφαλτο. Γενικώς φαίνεται το πλαστικό υλικό HDPE, σε μορφή σκόνης, να έχει την μεγαλύτερη βελτίωση για όλες τις διαφορετικέ μεθόδους που μελετήθηκαν και παρουσιάστηκαν στο κεφάλαιο αυτό. Και οι τρεις μέθοδοι δείχνουν να έχουν ένα ενδιαφέρον ως προς την αλλαγή της συμπεριφοράς του ασφαλτομίγματος και την βελτίωση των ιδιοτήτων του οδοστρώματος. Οι δύο πρώτες μέθοδοι δείχνουν να εμφανίζουν σαφή αποτελέσματα σε αντίθεση με την τρίτη μέθοδο στην οποία παρουσιάζονται τα αποτελέσματα να είναι διαφορετικά ακόμα και όταν χρησιμοποιείται ακριβώς το ίδιο πλαστικό υλικό. Η διαφοροποίηση εμφανίζεται κυρίως σε σχέση με το είδος του πλαστικού αλλά και με το κλάσμα των αδρανών που αντικαθίσταται. Από την βιβλιογραφία λοιπόν βλέπουμε αυτό το ενδιαφέρον κομμάτι που παρουσιάζει η τρίτη μέθοδος με την οποία θα ασχοληθούμε και εμείς στην συνέχεια στο κεφάλαιο 5. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Αμιγώς πλαστικά οδοστρώματα. 5.1 Εισαγωγή. Η ιδέα των αμιγώς πλαστικών οδοστρωμάτων φαντάζει ως κάτι εξαιρετικά ασυνήθιστο και καινοτόμο σε σχέση με τις υπάρχουσες τεχνικές οδοποιίας. Η αποφυγή χρήσης των αδρανών και η πλήρης αντικατάσταση τους με πλαστικά ανακυκλωμένα υλικά αποτελεί μια εξαιρετική οικολογική λύση για την διαχείριση των αστικών στερεών αποβλήτων αλλά επίσης και μία μια εξαιρετική πρόκληση για τους μηχανικούς, καθώς καλούνται να μετατρέψουν τα κοινά σκουπίδια σε ένα λειτουργικό οδόστρωμα που θα παρέχει ασφάλεια και άνεση στον χρήστη Η Αφορμή και η πρώτη προσπάθεια. Την πρόταση αυτή λάνσαρε πρώτη η Ολλανδική εταιρεία KWS του ομίλου VorksWessels, σε συνεργασία με τις εταιρείες Wavin και Total. Συμφώνα με του κατασκευαστές η μέθοδος αυτή δημιουργεί ένα οδόστρωμα κατά 70% ταχύτερα από την συμβατική κατασκευή, με 3 φορές μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, 4 φορές πιο ελαφρύ και 100% ανακυκλώσιμο. Η εταιρεία υποστηρίζει ότι με αυτή την μέθοδο γίνεται ικανή η γρήγορη απορροή και αποθήκευση του βρόχινου νερού, η εύκολη εγκατάσταση και αντικατάσταση καλωδίων και αγωγών, τα θερμαινόμενα οδοστρώματα, η παραγωγή ενέργειας κ.α. Τεχνικά οι νέοι αυτοί δρόμοι θα κατασκευάζονται ως προκατασκευασμένες πλάκες από πλαστικό οι οποίες θα έχουν προκύψει έπειτα από συγκόλληση των ανακυκλωμένων πλαστικών. Έτσι θα πετύχουμε μείωση του εργατικού κόστους και θα αύξηση των συνθηκών ασφαλείας των εργαζομένων παράλληλα με όλα τα υπόλοιπα πλεονεκτήματα που υποστηρίζει η εταιρεία. 93

94 Εικόνα 5.1. Plastic Roads. Εικόνα προώθησης από την διαφημιστική καμπάνια της εταιρείας. [66] Τα πλεονεκτήματα αυτά συνοψίζονται στα εξής: 1. Ελαφρύτερο βιομηχανικά προκατασκευασμένο οδόστρωμα. 2. Λιγότερος ο απαιτούμενος χρόνος κατασκευής και λιγότερος χρόνος διατήρησης. 3. Καλύτερη ποιότητα κατασκευής και μεγαλύτερος χρόνος ζωής καθώς μέσω της βιομηχανικής διαδικασίας αποφεύγονται οι κατασκευαστικές αστοχίες. 4. Απαιτείται ελάχιστή έως μηδενική συντήρηση. Το οδόστρωμα είναι πρακτικά αδιαπέραστο από το νερό και δεν επηρεάζεται από τις καιρικές συνθήκες. 5. Η εφεύρεση αυτή είναι απόλυτα βιώσιμη καθώς προέρχεται από 100% ανακυκλώσιμο πλαστικό και είναι απόλυτα επαναχρησιμοποιήσιμό και δημιουργεί μια κυκλική οικονομία. 6. Το οδόστρωμα αυτό χρησιμοποιείται και ως δίκτυο αποθήκευσης νερού αλλά και ως δίκτυο σωληνώσεων και καλωδιακών συνδέσεων. 7. Δίνει μια λύση στο κοινωνικό πρόβλημα της διαχείρισης των αστικών αποβλήτων. Ωστόσο αρκετά είναι τα ερωτήματα καθώς και οι ενδοιασμοί στους οποίους καλείται να απαντήσει η εταιρεία μέσω αυτής της πρότασης για να πεισθεί η επιστημονική κοινότητα για την εγκυρότητα της εφαρμογής. Η εταιρεία ανακοίνωσε ότι αρχικά η χρήση του οδοστρώματος αυτού θα εφαρμοστεί πιλοτικά σε ποδηλατοδρόμους ούτως ώστε να καθοριστεί αν και κατά πόσο η εφαρμογή αυτή θα μπορέσει στην συνέχεια να πραγματοποιηθεί για κανονικούς σε δρόμους, αυτοκινητόδρομους ή ακόμα και αεροδιαδρόμους. Σύμφωνα με ισχυρισμούς της εταιρείας το οδόστρωμα αυτό θα έχει τρεις φορές μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τα συμβατικά οδοστρώματα. Ωστόσο αυτό αποτελεί έναν ισχυρισμό και οφείλει να αποδειχτεί και στην πράξη. Ο ισχυρισμός αυτό βασίζεται κυρίως στο γεγονός ότι και άλλα προϊόντα από πλαστικό παρουσιάζουν μεγάλη διάρκεια ζωής. Ακόμη το οδόστρωμα αυτό συγκεντρώνει μια προστιθέμενη αξία καθότι είναι ένα προκατασκευασμένο στοιχείο, γεγονός που προσδίδει μια μεγαλύτερη και καλύτερη ποιότητα Ένα ακόμα σημαντικό ερώτημα που τίθεται αφορά τον θόρυβο και τη σύγκριση του με το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Η απάντηση της εταιρείας ήταν ότι αν και δεν αποτελεί μια απαίτησή για την πιλοτική 94

