Ha ezt a cikket olvasod, akkor valószínűleg tisztában vagy vele, hogy a RAP („reclaimed asphalt pavement”, azaz újrahasznosított aszfaltburkolat) sokoldalúan felhasználható a friss aszfaltkeverékekben. A fenntarthatóság mellett a RAP egyik fő előnye, hogy a visszanyert (öregedett) aszfaltkötőanyag részben vagy teljes egészében pótolhatja a friss kötőanyagot. De vajon mennyire működik ez a helyettesítés a gyakorlatban? Biztosan minden visszanyert kötőanyag valóban „aktív” marad? Vagy inkább „fekete kő” (black rock) módjára viselkedik, ami annyit jelent, hogy a kötőanyag olyan merev és inaktív, hogy gyakorlatilag csak a kőváz szerepét tölti be?

Mielőtt azonban a RAP részleteit vennénk górcső alá, érdemes röviden megnézni a reclaimed asphalt shingles (RAS) példáját is. A RAS – amely főként bontott vagy gyártási hulladék bitumenes zsindelyt jelent – néhány évtizede nagy reményekkel került be a köztudatba. Egy ideig a RAS bekeverése a keverékekbe olcsóbb és környezetbarát alternatívának tűnt. Idővel viszont bebizonyosodott, hogy a RAS rendkívül rideg és inaktív kötőanyagot tartalmaz, ezért hajlamos a „fekete kő” jelenségre és sok helyen korai burkolathibákat okozott. Ennek következtében 2014 óta folyamatosan csökken a RAS alkalmazása aszfaltkeverékekben.^[1]

„…Ha a RAS kötőanyag gyakorlatilag nem olvad ki és nem kötődik meg, akkor a RAS csupán kőként viselkedik, minimális aktív kötőanyag-hozzájárulással.”

Miért lett a RAS-ból „fekete kő” – és mit tanulhatunk ebből?

AASHTO PP78 szerint, ha a gyártás során 5% RAS-t teszünk a keverékbe, akkor a keverék teljes tömegére számítva plusz 0,2% kötőanyagot kell hozzárendelni, hogy kompenzáljuk azt a RAS kötőanyag-részt, amely nem válik aktívvá. Ez a szabványos megközelítés implicite azt feltételezi, hogy a RAS kötőanyag 80%-a mégiscsak aktív marad. A tapasztalatok és kísérletek (például a RAS + szűz aggregátum 350 °F-on való keverése) azt mutatják, hogy valójában alig történik kötőanyag-átadás, a RAS-ból nem oldódik ki releváns mennyiségű bitumen. A RAS szinte változatlanul megmarad egy „fekete kődarabnak”.

Sőt, bizonyos állami (DOT) előírások még mindig 100%-ban aktívnak tekintik a RAS kötőanyagot, és megengedik, hogy 1:1 arányban pótolja a friss kötőanyagot – akár a keverék 20%-áig. A gyakorlatban azonban, minden környezeti előnye mellett, a RAS kötőanyag alig járul hozzá a valós keverék-„ragasztáshoz”. Ez azt a tanulságot adja, hogy néha a szabványaink és gyakorlataink hosszú évekig késlekednek, mire felzárkóznak a valós viselkedés igazolásához.

RAP kötőanyag – aktív vagy inaktív?

Innen adódik a kérdés: „Lehetséges, hogy a RAP is csak egy fekete kő?” – azaz inaktív kötőanyaggal rendelkező szemcsék halmaza. Kicsit szentségtörésnek hangzik, hiszen a RAP a világon a legnagyobb mennyiségben újrahasznosított építőanyag, és sok esetben bizonyítottan jól működik. Való igaz, a RAP kötőanyag tipikusan kevésbé rideg, mint a RAS kötőanyag. Ugyanakkor találunk bőven példát arra is, hogy a magas RAP-tartalmú keverékek korai károsodásokhoz, repedésekhez vezettek – különösen, ha a RAP kötőanyag nem olvadt egybe megfelelően a friss bitumennel, vagy éppen nem kapott elegendő új, lágyabb kötőanyagot vagy rejuvenátort a ridegség csökkentésére.

Ezzel foglalkozik a NCHRP 9-68 – „Recycled Asphalt Materials: Binder Availability and Its Impact on Mix Performance” kutatási projekt (2022–2025), ahol a szakemberek részletesen vizsgálják a RAP-kötőanyag hozzáférhetőségét (activeness) és annak hatását a keverék teljesítményére.^[3]

Miért született vita a RAP teljes aktivitásáról?

