Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Izboljševanje lastnosti in okolju prijazno proizvodnjo asfaltov z optimizacijo dodajanja sekundarnih surovin v asfaltne zmesi.

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.04.00  Naravoslovje  Kemija   

Koda Veda Področje
P003  Naravoslovno-matematične vede  Kemija 

Koda Veda Področje
1.04  Naravoslovne vede  Kemija 
Ključne besede
asfaltna zmes, receptura, optimizacija, vgrajevanje odpadnega materiala, ekološka tehnologija, prihranek energije, reciklaža, trajnostni razvoj
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (12)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  10589  mag. Andrej Beličič  Materiali  Raziskovalec  2011 - 2014  18 
2.  09142  Andrej Flis  Gradbeništvo  Raziskovalec  2011 - 2012  28 
3.  25599  dr. Alenka Mauko Pranjić  Geologija  Raziskovalec  2011 - 2013  321 
4.  29497  dr. Nikola Minovski  Farmacija  Raziskovalec  2011 - 2014  119 
5.  05930  dr. Ana Mladenović  Geologija  Raziskovalec  2011 - 2014  822 
6.  09775  dr. Marjana Novič  Kemija  Vodja  2011 - 2014  618 
7.  04137  dr. Borut Petkovšek  Gradbeništvo  Raziskovalec  2013 - 2014  203 
8.  13700  mag. Mojca Ravnikar Turk  Gradbeništvo  Tehnični sodelavec  2013 - 2014  210 
9.  33207  dr. Ema Šušteršič Jagodič  Materiali  Mladi raziskovalec  2011 - 2014  22 
10.  27508  dr. Janez Turk  Gradbeništvo  Raziskovalec  2014  216 
11.  08774  dr. Marjan Tušar  Gradbeništvo  Raziskovalec  2011 - 2014  252 
12.  24451  dr. Špela Župerl  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2011 - 2014  76 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  21.261 
2.  1502  Zavod za gradbeništvo Slovenije  Ljubljana  5866324000  10.243 
3.  2546  KOLPA Proizvodnja in predelava plastičnih mas, d.o.o. Metlika  Metlika  5100275  42 
Povzetek
Kompozitni prah PMMA/ATH nastaja kot odpadni produkt pri proizvodnji izdelkov iz PMMA/ATH kompozitnega materiala (Kerrock plošče). Osnovno izhodišče raziskave je uporaba tega prahu kot materiala pri izdelavi asfaltnih mešanic. Cilj raziskave je vpeljati uporabo PMMA/ATH prahu kot dodatek k polnilu (kameni moki) v asfaltnih zmeseh. S predhodnimi preiskavami smo ugotovili, da dodatek tovrstnega prahu celo izboljša kakovost vgrajenih asfaltnih plasti. Nadaljnja raziskava bo obsegala optimizacijo proizvodnje asfaltov s PMMA/ATH prahom. Določiti nameravamo optimalno razmerje med osnovnim polnilom in PMMA/ATH prahom, tako da bodo dosežene dobre mehanske lastnosti asfaltnih plasti, ki ne bodo zahtevale večjih dodatnih vlaganj v fazi industrijske proizvodnje tovrstnih asfaltnih zmesi. Obenem bo v okviru projekta izvedena ocena tveganja za kemikalije, ki se pri tem sproščajo. Laboratorijsko bomo pripravili najmanj 20 različnih asfaltnih zmesi, ki bodo vsebovale PMMA/ATH prah. Za analizo asfaltne zmesi bomo uporabili različne standardne metode (EN 12697-1, 2, 24, 26, 30, 34, 41, 43, 46). Za zmanjšanje uporabe topil bomo za določitev vsebnosti bitumna vpeljali metodo sežiga SIST EN 12697-39. Za vsaj 4 različne tovrstne asfaltne zmesi bomo izvedli industrijsko proizvodnjo, kar pomeni, da bomo proizvedli približno 240 ton asfaltnih zmesi ter jih vgradili v testna polja (del normalnega cestišča). Obnašanje testnega polja pri različnih vremenskih okoliščinah kot so nizka temperatura in padavine bomo opazovali daljše obdobje, do 10 let.   V drugi fazi bomo PMMA/ATH prah dodajali direktno v bitumen in poskušali ugotoviti, če ima s PMMA/ATH prahom modificirani bitumen podobne lastnosti, kot jih dosežemo z drugimi dodatki za modifikacijo bitumna. Glede na  ugotovitve predhodnih preiskav o dobri kompatibilnosti bitumna in PMMA/ATH prahu sklepamo, da bi bila tudi takšna modifikacija tržno uspešna. Laboratorijsko bomo analizirali PMMA/ATH prah ter mešanice bitumna in prahu. Za preveritev vpliva PMMA/ATH prahu na bitumen bomo opravili analizo mešanic z različnimi deleži PMMA/ATH prahu v bitumnu (npr., 5, 10, 15, 20, 25, 30%) in določili lastnosti teh mešanic z naslednjimi preiskavami: (i) Zmehčišče po metodi prstan kroglica, (ii) Penetracija z iglo po metodi SIST EN 1426, (iii) Pretrgališče po Fraasu po metodi SIST EN 12593, (iv) Ugotavljanje nateznih lastnosti modificiranih bitumnov z metodo določanja sile pri merjenju duktilnosti v skladu s standardi SIST EN 13589 pri 10oC in 25oC, (v) Določanje reoloških