95 εφαρμογή, θεωρούν ότι θα είναι ευκολότερο να μειώσουν τον θόρυβο σε αυτό το οδόστρωμα σε σχέση με ένα συμβατικό οδόστρωμα από άσφαλτο και αδρανή. Μία ακόμα σημαντική αδυναμία του οδοστρώματος αυτού είναι ή έλλειψη δυσκαμψίας του πλαστικού σε σχέση με τα αδρανή που χρησιμοποιούνται παραδοσιακά στο συμβατικό οδόστρωμα. Η αδυναμία αυτή θα αντιμετωπιστεί με τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται και στην συμβατική οδοποιία. Αρχικά θα γίνει προσπάθεια να χρησιμοποιηθεί ένα δύσκαμπτο πλαστικό για να μην απαιτούνται ιδιαίτερες παρεμβάσεις, και σε περίπτωση που χρειαστεί κάποιο ποσοστό χονδρόκοκκων αδρανών και άμμου θα χρησιμοποιηθεί για να ενισχυθεί η δυσκαμψία. Σημαντική επίσης παράμετρος που ενδέχεται να επηρεάσει το οδόστρωμα αυτό είναι η έκθεση του στον ήλιο και η UV ακτινοβολία. H εταιρεία υποστηρίζει ότι ήδη χρησιμοποιούνται πολλά υλικά στον τομέα των κατασκευών που είναι πλαστικά και εκτίθενται στον ήλιο. Σύμφωνα με την εταιρεία τα υλικά αυτά δεν αντιμετωπίζουν προβλήματα με την συνεχή έκθεση τους στον ήλιο. Η μέθοδος με την οποία θα γίνει η σύνδεση μεταξύ των προκατασκευασμένων πλαστικών πάνελ δεν αποκαλύπτεται από την εταιρεία, καθώς υποστηρίζουν πως ακόμα βρίσκονται σε στάδιο μελέτης για να καταλήξουν στην βέλτιστη δυνατή επιλογή. Η βασική ιδέα των οδοστρωμάτων αυτών είναι οι δρόμοι να προέρχονται όσο το δυνατόν από ανακυκλώσιμα υλικά. Η επαναχρησιμοποίηση των πλαστικών σκουπιδιών μειώνει κατά πολύ το οικολογικό αποτύπωμα της κατασκευής οδοστρωμάτων. Η ιδέα αυτή βασίζεται σε μία κυκλική οικονομία καθώς αναμένεται μία πλάκα από πλαστικά, όταν φτάσει σε σημείο να αντικατασταθεί, αφού πρώτα υποστεί την κατάλληλη επεξεργασία, να επαναχρησιμοποιείται και πάλι ως υλικό για κατασκευή πλαστικών πάνελ. Η τοποθέτηση των πλακών αυτών θα γίνεται πάνω στο χώμα και δεν θα υπάρχει απαίτηση για θεμελίωση. Αυτό οδηγεί στην εξοικονόμηση ασφάλτου καθώς δεν θα χρειαστεί να κατασκευαστούν οι ασφαλτικές στρώσεις. Εξαιτίας αυτού του γεγονότος και του πολύ μικρότερου βάρους των πάνελ αυτών σε σχέση με το συμβατικό ασφαλτόμιγμα, απαιτούνται για την κατασκευή αυτή 85% λιγότερες μεταφορές σε σχέση με το συμβατικό ασφαλτόμιγμα. Η ομάδα της εταιρείας θεωρεί ότι επειδή η παραγωγή του πλαστικού είναι τεράστια και χρησιμοποιείται παντού, υπάρχει αρκετό διαθέσιμό υλικό για την κατασκευή δρόμων από πλαστικό. Το πλαστικό που θα χρησιμοποιηθεί θα είναι αυτό που συσσωρεύεται και διατίθεται ανεξέλεγκτα ρυπαίνοντας δρόμους, πάρκα κλπ. ή αυτό που ρυπαίνει τους ωκεανούς και τις θάλασσες με καταστρεπτικές συνέπειες για του οργανισμούς που ζουν σε αυτές. Η βιωσιμότητα και το περιβάλλον είναι οι δύο παράμετροι που ενδιαφέρουν περισσότερο την εταιρεία. Μελετάται η φθορά που ενδεχομένως να συμβεί στο οδόστρωμα που θα οδηγήσει σε αποκόλληση κάποιων επιφανειακών κομματιών των πλαστικών. Δεν αναμένεται η αποκόλληση αυτή να συμβεί σε βαθμό που να προκαλέσει πρόβλημα. Μια επιφανειακή στρώση η κάποια ειδική επικάλυψη ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί για να αποφευχθεί το πρόβλημα αυτό. Σημαντικό πρόβλημα ενδεχομένως να προκληθεί σε περίπτωση πυρκαγιάς στον δρόμο εξαιτίας των βλαβερών αερίων που θα απελευθερωθούν κατά την καύση του πλαστικού. Η εταιρεία υποστηρίζει ότι θα χρησιμοποιήσει υπερπροστατευτικά υλικά και επιβραδυντές καύσης για να αποφύγει πιθανούς κινδύνους και θα μελετήσει σε βάθος ώστε η επιλογή του υλικού να είναι η κατάλληλη και καλύτερη δυνατή. Το πλαστικό υλικό που θα χρησιμοποιηθεί θα επιλεγεί από τις άλλες δύο συνεργαζόμενες εταιρείες που είναι και καταλληλότεροι πάνω στο κομμάτι των πλαστικών. Τέλος η εταιρεία υποστηρίζει ότι το υλικό αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά σε κάποιο βαθμό ώστε να δώσουμε στα καθημερινά σκουπίδια μια νέα υψηλής ποιότητας λειτουργία. 95

96 Εικόνα 5.2. Plastic Roads. Εικόνα προώθησης από την διαφημιστική καμπάνια της εταιρείας. [66] 96

97 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Εργαστηριακή μελέτη πάνω στα αμιγώς πλαστικά οδοστρώματα και στην μέθοδο ενσωμάτωσης των πλαστικών ως αδρανή Εισαγωγή. Βάσει αυτής της ιδέας, των Plastic Roads, ξεκίνησε και το πειραματικό κομμάτι της διπλωματικής αυτής εργασίας, στο οποίο έγινε μία διερεύνηση της δυνατότητας υλοποίησης της παραπάνω πρότασης. Η προσπάθεια που έγινε ήταν η κατασκευή ενός δρόμου όσο το δυνατό γίνεται με πιο οικολογικά υλικά. Η αξιολόγηση και το τελικό συμπέρασμα για το αν ένας τέτοιος δρόμος θα μπορούσε να έχει εφαρμογή, προέρχεται μετά από στοιχεία που προέκυψαν από εργαστηριακές δοκιμές και οικονομική ανάλυση. Στην χώρα μας όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως στο κεφάλαιο 2 η διαχείριση των στερεών αστικών αποβλήτων είναι σε πολύ πρώιμο στάδιο σε σχέση με την υπόλοιπη Ευρώπη. Μια από τις μεθόδους που θα μπορούσε να δώσει λύση στο τεράστιο αυτό πρόβλημα της διαχείρισης των αστικών στερεών αποβλήτων, εκτός από τις προαναφερθείσες μεθόδου ενσωμάτωσης των πλαστικών, ενδεχομένως να είναι και η κατασκευή προκατασκευασμένων πλακών από πλαστικά,ώστε να χρησιμοποιηθούν ως στρώσεις του οδοστρώματος. Μια καλή εφαρμογή των δρόμων αυτών θα ήταν στο κατάστρωμα κάποια γέφυρας Καθορισμός της μεθόδου μελέτης. Από την βιβλιογραφία μελετήθηκαν κάποιες ιδιαίτερα ενδιαφέρουσες τεχνικές ενσωμάτωσης των πλαστικών οι οποίες ωστόσο έχουν αναλυθεί και έχουν δημοσιευθεί, και ακόμα και εφαρμόζονται εδώ και αρκετά χρόνια. Η πιο καινοτομική πρόταση και παράλληλα αυτή με τα περισσότερα ερωτηματικά είναι αυτή των αμιγώς πλαστικών οδοστρωμάτων. Των προκατασκευασμένων πλακών που θα έρθουν να αλλάξουν εντελώς την λογική στην κατασκευή των οδοστρωμάτων. Η μέθοδος αυτή έχει δεχθεί ιδιαίτερα ισχυρή κριτική και αμφισβήτηση από την επιστημονική κοινότητα. Υπάρχουν αρκετές δημοσιεύσεις οι οποίες υποστηρίζουν ότι η μέθοδος αυτή είναι μη πραγματοποιήσιμη και μη βιώσιμή. Στο πλαίσιο λοιπόν αυτό και δεδομένου ότι η μέθοδος αυτή παρουσίαζε το μεγαλύτερο επιστημονικό ενδιαφέρον αλλά είναι και η πιο δραστική από οικολογικής άποψης, επιλέχθηκε αυτή ως η μέθοδος βάσει της οποίας θα πραγματοποιούνταν η πειραματική διαδικασία Επιλογή του πλαστικού υλικού. Στην εργαστηριακή μελέτη που εκπονήθηκε, επιλέχθηκε ώς κατάλληλο πλαστικό υλικό για να χρησιμοποιηθεί το πολύχρωμο PET. Το PET συγκεντρώνει τα εξής θετικά χαρακτηριστικά που το καθιστούν κατάλληλο για την χρήση ώς υλικό πλήρωσης του οδοστρώματος και αντικατάστασης των αδρανών. Είναι σκληρό, ελαστικό υλικό και ρηγματώνεται δύσκολα. Δεν απορροφά υγρασία Έχει μορφή κατάλληλή αφού κοπεί αποτελείται από σκληρές νιφάδες. Συγκριτικά καλύτερη μορφή σε σχέση με άλλα υλικά πολύ πιο μαλακά και πολύ λεπτότερα όπως τα LDPE και HDPE. Το υλικό αυτό είναι διαθέσιμο καθώς είναι ένα από περισσότερο χρησιμοποιημένα πλαστικά παγκοσμίως. Στο σημείο αυτό αξίζει να αναφέρουμε ότι στην χώρα μας το ανακυκλωμένο PET έχει μικρή παραγωγή και πολύ μεγάλη ζήτηση. Βέβαια λόγω έλλειψης άλλου κατάλληλου υλικού επιλέξαμε αυτό. Το υψηλό σημείο τήξης που εμφανίζει το καθιστά καταλληλότερο καθώς δεν θα παραμορφώνεται από την θερμοκρασία όσο υλικά με χαμηλότερο σημείο τήξης, και θα έχει μεγαλύτερη αντοχή σε περίπτωση πυρκαγιάς. Επίσης ένα συγκριτικό πλεονέκτημα που εμφάνισε το υλικό αυτό συ σύγκριση με άλλα ήταν και η σχετικά μικρότερη τιμή που είχε συνδυάζοντας και μια μορφή που ομοίαζε με αδρανές. Την κοκκώδη μορφή του αδρανούς μπορούσαμε να πετύχουμε και με πλαστικά υλικά τα Pellets από PE και PET, σε διάφανη και πολύχρωμη μορφή. Ωστόσο τα υλικά αυτά απορρίφθηκαν εξαιτίας του πολύ μεγάλου κόστους και ανά τόνο αντίστοιχα. Στην περίπτωση μας χρησιμοποιήθηκε το πολύχρωμο PET (εικόνα 5.1) καθώς κοστίζει πολύ λιγότερο από μίση τιμή από το πλαστικό PET που προέρχεται κυρίως από μπουκάλια 97

