Recircularea anvelopelor uzate pentru aplicatii in mediul urban

Recircularea anvelopelor uzate pentru aplicatii in mediul urban

Introducere

Deseurile tip anvelopa reprezinta una din marile probleme ale Statelor Unite, insa manipulate in mod corect, anvelopele uzate nu reprezinta probleme majore pentru mediul inconjurator.

Manipularea incorecta a acestor deseuri poate produce un impact negativ asupra mediului, prin dezvoltarea unui mediu propice pentru tantari purtatori de diferite boli, prin producerea unor incendii dificil de stins, rezultand emisii de fum si gaze toxice.

Avnd n vedere numrul tot mai mare de anvelope uzate, cateva tari au venit cu ideea recircularii acestor anvelope, mai ales in domeniul constructiilor.

Aproximativ 280 milioane de anvelope sunt aruncate n fiecare an de ctre automobilitii americani , aproximativ o anvelop pentru fiecare persoan n Statele Unite ale Americii.In jur de 30 de milioane dintre acestea sunt reutilizate, restul de aproximativ 250 de milioane fiind gestionate anual.

Cu toate acestea , utilizarea primar a materialelor din anvelope reciclate a fost de combustibil ( centrale de cogenerare ) , ca beton asfaltic cauciucat ( coninut de cauciuc n asfalt ) , pentru suprafae( terenuri de joac i piese ) , sau pentru

aplicaii de inginerie civil n Filipine , deseuri tip anvelopa folosite ca recif de corali artificial.

Cel puin 9 milioane de anvelope uzate sunt prelucrate si folosite in mixturile asfaltice.Granulele de cauciuc sunt utilizate ca si liant asfaltic modificator (process umed) pentru mixturile asfaltice.

Istoria utilizarii deseurilor tip anvelopa in mixtura asfaltica, a inceput in anii 1940, cand U.S. Reclaiming Company a inceput comercializarea cauciucului devulcanizat ca si produs reciclat, denumit Ramflex TM. In mijlocul anilor 1960 , Charles McDonald a nceput dezvoltarea unui liant asfaltic modificat cu ajutorul granulelor de cauciuc.

In prezent, cea mai larga utilizare a deseurilor de tip anvelopa, este reprezentata de combustibili in centrale electrice, in fabricile de ciment, in cazanele fabricilor de celuloza si hartie si alte cazane industriale. Cel puin 100 de milioane de anvelope uzate au fost utilizate n 1994 precum combustibil alternativ.

Deseurile de tip anvelopa pot fi utilizate pentru modificarea liantului ( de exemplu, pentru a creste vascozitatea acestuia ) in procese in care cauciucul este amestecat cu liantul utilizat pentru asfalt ( de obicei 18-25 % cauciuc ).( http://www.sersc.org/journals/IJUNESST/vol7_no5/17.pdf)

In procesul umed, pudreta de cauciuc (0,15-0,60 mm) este amestecat cu bitum pentru minim 45 minute la temperatur ridicat inainte de contactul cu agregatele, de obicei in gama de 18-22% din greutatea bitumului. Fraciunile usoare din bitumul de transfer in cauciuc fac particulele de cauciuc umflate si intresc bitumul. Vascozitatea liantului este crescut pentru a permite bitumului suplimentar de a fi utilizat, care poate ajuta la imbuntirea durabilitii prin amestecare (rezistena la umiditate, oxidare si imbtranire).

Efectul modificator poate fi influenat de o serie de factori, inclusiv de compoziia de baz a bitumului, timpul de amestecare, temperatur, procentul si gradaia miezului de cauciuc, precum si metodele de slefuire. In Brazilia si India s-a observat c amestecul de asfalt din cauciuc are potenial mai mic din cauza rezistenei la temperaturi mari.

In ceea ce priveste performana la temperatur sczut, un studiu la Kansas State University (KSU) a sugerat un procent de 18-22% de coninut de cauciuc si a declarat c o modificare in acest interval a fost mai puin semnificativ in afectarea traciunii si performana fracturii de asfalt decat coninutul de liant variind intre 6-9%. Acest lucru a fost confirmat de ctre Arizona State University (ASU).

Universitatea din Liverpool a avut un coninut admis de cauciuc (0,3-0,6 mm) stabilit la 10% liant.

Metoda de proiectare a amestecului de asfalt cald convenional poate fi folosit pentru amestecurile de cauciuc asfaltic, care impreun cu stabilitatea, este factorul principal de design. Coninutul mai mare de liant este recomandat in aplicaii prin pulverizare. Plasarea amestecurilor de cauciuc pentru asfalt poate fi realizat folosind standardul de pavaj cu excepia masinilor pentru turnarea asfaltului cu anvelope, cu role de cauciuc care se va lipi pe ele.

Rubber Pavements Association (RPA), studiind zgomotul, a constatat c utilizarea anvelopelor ca liant in amestec deschis reduce zgomotul cu pan la 50%. Particulele de cauciuc de diferite dimensiuni au fost considerate a avea un sunet mai bun datorit efectului produs din aplicaiile prin pulverizare . Pan in 1995 nu a existat nici un semn c astfel de amestecuri si materiale de pavaj asfaltic din cauciuc impun sarcini suplimentare mediului decat asfaltul convenional.