lastnosti z DSR reometrom in (vi) Pregled vmešljivost PMMA/ATH prahu v bitumen s fluorescentnim  mikroskopom. Zaradi zdravstvene varnosti bomo ocenili tveganje zaradi hlapnih snovi. V fazi proizvodnje in vgradnje novih asfaltnih zmesi bomo merili sestavo in vsebnost emitiranih hlapov in par. Določili bomo količino in sestavo hlapnih snovi, ki se izločijo pri  segrevanju asfalta do 150oC. Iz ustreznih podatkovnih baz (IUCLID, EPA, itd.) bomo poiskali ustrezne fizikalne, kemijske, eko-toksikološke in toksikološke podatke in ocenili tveganje. Predlog projekta je v skladu s smernicami trajnostnega razvoja in varovanja okolja zaradi učinkovite in koristne porabe odpadnih snovi. Odpadni materijal, PMMA/ATH kompozitni prah, bomo vgradili v asfaltne mešanice, ki predstavljajo nov izdelek. Nekatere preliminarne raziskave nakazujejo, da utegne dodatek PMMA/ATH kompozitnega prahu celo izboljšati mehanske in fizikalno-kemijske lastnosti asfaltnih plasti. Ker predstavlja sedanje skladiščenje odpadnega PMMA/ATH kompozitnega prahu na deponijah okoljski problem (velik volumen in nerazgradljivost), z vgradnjo prahu v nov izdelek prispevamo k trajnostnemu razvoju in varstvu okolja.
Pomen za razvoj znanosti
V okviru projekta smo najprej laboratorijsko vpeljali uporabo PMMA/ATH prahu kot dodatek k polnilu (kameni moki) v asfaltnih zmeseh, nato pa tudi kot dodatek v bitumen. Opravljeno je bilo veliko standardiziranih in nestandardiziranih preiskav. Na s PMMA/ATH prahom modificiranih bitumnih so bili opravljeni reološki test t.i. parametra tvorbe kolesnic G*/sin(?) (Pa). Odpornost na tvorbo kolesnic pri visokih temperaturah smo analizirali še s ponavljajočimi meritevami lezenja in povratka. Pri tem so bile ovrednotene tudi nestandardizirane tehnike preiskave staranja bitumnov. Ugotovljeno je bilo, da je bitumen, ki vsebuje PMMA/ATH, manj občutljiv na toploto in oksidacijo, zato imajo vzorci modificiranega bitumen boljše viskoelastične in fizikalne lastnosti v primerjavi z nemodificiranim bitumnom pri povišanih temperaturah v proizvodnji in pri vgrajevanju asfalta, kot tudi pri temperaturah uporabe na cestišču. S fluorescentnim mikroskopom smo preverili vmešljivost PMMA/ATH prahu v bitumen. Delo je pripeljalo tudi do dodatnih preiskav zgostljivosti asfaltnih zmesi po evropskem standardu EN 12697-10. Ugotovljeno je bilo, da standardiziran model ne opisujejo ustrezno postopka zgoščanja. Našli smo tri ustreznejše matematične modele. Tretji model, ki je sestavljen iz dveh delov, kot tudi proces zgoščanja, se je izkazal za najustreznejšega. Nadaljnje delo bo predvidoma pripeljalo do spremembe evropskega standarda EN 12697-10. Na podlagi rezultatov preiskav v projektu smo napisali 8 člankov v znanstvenih revija z IF ter pridobili dva slovenska patenta ter prijavili mednarodni PCT patent. Na znanstvenih konferencah smo objavili 8 prispevkov na to temo. Na s PMMA/ATH prahom modificiranih bitumnih je bil opravljeno tudi doktorsko delo Eme Šušteršič.
Pomen za razvoj Slovenije
V letu 2012 je bilo proizvedenega in vgrajenega več kot 1000 ton asfalta, ki je vseboval PMMA/ATH kompozitni prah kot dodatek k polnilu. Po težavah z lepljenjem prahu v fazi proizvodnje smo vpeljali PMMA/ATH kompozitni prah kot modifikator bitumna. V letu 2013 je bilo proizvedenega in vgrajenega več kot 500 ton asfalta, ki je vseboval PMMA/ATH kompozitni prah kot modifikator bitumna. Z dodatkom PMMA/ATH se je vgrajenim asfaltnim plastem izboljšala trajnost in odpornost na tvorbo kolesnic. Za promocijo uporabe PMMA/ATH v asfaltih smo napisali 6 člankov v slovenskih strokovnih revijah ter 3 poljudne članke. Tudi na slovenskih znanstvenih in strokovnih konferencah smo predavali in objavili 6 prispevkov na to temo. Kolpa d.d. je v sodelovanju s Kemijskim inštitutom pričela tržiti proizvod z imenom Kerovit@, kar je v bistvu v vreče pakirani PMMA/ATH kompozitni prah. Kolpa d.d. je podpisala licenčno pogodbo s Kemijskim inštitutom o uporabi patentov za pripravo asfalta s Kerovit@-om. V letu 2014 je bila na Kemijskem inštitutu pripravljena potrebna dokumentacija za dodajanje Kerovita (PMMA/ATH prah) v bitumen in v polnilo. Pripravljeni so bili tehnični list, brošura in varnostni list. Nov produkt, ki je bil prej odpadek, sedaj na trgu Kolpa d.d. ponuja kot dodatek za izboljšanje asfalta.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno