Perinteisten asfalttibetonipäällysteiden korvaamismahdollisuudet matalalämpöasfaltilla Helsingissä osana kasvihuonepäästöjen vähentämistä

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2016
Department
Major/Subject
Liikenne- ja tietekniikka
Mcode
R3004
Degree programme
Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
87 + 33
Series
Abstract
Matalalämpöasfaltilla (MLA) tarkoitetaan asfalttimassaa, joka valmistetaan muunnellun sideaineen avulla tyypillisesti kymmeniä celsiusasteita matalammassa lämpötilassa kuin perinteiset asfalttimassat kuitenkin siten, että kiviainekset kuumamassan tapaan kuivataan. Muuntelemalla sideainetta asfalttimassa voidaan valmistaa matalammassa lämpötilassa, mutta sideaineen ominaisuudet käyttölämpötiloissa vastaavat kuitenkin perinteisissä asfalttimassoissa käytettyjen sideaineiden ominaisuuksia. Alentamalla valmistuslämpötilaa voidaan vähentää energiankulutusta ja siten myös valmistuksesta aiheutuvia kasvihuonepäästöjä. Diplomityön tavoitteena oli tutkia matalalämpöasfaltin kestävyyttä verrattuna perinteiseen asfalttibetoniin Helsingissä sijaitsevien noin vuoden ikäisten koekohteiden avulla sekä selvittää MLA:n mahdollisten päästövähennysten merkitystä Helsingin ilmastotavoitteessa. Lisäksi tavoitteena oli arvioida kompensoivatko päästövähennykset mahdollista kestävyyden alentumista sekä esittää suositus matalalämpöasfalttien käyttömahdollisuuksista. Työssä selvitettiin ulkomailla käytössä olevien valmistuslämpötilaan perustuvien luokkien jaotteluperiaatteet, joiden pohjalta laadittiin ehdotus suomenkielisten vastineiden ja niiden luokittelun pääperiaatteista. Kirjallisuusselvitys osoitti, että erilaisia sideainetta muuntelevia valmistusmenetelmiä on hyvin paljon ja myös niiden vaikutukset ovat vaihtelevia, mistä syystä vaikutuksia tulee arvioida tapauskohtaisesti. Valmistusmenetelmät voidaan kuitenkin jakaa kolmeen pääluokkaan, jotka ovat orgaanisten ja kemiallisten lisäaineiden käyttö sekä bitumin vaahdotus. Kenttä- ja laboratoriokokeiden perusteella voidaan todeta, että todellinen sekoituslämpötila vaihtelee merkittävästi, mutta MLA-massat tiivistyvät matalissakin lämpötiloissa riittävän hyvin. MLA-koekohteiden urautuminen ei ollut poikkeavaa perinteiseen asfalttibetoniin verrattuna ja kiviaineksen nastarengaskulutuskestävyydellä on merkittävin vaikutus päällysteen urautumiseen. MLA-päällysteiden halkaisuvetolujuus- ja jäykkyysarvot olivat pienempiä kuin perinteisellä asfalttibetonilla, mutta tulokset olivat hyväksyttäviä. Työssä havaittiin, että MLA-massoilla saavutettavien päästövähennysten vaikutus on marginaalinen Helsingin kaupungin ilmastotavoitteessa ja lisäksi MLA-massojen hinta on niin korkea, että päästöjen vähentäminen niiden avulla ei olisi kannattavaa, mutta tilanne voi muuttua, jos MLA-päällysteiden hinta laskee.

Warm Mix Asphalt (WMA) is manufactured with a dried aggregate and altered asphalt binder at reduced temperatures compared with conventional Hot Mix Asphalt (HMA).The altered binder enables lowering the mixing temperature, while maintaining equivalent properties at service temperatures compared with binders, which are regularly used in Hot Mix Asphalts. The reduced mixing temperature decreases energy consumption, which leads to lower greenhouse gas emissions. The aim of this master’s thesis was to research the durability of WMAs compared with conventional Hot Mix Asphalt Concrete (HMA) in Helsinki via field paving test sites, which were laid approximately one year ago. Another aim was to investigate the significance of the potential greenhouse gas reductions in the context of climate targets of the city of Helsinki. The aim was also to evaluate if the potential greenhouse gas reductions compensate for the possible reduction of pavement durability and to assess feasibility of using WMAs to give recommendations. The thesis also gives temperature based classification for asphalt mixes used abroad and a recommendation for the equivalent Finnish translations and classification principles. Literature review revealed that there are a variety of different binder viscosity reducing techniques available and their use should be considered case by case. The WMA production techniques can, however, be divided into three main groups which are organic and chemical additives as well as binder foaming technologies. Based on the field trials and laboratory tests it was found that the actual mixing temperature can vary significantly although the WMA pavements were compacted sufficiently even at lower temperatures. The permanent deformation of WMAs at the test sites was comparable with the HMA and the main cause for rutting was the durability of the aggregate against the wear of studded tires. The indirect tensile stiffness and strength test results of the WMA were lower in comparison with HMA, however the results were still acceptable. Calculations suggest that the greenhouse gas reductions achieved by the use of WMAs have only marginal effects on the climate targets of the city of Helsinki. In addition, the cost of WMA is so high that it is not worthwhile to include it in the action list for climate targets at the moment. If prices come down, this may of course change.
Description
Supervisor
Pellinen, Terhi
Thesis advisor
Valtonen, Jarkko
Laine, Tomi
Keywords
matalalämpöasfaltti, asfalttibetoni, kestävyys, kasvihuonepäästöt
Other note
Citation