Proiect de cercetare - ECOASFALT

(include aplicatii polimer CAPS)

Finantare: Bugetul de stat

Denumirea Programului din PN II: PARTENERIATE IN DOMENII PRIORITARE

Tip proiect: Proiecte Colaborative de Cercetare Aplicativa

Titlul proiectului: TEHNOLOGIE INTEGRATA DE PREPARARE A MIXTURILOR ASFALTICE COMPOZITE ECOLOGICE CU ADAOS DE COMPUSI OBTINUTI PRIN PRELUCRAREA DESEURILOR INDUSTRIALE, PENTRU REALIZAREA DE STRUCTURI RUTIERE PERFORMANTE (ECOASFALT)

Valoarea totala a contractului: 1.460.750 lei

Din care pe surse de finantare:

Sursa 1 - de la bugetul de stat: 1.250.000 lei
Sursa 2 - din alte surse atrase: 210.750 lei (cofinantare proprie)

Durata contractului: 29 luni

Autoritatea Contractanta: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii

Contractor: Centrul de Cercetare pentru Materiale Macromoleculare si Membrane

Parteneri proiect

Denumirea organizatiei participante in proiect	Acronim organizatie	Tip organizatie	Rolul organizatiei in proiect (Coordonator/partener)
Centrul de Cercetare pentru Materiale Macromoleculare si Membrane	CCMMM	IMM	Coordonator
Compania de Autostrazi si Drumuri Nationale SA - Centrul de Studii Tehnice Rutiere si Informatica	CESTRIN	SNC	Partener 1
Universitatea "Politehnica" din Timisoara - Facultatea de Constructii	UPT	UNI	Partener 2
Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti - Facultatea de Constructii Cai Ferate, Drumuri si Poduri	UTCB	UNI	Partener 3

Descriere proiect

Reteaua rutiera, drumurile, reprezinta calea spre bogatie a unei tari. Pe drept cuvant se poate afirma ca "drumul civilizatiei trece prin dezvoltarea drumurilor", ca acestea reprezinta aparatul circulator al economiei nationale. De calitatea retelei de drumuri, de starea ei tehnica depind in mare masura toate celelalte activitati economice, sociale, culturale ale natiunii, inclusiv calitatea vietii si bunastarea acesteia. Propunerea de proiect "TEHNOLOGIE INTEGRATA DE PREPARARE A MIXTURILOR ASFALTICE ECOLOGICE CU ADAOS DE COMPUSI OBTINUTI PRIN PRELUCRAREA SUPERIOARA A DESEURILOR INDUSTRIALE, PENTRU REALIZAREA DE STRUCTURI RUTIERE PERFORMANTE SI DURABILE" isi propune ca obiectiv major realizarea unor noi generatii de mixturi asfaltice - mixturi asfaltice compozite ecologice - precum si a unei noi generatii de imbracaminti bituminoase, ce au in compozitie ca adaosuri materiale de natura vegetala, minerala, organica, provenite din prelucrarea unor deseuri industriale, prin valorificarea superioara a acestora. Utilizarea acestor noi materiale va conferi imbracamintilor bituminoase rutiere performante deosebite, ce constau in cresterea rezistentei la oboseala si imbatranire, la deformatiile permanente datorita traficului intens, cresterea rezistentei la soc si reducerea tendintei de fisurare, reducerea susceptibilitatii termice a bituurilor, cresterea adezivitatii fata de agregatele naturale in prezenta apei si a temperaturilor scazute, imbunatatirea rezistentei la inghet-dezghet, cresterea duratei de viata cu cca 8-10 ani fata de cele clasice.