98 συσκευασίας νερού. Το υλικό αυτό πωλείται από /τόνος. Ακόμη ένας λόγος για τον οποίο επιλέχθηκε το υλικό αυτό είναι και το μικρότερο οικολογικό του αποτύπωμα σε σχέση με τα άλλα δύο υλικά καθώς είχε υποστεί πολύ λιγότερη επεξεργασία από τα άλλα δύο υλικά (διάφανο PET και Pellets από PE). Γεγονός βέβαια που δικαιολογεί και το αρκετά μικρότερο κόστος του. Στην μελέτη αυτή επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί το υλικό αυτό απλά σε μορφή νιφάδων (εικόνα 5.2) καθώς έτσι θα διατηρούνταν το κόστος του υλικού στο ελάχιστό επίπεδο. Εδώ αξίζει να σημειωθεί ότι η παραγωγή κόκκων ή Pellets κάποιου πλαστικού υλικού θα ξεπερνούσε τα 600 και θα έφτανε έως και τα 900 ανά τόνο. Στην περίπτωση αυτή θα είχαμε ένα υλικό που θα έμοιαζε πολύ περισσότερο με αδρανές ωστόσο το τεράστιο κόστος του θα καθιστούσε εξαρχής την διαδικασία αντιοικονομική και ασύμφορη. Εικόνα πολύχρωμο PET. Το υλικό που επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί κατά την πειραματική διαδικασία της διπλωματικής εργασίας Παραγωγική διαδικασία PET Η παραγωγική διαδικασία που απαιτείται για το υλικό αυτό είναι η δευτερογενής ανακύκλωση, στην οποία πρέπει να γίνει διαχωρισμός των πλαστικών προς ανακύκλωση σε δύο μεγάλες κατηγορίες, στα πλαστικά απορρίμματα νοικοκυριών και σε άλλα πλαστικά απορρίμματα που προέρχονται από βιομηχανίες αυτοκινήτων, ηλεκτρικά είδη, έπιπλα οικοδομικά υλικά, γραφεία, σχολεία, νοσοκομεία, αγροτικές μονάδες κ.α. Τα υλικά αυτά διακρίνονται κυρίως σε υλικά συσκευασίας όπως πλαστικά φιλμ, σακούλες ή περιτυλίγματα, μπουκάλια, πώματα και δοχεία τροφών ή παλιά πλαστικά αντικείμενα. Τα προβλήματα της διαδικασίας αυτής είναι η μεγάλη ποικιλία στα είδη των πλαστικών και το γεγονός ότι τα υλικά αυτά είναι πολλές φορές λερωμένα είτε με υπολείμματα φαγητών, σαπούνια, διάφορες προσμίξεις, χώμα κλπ. Στην περίπτωση αυτή καθίσταται απαραίτητος ο καθαρισμός και διαχωρισμός των υλικών ούτως ώστε να προκύψει ένα ανακυκλωμένο υλικό με ποιότητα κοντά σε αυτή του πρωτογενούς υλικού. Η διαδικασία ξεκινά από την συλλογή του πλαστικού προϊόντος, μια διαδικασία που απαιτεί την συνεργασία κράτους, καταναλωτών και βιομηχανιών ώστε να πετύχει και να εμφανίσει αποτελέσματα. Η συλλογή των πλαστικών ξεκινά από την ενημέρωση των καταναλωτών και την κωδικοποίηση των διαφόρων υλικών συσκευασίας για να γνωρίζει ο καταναλωτής αν είναι ανακυκλώσιμα ή όχι. Αρχικά απαραίτητος είναι ο διαχωρισμός των πλαστικών από άλλα ανακυκλωμένα απορρίμματα. Αυτός ο διαχωρισμός μπορεί να γίνει από τον καταναλωτή μέσω ειδικών σάκων και κάδων που θα διατίθενται εντός της πόλης είτε από την βιομηχανία που θα διαχειριστεί τα πλαστικά μετά την συλλογή τους. Αν ο διαχωρισμός γίνει από τον καταναλωτή τα συλλεχθέντα πλαστικά δεματοποιούνται ανά είδος και μεταφέρονται στα ΚΔΑΥ (εικόνα 5.2). Στην περίπτωση που δεν έχει γίνει διαχωρισμός των πλαστικών ανά είδος αυτά δεματοποιούνται όλα μαζί και ο διαχωρισμός ανά είδος πραγματοποιείται στην βιομηχανία. Η δεματοποίηση των πλαστικών είναι απαραίτητη για την 98

99 ευκολότερη και οικονομικότερη μεταφορά τους. Η μεταφορά των πλαστικών γίνεται με ειδικά οχήματα με μηχανισμό εκκένωσης των κάδων. Εικόνα 6.2. Δεματοποίηση (Μπάλα) πλαστικών. [67] Αφού φτάσει στις εγκαταστάσεις του ΚΔΑΥ γίνεται ένας αρχικός καθαρισμός του υλικού. Στην συνέχεια πραγματοποιείται στις περιπτώσεις που μεταφέρθηκαν πολλά είδη πλαστικών, ο διαχωρισμός τους στα επιμέρους είδη πλαστικών. Ο διαχωρισμός μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους: 1. Χειρωνακτικά με οπτική αναγνώριση των ειδών: διαφανή ή μη διαφανή είτε με κωδικούς. Η μέθοδος αυτή δεν χαρακτηρίζεται από μεγάλη ακρίβεια και έχει αρκετά υψηλό κόστος. 2. Μηχανικός διαχωρισμός που μπορεί να γίνει (1) είτε με βάση την πυκνότητα των υλικών, (2) είτε με την μέθοδο της επίπλευσης σε νερό καθώς μερικά πλαστικά επιπλέουν στο νερό ενώ άλλα όχι (PVC, PS, PET καταβυθίζονται, ενώ οι πολυολεφίνες επιπλέουν), (3) είτε με επίπλευση σε υπερκρίσιμα υγρά, είτε με βαλλιστικό διαχωρισμό από τις διαφορές στο μέτρο ελαστικότητας. 3. Ηλεκτρομαγνητικός μεσώ ανίχνευσης πολικών ομάδων. Τα πολικά μόρια όταν δεχτούν ακτίνες Χ φθορίζουν (μετατόπιση της συχνότητας του ανακλώμενου φωτός). Ωστόσο η μέθοδος αυτή εμφανίζει μικρή ικανότητα διαχωρισμού σε μίγματα με πολλά συστατικά που μπορεί να περιέχουν Cl. 4. Με φασματοσκοπία NIR. Το πολυμερές έχει ένα χαρακτηριστικό φάσμα υπέρυθρου. Με την ανάλυση του φάσματος μπορεί να γίνει αναγνώριση των συστατικών και διαχωρισμός τους. 5. Φασματοσκοπία μάζας 6. Ηλεκτροστατικός διαχωρισμός 7. Με θέρμανση γύρω από το σημείο υαλώδους μετάπτωσης Μια ακόμη απαραίτητη διαδικασία που πραγματοποιείται μετά τον διαχωρισμό των υλικών είναι αυτή της μείωσης του μεγέθους των πλαστικών καθώς διευκολύνεται η μεταφορά και η ομοιογένεια της τροφοδοσίας και μειώνεται ο όγκος του υλικού. Η διαδικασία αυτή γίνεται μέσω Τεμαχισμού ή Κοκκοποίησης/πελετοποίησης του υλικού. Σημαντικό είναι να αναφέρουμε ότι όταν δεματοποιείται το υλικό σε μπάλες εμφανίζει μία πυκνότητα περίπου 200kg/m 3 ενώ στην συνέχεια αφού τεμαχιστεί σε νιφάδες η πυκνότητα του φτάνει μέχρι και τα 350kg/m 3. Αν πραγματοποιηθεί και η κοκκοποίηση των υλικών φτάνουν να έχουν μια πυκνότητα μέχρι και 900kg/m 3. Ο τεμαχισμός γίνεται με μηχανήματα με δίσκους τεμαχισμού. 2-4 αντιστρεφόμενοι δίσκοι τεμαχισμού θρυμματίζουν το αρχικό υλικό και το μετατρέπουν σε νιφάδες Η κοκκοποίηση πραγματοποιείται με περιδινούμενα μηχανήματα με μαχαίρια. Αφού μειωθεί ο όγκος των υλικών είναι απαραίτητη η συσσωμάτωση του υλικού για ευκολότερη μεταφορά και τροφοδοσία των υπόλοιπων μονάδων επεξεργασίας. Τέλος η διαδικασία ολοκληρώνεται με την απομάκρυνση των ανεπιθύμητων προσμίξεων και το πλύσιμό του υλικού που βρίσκεται είτε σε κοκκώδη μορφή είτε σε μορφή pellet είτε σε μορφή νιφάδων. Το πλύσιμό των υλικών γίνεται με καθαριστικά υλικά αλκαλικού PH γεγονός που δικαιολογεί και την μικρή αλκαλικό ήτα που 99

