NVF Belegninger (33) : PROSJEKT 2012/2013: Gir bruk av PMB økt dekkelevetid?

Transkript

1 Notat 1 (14) Roar Telle NVF Belegninger (33) : PROSJEKT 2012/2013: Gir bruk av PMB økt dekkelevetid? Prosjektet er gjennomført som en spørreundersøkelse. Svarene som fremkommer i denne samlerapporten er ikke redigert. SPØRRESKJEMA Spørsmål 1:Hvor omfattende er bruken av PMB i 2012? (mengde polymermodifisert bitumen og mengde produsert asfalt) Sverige (Torsten Nordgren) Min bedömning är att modifierat bindemedel utgör ca 6 % av totala bitumen förbrukningen i Sverige De senaste åren har det varit en svagt ökande tendens. Det finns en mindre volym polymermodifierad asfaltmassa. Sverige (Lars Jansson) Island Ikke anvendt: PMB har ikke været anvendt i Island, undtaget på forsøgsniveau for ca 17 år siden. I 2011 blev udlagt forsøgsstrækning med PMA (SBS blandet i asfalten) Finland: - Bruket av PMB är lågt i Finland - Uppskattningsvis 700 ton år Normal nivå har varit ton/a, beroende på hur olika projekt har utförts. - Finland använder högmodifierade PMB!

2 - Enbart SBS-modifierade PMB används. Danmark: En væsentlig andel af asfaltproduktionen er modificeret. (Opgørelse for 2012 fordelt på de enkelte produktkategorier foreligger endnu ikke). Langt den overvejende del af den modificerede asfalt udføres som in-situ modificeret asfalt (PMA), hvor modificeringsmidlet tilsættes direkte i blanderen, hvilket såvel logistikmæssigt som økonomisk er mest fordelagtigt (prisgunstigt for kunden). In-situ modificeret asfalt har i Danmark været anvendt siden 1993 med gode erfaringer, også mht langtidsegenskaber og holdbarhed. Der anvendes en vifte af funktionsdesignede modificeringsmidler, tilpasset til det enkelte anvendelsesområde. Traditionel (formodificeret) PmB anvendes supplerende, ifald dette i enkelte tilfælde måtte være foreskrevet af kunden. Vi har ikke præcise tal, men der er brugt en del in situ modificering til ABB og SRS belægninger. Det er kun ganske få kunder der anvender fabriksfremstillet MB. Der anvendes ikke ret meget polymermodificeret bitumen, men polymermodificeret asfalt. Der tilsættes polymer-pulver direkte i asfaltmikseren. Denne mulighed har fremmet anvendelsen af PMB

3 Norge: Entreprenørene produserte i tonn PMB og kjøpte tonn. Forbruk av PMB til belegninger tonn. Entreprenører produserte tonn asfalt med PMB. Statens vegvesen og Oslo kommune bruke tonn til reasfaltering. Differansen gikk til ny veianlegg, flyplasser og eventuelt andre kommuner enn Oslo. Fra 2005 til 2012 har andelen med PMB til reasfaltering av vei økt fra 0,5% til ca 15% i Statens vegvesen. Spørsmål 2: Hvilke anvendelsesområder er det for PMB i 2012? Sverige (Torsten Nordgren) I huvudsak används PMB i bindlager massor för förbättrad deformationsresistens kopplat med funktionella krav avseende dynamisk kryp på utfört beläggningslager krav nivåer på microstrain, även i slitlager på utsatta ställen typ trafikkorsningar, 2+1 vägar speciellt K1 och typ cirkulationsplatser. Under 2012 utfördes också ett större projekt i Norra Sverige med PMB i alla lager altså även i det bundna bärlagret på väg där vi har mycket tung trafik. PMB används även i vissa öppna bullerer reducerande beläggningar med delvis blandat resultat. De nyare varianterna av PMB vissar en tendens till att fungera bättre. Större broar är det krav på att använda olika PMB produkter i olika beläggningslager. Sverige (Lars Jansson) Island Ingen projekter er planlagt for 2013 Finland brobeläggningar och broisoleringar - asfalt i miljöapplikationer (täta asfaltbeläggningar för t.ex. grundvattenskydd) - beläggningar för flygfält (inte år 2012) - tunnskiktsbeläggningar (typ Novachip) (inte år 2012) - små mängder i specialbeläggningar, så som buller reducerande beläggningar - huvudsakligen i gjutasfalt och isoleringsmastix (broar)