Propunerea de proiect lanseaza un concept nou - acela al mixturilor asfaltice compozite ecologice, care au in compozitia lor adaosuri de materiale ce imbunatatesc caracteristicile fizico-chimice si mecanice ale acestora. Proiectului prezinta un grad ridicat de noutate, originalitate, complexitate, deoarece realizarea mixturilor asfaltice compozite ecologice nu a fost niciodata abordata intr-un sistem integrat. Etapele de realizare cuprind 4 categorii majore de activitati (ce pot constitui singure propuneri de proiect) : imbunatatirea materiilor prime:

aditivi/modificatori pentru cresterea calitatii bitumurilor rutiere;
inlocuirea totala sau partiala a agregatelor de cariera cu zguri siderurgice;
armarea/ranforsarea mixturilor asfaltice cu fibre/fire;
elaborarea tehnologiei integrate inovative de realizare a acestor mixturi, experimentarea si validarea ei in cadrul unei intreprinderi inovative.

Produsele romanesti utilizate la mixturile asfaltice sunt obtinute prin prelucrarea superioara a deseurilor reciclabile din industrie, prin tehnologii nepoluante, ecologice (produse cu valoare adaugata), sunt usor accesibile si sunt competitive cu cele de import fiind utilizate intr-un domeniu de mare interes national - infrastructura terestra (drumuri si cai ferate).

Obiectiv proiect

Realizarea unei tehnologii integrate de preparare a mixturilor asfaltice compozite ecologice (MAEC), cu adaosuri de compusi obtinuti prin prelucrarea deseurilor industriale, compusi ce vor imbunatati calitatea materiilor prime: bitumuri rutiere si agregate minerale, dar si a mixturilor asfaltice, in vederea realizarii unor structuri rutiere performante.

Rezultate estimate

Bitumuri rutiere imbunatatite prin aditivare sau modificsre cu polimeri (Ba, Bm);
Inlocuirea partiala/totala a agregatelor minerale de cariera cu zguri siderurgice sau de otelarie;
Armarea/ranfordarea mixturilor asfaltice cu fibre naturale/sintetice;
Tehnologie de laborator pentru prepararea mixturilor asfaltice compozite ecologice (MAEC);
Elaborare manualului "Instructiuni Tehnice de preparare si punere in opera a MAEC la infrastructura rutiera"

Echipa de realizare a proiectului

Coordonator	Pasare Liliana Viorica	Director proiect Dr.Ing., CS II
	Radu Marin	Executant - Dr.Ing, CS I, specialist in inginerii tehnologice
	Radu Florica	Executant - Dr.Ing, CS III, specialist inginerie mecanica
	Rata Daniela	Executant - doctorand, CSIII, specialist chimie macro/ polimeri
	Viezure Ioana	Executant - Dr.Ing., postdoctoral, specialist chimie organica
	Cioroianu Florin	Executant - doctorand, specialist inginerie mecanica
	Tiron Vasile	Executant - as. cercetare, fizician
	Caruntu Viorica	Executant - economist
	Radu Valentin	Executant - doctorand, specialist IT
	Radu Daniela	Executant - MSc. Ing., specialist IT
Partener 1	Beica Vasilica	Responsabil P1 - Dr.Ing., specialist inginerie chimica
	Grisic Georgeta	Executant - CS II, specialist inginerie chimica
	Calin Cristina	Executant - inginer proiectare drumuri si poduri
	Selagea Elisabeta	Executant - inginer drumuri si poduri
	Bordeianu Ilie	Executant - inginer drumuri si poduri
	Bica Elena	Executant - Tehnician laborator
	Zamfir Ioana	Executant - Tehnician laborator
	Dumitru Elena	Executant - Tehnician laborator
	Negre Florin	Executant - tehnician structuri rutiere
	Popescu Margareta	Executant - economist
	Dumitru Eugen	Executant - tehnician structuri rutiere
	Gasner Daniela	Executant -Tehnician laborator
Partener 2	Belc Florin	Responsabil P2 Prof.Univ. Dr.Ing.
	Lucaci Gheorghe	Executant - Prof.Univ. Dr.Ing.
	Costescu Ciprian	Executant - As. Univ., Dr.Ing.
	Marc Paul Teodor	Executant - As. Univ., Dr.Ing.
	Buzuriu Ionut Alin	Executant - doctorand
Partener 3	Racanel Carmen	Responsabil P3 Conf.Univ. Dr.Ing-CFDP
	Dicu Mihai	Executant - Prof.Univ. Dr.ing.
	Lazar Stefan	Executant - Sef lucrari, Dr.Ing.
	Burlacu Adrian	Executant - Sef lucrari, Dr.Ing
	Petcu Claudia	Executant - As.Univ. Dr.Ing.
	Craciunescu Florentina	Executant - tehnician
	Predescu Andrei	Executant - tehnician
	Ghimpeteanu Ion	Executant - Laborant

Plan de realizare al proiectului

Descarcati apasand aici.

