Asfaltproductie bij lage temperaturen Asfalt en bitumendag Asfaltproductie bij lage temperaturen Ing. Tine Tanghe (R. Renaudeau) 20 november 2008

DEFINITIES Temperatuur ENGELS NEDERLANDS > 140 °C HOT WARM HALF WARM 80 – 95 °C SEMI - WARM LAGE TEMP. 25 – 60 °C COLD KOUD

Waarom temperatuur verlagen ? (Werk) omstandigheden arbeiders en omgeving verbeteren: Minder overlast / risico bij werk (rook, dampen, brandwonden) Sneller openstellen voor verkeer Bijdragen aan duurzame ontwikkelingen : Management van energie voorraden/ bron Onder controle houden van de uitstoot van broeikasgassen

HOE ? EISEN Garanderen van een homogene en volledige omhulling van de aggregaten door het bitumen. De bitumen viscositeit onder controle houden zonder gebruik van flux oliën Garanderen van goede verwerkbaarheid van het asfaltmengsel bij aanleg Garanderen van goede mechanische eigenschappen onmiddellijk na aanleg Goede verdeling van het bindmiddel over de aggregaten (goede benatting) . Mogelijkheden Waxen en additieven Dubbele coating Bitumen schuimen Synthetische bindmiddelen Emulsies en additieven

Waxen Visco-elastische eigenschappen van bitumen worden gewijzigd. Aggregaten kunnen gecoat worden bij temperaturen rond 130 °C De mechanische eigenschappen na aanleg blijven afdoende Potentieel vooral in gietasfalt industrie: temperatuur reductie van 230°C tot onder 200°C.

Gebruik van additieven die water vrijgeven: ZEOLIETEN Zeolieten: Aluminium silicaten, met kristallijn gebonden water. Aggregaten worden gedroogd. Een additief (zeoliet) wordt aan bitumen toegevoegd. Bij de verwerkingstemperatuur, wordt het water geleidelijk vrijgegeven onder de vorm van stoom; opschuimen van bitumen laat een goede omhulling van de aggregaten toe. Zeolieten: aluminium silicaten, die een hoog gehalte aan water kunnen opslaan in hun kristalstructuur Als zeolieten (in korrel- of poedervorm) worden toegevoegd aan een warm asfaltmengsel (T>100 °C), komt het water geleidelijk vrij onder de vorm van stoom Opschuimen van het bitumen (geleidelijk en langdurig effect) Verbetering van de verwerkbaarheid en omhulling Mogelijkheid tot verlaging van de productietemperatuur

SCHUIMBITUMEN: principe Het toevoegen van een kleine hoeveelheid water onder druk aan warm bitumen, creëert een enorme expansie van het bitumen volume in schuim. Het schuim volume kan tot 20 maal het initieel bitumen volume bedragen. Het tijdelijk dalen van de bitumen viscositeit maakt het mogelijk om de aggregaten goed te omhullen.

Schuimbitumen: toepassing in reduceren asfalt temperatuur 1. Dubbele coating: Temp. > 110 °C DRYER MIXER SILO LAYING 130 OC 120 OC 5% FILLER SOFT BITUMEN HARD BITUMEN 90-110 OC 70-100 OC 90% AGGREGATE Aggregaten worden eerst gedroogd en dan vooromhuld met een warm zacht bitumen. In een tweede fase, worden ze gecoat met een harder schuimbitumen. De combinatie van de 2 bindmiddelen geeft de verwachte en/of gewenste mechanische eigenschappen aan het eindmengsel.

Schuimbitumen: toepassing in reduceren asfalt temperatuur 2. Sequentiële coating temp< 100°C Toepassing combinatie van droge en vochtige aggregaten. Grove aggregaten gedroogd en omhuld met bitumen. Natte zandfractie gemengd; Het vocht wordt gebruikt om het bitumen te “schuimen”; wanneer dit in contact komt met de warme aggregaten, laat dit een goede omhulling en een verwerkbaarheid toe. Toevoeging van Additieven : verbeteren schuim eigenschappen van het bitumen verbeteren adhesie van bitumen aan de aggregaten en/of het resterende vocht te binden. In dit geval zijn soms aanpassingen aan de molen nodig. (kleinere investeringen).