4 - i miljöapplikationer används PMB-AB(tät) och PMB-gjutasfalt - flygfält (PMB-AB) Danmark: SMA på højtrafikerede veje til reduktion af sporkøring og til opnåelse af bedre fatigue egenskaber. Tætgraderede slidlag med hård bitumen for at reducere risiko for revnegennemslag. Tætgraderede slidlag med blød bitumen for at reducere risiko for revnegennemslag og for opnåelse af bedre elasticitet. ABB binderlag for at opnå forbedret sporkøringsmodstand Støjreducereden slidlag for at opnå bedre kohæsion PmB anvendes på et bredt udsnit af asfaltbelægninger, omfattende bære-/kombilag, bindelag og slidlag afhængig af modificeringstype såvel til tungt som lettere trafikerede veje. Norge: Det vesentlige av PMB blir brukt i slitelag på høytrafikkerte veier og flyplasser. PMB blir brukt i klebeemulsjon og til spesielle belegninger. PMB har i svært liten grad vært brukt i bind- og bærelag. Spørsmål 3: Er det gjort undersøkelser som viser effekten av å bruke PMB i stedet for penetrasjonsbitumen? (egenskaper, levetid for asfaltdekker, etc.) Sverige (Torsten Nordgren) Första stora försöket som har följts upp av VTI utfördes i slutet av 80 talet och följdes i 10 år av VTI. Resultat från denna undersökning är att man möjligen kunde få bättre slitage egenskaper hos en ABT massa med PMB ca 30% minskat slitage jämfört med referens med standrad bitumen man kom inte riktigt ner till den nivå som ABS massor gett när det gäller sligae. Dock ej någon effekt i massor av typen ABS med PMB. Möjligtvis förbättrad beständighet. Det finns även något SBUF projekt som visar att det eventuellt skulle kunna gå att ersätta ett något sämre stenmaterial med högpresterande bindemedel. Vi har flera uppföljningsträckor som följs av VTI men så här långt är det inte något entydligt och klart utslag att det är en väsentligt ökad livslängd vid användning av PMB. Det finns en svag indikering av att spårbildning från tunga fordon minskar.

5 Sverige (Lars Jansson) Island Der findes en rapport fra det omtalte PMB forsøg, som vi forsøger at finde frem til Finland - De första provägsresultaten (1986; Kerava provväg; motorväg) visade att spårbildningen hos PMB-beläggning var % lägre än hos motsvarande omodifierad beläggning. Detta skulle ha gjort användningen av PMB mycket lönsamt. Senare påvisades att det goda resultatet berodde på att vi Finland hade helt felaktiga krav på stenmaterial och att vi på provvägen hade använt en sten med dåligt kulkvarnsvärde! (PMB minskar slitaget och spårbildningen om enbart «dåligt» stenmaterial finns att tillgå!?) ASTO: I ASTO projektet gjordes många olika försök med olika PMB:n (t.ex. olika modifieringsgrader, huvudsakligen SBS). PMB-beläggningarna testades både i laboratorium (speciellt dynamisk kryp och wheel-tracking) och ute på fält. Sammanlagt lades 27 olika teststräckor a m lades (olika PMB:n, olika beläggningstyper och olika stenmaterial). Spårbildning uppmättes och slitage- och deformationsandelen uppskattades enligt spårbildning under vintern och under sommaren. Resultaten visade rätt stor spridning, men resultaten kunde sammanfattas på följande sätt: - I genomsnitt uppvisade PMB-beläggningarna mindre spårbildning än motsvarande omodifierade beläggningar. Spårbildningen var i medeltal cirka 16 % mindre (spridning + 10 % - -43% beroende på beläggning, modifieringsgrad och jämförelse). - ASTO-projektet visade att PMB-beläggning (AB eller SMA) gav 5-10 % reduktion av slitaget (dubbdäck) (användning av PMB - not feasible!) - ASTO-projektet visade att en högmodifierad PMB kan ge t.o.m.70 % mindre deformation än motsvarande omodifierade massa gjord med bitumen 100/150 (AB-massa) (i laboratorietester gjorda med dynamisk kryp eller wheel-tracking). Bra resultat kan också nås med hårda bitumen! (för minskad deformation har vi många olika lösningar!). På provvägarna kom man till att PMB-beläggningarnas deformation i medeltal var % lägre för PMB-beläggningarna. Mycket stor spridning visas i resultaten generellt uppskattar man att PMB (högmodifiert) gav % mindre deformation än motsvarande omodifierade beläggning (AB eller SMA) på provvägarna. I Finland beräknar man att dubbdäcksslitaget utgör cirka 85 % av spårbildningen på högtrafikerade vägar (15 % spårbildningen är deformation). - Erfarenhetsmässiga bedömningar: - brobeläggningar och isoleringar spricker ej