Rapoarte de activitate

Rezultate etapa 1:

Cercetarile efectuate in cadrul etapei I, au condus la obtinerea rezultatelor propuse in planul de realizare al proiectului si anume:

Studiu privind identificarea si prelucrarea unor deseuri industriale pentru stabilirea, obtinerea si caracterizarea claselor de compusi chimici necesari la realizarea de lianti bituminosi si mixturi asfaltice ecologice, realizat in urma analizei unei documentatii ce a avut la baza 37 de indicatii bibliografice. Acest studiu a condus la stabilirea claselor de deseuri industriale, a tehnicilor de prelucrare a acestora pentru obtinerea de materiale si compusi chimici ce constituie alternative eficiente pentru inlocuirea agregatelor minerale naturale si a materialelor utilizate la stabilizarea/ranforsarea mixturilor asfaltice in constructia de drumuri. S-au stabilit metodele de caracterizare pentru deseurile industriale ce se vor utiliza: zgurile de otelarie si cenusa zburatoare de termocentrala, fibrele sintetice si naturale (provenite din industria pielariei, celulozei, textila, prelucrarea sticlei), precum si compusii chimici ce se vor recupera din subproduse ale industriei petrochimice, chimice si rezidii din industria alimentara (uleiuri si grasimi).
Studiu privind utilizarea compusului tensioactiv de tip amido-aminic si a modificatorului polimer CAPS pentru aditivarea /modificarea bitumurilor rutiere. Caracterizarea fizico-chimica si mecanica specifica a noilor tipuri de bitum modificat-Bm si aditivat Ba, realizat pe baza unei analize din peste 60 documentatii in domeniu. Studiul a stat la baza stabilirii compusului tensioactiv de tip amido-aminic si a modificatorului CAPS pentru aditivarea /modificarea bitumurilor rutiere. de asemenea s-au stabilit: materialelor adecvate obtinerii CAPS si a compusului tensioactiv amido-aminic; tehnicile de preparare si caracterizare a acestora in vederea utilizarii lor pentru aditivarea/modificarea bitumurilor rutiere.
Raport de cercetare - experimentare privind utilizarea compusului tensioactiv de tip amido-aminic si a modificatorului CAPS pentru aditivarea / modificarea bitumurilor rutiere, realizat pe baza lucrarilor experimentale de laborator in care:
- s-au studiat tipurile de bitumuri rutiere D 60/80 si D 80/100, si s-au determinat caracteristicile fizico-chimice, structura morfologica, precum si caracteristicile fizico-mecanice, in regim static si dinamic.
- s-a urmarit influenta modificatorul polimeric CAPS asupra comportarii reologice a bitumului modificat (Bm), caracteristicile fizico-chimice si mecanice, precum si proportia optima a acestuia in bitum.
- s-au studiat modalitatile de aditivarea a bitumurilor cu aditivi tensioactivi, stabilirea retetelor optime a unui bitum aditivat (Ba), precum si caracteristicile fizico-chimice si mecanice.
Studiile elaborate si datele obtinute in cadrul lucrarilor experimentale sunt rezultate de interes pentru partenerii din consortiul prezentului proiect, vor fi transmise la responsabilii partenerilor la proiect si vor constituii baza pentru activitatile planificate in etapele 2 si 3 , conform planului de realizare a proiectului.
Planul de management al proiectului care cuprinde modul de gestionare a rezultatelor obtinute in etapa 1 si stabileste o masa rotunda cu responsabilii partenerilor la proiect in ianuarie 2015 pentru demararea lucrarilor pentru etapa 2 a proiectului si trasarea responsabilitatilor fiecarui partener. Pentru urmarirea stadiului de realizare a obiectivelor propuse in etapa 2 a proiectului vor mai avea loc mese rotunde cu partenerii in lunile iunie si septembrie 2015. Diseminarea obiectivelor proiectului, pe baza datelor preliminare realizate aceasta etapa sunt prezentate in pagina web a proiectului, si au fost prezentate la potentiali parteneri din Africa de Sud.