A korábbi évtizedekben szinte mindenhol úgy kezelte a szakma, hogy a RAP kötőanyag 100%-ban helyettesítheti a szűz bitument („1:1 arány”), pl. egy 20% RAP-tartalmú keveréknél a szükséges friss bitumen mennyiségét 20%-kal lehet csökkenteni. Ma már azonban egyre több DOT és kutató számol be arról, hogy a valóság ennél árnyaltabb. A nagyon oxidált, öregedett és kemény kötőanyag nem feltétlenül lesz teljes egészében „aktiválva”, még akkor sem, ha forró friss kötőanyaggal vagy melegebb keverési hőmérséklettel dolgozunk. Ráadásul a RAP gyakran nincs előmelegítve a keverékgyártás során, így a RAP hideg állapotból lép be a keverőbe, és a rövid idejű keverési folyamat alatt nem mindig tud megolvadni/kioldódni úgy, hogy a friss aggregátumokat is bevonja.

„A RAP merevebb, oxidált kötőanyagának közvetlen ’belereszelése’ a friss bitumenbe sokszor nem megy végbe tökéletesen – a valóságban a RAP bizonyos hányada ténylegesen ’fekete kő’ marad.”

Példák és kísérletek – a fekete kő elmélet felé

• Georgia DOT
  A 2012 tájékán végzett laborvizsgálat során a GDOT azt tapasztalta, hogy ha 350 °F-ra (kb. 177 °C) hevített szűz aggregátumokat RAP-pal (amit nem melegítettek elő) kevertek, egyáltalán nem volt észlelhető a RAP kötőanyag átadása a friss kőanyagra. Hasonló eredményt kaptak egy üzemi (keverőtelepi) kísérletben is, 30% RAP tartalomnál sem látszott lényegi bitumen-migráció a szűz agregátumokra. Ez meglepő volt annak fényében, hogy sok DOT 100%-os RAP-kötőanyag-hozzájárulást feltételez.
• NCHRP 9-58
  Egy másik fontos projekt (NCHRP 9-58) kimutatta, hogy a RAP kötőanyag elérhetősége (availability) összefüggésben áll a RAP merevségével. Minél merevebb, öregebb a RAP bitumen, annál kisebb hányada válik valóban aktívvá. Ez teljesen logikus: a nagyon öreg bitumen nehezebben olvad újra, és kevesebb kölcsönhatásba lép a szűz kötőanyaggal.
• Boroszilikát-gyöngyök módszere
  Mohajeri és munkatársai (2015)^[4] bevezettek egy kreatív módszert, ahol a friss aggregátumok egy részét „átlátszó üveggyöngyökkel” helyettesítik, majd a keverés után megnézik, milyen bitumenfilm rakódott rájuk. A kivont és elemzett bitumen tulajdonságait összevetik a 100%-os erőltetett keverés (force-blend) eredménnyel, így megbecsülhető, valójában mekkora hányadban került át a RAP bitumen a friss kötőanyagba (azaz mennyi a tényleges RBA – „RAP Binder Availability”). E módszer elég jól számszerűsíti, hogy mekkora a „fekete kő” arány a RAP-ban.

Hogyan reagálnak rá a DOT-ok?

A Southeastern Asphalt User-Producer Group (SEAUPG) 2023-as novemberi éves találkozóján többen is beszámoltak arról, hogy részleges RAP-kötőanyag jóváírást (partial RAP binder credit) alkalmaznak. Például ha a DOT csak 80%-os elérhetőséget tételez fel, akkor 20% „fekete kő” jellegű hozzájárulásra számítanak, és ennek megfelelően több szűz kötőanyagot engednek (vagy írnak elő) bekeverni a keverékbe. A szakmai visszajelzések szerint ezáltal:

• Kisebb a kockázata a repedésnek és a rideg burkolat kialakulásának.
• Könnyebb lehet teljesíteni a minőségbiztosítási (QA) paramétereket.
• Némileg nő az előzetes költség a több szűz kötőanyag miatt, de az extra élettartam (már +2 hónap is) megtérítheti ezt.

A térkép alapján, amelyet 2021-ben állítottak össze, egyre több állam lép ebbe az irányba, míg mások (köztük Florida DOT és Texas DOT) épp most dolgoznak hasonló irányelvek bevezetésén. Az elfogadott RAP-kötőanyag elérhetőség (availability) 60–80% között mozog az ilyen reformokat végrehajtó államokban. Ezzel szemben az AASHTO M 323 (2022) továbbra is 100% aktív RAP-ot tételez fel, akárcsak a legtöbb hagyományos szabvány.

Mi a következő lépés?