6 - Ingen sprickbildning på täta PMB-beläggningar - Tunnskiktsbeläggning på betongväg bättre resultat än väntat! (bra vidhäftning, låg sprickbildning) - Olika laboratorieprojekt och pilot-plant projekt. (Laboratorietester ger i allmännhet goda resultat för PMB-beläggningar!) Danmark Gennem tiden er der udført mange undersøgelser på SBS modificerede bindemidler. Vi har nu anvendt fabriksfremstillet SBS modificeret bitumen siden midt 80 erne, og haft gode erfaringer, specielt med højt polymerindhold. Vi har nu lagt SMA slidlag på Danmarks mest trafikeret veje (Helsingørmotorvejen og motorvejen Vejle Nord) som har ligget upåklageligt i mere end 20 år. Desuden er dette bindemiddel anvendt på Storebælts Vestbro, omkring 1995, og det ligger stadigt uden problemer. Dette ville ikke kunne lade sig gøre med standardbitumen. De sporkøringsforbedrende egenskaber dokumenteres i laboratoriet. Det observeres på vejen, at der er mindre risiko for revnegennemslag og forbedrede sporkøringsegenskaber Der foreligger såvel laboratoriedokumentation som praktiske langtidserfaringer som dokumenterer at modificeringen forbedrer sporkøringsmodstanden og/eller revnemodstand samt giver forøget holdbarhed. I visse danske kommuner anvendes næsten udelukkende modificeret asfalt Norge: Det er flere rapporter som omhandler erfaringer ved bruk av PMB. Sintef september 1997 «Aldring av asfaltdekker på flyplasser» viser at bruk av PMB kan ha en positiv effekt på aldringsegenskaper

7 Sintef, mai 2006 «Steinkvalitet og sporutvikling i vegdekker Forsøksfelt på E18» Sintef, september 2009 «Laboratorietesting av asfalt med PMB utlagt i region øst og region sør i 2008» Det finnes også en rekke upubliserte undersøkelser. Blant annet i Statens vegvesen region Øst analyse av strekninger med PMB i region øst. dekker lagt i Spørsmål 4: Er det vurdert om det er økonomisk lønnsomt å bruke PMB? Sverige (Torsten Nordgren) Det är ju beroende på hur mycket mer man får betala för PMB bitumen. I Sverige är de flesta PMB det vi brukar säga högnodifierade produkter med en ganska hög polymerhalt. Detta är den springande frågan hittils inget klart utslag att det verkligen är kostnadseffektivt att använda PMB. Svag indikering finns men vi behöver mera uppföljningssträckor. Vi har från Trafikverket funderingar på om man skulle kunna nyttja prestandan i bindemedlet och börja göra tjocklekstreduceringar för att reducera merkostnaden vid utförandet. Sverige (Lars Jansson) Island Alt bindemiddel importeres med skib til Island, og derfor importeres ganske få typer (normalt bare pen 160/220 og en 70/110). Vurderingen i Island er at det ikke er lønsomt at importere PMB. Tendensen er at modificere i produktionen (PMA) istedet. Finland På vägar och gator är PMB inte lönsamt. Problemet är dubbdäcksslitaget, där PMB ger enbart 5-10 % bättre resultat. (PMB-beläggning är % dyrare!) (se ovan!) - Lönsamt i specialapplikationer (köldegenskaper) - Ofta bör PMB förbättra flere egenskaper för att ge ett lönsamt resultat. - I Finland anser man att enbart högmodifierad PMB är intressant. Alla forskningsresultat visar på att lågmodifierad PMB inte ger tillräckliga egenskaper och därför inte lönsamhet! Danmark Vi har ingen tal men er overbevist om det kan betale sig, ud fra ovenstående eksempler og de gennemførte laboratorieundersøgelser.

