Hantering av returasfalt för ökad återvinning

Abstract (Swedish)

Hållbar utveckling är ett mål för samtliga branscher men även för landet och världen. Byggnationen av infrastruktur och bostäder står i dagsläget för omkring 40% av Sveriges totala utsläpp av växthusgaser, vilket innebär att stora förändringar krävs för att nå de uppsatta klimatmålen till år 2045, alltså att Sverige inte skall ha några nettoutsläpp av växthusgaser.
Asfalt består till majoriteten av bitumen samt stenaggregat vilket är ändliga resurser. I teorin är asfalt en 100% återvinningsbar produkt, men i dagsläget är praktik och teori långt ifrån varandra. Skillnaden mellan teorin och praktiken kommer som en effekt av diverse begränsningar såsom material, tillverkningstekniska och hanteringen av returasfalt.
Detta examensarbete har som målsättning att göra anspråk på gapet mellan teori och praktik. För att möjliggöra detta skall de befintliga begränsningarna identifieras, vilket görs i form av en litteraturstudie. Därefter utreds teorin ifall en förändring i granulat hanteringen kan bidra till ökad andel återvinning. Detta sker genom laboratorieförsök där granulatet siktas till tre fraktionsstorlekar (0–4, 4–8, 8–11) för att jämföras med dagens granulatkrossning som vanligtvis sker i storleksordningen 0–11 mm. Det siktade granulatet används sedan för att proportionera kornkurvorna för en ABT 11 beläggning med fyra olika andelar återvinning och en referensmassa med 0% återvinning. Marshallprovkropparna med 0, 40, 60, 80 och 100% återvinning analyseras och utreds med hjälp av kornstorleksfördelning, bindemedelshalt, hålrumshalt, bitumenfyllt hålrum, mjukpunkt och marshallstabilitet.
Återvinningen av asfalt kan i allmänhetens ögon anses vara en trivial process, men detta är inte fallet då det är en mängd olika faktorer som påverkar dess resultat. I dagsläget är det framför allt hanteringen av returasfalten som tillför de största osäkerheterna, vilket hämmar en effektiv återvinningsprocess. Osäkerheterna kommer som en effekt av att granulatets mjukpunkt, kornstorleksfördelning och bindemedelshalt varierar kraftigt och därav kan ingen kontinuitet skapas i produktionen. Den heterogena granulat strukturen härstammar ifrån att returasfalt från diverse beläggningar och platser blandas på upplagen, vilket fortplantar sig i den färdiga återvinningsmassan. Men osäkerheterna kan även bero på att en del asfaltverk inte är byggda för att producera återvinningsmassor. I takt med att begreppet hållbarhet har vuxit och tagit en större position i allmänhetens ögon men även det politiska landskapet, har asfaltverken tvingats att modifieras för att kunna tillgodose den förändrade efterfrågan och kraven som hör där till. Vilket ställer större krav på kompetensen och kreativiteten hos de som sköter drift och underhåll av verken.
Analysen av kornstorleksfördelning av marshallprovkropparna bevisade att siktningen av granulatet möjliggjorde provkroppar med goda kornkurvor upp till 80% återvinning. För återvinningsmassan som bestod av 100% granulat blev det endast mindre översteg vid 0,063 fraktionen, vilket talar för metodens potential. Utifrån den utförda marshallstabiliteten kan man säga med ett konfidensintervall på 95% att det inte finns någon statistisk signifikant skillnad på brotthållfastheten på en återvinningshalt upp till 60%. För recepten med 80% respektive 100 % återvinning presterade inte provkropparna likaväl som övriga vid marshallpressen. Detta kan troligtvis kopplas till den låga marshallhålrumshalten i kombination med den höga bindemedelshalten som provkropparna hade, jämfört med övriga provkroppar. För analysen av bitumenfyllt hålrum presterade inte provkropparna med 80 samt 100% återvinning godtyckligt, vilket kan kopplas till ovan nämnda faktorer. Mjukpunkten för samtliga provkroppar blev högre än målvärdet. Detta kan troligtvis härledas till att det jungfruliga bindemedlet antogs ha en lägre mjukpunkt än vad den bevisades ha. Det kan även bero på att det siktade granulatet hade en högre mjukpunkt än vad analyserna kunde påvisa. Trots detta klarade alla återvinningsrecept de ställda kraven förutom recepten med 60% och 100% återvinning som blev aningen för höga. Samtliga massor klarade de ställda kraven på bindemedelshalt, men visade dock en stor variation där den ökade i takt med återvinningsandelen.

Utan siktning av granulatet krävs det en separering på upplagen efter returasfaltens sammansättning, alltså dess bindemedelshalt, kornkurva och mjukpunkt, för att möjliggöra en hög återvinningshalt vid varm återvinning. En ökad planering genom hela återvinningsprocessen, det vill säga att returasfaltens ändamål redan är fastställt innan den bryts upp, skulle effektivisera processen som helhet och troligtvis öka möjligheten att producera högkvalitativa återvinningsbeläggningar. En hantering av granulatet som efterliknar den av det jungfruliga stenmaterialet ökar kunskapen om granulatets sammansättning och på så vis minskar osäkerheterna som granulatet i dagsläget tillför tillverkningen. Genom att endast använda det framsiktade 8–11 granulatet, möjliggör det en ABS 11 beläggning med 80% återvinning, vilket visar metodens potential. Granulatet har även visat att bindemedelshalterna varierar beroende på fraktion, däremot är mjukpunkten snarlik oavsett fraktion.