Nehéz kérdés, hogy mennyire kellene a szabványokat és a mindennapi gyakorlatot gyorsan átalakítani. A hagyományos iparág gyakran lassan reagál az új kutatási eredményekre. Itt azonban úgy tűnik, hogy meglepően gyors a változás, hiszen olyan államok, mint Georgia (GDOT), máris 60%-ot vesznek figyelembe – ez messze van a korábbi 100%-os premissziótól. A fent említett labor- és terepi kísérletek meggyőzően mutatják, hogy a RAP-ban lévő bitumen egy része tényleg sosem lép be teljes értékűen a keverék „ragasztó” rendszerébe.

Ha a célunk a RAP maximum kihasználása, akkor tudnunk kell, hogy ezt nem érhetjük el kizárólag úgy, hogy egyre több RAP-ot teszünk be egészen addig, amíg probléma nem jelentkezik, majd visszavesszük a mennyiséget. Okosabb megoldás az, ha már az elején ismerjük a RAP gyengeségeit, és alkalmazunk:

• Puhább kötőanyagot (grade drop), de csak akkor, ha ténylegesen aktív RAP-tartalomhoz keveredik.
• Részleges kötőanyag-hozzájárulási szabályt (pl. 80% aktív, 20% inaktív).
• Rejuvenátort vagy extra hőmérsékletet a jobb kioldódás érdekében.
• És mindezekkel összehangolt Balanced Mix Design módszert.

Ezzel a szemlélettel elérhetjük, hogy a magasabb RAP-tartalmú keverék is kifogástalanul teljesítsen, és ténylegesen tartós legyen. A „fekete kő” jelenség nem egyik napról a másikra tűnik el, de felismerése kulcskérdés a jövő aszfalttervezésében.

„Nem az a cél, hogy kevesebb RAP-ot használjunk, hanem hogy okosan használjuk fel. Ha tudjuk, hogy például csak 75% aktív a RAP, máris beállíthatjuk a tervezési paramétereket, és így hosszabb élettartamú burkolatot kaphatunk.”

Összegzés

A RAP újrahasznosítása továbbra is kritikus a fenntartható útipar szempontjából, de a 100%-os kötőanyag-helyettesítés feltételezése sok helyen nem tartható. Sok friss kutatás és terepi adat mutatja, hogy a RAP bizonyos hányada „fekete kőként” (black rock) viselkedik, vagyis nem lép be a friss kötőanyaggal való kölcsönhatásba. Ez komoly tervezési, kivitelezési és minőségbiztosítási következményekkel jár. Ezért is jelennek meg az iparban az úgynevezett részleges RAP binder credit (partial binder availability) módszerek, amelyek reálisabban tükrözik a valós kötőanyag-elérhetőséget, és egyre több állam alkalmazza őket.

Ahol a RAP igazoltan puhább, jobban felmelegíthető, vagy rejuvenátorral kezelhető, ott javul a helyzet. De a kulcs a mérnöki szemlélet és a valós teljesítménykövetelmények beépítése a keveréktervezésbe. Ha hajlandók vagyunk szélesebb képet nézni – figyelembe véve a RAP öregedését, a maradék bitumen állapotát, a keverési/kötési folyamatokat –, akkor magasabb RAP-tartalmat is alkalmazhatunk anélkül, hogy a burkolat idő előtti meghibásodásnak lenne kitéve.

Egy dolog bizonyos: az iparágban közel sem evidens többé, hogy a RAP automatikusan 1:1 arányban helyettesíti a szűz bitument. A fejlett kutatások és a DOT-ok új szabályozásai arra mutatnak, hogy a jövő a finomhangolt, teljesítményorientált megközelítéseké, ahol minden RAP-forrás esetében vizsgáljuk a kötőanyag minőségét és reális rendelkezésre állását.

Felhasznált források

• (1) FHWA-HIF-22-001 Tech Brief – Practices and Lessons Learned When Using Reclaimed Asphalt Shingles in Asphalt Mixtures. (2021)
• (2) NCHRP 9-58 – The Effects of Recycling Agents on Asphalt Mixtures with High RAS and RAP Binder Ratios (2014-2018).
• (3) NCHRP 9-68 – Recycled Asphalt Materials: Binder Availability and Its Impact on Mix Performance (2022-2025).
• (4) Mohajeri et al., 2015. Blending of Virgin bitumen and RA Binder in Mixtures with High Amounts of RA.

Allen az Asphalt Institute regionális mérnöke Floridában. (Eredeti cikk: Asphalt Magazine, szerkesztett és fordított változat.)