8 Norge Staten vegvesen region øst har gjort undersøkelser på asfaltdekker lagt med PMB i sin region. Konklusionen er inntil 40% lengre levetid og ca 25% høyere pris. I de funksjonskontraktene som er utført med laveste årskostnad som tildelingskriterium har entreprenørene valgt å bruke PMB. Spørsmål 5: Hvilke spesifikasjoner finnes for PMB? (Veier, Flyplasser, etc) Sverige (Torsten Nordgren) För Trafikverket har vi valt att anpassa en tabell utifrån EN vi har dock möjlighet att använda en öppen kravspecifikation där det är krav på att egenskaperna skall deklareras i princip fullt ut enligt de krav vi valt från EN specifikationen. Vårt regelverk kan ladads ner från Trafikverkets hemsida. Vi har även upphandlingar där vi kräver en lägsta mjukpunkt normaltt 60 C samt en penetration > 40 och även karv på elastisk återgång > 50 % vid 10 eller 25 C anledningen till detta är att det är upp till entreprenören att välja lämplig PMB utifrån krav på dynamisk krypstabillitet eller annan funktionell egenskap som kan vara styrande. På flygplatser är det vanligt med PG klassade bitumen med tilläggskrav för beständighet mot olika avisningsmedel. Sverige (Lars Jansson) Island Ingen Finland PMB är specifierad i de finska asfaltnormerna. Baserad på EN olika PMBklasser. Tabell i bilaga 2. För broapplikationer finns Trafikverkets egna «SILKO-specifikationer», som är nästan identiska med Asfaltnormernas tabell. Danmark Vejdirektoratets udbudsforskrift for bindemidler omfatter et udsnit af standardtyper. Yderliger anvendes et bredt udsnit af modificeringstyper, baseret på producentoplysninger samt den generelle 5-årige garantiperiode for funktionskrav

9 Norge Avinor anvender bruksklasser (klimabasert system) for valg av bindemiddel

10 Statens vegvesen følger NS-EN 14023, håndbok 018 har følgende krav: I tillegg er det krav til PMB i konkurransegrunnlaget for vedlikeholdskontrakter: Entreprenøren skal senest 2 uker før oppstart framlegge dokumentasjon på at deformasjonsegenskapene til aktuell asfaltmasse er forbedret ved modifisering av bindemiddelet og er tilfredsstillende for aktuell bruk. For modifiseringer ved tilsetning i kontinuerlige prosesser som forhindrer separat kontroll av bindemiddelet, skal forbedring av deformasjonsegenskapene dokumenteres med egnet prøvingsmetode for asfaltmassen i et prøveprogram som strekker seg over hele perioden for asfaltlegging i kontrakten. Senest 2 uker før oppstart skal bindemiddelets egenskaper dokumenteres i hht metodene i figur i håndbok 018 med penetrasjon, mykningspunkt, kraftduktilitet, elastisk tilbakegang og lagringsstabilitet, samt evt. andre egenskaper som er etterspurt i kap. D1.3 Spesiell beskrivelse. Denne dokumentasjonen skal ikke være eldre enn ett år. Entreprenøren skal dokumentere at alt bindemiddel oppfyller kravet til lagringsstabilitet ved prøving av hver 200 t produsert PMB minst en gang pr. måned. Disse prøveresultatene skal fortløpende oversendes til byggherren. Entreprenøren skal i tillegg yte bistand til å ta