Proiectele de la sfarsitul anilor 1980, au artat c folosirea cauciucului de asfalt in amestecuri dense ajut la reducerea grosimii stratului de asfalt la 20-50%, fr a compromite performanele sale.

Reducerea grosimii a fost confirmat prin teste de incrcare accelerat de la Universitatea Berkely din California si Africa de Sud.Un alt beneficiu al folosirii cauciucului in asfalt este de a prelungi durata de via a pavajului. Un proiect in Brazilia, avand 15% cauciuc in amestecul de asfalt cald pus peste liant, a constatat cracarea ca fiind dezvoltat de 5-6 ori mai lent decat in asfaltul convenional. In mod similar, liantul de 15% cauciuc (0,2-0,6 mm) a fost folosit in asfaltul dens in Japonia.

Amestecul expus imbunteste performana in stabilitatea dinamic, 48 de ore de stabilitate rezidual, rezisten la incovoiere. Asfaltul care conine cauciuc de dimensiuni de 0,2-0,4 mm a artat cele mai bune rezultate de laborator. Utilizarea cauciucului in asfalt a fost eficient.

Procesul uscat

In procesul uscat, cauciucul de sol (0,85-6,4 mm) substituit pentru agregatele fine in asfalt are o rat de inlocuire de 1-3%. Proprietile asfaltului de interes special in procesul uscat, includ modul elastic si de reducere a zgomotului. In cazul in care nu a existat o crestere de 10-20% din coninutul de liant, modul

elastic din asfaltul cauciucat a fost redus, ceea ce implic o crestere a stratului de grosime, in comparaie cu amestecurile convenionale.

Analizele acustice si de msurare au confirmat c pavajul de asfalt cauciucat este eficace in reducerea zgomotului de trafic provenit de la vehiculele utilitare usoare. Un proiect in Turcia a constatat c, atunci cand stabilitatea Marshall, debitul, unitatea de greutate si golutile umplute cu asfalt au fost luate in considerare, parametrii tehnici optimi au fost de 0,95 mm pentru gradaia anvelopelor, 10% pentru raportul pneurilor de cauciuc, 5,5% pentru raportul liantului, 1550C pentru temperatura de amestecare, 15 minute pentru timpul de amestecare si 1350C pentru temperatura de compactare. (Yue Huang, Roger N. Bird, Oliver Heidrich, A review of the use of recycled solid waste materials in asphalt pavements)Metoda de cercetare

Metoda experimental este utilizat n acest studiu pentru a investiga gradul de compatibilitate al deseurilor de tip anvelopa ca nlocuitor pentru agregate asociate de 4/8 care sunt reinute pe sita nr . 4 n mixture asfaltica i pentru a maximiza stabilitatea i durabilitatea sa.

Principalele materiale utilizate in acest studio sunt reprezentate de anvelopele uzate, agregate si mixtura asfaltica calda.

Anvelopele uzate sunt spalate in mod corespunzator si uscate inainte de a fi supuse procesului de maruntire.Acestea vor fi amestecate cu agregatele incalzite si mixture asflatica calda.

Se va compara rezultatul obtinut de la amestecul bituminous conventional supus unor teste ( Testul de Stabilitate Marshall si testul de imersie compresie) cu rezultatul obtinut de la amestecul ce contine 2% deseuri tip anvelope din greutatea totala a agregatelor.

Materialele si echipamentele necesare sunt reprezentate de baia de apa si balanta, care trebuie sa fie intr-o stare buna si echilibrata corect.balanta trebuie sa fie echipata cu apa cu aparat de suspensie adecvat ce permite cantarirea probei.

Baia de apa trebuie sa fie echipata cu un orificiu de evacuare pentru mentinerea unui nivel constant de apa.

Testul stabilitatii urmareste masurarea rezistentei mixturii la deformare.Scopul testelor fizice si stabilirea valorilor numerice ale densitatii, este de a calcula procentul de goluri umplute cu aer in amestecul compactat.

Mai mult dect att , testul de imersie - compresie este utilizat n acest studiu pentru a determina rezistenta la compresiune a probei , mpreun cu densitatea si golurile, care sunt utilizate in proiectarea materialelor bituminoase in laborator.

Determinarea efectului apei este utila in acest studiu, deoarece reprezinta un indicator de sensibilitate la umiditate al amestecului bitum-agregat compactat.Schema tehnologica

Anvelopele uzate si asfaltul fierbinte au fost amestecate cu lotul de agregate, dupa care au fost supuse unui process de racire pentru prelevare probe si efectuarea testelor de stabilitate, imersie compresie, etc.La finalul procesului s-a obtinut o mixtura asfaltica neconvetionala care contine ca si liant, granule de anvelope uzate.

Mixtura asfaltica cu continut ridicat de anvelope ofera mai multa stabilitate comparativ cu proba convetionala.Astfel se confirma ca cel mai bun mix cu stabilitatea cea mai ridicata are valori cuprinse intre 1,078 g agregate.Tabelul 2 arata ca proba convetionala pentru imersie are o greutate totala de 2000 g agregate cu 5,5 % din asphalt.Cu toate acestea, mixture asfaltica cu continut de anvelope uzate contine 1960 g agregate si 40 g resturi de cauciuc cu aceeasi cantitate de asfalt.

(http://www.sersc.org/journals/IJUNESST/vol7_no5/17.pdf)