100 εμφανίζει το υλικό αφού βγει από το εργοστάσιο. Το PH του υλικού είναι γύρω στο 8. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους επιλέχθηκε και κατιονικό γαλάκτωμα για την εκτέλεση του πειράματος Επιλογή συνδετικού υλικού Η μέθοδος με την οποία επιλέχθηκε να εφαρμοσθεί η συγκεκριμένη τεχνική είναι αυτή του ψυχρού ασφαλτομίγματος δηλαδή με την χρήση κάποιου ασφαλτικού γαλακτώματος. Ο κύριος λόγος για τον οποίο επιλέχθηκε η μέθοδος αυτή σε σχέση με τα θερμά ασφαλτομίγματα που είναι και ιδιαιτέρως διαδεδομένα στην χώρα μας είναι η φύση του βασικού υλικό, δηλαδή του πλαστικού. Στόχος μας ήταν το υλικό να διατηρηθεί όσο το δυνατόν στην μορφή που έχει ως πρωτογενές υλικό και να μην λιώσει. Αν και η θερμοκρασία τήξης του υλικού ξεπερνά τους 250, πάνω από την θερμοκρασία των 70 έχουμε ήδη ξεπεράσει την θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης, την θερμοκρασία δηλαδή μετά την οποία ξεκινά η διαδικασία ρευστοποίησης του πλαστικού καθώς μεταβαίνει από την στερεή στην ρευστή μορφή. Στην βιβλιογραφία περιγράφονται διάφορες μελέτες στις οποίες τα πλαστικά που χρησιμοποιούνται ως αδρανή αναμιγνύονται με θερμή άσφαλτο. Η διαφορά είναι ότι στις περιπτώσεις εκείνες το πλαστικό αποτελούσε απλά ένα ποσοστό των αδρανών (κάτω από 30%) γεγονός που μας εξασφάλιζε την σιγουριά, ότι ακόμα και αν ένα μέρος των πλαστικών έλιωνε, θα υπήρχαν θα αδρανή που θα διατηρούσαν την στιβαρή δομή που χρειαζόμαστε στο ασφαλτόμιγμα. Σύμφωνα με των Ahmad τα PET είναι υλικά που λιώνουν μετά από ανάμιξη και στην θερμοκρασία ενός θερμού ασφαλτομίγματος λιώνουν και επικαλύπτουν τα αδρανή. Στην πειραματική διαδικασία που εκτελέστηκε στα πλαίσια της διπλωματικής αρχικά δεν υπήρχαν καθόλου αδρανή οπότε κρίθηκε ως μη λειτουργικό να πραγματοποιούνταν ανάμιξη των πλαστικών με την θερμή άσφαλτο καθώς έτσι ενδεχομένως να έλιωναν πολλά από τα πλαστικά, αφού η ανάμιξη θα πραγματοποιούνταν σε θερμοκρασία πάνω από 70. Ένας ακόμα σημαντικός λόγος είναι η προσπάθεια να διατηρηθούν τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν φιλικά προς το περιβάλλον και να μειώσουμε το οικολογικό αποτύπωμα της υπό μελέτης μεθόδου. Με την χρήση του ανακυκλωμένου πλαστικού με το μικρότερο οικολογικό αποτύπωμα και με το ψυχρό ασφαλτόμιγμα, δεν σπαταλούμε σχεδόν καθόλου ενέργεια με αποτέλεσμα το οικολογικό αποτύπωμα του δρόμου να διατηρείται ιδιαίτερα μικρό. Μετά την επιλογή του κατάλληλου πλαστικού και της κατάλληλης μεθόδου σειρά είχε και το συνδετικό υλικό, το ασφαλτικό γαλάκτωμα δηλαδή το οποίο θα χρησιμοποιούνταν κατά την σύνθεση ενός ψυχρού ασφαλτομίγματος. Επιλέχθηκε το κατιονικό ασφαλτικό γαλάκτωμα ταχείας διάσπασης KE1 από την εταιρεία BITUMINA (εικόνα 5.3). Το γαλάκτωμα αυτό επιλέχθηκε εξαιτίας της θεωρητικά καλύτερης συγκόλλησης που θα εμφάνιζε με τα πλαστικά σε σχέση με βραδείας και μέσης διάσπασης κατιονικά γαλακτώματα. Το ανιονικό γαλάκτωμα απορρίφθηκε καθότι είναι ένα υλικό που σχεδόν έχει πάψει να κυκλοφορεί, εξαιτίας της υπεροχής των κατιονικών, και λόγω της μικρής αλκααλικότητας που εμφάνιζαν τα πλαστικά από το υλικό που χρησιμοποιήθηκε για την έκπλυση τους. Η επιλογή του υλικού έγινε μετά από συζήτηση και πρόταση του κυρίου Ανδριώτη, χημικού μηχανικού στην εταιρεία BITUMINA, ο οποίος γνωρίζοντας καλύτερα και την φύση του υλικού PET πρότεινε το γαλάκτωμα KE1 ως την βέλτιστη λύση. Τα χαρακτηριστικά του γαλακτώματος εμφανίζονται στο φυλλάδιο παρακάτω. 100

101 Εικόνα 6.3. Κατιονικό γαλάκτωμα ταχείας διάσπασης από την εταιρεία BITUMINA. Εικόνα 6.4. Τεχνικά χαρακτηριστικά από του KE1 από την εταιρεία BITUMINA. [68] 101

102 Η μέθοδος αυτή φαντάζει ιδανική για αστικό περιβάλλον καθώς με την μείωση των μεταφορών στο κέντρο μια πόλης βαρέων οχημάτων περιορίζουμε τόσο την περιβαλλοντική όχληση και αποφεύγουμε την κυκλοφοριακή συμφόρηση που προκαλείται συνήθως λόγω κάποιου εργοταξιακό χώρο στο κέντρο μια πόλης. Σημαντικό επίσης είναι και το γεγονός ότι με την ταχύτερη παράδοση του δρόμου πετυχαίνουμε να ικανοποιήσουμε σε μεγάλο βαθμό το εξυπηρετούμενο κοινό καθώς δεν δημιουργήθηκαν μεγάλες οχλήσεις και προβλήματα στους χρήστες της οδού. Οπότε επιτυγχάνεται το αίσθημα της ικανοποίησης των πολιτών. Τέλος ένα ακόμη πλεονέκτημα των συγκεκριμένων πλακών που θα τις καθιστούσε ιδιαίτερα ανταγωνιστικές για χρήση σε αστικό περιβάλλον ήταν το μικρό του βάρος που θα επιβάρυνε ελάχιστα το υπέδαφος καθώς και ο ιδιαίτερος σχεδιασμός που θα είχαν με χώρους στου οποίους θα διέρχονταν σωληνώσεις, γεγονός που θα απέτρεπε την εικόνα των κατεστραμμένων ελληνικών δρόμων με χιλιάδες μπαλώματα εξαιτίας υδραυλικών, αποχετευτικών συνδέσεων και σωληνώσεων. Κατά την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών επιλέχθηκε να εξεταστεί η μέθοδος που περιγράφεται στην παράγραφο καθώς ήταν και αυτή που συγκέντρωσε το μεγαλύτερο επιστημονικό ενδιαφέρον. Στην πρώτη φάση γίνεται ολική αντικατάσταση του συνόλου των αδρανών ενώ στην δεύτερη φάση αντικαθίσταται ένα μέρος του κλάσματος της άμμου Περιγραφή των συνθήκων τέλεσης των δοκιμών και των αποτελεσμάτων κατά την πρώτη φάση της εργαστηριακής μελέτης. Απαραίτητο στοιχείο επίσης για την δημιουργία των δοκιμίων και την εκτέλεση των δοκιμών αποτέλεσε ο καθορισμός του ειδικού βάρους του υλικού PET. Το υλικό αυτό έχει ειδικό βάρος 1,38 gr/cm 3 ωστόσο στην μορφή των νιφάδων που το προμηθευτήκαμε εμείς το ειδικό βάρος ήταν 0,35 gr/cm 3 δηλαδή περίπου 4 φορές μικρότερο από το αρχικό. Το γεγονός αυτό μας δείχνει ότι το υλικό PET σε μορφή νιφάδων εμφανίζει ποσοστό κενών περίπου στο 75%. Ο μεγάλος όγκος των κενών δικαιολογείται εξαιτίας του γεγονότος ότι το υλικό αυτό αποτελούνταν από μικρά κομμάτια πλαστικού ίδιας περίπου διαμέτρου οπότε και δημιουργούνταν αρκετός χώρος για να σχηματιστούν κενά. Εικόνα 6.5. Απαιτήσεις χρήσης ασφαλτικού γαλακτώματος κατά την Παρασκευή ψυχρού ασφαλτομίγματος κλειστού τύπου [72] Βασική παράμετρος για τον προσδιορισμό της αναλογίας γαλακτώματος θα ήταν η ειδική επιφάνεια των πλαστικών νιφάδων. Κάτι τέτοιο δεν έγινε δυνατό, στην αρχική φάση εκτέλεσης των εργαστηριακών δοκιμών, να προσδιορισθεί για αυτό και η αναλογία γαλακτώματος προσδιορίσθηκε από την διεθνή βιβλιογραφία. Η αρχική υπόθεση στην οποία βασίστηκε για να ξεκινήσει η πειραματική διαδικασία ήταν η απαιτούμενη ποσότητα του γαλακτώματος. Καθότι δεν έχει δημοσιευθεί αντίστοιχη μελέτη πάνω στην οποία θα μπορούσε να βασιστεί η κατασκευή των δοκιμίων, η απαιτούμενη ποσότητα γαλακτώματος θα έπρεπε να υποτεθεί. Σύμφωνα με την βιβλιογραφία οι επιτρεπόμενες τιμές για τα γαλακτώματα, κατά την κατασκευή ψυχρών ασφαλτομιγμάτων κλειστού τύπου, κυμαίνονται από 5,5 9,5% συνδετικού υλικού κατά βάρος αδρανών (εικόνα 5.5). Οι λόγοι που οδήγησαν στην επιλογή της ελάχιστης τιμής μεταξύ των δυο ορίων ήταν οι εξής: 1) το γεγονός ότι το υλικό που χρησιμοποιήθηκε δεν είχε απορροφητική ικανότητα άρα και δεν θα απορροφούσε καθόλου άσφαλτο. 102