11 ut stikkprøver av bindemiddel når byggherren finner dette nødvendig. Spørsmål 6: Hva er erfaringene fra kvalitetskontroll av PMB? Sverige (Torsten Nordgren) Det som är diskuterat är provningen av mjukpunkt på bindemedlet speciellt de bitumen med höga mjukpunkter som ligger i gränslandet att utföras med glycerin. Även utflytning i flaskorna vid åldring kan kräva en förhöjd provningstemperatur. Vissa problem med provning av elastisk återgång har diskuterats samt även relevansen i provning av lagringsstabillitet med TUB test. Vi håller på med metodhandledningar för olika provningsmetoder. De fiunns på metodgruppens hemsida Sen är själva hanteringen provberedningen riktigt kritisk när det gäller anayls av PMB. Enligt de signaler jag får har vi inga större diskussioner om avvikande resultat på de PMB produkter som används. Sverige (Lars Jansson) Island Ingen erfaring Finland PMB-produkter är CE-märkta. Type-testing + certifierad FPC. Huvudsakligen penetration och mjukpunkt. Dessutom fokus på köldegenskaper (0 C och -10 C) (EN- testmetoder är inte relevanta för bestämning av köldegenskaper - för nordiska förhållanden!) Danmark Normalt ingen problemer, men man skal være opmærksom på at temperaturen ikke bliver for høj så polymeren ødelægges. Kontrol baseres i væsentligt omfang på eftervisning af egenskaber af det friske bindemiddel samt funktionsgenskaber for den færdige asfalt, idet omfanget af genindvindingsanalyser med brug af organiske opløsningsmidler af miljø- og arbejdsmiljømæssige årsager begrænses mest muligt.

12 Norge Ifølge Statens vegvesen har oppfølgingen av bindemiddelkvalitet og dekkekvalitet ført til at tilfeller av kvalitetssvikt har blitt oppdaget og korrigert etter at entreprenøren ble konfrontert med dette. Hensikten med kvalitetskontrollen er også å få erfaring med hvilke PMB-egenskaper som bør spesifiseres. Mykningspunkt og Fraass bruddpunkt regner jeg for å være «upålitelige» prøvingsmetoder. MP er uegnet som metode og FBP har dårlig reproduserbarhet. Vi har gode erfaringer med bruk av elastisk tilbakegang og kraftduktilitet ved 10 C. Prøving av lagringsstabiltet ga oss indikasjoner på PMB som ble levert med ustabilt mykningspunkt (stort fall i MP). Statens vegvesen mener at prøving med DSR vil overta som referansemetode for karakterisering av PMB. Multiple Stress Creep Recovery (MSCR), PG-gradering samt Low Shear Viscosity (alle med DSR) er aktuelle metoder. I dag kan både SVV og NTNU/Sintef utføre disse testene i Norge. Staten vegvesen vil jobbe videre med DSR, og særlig med MSCR for utvikle den som spesifikasjonsmetode for norske forhold. Det polymermodifiserte bindemidlet avhenger av både utgangsbitumen og type og mengde polymer. Det er for produsenter av PMB viktig å ha tilgang på jevn kvalitet av utgangsbitumenet. Ikke alle bitumen er like velegnet. I Norge (og i Europa for øvrig) er det en erfaring at det er større variasjon i bitumenkvalitet nå enn for noen år tilbake. De egenskaper som avgjør om et bitumen er velegnet for modifisering omfattes ikke av dagens bindemiddelspesifikasjon og en kontroll av dette foregår kun ved å teste om ferdig produsert PMB har de rette egenskaper. Spørsmål 7: Andre erfaringer med bruk av PMB? Sverige (Torsten Nordgren) Personligen tror jag att PMB kan vara ett verktyg att förbättra funktionella egenskaper i asfaltmassan (beläggningen) men det är viktigt att man tänker i funktionella termer och är tydlig med vilka egenskaper i slutprodukten man vill förbättra. Det finns många varianter av PMB, tyvärr så måste man nog utföra provning på tillverkad produkt asfaltmassa/beläggning för att se vilka egenskaper som påverkas det är mycket svårt att bara titta på provning av bindemedlet. Den provningen ser jag mest som en provning att verifiera att vi fått en PMB och att den reglerar affärsförhållandet mellan leverantör och användare. Vi är fortfarande i utvecklingstadie och vi bygger erfarenhet succesift. Men vi behöver fortsatt följa utförda sträckor noggrant för att få det verkliga beviset att PMB är kostnadseffektivt.