Schuimbitumen: toepassing in reduceren asfalt temperatuur 3. LT-Asfalt® - Nynas technology Combinatie van droge en vochtige aggregaten met samen een gemiddelde temperatuur van 95°C wordt gebruikt. Bitumen wordt apart geschuimd en dan in de menger geïnjecteerd. De dampspanning van het in het mengsel nog aanwezige vocht, ‘fluidiseert” het asfaltmengsel. Cement of actieve vulstof wordt toegevoegd om het resterende vocht te binden. 4. Other techniques LCPC patent: bitumen is foamed by the addition of an oil in bitumen emulsion. There is no need to use pressure in this case. (under development)

Synthesche bindmiddelen Visco-elastisch gedrag: zodanig dat bindmiddelen niet tot 160°C moeten opgewarmd worden om de gewenste viscositeit voor voldoende omhulling van de aggregaten te bekomen bv. Producten op basis van plantaardige oliën. Kost is hoog.

Emulsies Emulsies in koude mengsels Emulsies in half warme mengsels Mengen bij omgevingstemperatuur Toegepast in wegen met laag tot medium verkeer Emulsies in half warme mengsels 67-69 % emulsies met temperaturen van 70 tot 95 °C Gebruik van additieven om omhulling, verwerkbaarheid en hechting te verbeteren. + emulgatoren Meng- en compactie temperaturen tot 60 °C Bij mengen kan wat stoom vrijkomen (afh. van temp.) Gebruik bestaande installaties Emissies gereduceerd met gemiddeld 50 %

Performantie vergeleken Energie winst / Uitstoot gassen Fuel besparing: van 30 tot 50% bij temp. reductie van resp. 30 tot 80°C, maar ook afh. van resterend vocht in aggregaten Uitstoot van gassen tot 50% verlaagd 2. Gedrag van de weg Alle besproken technieken/processen beweren een equivalent gedrag aan klassiek warm asfalt. 1 Manufacturing and application temperatures can be decreased by 30 to 80°C enabling for energy savings of 30 to 50%. Greenhouse gases emissions can be reduced by up to 50 % Fumes are no longer perceptible When the aggregates are heated / dried, a great deal of energy is used to evaporate moisture at 100°C, without further temperature increase. Therefore, in low energy mixing techniques, the energy savings and emission cuttings are not linear functions of the temperature reduction and are optimal when the aggregates are not fully dried. 2. Long term performance and restistance to ageing will have to be monitored but the first operations are already 6 to 7 years old.

Performantie vergeleken 3. Operationele aspecten Bestaande productie installaties en machines kunnen gebruikt worden mits eventuele aanpassingen, die afhankelijk zijn van de gekozen techniek en de bestaande set-up. Soms additieven nodig (afh. techniek / tijdstip in proces/ bitumen) 4. Andere Minder veroudering van het bindmiddel tijdens productie (duurzaamheid wegdek) Breder werkgebied : langer transport / minder gevoelig aan weersomstandigheden. Aangenamer werken (minder fumes)

In perspectief zetten Bron: EAPA - Eurobitume report on Fuel efficiency gepubliceerd in 2004) Aanleg en onderhoud van een weg telt maar voor 2 tot 5 % van de totale energie consumptie door verkeer op een weg (levensduur weg 40 jaar) Reductie van energie: nodig maar gelimiteerd ! Verkeer is en blijft de dominerende factor voor uitstoot CO2 and SO2. Op de 2e en 3e plaats komen resp.de initiele constructie en het onderhoud van de weg. Focus : Reductie FUEL door wegverkeer oppervlak weg – structureel gedrag weg – type banden - … GOED ONDERHOUD weg belangrijk Therefore reducing energy consumption for construction maintenance and operation of road infrastructures is a necessary but very limited contribution to reducing road transportation energy bill. “The dominating activity for the emissions of CO2, SO2 is in the initial construction of the road. The maintenance of the road is the second largest source of the emissions and for NOx emissions this activity gives a significant contribution.” source EAPA report on Fuel efficiency published in 2004) Uuit EAPA- Eurobitume (Nynas lead) rapport lezen we dat de dominerende factor voor CO2 en SO2 emissie, bij de aanleg van de weg ligt. Het onderhoud van de weg komt op de 2de plaats ; als ook voor de NOx The main conclusion is that the amount of energy used for construction, maintenance and operating a road is relatively small in comparison with the total amount of fuel used on this road by traffic. The focus of any investigation should therefore be focussed on the way the fuel consumption of the traffic can be reduced

Besluiten Aantal bewezen technieken beschikbaar om de energie consumptie te verminderen en de uitstootgassen bij de productie/aanleg en onderhoud van de weg te reduceren. Deze technologieën kunnen een bijdrage leveren aan het milieu, maar daarnaast zijn andere factoren nodig.