103 2) Η επιφάνεια η οποία έπρεπε να καλυφθεί θα ήταν μικρότερη και άρα θα απαιτείτο μικρότερη ποσότητα ασφάλτου. Λόγω του πλακοειδούς σχήματος του πλαστικού σε σχέση με τα αδρανή που εμφανίζουν περισσότερε πλευρές. 3) είναι γνωστό ότι μεγαλύτερη ποσότητα λεπτόκοκκου υλικού αυξάνει την απαίτηση σε συνδετικό υλικό. Στην περίπτωση αυτή το μίγμα με τα πλαστικά εμφάνιζε μικρό ποοστό λεπτόκοκκών υλικών με αποτέλεσμα να υποτεθεί πως θα απαιτούταν λιγότερο συνδετικό υλικό ώστε να επιτευχθεί επαρκής συγκόλληση μεταξύ των πλαστικών. Για τους παραπάνω τρείς λόγους επιλέχθηκε ως αρχικό ποσοστό γαλακτώματος 10% κατά βάρος πλαστικών που αντιστοιχούσε σε 5%-6% άσφαλτος, που πρόκυπτε από λόγω της δοθείσα περιεκτικότητα ασφάλτου του γαλακτώματος από την εταιρεία. Το πρώτο δοκίμιο δημιουργήθηκε πειραματικά ώστε να καταγραφεί αρχικά η συμπεριφορά και ανάλογα αυτής να καθορίζονταν η παρασκευή και των υπόλοιπων δοκιμίων. Για την παρασκευή του πρώτου δοκιμίου το ειδικό βάρος βάσει του οποίου πραγματοποιήθηκαν οι απαιτούμενοι υπολογισμοί ήταν το 1,38 gr/cm 3. Αφού καθορίστηκαν οι απαιτούμενες ποσότητες για να γεμίσουν οι μήτρες που χρησιμοποιούνται κατά την δοκιμή Marshall (διάμετρος 101.6mm, ύψος 62,5 mm, εικόνα 5.6) παρασκευάστηκε το πρώτο δοκίμιο. (πίνακας 5.1, εικόνα 5,9) Όγκος δοκιμίου = π*d2 *υ 4, όπου d η διάμετρος της μήτρας και όπου υ το ύψος της μήτρας. Εικόνα Δοκίμιο 1 με ποσοστό γαλακτώματος 10% κ.β. πλαστικών εντός την μήτρας. Δοκίμιο 1 Ποσότητα πλαστικού κατά την ανάμιξη 698,9 gr Ποσοστό γαλακτώματος 10% (69,89 gr) Ποσοστό ασφάλτου 5-6% (34,9 41,9 gr) Βάρος πριν την συμπύκνωση 230 gr Βάρος μετά την συμπύκνωση 219,2 gr Διάμετρος 101,2 mm Ύψος 63,88 mm Όγκος δοκιμίου 513,56 cm 3 Πίνακας 6.1. Χαρακτηριστικά πρώτου δοκιμίου από πλαστικά και ασφαλτικό γαλάκτωμα. 103

104 Η ανάμιξη πραγματοποιήθηκε σε κάδο ανάμιξης χειρωνακτικά. Αυτό που παρατηρήθηκε αρχικά κατά την ανάμιξη, ήταν ο πολύ μεγάλος όγκος που καταλάμβαναν τα πλαστικά και η αδυναμία να χωρέσει όλο το υλικό, που είχε αρχικά υπολογιστεί, εντός μια μήτρας. Αυτό συνέβη γιατί ακόμα και μετά την συμπύκνωση και την ανάμιξη του μίγματος τα αρχικά κενά διατηρήθηκαν και δεν μειώθηκαν σε μεγάλο βαθμό. Η ανάμιξη ολοκληρώθηκε όταν παρατηρήθηκε διάσπαση του δοκιμίου και όταν θεωρήθηκε ότι τα πλαστικά εμφάνιζαν μια κάποια συγκόλληση μεταξύ τους. Στην συνέχεια αφού το υλικό τοποθετήθηκε στην μήτρα, ζυγίστηκε και συμπυκνώθηκε με 50 χτυπήματα στον συμπυκνωτή Marshall (εικόνα 5.7). Κατά την συμπύκνωση παρατηρήθηκε έντονη αποκόλληση των πλαστικών νιφάδων στην επιφάνεια του δοκιμίου. Το φαινόμενο της επιφανειακής αποκόλλησης παρατηρήθηκε και κατά την εξόλκευση του δοκιμίου και κατά την επαφή και μετακίνηση του. Η εύκολη αυτή επιφανειακή αποκόλληση των πλαστικών αποτυπώνεται και στην εικόνα. Εικόνα 6.7. Συμπυκνωτής (κόπανος) Marshall. 104

105 Εικόνα διαδικασία εξόλκευσης του δοκιμίου 1. Εικόνα 6.9. Δοκίμιο 1 με ποσοστό γαλακτώματος 10% κ.β. πλαστικών μετά την εξόλκευση. Παρατηρείται μεγάλη αποκόλληση πλαστικών κομματιών. Τα συμπεράσματα της πρώτης αυτής πειραματικής προσέγγισης ήταν ότι το ειδικό βάρος με το οποίο είχαν πραγματοποιηθεί οι υπολογισμοί ήταν μεγαλύτερό από το πραγματικό και η ποσότητα γαλακτώματος που είχε ορισθεί δεν ήταν αρκετή για να πραγματοποιηθεί επαρκής συγκόλληση και επικάλυψη των πλαστικών. Έτσι με σκοπό να μην πραγματοποιηθεί σπατάλη υλικού αποφασίστηκε να παρασκευαστούν τρία διαφορετικά δοκίμια με περιεκτικότητες γαλακτώματος 10, 15 και 20% και το σωστό ειδικό βάρος αυτή τη φορά που δόθηκε από την εταιρεία διαχείρισης των πλαστικών ως 0,35 gr/cm 3 105

106 Δοκίμιο 2 Ποσότητα πλαστικού κατά την ανάμιξη 177,2 gr Ποσοστό γαλακτώματος 10% (17,72 gr) Ποσοστό ασφάλτου 5-6% (8,86 10,63 gr) Βάρος πριν την συμπύκνωση 190,5 gr Βάρος μετά την συμπύκνωση - Διάμετρος - Ύψος - Όγκος δοκιμίου - Πίνακας 6.2. Χαρακτηριστικά δεύτερου δοκιμίου από πλαστικά και ασφαλτικό γαλάκτωμα. Η παρασκευή του δεύτερου δοκιμίου πραγματοποιήθηκε η ίδια διαδικασία με πριν κατά την ανάμιξη και την συμπύκνωση. Η ποσότητα των πλαστικών που απαιτούνταν για να γεμίσει το δοκίμιο ήταν 177,2 gr και το γαλάκτωμα που προστέθηκε ήταν 10% κατά βάρος των πλαστικών. Πραγματοποιήθηκε ανάμιξή των πλαστικών με το γαλάκτωμα ωστόσο δεν παρατηρήθηκε να καλύπτονται επαρκώς τα πλαστικά ούτε στην ουσία να επικολλώνται μεταξύ τους. Η ανεπαρκής συγκόλληση οδήγηση σε κατάρρευση του δοκιμιού μετά την συμπύκνωση. Η ένδειξη της ανεπαρκούς επικάλυψης ενισχύθηκε και από το γεγονός της διατήρησης του χρώματος των πλαστικών κατά την ανάμιξη. Το αποτέλεσμα αυτό οδήγησε στο να απορριφθεί η τιμή του γαλακτώματος 10% ως ανεπαρκής και να προτιμηθούν υψηλότερες τιμές. Εικόνα Υλικό που απωλέσθηκε κατά την διαδικασία δημιουργίας του πρώτου δοκιμίου. 106

107 Εικόνα δοκίμιο 2. Αποτυχία συγκόλλησης των πλαστικών και κατάρρευση κατά την διαδικασία της συμπύκνωσης. Δοκίμιο 3 Ποσότητα πλαστικού κατά την ανάμιξη 177,2 gr Ποσοστό γαλακτώματος 15% (26,58 gr) Ποσοστό ασφάλτου 5-6% (13,29 15,95 gr) Βάρος πριν την συμπύκνωση 198,3 gr Βάρος μετά την συμπύκνωση 184,8 gr Διάμετρος 101,2 mm Ύψος 49,83 mm Όγκος δοκιμίου 400,61 cm 3 Πίνακας 6.3. Χαρακτηριστικά τρίτου δοκιμίου από πλαστικά και ασφαλτικό γαλάκτωμα. Και κατά την παρασκευή του τρίτου δοκιμίου, η διαδικασία ανάμιξης και συμπύκνωσης ήταν η ίδια. Στο τρίτο δοκίμιο (εικόνα 5.12) ακολουθήσαμε την ίδια μεθοδολογία με την περίπτωση του δευτέρου δοκιμίου ώστε να μην σπαταληθεί υλικό. Τα αποτελέσματα της συγκόλλησης στην περίπτωση αυτή ήταν αρκετά καλύτερα. Στην περίπτωση αυτή η επιφανειακή αποκόλληση ήταν πολύ μικρότερη σε σχέση με το πρώτο δοκίμιο και παράλληλα η επικαλυπτικότητα των πλαστικών ήταν μεγαλύτερη. Σημαντικό κομμάτι για την αντοχή του δοκιμίου παίζει ο όγκος που καταλαμβάνουν τα κενά μέσα στο δοκίμιο. Μετά τις μετρήσεις του βάρους που πραγματοποιήθηκαν προέκυψαν τα δεδομένα που καταγράφονται στον πίνακα 5.3. Όγκος που καταλαμβάνουν τα πλαστικά: Όγκος που καταλαμβάνει η άσφαλτος: : βάρος πλαστικών = 177,2 = 128, 41 cm3 ειδικό βάρος πλαστικών 1,38 βάρος ασφάλτου = 15,94 13,29 = 15,63-13,03 cm 3 ειδικό βάρος ασφάλτου 1,02 Όγκος κενών: όγκος δοκιμίου όγκος πλαστικών όγκος ασφάλτου = 400,61 128,41 15,63 = 256,57 cm 3 Πορώδες = όγκος κενών όγκος δοκιμίου = 256,57 400,61 = 64 % 107