13 Provning av massa/ beläggning vissar på bättre deformationsresisten och bättre temperaturegenskaper (mindre känsligt för temperaturändringar) och kan vissa på bättre utmattningsegenskaper. Sen är det mycket viktigt att man har med sig utförarna så att man inte tappar de positiva egenskaperna med ett dåligt utförande. Det kan vara tuffare att packa massor med PMB. Det finns även möjlighet att optimera recepten på ett annat sätt vid användning av PMB utifrån de egenskaperna som finns i bindemedlet. Vi har några mycket intressanta provsträckor med special PMB för överläggning av vägar med hög andel sprickor. Vi har även använt PMB i så kallade SAMI-konstruktioner som en flyttande armering. Inom detta område finns nog mer att göra. Island Forsøget udført for 17 år siden var vellykket med hensyn til sporkøringsresistens. Men det blev vurderet at asfalt med PMB var for dyrt i forhold til PMA. Finland Återvinningen av PMB-beläggningar är anspråkslös p.g.a. låg produktion av PMB-beläggningar. Krossning av PMB-beläggning är svår (dyr). PMB-beläggning kan återvinnas åtminståne i litet omfång. - Emissioner vid utläggning av PMB-asfalt har utförts (typ gjutasfalt och mastix). Inga större arbetshygieniska problem har påvisats, trots hög temperatur (cirka 200 C). Basbitumen innehåller små mänder lätt flyktiga komponenter och synbarligen binder SBS dessa komponenter! Danmark Som nævnt har vi gode erfaringer med fabriksfremstillet PMB. I DK er anvendelsen af in situ modificering udbredt. Dette kan lade sig gøre ud fra de danske bindemiddelspecifikationer, hvor der findes en gruppe der benævnes Anden PmB, in-situ el. special bindemiddel. Erfaringerne med denne gruppe er ikke nær så god og man kan diskutere om det i det hele taget har noget med modificeret bitumen at gøre. Der findes dårlige erfaring med anvendelse af dette til SRS belægninger. Teknikken kan anvendes til at forøge sporkøringsresistensen i bære og bindelag, men den anvendes efter hånden til mange andre formål. Af konkurrencemæssige årsager er vi også blevet nød til at anvende denne teknik. Effekten er ikke nær så god som fabriksfremstillet PMB, men in situ teknikken er billigere. Modificeret bitumen/asfalt har været anvendt i Danmark igennem de seneste 30 år og specielt de seneste års gode, praktiske erfaringer med in-situ modificering har gjort modificering meget udbredt i Danmark.

14 Norge Det er viktig at det polymermodifiserte bindemidlet som produseres har en kvalitet som gir lengre levetid for asfaltdekkene, som forsvarer den økte kostnaden. Det er derfor viktig å jobbe videre med testmetoder og spesifikasjoner. Så lenge vi i hovedsak har reseptorienterte kontrakter og laveste pris som tildelingskriterium vil gode spesifikasjoner være svært viktig. Funksjonskontrakter vil sannsynligvis gi en utvikling av stadig bedre bindemidler for å oppnå konkurransefortrinn. Erfaringer fra polymerprodusenten Kraton: