سويسرا تقدم روشتة عملية لإعادة التدوير الكامل للإسفلت بدلا من بناء طرق جديدة

في فصل الربيع، لا تنبت أزهار الثلج والزعفران فحسب، بل تنبت أيضًا مواقع البناء على الطرق السويسرية، أعمال الإصلاح والترقيع والتجديد في كل مكان.

يتم إعادة تدوير بعض الأسفلت القديم الناتج عن شبكة الطرق السويسرية، ولكن ينتهي الأمر بحوالي 750 ألف طن في مدافن النفايات كل عام، حيث يتراكم في الجبال السوداء المرتفعة أكثر من أي وقت مضى.

من حيث المبدأ، تتفق الحكومة الفيدرالية والكانتونات، أصحاب الطرق الرئيسية، على ضرورة إعادة هذه الجبال الإسفلتية إلى الطرق السويسرية، ومع ذلك، فإن سويسرا متطورة للغاية بحيث لا يتم بناء أي طرق جديدة تقريبًا.

ومن ثم، فمن المهم للغاية أن تكون نسبة الأسفلت المعاد تدويره عالية قدر الإمكان عند إجراء الإصلاحات والترقيع والتجديدات، “لكن هذا يتطلب فهمًا أفضل للتفاعل بين الأسفلت المستصلح والمواد الجديدة، وعمليات الإنتاج المعدلة، وقبل كل شيء، تعليمات وأدوات عملية للصناعة”، كما يقول الباحث في إمبا مارتينز زومانيس.

هذه هي بالضبط أهداف مشروع بحث HighRAP ، الذي نفذه زاومانيس بالتعاون مع المكتب الفيدرالي للطرق (FEDRO)، والمكتب الفيدرالي للبيئة (FOEN)، وكانتوني زيورخ وجراوبوندن، والعديد من شركاء الصناعة منذ عام 2019 وحتى أوائل عام 2019. 2023.

لا توجد مادة متسقة

يتكون الأسفلت من خليط من الركام والقار الرابط، والذي يتم تعديله أحيانًا باستخدام البوليمرات للطرق عالية الأحمال، القيود السابقة على استخدام رصيف الأسفلت المستصلح (RAP) لبناء طرق جديدة تعتمد في المقام الأول على حقيقة أن المادة الرابطة في الأسفلت تتقادم بمرور الوقت وبالتالي تصبح قاسية.

وهذا يؤدي إلى القابلية للتشقق، لاوة على ذلك، قد لا تمتزج المادة القديمة جيدًا مع المادة الجديدة أثناء عملية الخلط.
والمشكلة الأخرى هي النقص المتكرر في تجانس خطة عمل إعادة التوطين، تجتمع المواد من طبقات الطرق المختلفة ومن مختلف الأعمار معًا، وتلتقي أحجام الحبيبات المختلفة، ومع ذلك، فإن إنتاج الأسفلت عالي الأداء يتطلب الاستمرارية.

هناك طرق تصميم مثبتة لتطوير المزيج واختبارات موحدة لمراقبة الجودة. ولكن عند إضافة الأسفلت المستصلح إلى عمليات الإنتاج الحالية، فإن الطرق التي أثبتت جدواها تصل بسرعة إلى حدودها القصوى.

من أجل زيادة محتوى RAP بشكل عام، هناك حاجة إلى الابتكارات على عدة مستويات – بما في ذلك إزالة الأسفلت القديم ومعالجته، عادة ما يتم طحن الأسفلت من الطريق ثم سحقه، “في أفضل الأحوال، يظل الركام الأصلي سليمًا في العملية، ويتم إنتاج أقل قدر ممكن من الغبار، وهو ما يسمى بمادة الحشو”، يوضح زومانيس، “لأن هذين العاملين يجعلان إعادة الاستخدام أمرًا صعبًا”.

تبسيط إعادة استخدام الأسفلت

يقدم في دراسته معايير جديدة تعتمد على اختبارات عملية تهدف إلى توحيد توصيف معالجة RAP وبالتالي تبسيط إعادة استخدام الأسفلت.

بالإضافة إلى حجم الحبوب ومحتوى الغبار، فإن محتوى البيتومين الأصلي وخصائصه أمر بالغ الأهمية ويمكن أن يختلف بشكل كبير حسب المصدر. لذلك يوفر زومنيس نموذج حساب بسيط للممارسين يحدد التباين المسموح به اعتمادًا على التطبيق المستقبلي.

كما يقدم أيضًا نموذجًا حسابيًا عمليًا مشابهًا لجرعة “المجدد”، وهي مواد زيتية تعمل على تليين المادة الرابطة القديمة في الأسفلت المستصلح وبالتالي تجعلها صالحة للاستعمال مرة أخرى، تعتمد مستحضرات تجديد الشباب هذه، على سبيل المثال، على الزيت طويل القامة، وهو منتج بيولوجي ثانوي من إنتاج الورق.

يعد إنتاج الأسفلت باستخدام RAP أكثر تعقيدًا بكثير من إنتاج الأسفلت الجديد نظرًا للعدد الكبير من المواد والمواد المختلفة التي يتم خلطها معًا، علاوة على ذلك، هناك عدم يقين بشأن الخصائص الفعلية للمواد وكيفية تفاعلها.

يقول زومنيس: “إن نهج كتاب الوصفات، كما يتم التعامل معه في تصميم المزيج التقليدي، لا يفي بالغرض”، وبدلًا من ذلك، يقترح دمج أساليب الاختبار القائمة على الأداء في العملية لفحص المادة بحثًا عن التشقق أو التشوه البلاستيكي.

اختبارات حقيقية على الطريق

“ومع ذلك، في نهاية المطاف، فإن المشاريع التجريبية الناجحة والاختبارات الحقيقية هي التي يمكن أن تمنح أصحاب الطرق وبناة الطرق الثقة في الأسفلت الذي يحتوي على نسبة عالية من RAP،” كما يقول الباحث في Empa لهذا السبب، تم تركيب أسفلت HighRAP على قسمين من الطريق كجزء من مشروعه – على شارع Aathalstrasse المزدحم في أوستر من ناحية، وعلى Lukmanierpassstrasse من ناحية أخرى، حيث تختلف متطلبات سطح الطريق بشكل كبير بسبب الارتفاع العالي.

في Uster، يمكن بسهولة إدخال محتوى RAP بنسبة 30% أثناء الارتداء دون أي خسارة في الأداء،”عادة اليوم، بالنسبة لمثل هذا الطريق الذي يشهد حركة مرور كثيفة، يتم حذف RAP بالكامل في دورة الارتداء،” يوضح زومانيس.

بالنسبة للدورة التدريبية الأساسية، أظهر أوستر أن ما بين 40% إلى 50% من RAP ممكن، في كلتا الحالتين، يتم استخدام الأسفلت مع مادة رابطة معدلة بالبوليمر كمعيار قياسي.

يقول زومنيس: “لزيادة محتوى RAP بشكل أكبر، يمكن استخدام رابط معدل عالي البوليمر. وهذا من شأنه أن يعوض نقص البوليمرات في رابط RAP”.

وعلى النقيض من الطريق في أوستر، فإن الطريق فوق ممر لوكمانيير لا يتعرض لحركة مرور كثيفة، بل لظروف مناخية أكثر قسوة.

يقول زومنيس: “على هذا الارتفاع البالغ 1900 متر، يمكن أن تؤدي التقلبات المرتفعة في درجات الحرارة إلى حدوث تشققات في سطح الطريق”، لكنه أظهر في مشروعه أن الأسفلت الذي يحتوي على نسبة عالية من RAP يمكنه أيضًا تحمل هذه الظروف.

تم رصف الأسفلت بمحتوى RAP بنسبة 85% في طبقة الأساس، والإسفلت بمحتوى RAP بنسبة 70% في الطبقة الأساسية والطبقات الرابطة أعلاه، دون أي مشاكل.

وبعد الاختبارات المعملية، أثبتت الأرصفة أيضًا مقاومتها بشكل خاص للتشققات التي يخشى حدوثها بسبب تقلبات درجات الحرارة.

ستستمر مراقبة قسمي الاختبار في أوستر وممر لوكمانيير في السنوات القادمة وسيتم استخدامهما لدراسة سلوك أسفلت RAP على المدى الطويل، ومع ذلك، فإن زومنيس متفائل بالفعل، حيث من غير المرجح أن تنمو الجبال السوداء في مدافن النفايات بشكل كبير في السنوات المقبلة.

ويرجع هذا جزئيا إلى مشاريع مثل مشروعه، والتي توضح الإمكانيات التكنولوجية، ولكن أيضا بسبب الدعوات التي صدرت بالفعل على المستوى السياسي لحظر مدافن النفايات على الأسفلت المستصلح، ويهدف هذا إلى زيادة الحوافز لإعادة التدوير الكامل للإسفلت المستصلح.

تابعنا على تطبيق نبض