108 Εικόνα Δοκίμιο 3 με ποσοστό γαλακτώματος 15% κ.β. πλαστικών μετά την εξόλκευση. Παρατηρείται μικρότερη αποκόλληση πλαστικών κομματιών από το δοκίμιο 1. Δοκίμιο 4 Ποσότητα πλαστικού κατά την ανάμιξη 177,2 gr Ποσοστό γαλακτώματος 20% (35,44 gr) Ποσοστό ασφάλτου 5-6% (17,72 21,26 gr) Βάρος πριν την συμπύκνωση 204,9 gr Βάρος μετά την συμπύκνωση 187,4 gr Διάμετρος 101,19 mm Ύψος 49,7 mm Όγκος δοκιμίου 399,49 cm 3 Πίνακας 6.4. Χαρακτηριστικά τέταρτου δοκιμίου από πλαστικά και ασφαλτικό γαλάκτωμα. Στο τέταρτο δοκίμιο (εικόνα 5.13) ακολουθήσαμε την ίδια μεθοδολογία με την περίπτωση του δευτέρου και του τρίτου δοκιμίου. Τα αποτελέσματα ήταν τα πιο ικανοποιητικά από τις άλλες δύο δοκιμές. Τόσο η συγκόλληση όσο και η επικάλυψη εμφανίστηκαν αρκετά βελτιωμένες. Τα χαρακτηριστικά του δοκιμίου περιγράφονται στον πίνακα 5.4 Όγκος που καταλαμβάνουν τα πλαστικά: Όγκος που καταλαμβάνει η άσφαλτος: : βάρος πλαστικών = 177,2 = 128, 41 cm3 ειδικό βάρος πλαστικών 1,38 βάρος ασφάλτου = 21,26 17,72 = 20,85-17,37 cm 3 ειδικό βάρος ασφάλτου 1,02 Όγκος κενών: όγκος δοκιμίου όγκος πλαστικών όγκος ασφάλτου = 400,61 128,41 20,85 = 251,36 cm 3 Πορώδες = όγκος κενών όγκος δοκιμίου = 251,36 400,61 = 62,7 % 108

109 Εικόνα Δοκίμιο 4 με ποσοστό γαλακτώματος 20% κ.β. πλαστικών μετά την εξόλκευση. Παρατηρείται μικρότερη αποκόλληση πλαστικών κομματιών από το δοκίμιο 1 και 3. Από την προκαταρκτική διαδικασία εξήλθαν τα εξής σημαντικά συμπεράσματα. 1. Κατά τη αρχική εξόλκευση και τα τρία δοκίμια που διατήρησαν την μορφή τους εμφανίζονταν συμπιεστά χωρίς ιδιαίτερη αντοχή. 2. Μετά από το πέρας 1-2 εβδομάδων τα δοκίμια είχαν σκληρύνει αρκετά, χωρίς ωστόσο να φτάνουν τις συνήθεις αντοχές που εμφανίζουν ασφαλτομίγματα που περιέχουν αδρανή. 3. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των δοκιμίων ήταν το πολύ μικρότερο ειδικό βάρος τους σε σχέση με το ασφαλτόμιγμα από αδρανή. Σχεδόν 4 φορές μικρότερο γεγονός που καθιστά το υλικό αυτό ιδιαίτερα ελκυστικό παρά το μεγάλο του κόστος για ειδικές εφαρμογές όπως γέφυρες ή ώς μια στεγανωτική στρώση στο οδόστρωμα. Στην συνέχεια έγινε μία προσπάθεια προσδιορισμού των μηχανικών αντοχών των δοκιμίων 3 και 4 που εμφάνισαν και την πιο ικανοποιητική συγκόλληση και αναμένονταν να έχουν την μεγαλύτερη αντοχή. Στο δοκίμιο 3 εκτελέστηκε δοκιμή αντιδιαμετρικής θλίψης (Brazilian) άμεσου εφελκυσμού στην οποία προσδιορίστηκε η μέγιστη εφελκυστική αντοχή του δοκιμίου. 109

110 Εικόνα Προσδιορισμός έμμεσης εφελκυστικής αντοχής στο δοκίμιο 3. Στην δοκιμή παρατηρήθηκε η πολύ μικρή εφελκυστική αντοχή του δοκιμίου που δεν ξεπέρασε τα 25 Pa. Το δοκίμιο εμφάνισε μεγάλη παραμόρφωση καθώς στα σημείο που πατούσαν τα χαλύβδινα τόξα παρατηρήθηκαν μεγάλες κοιλότητες βάθους έως και 5,5 mm (εικόνα 5.15). Η αποκόλληση μετά την εκτέλεση της δοκιμής ήταν πολύ μεγαλύτερη σε σχέση με τη αποκόλληση που είχε παρατηρηθεί μετά την συμπύκνωση (εικόνα 5.15). Τέλος παρατηρήθηκε μια μεγάλη εμφανής ρωγμή συνολικού μήκους 49 mm (εικόνα 5.17) καθώς και μεγάλες διογκώσεις και ανωμαλίες στην επιφάνεια των δοκιμίων (εικόνα). Εικόνα Παραμορφωμένο δοκίμιο μετά την δοκιμή άμεσου εφελκυσμού. Παρατηρείται η πολύ μεγάλη επιφανειακή αποκόλληση των πλαστικών και η μεγάλη παραμόρφωση στα σημεία που εφάρμοζε η συσκευή. 110

111 Εικόνα Συγκριτική εικόνα πριν και μετά την εκτέλεση της δοκιμής. Εικόνα Η ρηγμάτωση που δημιουργήθηκε από τη φόρτιση. Αντίστοιχα και για το δοκίμιο το οποίο υποβλήθηκε σε δοκιμή Marshall παρατηρήθηκε εξαιρετικά μικρή ευστάθεια και μεγάλη παραμόρφωση. Παρατηρούμε πως αυξήθηκε ο βαθμός της αποκόλλησης των κομματιών από πλαστικό (εικόνα 5.18) και πως συμπιέστηκε και έχασε το αρχικό κυλινδρικό σχήμα που είχε το δοκίμιο (εικόνα 5.18). Στο δοκίμιο αυτό δεν παρατηρήθηκε ρηγμάτωση ωστόσο η παραμόρφωση ήταν πολύ μεγάλη για πολύ μικρή δύναμη γεγονός που μας οδήγησε στο συμπέρασμα ότι οι πλάκες αυτές αδυνατούσαν να παραλάβουν κάποιο φορτίο. 111

112 Εικόνα Παραμορφωμένο δοκίμιο μετά την δοκιμή Marshall. Παρατηρείται η πολύ μεγάλη επιφανειακή αποκόλληση των πλαστικών και η μεγάλη παραμόρφωση στα σημεία που εφάρμοζε η συσκευή. Εικόνα Συγκριτική εικόνα πριν και μετά την εκτέλεση της δοκιμής. Τα αρχικά συμπεράσματα που προέκυψαν από αυτή την πειραματική διαδικασία ήταν τα εξής. 1. Η συνάφεια μεταξύ πλαστικών νιφάδων και ασφάλτου δεν ήταν επαρκής για κανένα από τα 3 διαφορετικά ποσοστά που χρησιμοποιήθηκαν, αν και βελτιώθηκε σταδιακά με την προσθήκη περισσότερου γαλακτώματος 2. Τα δοκίμια δεν εμφάνισαν σχεδόν καμία αντοχή σε εφελκυσμό και εμφάνισαν ψαθυρή αστοχία και ρηγμάτωση πολύ νωρίς 3. Καλύτερή συμπεριφορά του δοκιμίου όταν η διαδικασία της ανάμιξής πραγματοποιήθηκε για μεγάλη ποσότητα πλαστικών. Αυτό προέκυψε από την σύγκριση των δύο πρώτων δοκιμίων στα οποία χρησιμοποιήθηκε ίδιο ποσοστό γαλακτώματος αλλά διαφορετική αρχική ποσότητα πλαστικών. Το δοκίμιο που δημιουργήθηκε μετά από ανάμιξη μεγάλης ποσότητας πλαστικών έδειξε να διατηρεί το σχήμα και να εμφανίζει κάποια συγκόλληση σε αντίθεση με το δοκίμιο 2 που η συγκόλληση καθώς και 112