Popular Abstract

Sustainable development is an important goal for industries, both nationally and globally. The construction of infrastructure and housing currently accounts for about 40% of Sweden's total greenhouse gas emissions, which means that major changes are required to achieve the set climate goals by 2045, i.e., that Sweden will have no net greenhouse gas emissions.
Asphalt consists for the most part of bitumen and stone aggregates, which are finite resources. In theory, asphalt is a 100% recyclable product, but the present practice and theory are far apart. The difference between theory and practice is probably an effect of various limitations such as materials, manufacturing technical reasons and the handling of recycled asphalt.
The overall goal of this bachelor thesis is to reduce the gap between theory and practice. To enable this, existing limitations must be identified, which is done in the form of a literature study. Thereafter is the theory of whether a change in granule handling can contribute to an increased proportion of recycling is investigated. This is done through laboratory experiments where the granules are sieved to three fraction sizes (0–4, 4–8, 8–11 mm) to be compared with today's granulate crushing, which usually is between 0–11 mm. The sieved granulate is then used to proportion the gradation curve for an ABT 11 asphalt pavement with four different contents of reclaimed asphalt and a reference mass with 0% reclaimed asphalt. The Marshall test pieces with 0, 40, 60, 80 and 100% recycled asphalt content are analyzed and investigated using gradation curve, binder content, marshall voids ratio, aggregate voids filled, softening point and marshall stability.
The recycling of asphalt can in the eyes of the public be considered a trivial process, but this is not the case as there are a variety of factors that affect its results. At present, it is above all the handling of the reclaimed asphalt that adds the greatest uncertainties, which hampers an efficient recycling process. The uncertainties come as an effect of the granule's softening point, gradation curve and binder content varying sharply; this implies that a continuity in production cannot be created. The heterogeneous structure of the granulate stems from the used asphalt, which originates from various bituminous road surfaces and places which then ends up in the same storage area. These variations then propagate in the finished product. However, the uncertainties may also be due to that some asphalt plants are not built to produce recycled asphalt pavements. As the concept of sustainability has grown and taken a larger position in the eyes of the public and on the political agenda, the asphalt plants have been forced to be modified in order to meet the changing demands and the associated requirements. This places greater demands on the competence and creativity of those who handle the operation and maintenance of the asphalt mixing plants.
In the current project, sieve analysis of the marshall test pieces showed that the sieve of the granulate enabled good grading of the aggregate grain curves up to a content of 80% recycled asphalt. For the mixture that consisted of 100% recycled asphalt, there was only a slight deviations at the 0.063 mm fraction. These findings speaks in favor of the method. Based on the performed marshall stability, it can be said with a confidence interval of 95% that there is no statistically significant difference in the yield strength of a recycling content up to 60%. For the recipes with 80% and 100% recycled asphalt, the test pieces did not perform as well as the others in the marshall press; this can most likely be linked to its low marshall voids ratio in combination with its, in relation to other, high binder content. For the analysis of aggregate voids filled, the test specimens with 80 and 100% recovery did not meet the previously set requirements, which can be linked to the above-mentioned factors. The softening point for all specimens was higher than the target value. This can probably be attributed to the fact that the virgin binder was assumed to have a lower softening point than it was proven to have. This may also be explained by that the sieved granules might have had a higher softening point than the analyzes could prove. Despite this, all recycling recipes met the set requirements, except for the recipes with 60% and 100% recycling, which were slightly too high. All masses met the set requirements for binder content, but showed a large variation where it increased in step with the recycling ratio.
Without sieving the granulate, a separation of the storage area according to the composition of the recycled asphalt, i.e., its binder content, gradation curve and softening point, is required to enable a high recycling content. Increased planning throughout the recycling process (i.e., even before the old coating is broken up, its purpose should be established) would streamline the process as a whole and probably increase the possibility of producing high-quality recycled asphalt pavement. A handling of the granulate that mimics that of the virgin stone aggregate increases the knowledge of the composition of the granulate and thus reduces the uncertainties that the granulate currently adds to the production. By only using the 8-11 mm granulate, it enables an ABS 11 asphalt pavement with a content of 80% recycled asphalt, which shows the potential of the method. The granules have also shown that the binder contents vary depending on the fraction, however, the softening point is similar regardless of the fraction.

• author: Larsson, Viktor and Negrell, Karl
• supervisor: Pajtim Sulejmani
• organization: Transport and Roads
• alternative title: Handling of reclaimed asphalt for increased recycling
• course: VTVL01 20211
• year: 2021
• type: M3 - Professional qualifications ( - 4 Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Asfalt, återvinning, siktning, föryngring, granulathantering, provkroppar
• language: Swedish
• id: 9058858
• date added to LUP: 2021-07-05 07:41:40
• date last changed: 2021-07-05 07:41:40