113 η επικάλυψη με το γαλάκτωμά ήταν ανεπαρκέστατη, γεγονός που οδήγησε και στην κατάρρευση του μίγματος κατά την διαδικασία της συμπύκνωσης (όταν επιχειρήσαμε να αλλάξουμε μεριά ώστε να εκτελέσουμε τα 50 χτυπήματα που απαιτούνταν για την συμπύκνωση του δοκιμίου). 4. Εξαιρετικά μεγάλος όγκος κενών στο δοκίμιο >60%, γεγονός που δικαιολογεί και την εξαιρετικά μικρή αντοχή που εμφανίστηκε. Σημαντικό επίσης είναι και το γεγονός ότι ο όγκος των κενών δεν μειώθηκε ιδιαίτερα με την συμπύκνωση του δοκιμίου. Αυτό οφείλονταν κυρίως στην ελαστικότητα του υλικού που είχε την τάση να επανέρχεται μετά από την το χτυπήματα του κόπανου με την συσκευή Marshall. Ορμισμένες λύσεις που ενδεχομένως να μπορούσαν να βελτιώσουν σ κάποιο βαθμό την κατάσταση θα ήταν οι εξής: 1. Η χρήση κάποιου άλλου γαλακτώματος με βελτιωμένες ιδιότητες και μεγαλύτερή συγκολλητική ικανότητα. Η χρήση κάποιου adhesion promoter (βελτιωτικό πρόσφυσης) η κάποιου άλλου πρόσθετου ενδεχομένως να βελτίωνε την συμπεριφορά των δοκιμίων. 2. Αύξηση της τριβής που αναπτύσσεται μεταξύ των νιφάδων με αλλαγή του σχήματος και της τραχύτητας τους. Ενδεχομένως η μορφή των Pellets να λειτουργούσε καλύτερα σε σχέση με τις νιφάδες. 3. Επιφανειακή απότριψη των πλαστικών, πριν την κοπή, ώστε να δημιουργηθεί μια πιο τραχεία επιφάνεια. 4. Προσθήκη κάποιου λεπτόκοκκου κατά προτίμηση ανακυκλωμένου υλικού για πλήρωση των κενών. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί είτε κάποιο πολύ λεπτόκοκκό πλαστικό είτε ανακυκλωμένο γυαλί για αυτό τον σκοπό. 5. Επιθετικότερη ανάμιξη και χρήση συσκευής ανάμιξης (όχι χειροκίνητα ώστε να επιτύχουμε όσο το δυνατόν καλύτερή ανάμιξη και κάλυψη των πλαστικών αλλά και απεγκλωβισμό αρκετής ποσότητας αέρα μέσω της ανάμιξης και μείωσης των περιεχόμενων κενών. 6. Μεγαλύτερη δύναμη συμπύκνωσης 7. Αρχική προεπάλειψη των πλαστικών με κάποιο συγκολλητικό ώστε να δημιουργήσουν κάποια συσσωματώματα μεταξύ των πλαστικών και να μειωθεί ο όγκος των κενών. 8. Κάποια προθέρμανση των πλαστικών ώστε να αποκτήσουν κολλοειδή υφή και να εμφανίζουν μεγαλύτερη συγκόλληση μεταξύ τους αλλά και με το γαλάκτωμα δημιουργώντας έτσι ισχυρότερους δεσμούς. Επιλέχθηκε να γίνει ακόμα μία προσπάθεια με την χρήση γαλακτώματος και πλαστικών κομματιών ώστε να εξαντληθούν όλα τα περιθώρια για εφαρμογή αυτής. Από το πρώτο και δεύτερο δοκίμιο αντιληφθήκαμε ότι ενδεχομένως όταν προσθέσαμε μεγαλύτερη ποσότητα πλαστικών και ασφάλτου κατά την ανάμιξη έγινε καλύτερη συγκόλληση μεταξύ των πλαστικών καθώς το δοκίμιο 1 διατήρησε την μορφή του σε σχέση με το δοκίμιο 2. Η παρατήρηση αυτή μας οδήγησε στο συμπέρασμα ότι η μεγαλύτερη ποσότητα πλαστικών και γαλακτώματος κατά την ανάμιξη θα οδηγούσε σε καλύτερη συγκόλληση των πλαστικών. Προσθέσαμε λοιπόν γαλάκτωμα σε ποσοστό 20% κατά βάρος πλαστικών με και μεγαλύτερη ποσότητα πλαστικών (250 gr). Το δοκίμιο 5 δεν εμφάνισε καμία συγκόλληση (εικόνα 5.20) και κατέρρευσε όπως ακριβώς το δοκίμιο 2. Όπως μπορούμε να δούμε και από την εικόνα δεν έχει υπάρξει ούτε αλλαγή στον χρωματισμό των πλαστικών, που αν καλύπτονταν με άσφαλτο θα έπρεπε να έχουν πάρει ένα μαύρο χρώμα. Αυτό συνέβη λογικά γιατί το γαλάκτωμα είχε υποστεί κάποια οξείδωση ή απόμιξη με αποτέλεσμα, ενώ αναδεύτηκε, το πάνω μέρος το οποίο χρησιμοποιήσαμε στην δοκιμή ήταν ένα πολύ ιξώδες υγρό, πολύ φτωχό σε άσφαλτο. 113

114 Εικόνα Δοκίμιο 5. Το συγκεκριμένο δοκίμιο δεν κατάφερε να συγκολλήσει. Στην εικόνα αποτυπώνεται το πλαστικό υλικό μετά την αποτυχία συγκόλλησης μέσα στον κάδο ανάμιξης. Μεγάλο ενδιαφέρον εμφάνισε η μεγάλη ελαστικότητα που παρουσίασε το ασφαλτόμιγμα αυτό καθώς μετά την πάροδο χρονικού διαστήματος μεγαλύτερου του ενός μήνα τα παραμορφωμένα δοκίμια έδειξαν να επανέρχονται σχεδόν στην αρχική τους μορφή. Η συγκριτική εικόνα παρακάτω δείχνει τα δοκίμια στις τρείς φάσεις που βρέθηκαν κατά την διάρκεια εκπόνησης της διπλωματικής εργασίας. Εικόνα Δοκίμιο 4. Το δοκίμιο μετά από ένα μήνα εκτέλεσης της δοκιμης έχει επανέρθει κατά ένα μεγάλο βαθμό στην αρχική του μορφή. 114

115 Εικόνα Αντίστοιχα και το δοκίμιο 3. Η αποτυχία της πρώτης προσπάθειας οφείλεται κυρίως στην μη επαρκή συγκόλληση που πετύχαμε μεταξύ των πλαστικών. Η ειδική επιφάνεια των πλαστικών ήταν σχεδόν μηδενική με αποτέλεσμα να μην υπάρχει καθόλου καλή συγκόλληση με το συνδετικό υλικό. Η ειδική επιφάνεια του υλικού μετρήθηκε στο εργαστήριο του χημικού τμήματος του ΑΠΘ από τον κύριο αναπληρωτή καθηγητή Κωσταντίνο Τριανταφυλλίδη. Τα αποτελέσματα τη δοκιμής προσδιορισμού της ειδική επιφάνειας έδειξαν ότι τα πλαστικά έχουν μηδενική ειδική επιφάνεια καθώς δεν απορρόφησαν σχεδόν καθόλου υγρό άζωτο κατά την εκτέλεση της δοκιμής. Αυτό μας δείχνει ότι το υλικό αυτό δεν εμφανίζει επαρκή συγκόλληση με την άσφαλτο, πράγμα το οποίο είδαμε και μέσα από την πειραματική διαδικασία που εκτελέσαμε, καθώς χρησιμοποιήσαμε αρκετό γαλάκτωμα, πάνω από τα όρια που προτείνονται για τα αδρανή και πάλι είδαμε τα πλαστικά να αποκολλώνται με πολύ μεγάλη ευκολία. Ακόμη η λεία επιφάνεια του πλαστικού υλικού δημιουργούσε πρόβλημα καθώς οι εσωτερικές δυνάμεις τριβής που αναπτύσσονταν μεταξύ των πλαστικών ήταν ιδιαίτερα μικρές ώστε να καταφέρουν να συγκρατήσουν ένα εξωτερικό φορτίο χωρίς να επέλθει θραύση. Ακόμη και το συνολικό κόστος συγκρινόμενο με ένα συμβατικό οδόστρωμα ήταν αρκετά αυξημένο χωρίς να πέτυχουμε και κάποια βελτίωση στα μηχανικά χαρακτηριστικά του ασφαλτομίγματος. Μπορούμε σίγουρα να υποστηρίξουμε ότι με τα υλικά και τις μεθόδους που χρησιμοποιήσαμε εμείς δεν μπορούμε να πετύχουμε την κατασκευή προκατασκευασμένων πλακών από πλαστικά. Αυτό βέβαια δεν σημαίνει ότι κάτι τέτοιο είναι μη πραγματοποιήσιμό ή ανέφικτό. Η περαιτέρω μελέτη και έρευνα προς αυτή την κατεύθυνση και η συνεργασία των εμπλεκόμενων κλάδων ενδεχομένως να μπορέσει να απαντήσει στο ερώτημα αυτό. 6.4 Περιγραφή της δεύτερης φάσης της εργαστηριακής μελέτης. Όπως είδαμε και στο κεφάλαιο 4 η μέθοδος κατά την οποία αντικαθιστούσαμε τα αδρανή με πλαστικά στο ασφαλτόμιγμα δεν έχει μελετηθεί επαρκώς ιδιαίτερα τα τελευταία χρόνια. Επίσης ενδιαφέρον συγκεντρώνει το γεγονός ότι παρατηρήθηκε μεγάλη απόκλιση και σημαντικές διαφορές στα αποτελέσματα των εργαστηριακών μελετών που καταγράφονται στην βιβλιογραφική ανασκόπηση ως προς το είδος του υλικού αλλά και την μορφή αυτού. Από ότι είδαμε σε μία από τις μελέτες αυτές πετύχαμε αύξηση της ευστάθειας σε να τεράστιο ποσοστό περίπου 250%, όταν χρησιμοποιήσαμε τα Pellets από HDPE και LDPE και αντικαταστάθηκε ποσοστό του κλάσματος του γαρμπιλίου από την κοκκομετρική καμπύλη. Αντίστοιχα η χρήση Pellets από PET και η αντικατάσταση του ίδιου κλάσματος των αδρανών οδήγησε σε διαφορετικά αποτελέσματα καθώς η ευστάθεια μειώθηκε. Αντίστοιχα στις δύο περιπτώσεις που αντικαταστάθηκαν κλάσματα λεπτότερων αδρανών παρατηρήθηκαν και πάλι καλά αποτελέσματα για την συμπεριφορά των ασφαλτομιγμάτων. Για τον λόγο αυτό θεωρήσαμε ως καλύτερη επιλογή να διερευνηθεί αυτή η μέθοδος στο δεύτερο εργαστηριακό κομμάτι της διπλωματικής και να αντικατασταθεί ποσοστό της άμμου με κοκκώδες πλαστικό. 115

116 Όπως παρατηρείται και από την εικόνα το PET υλικό που χρησιμοποιήσαμε, ως προς το σχήμα του, αποτελεί μια ενδιάμεση κατάσταση μεταξύ της άμμου και του γαρμπιλίου που χρησιμοποιήθηκε κατά την σύνθεση του ασφαλτομίγματος. Η επιλογή της αντικατάστασης της άμμου έγινε εξαιτίας της βιβλιογραφίας κατά την οποία, στις περιπτώσεις που χρησιμοποιήθηκε PET υλικό, όταν αντικαταστάθηκε μεγάλη ποσότητα χονδρόκοκκων υλικών δεν επιτεύχθηκε αύξηση της ευστάθειας (χασανι) ενώ κατά την αντικατάσταση λεπτόκοκκου υλικού σε μικρότερες περιεκτικότητες επιτεύχθηκε αύξηση της ευστάθειας του ασφαλτομίγματος. Είναι απαραίτητο βέβαια να σημειωθεί ότι στις περιπτώσεις που μελετήθηκαν στην βιβλιογραφία το υλικό ήταν κοκκώδες και όχι στην μορφή των νιφάδων όπως στην περίπτωση μας. Στην συνέχεια πραγματοποιήθηκε αντικατάσταση της άμμου σε κατ όγκο ποσοστά 25, 50 και 75% ώστε να δημιουργηθούν 4 διαφορετικά ασφαλτομίγματα. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα την δημιουργία πολύ ελαφρύτερων ασφαλτομιγμάτων που θα χρησιμοποιούνταν για ειδικές κατασκευαστικές εφαρμογές. Η διαδικασία ήταν αρχικά η επιλογή της κατάλληλης κοκκομετρικής καμπύλης για ΑΣ-20. Αφού υπολογίστηκαν τις ποσότητες των πλαστικών και αδρανών που απαιτούνταν για την δημιουργία των δοκιμίων, παρασκευάστηκαν τα 12 δοκίμια, 3 για κάθε ένα από τα ποσοστά αντικατάστασης του κλάσματος της ασφάλτου. Το ποσοστό της ασφάλτου που προστέθηκε σε κάθε ένα μίγμα ήταν 4,93% κατά βάρος αδρανών. Η συμπύκνωση των δοκιμίων έγινε με γυροσκοπικό συμπυκνωτή. Εκτός από τα 12 δοκίμια που κατασκευάσαμε ώστε να προσδιορίσουμε την αντοχή του ασφαλτομίγματος, χρησιμοποιήσαμε και κάποια ποσότητα από το ασφαλτόμιγμα για να προσδιορίσουμε το μέγιστο ειδικό βάρος του ασφαλτομίγματος. Η σύνθεση των αδρανών περιείχε 40% χαλίκι, 32% γαρμπίλι και 28% άμμο. Με την σύνθεση αυτή δημιουργήσαμε τη σειρά δοκιμίων Μ0. Η σειρά δοκιμίων Μ75 περιέχει ίδια ποσότητα χαλικιών και γαρμπίλιου, ωστόσο η άμμος αντικαταστάθηκε κατά όγκο σε ποσοστό 75%. Αυτό σημαίνει ότι το κλάσμα της άμμου 116

117 αποτελούνταν από 25% κατά όγκο με άμμο και το υπόλοιπο κλάσμα άμμου αντικαταστάθηκε με ελαφρύτερο πλαστικό υλικό μέχρι να φτάσουμε τον ίδιο όγκο με την σειρά δοκιμίων M0. Αντίστοιχα δημιουργήθηκαν και οι σειρές δοκιμίων Μ50 και Μ25. Τέλος δημιουργήθηκε και ακόμα μια σειρά δοκιμίων Μ75_2 η οποία περιείχε μεγαλύτερη περιεκτικότητα ασφάλτου καθώς η σειρά δοκιμίων Μ75 δεν έδειξε καμία συνεκτικότητα και κατέρρευσε (εικόνα). Αυτό οφείλεται κυρίως στην πολύ μικρή περιεκτικότητα λεπτόκοκκου υλικού που περιείχε η σειρά αυτή των δοκιμίων που οδήγησε σε ένα εξαιρετικά σαθρό και εύθραυστο δοκίμιο. Από το γεγονός και μόνο το δοκίμιο M75_2 κατάφερε να διατηρήσει την κυλινδρική μορφή του δοκιμίου και έδειξε μια κάποια αντοχή αποτελεί μια απόδειξή ότι με μεγαλύτερη ποσότητα ασφάλτου επιτυγχάνεται συγκόλληση ωστόσο αυτό είναι τόσο αντιοικονομικό αλλά και αντιοικολογικό. Η περιεκτικότητα σε άσφαλτο της σειράς δοκιμίων Μ75_2 ήταν 5,68% κ.β. ασφαλτομίγματος δηλαδή περίπου 15% περισσότερη άσφαλτος. Εικόνα Τα δοκίμια που παρασκευάσαμε κατά την δεύτερη εργαστηριακή προσπάθεια. 117

118 Εικόνα Τα δοκίμια Μ0 από πλάγια όψη. Εικόνα Τα δοκίμια M 75_2 από πλάγια όψη Παρατηρώντας τις δύο εικόνες βλέπουμε ότι η επιφάνεια του δοκιμίου με τα πλαστικά είναι αρκετά πιο τραχεία και ακόμη παρατηρούνται μεγάλες κοιλότητες στην επιφάνεια. Αυτό ενδεχομένως να οφείλεται στην απουσία λεπτόκοκκου υλικού και την δημιουργία μεγαλύτερων και περισσότερων κενών στην δομή του ασφαλτομίγματος. 118

119 Εικόνα Τα δοκίμια Μ 75_2 από πλάγια όψη. Διακρίνεται και ένα κομμάτι πλαστικού με κίτρινο χρώμα Εικόνα Τα δοκίμια Μ 75_2 Από πάνω διακρίνονται καθαρά πλαστικά που δεν έχουν επικαλυφθεί με άσφαλτο. Τα πλαστικά είναι κόκκινου και κίτρινου χρώματος.. Στις δύο αυτές εικόνες παρατηρείται και πάλι ότι ούτε με την άσφαλτο έχει επιτευχθεί η απόλυτη επικάλυψη των πλαστικών ωστόσο έχει διατηρηθεί το σχήμα του δοκιμίου, καθώς επίσης και τα πλαστικά που ενσωματώθηκαν διατηρήθηακν ανέπαφα. Αυτό μειώνει τις αρχικες αμφιβολίες για το αν το πλαστικό υλικό θα μπορούσε να χωρίς να λιώσει στις υψηλές θερμοκρασίες που απαιτούντια για την παραγωγή θερμών ασφαλτομιγμάτων. 119

120 Εικόνα Το δοκίμιο Μ_50 από πάνω. Διακρίνεται ένα κομμάτι πλαστικού που δεν έχει επικαλυφθεί με άσφαλτο στην επιφάνεια του δοκιμίου. Εικόνα Το δοκίμιο Μ_75 που δεν εμφάνισε καμία συνάφεια. 120

121 Εικόνα Ο τρόπος με τον οποίο συγκολλάται το αδρανές με την νιφάδα από πλαστικό. Αφού ολοκληρώσαμε την παρασκευή των δοκιμίων σειρά είχε ο προσδιορισμός του μέγιστου ειδικού βάρους του ασφαλτομίγματος που πραγματοποιήθηκε για τα δοκίμια Μ0 και Μ50 και Μ25, καθώς η σειρά δοκιμίων με Μ75 κατέρρευσε. Η σύγκριση μεταξύ των δοκιμίων από τις σειρές Μ0, Μ25 και Μ50 με τα δοκίμια της σειράς Μ75_2 δεν θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί καθώς το περιεχόμενο ποσοστό ασφάλτου στην μία περίπτωση είναι πολύ μεγαλύτερο. Η διαδικασία ήταν η εξής: αρχικά ζυγίστηκαν τα δοκίμια στον αέρα και στην συνέχεια να τα εμβαπτίστηκαν με λουτρό ύδατος για 30 λεπτά (εικόνα 31). Κατόπιν τα δοκίμια ζυγίστηκαν στο νερό καθώς επίσης και αφού σκουπίστηκαν επιφανειακά, ζυγίστηκαν εκ νέου ώστε να προκύψει το κορεσμένο ειδικό βάρος των δοκιμίων. Στον πίνακα παρακάτω παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της παραπάνω διαδικασίας. 121

122 Εικόνα Εικόνα