Rezultate etapa 2:

Cercetarile efectuate in cadrul etapei II, au condus la obtinerea rezultatelor propuse in planul de realizare al proiectului si anume:

Stabilirea recepturilor optime pentru aditivarea/modificarea bitumurilor rutiere cu compusi chimici Caracterizarea fizico- chimica si mecanica a noilor bitumuri de tip Ba, Bm. Cercetarile efectuate in cadrul laboratorului de drumuri de la Univ. Politehnica Timisoara au condus la obtinerea bitumurilor aditivate cu compusul tensioactiv EMO 2FCT (Ba), a bitumului OMV 50/70 si Orlen 50/70 modificat cu bloccopolimerul SBS si PBA/PMMA (Bm), a modului de preparare, precum si a caracteristicilor fizico chimice si mecanice.
Stabilirea recepturilor optime pentru inlocuirea partiala a agregatelor minerale cu zguri minerale de otelarie/furnale, in mixturile asfaltice. Cercetarile efectuate in cadrul facultatii de Drumuri si poduri de la UTCB, au condus la elaborarea unei retete de asfalt bituminos, stabilindu-se initial reteta martor de tip AB 25, dupa care s-au preparat retetele de mixturi cu inlocuirea partiala sau totala a agregatelor minerale de cariera. Agregatele naturale de la cariera Hoghiz au fost inlocuite in proportie de 50 si 100% cu zguri de otelarie de la Arcelor Mittal, mixturile asfaltice preparate au fost caracterizate fizico-mecanic, in regim static.
Proiectarea tehnologiei integrate de laborator privind obtinerea mixturilor asfaltice compozite ecologice (MAEC). Cercetarile efectuate de Cestrin si CCMMM au condus la proiectarea unei tehnologii integrate de laborator pentru obtinerea mixturilor asfaltice ecologice, utilizand bitum OMV de tip 50/70 modificat cu SBS, inlocuitori de agregate, cu zguri de otelarie Arcelor Mittal, cu variatia continutului de bitum, pentru stabilirea recepturii optime. Mixturile obtinute au fost caracterizate fizico-mecanic, d.p.d.v. al densitatii aparente, absorbtiei de apa, stabilitatii Marshall si fluajului.
Realizarea si experimentarea partiala atehnologiei integrate de laborator privind obtinerea mixturilor asfaltice compozite ecologice. Caracterizarea fizico-chimica si mecanica a MAEC preparate. Cercetarile efectuate de Cestrin si CCMMM au condus la selectarea retetei optime, cu un continut de bitum de 4,5%, continut care asigura o valoare ridicata a stabilitatii Marshall, caracteristica cea mai importanta pentru o mixtura bituminoasa. Au fost preparate 2 recepturi cu acelasi continut de bitum, pentru evidentierea reproductibilitatii, si au fost caracterizate fizico-mecanic, in regim static si regim dinamic.
Planul de management al proiectului a fost actualizat pentru gestionarea rezultatelor obtinute in etapa anterioara, in contextul reducerilor bugetare si modificarilor din planul de realizare. S-a stabilit organizarea unor mese rotunde cu responsabilii partenerilor de proiect in ianuarie 2015 pentru demararea lucrarilor etapei 2 a proiectului si trasarea responsabilitatilor fiecarui partener, si in martie 2015 respectiv septembrie 2015 pentru analiza stadiului de realizare a proiectului, corelarea rezultatelor si definitivarea documentelor de predare.
Diseminarea rezultatelor proiectului. Datele preliminare realizate in aceasta etapa sunt prezentate in pagina web a proiectului, precum si la intalnirile cu oamenii de afaceri din Franta si Spania. De asemenea a fost elaborata si prezentata lucrarea "The Improvement of Bitumen Properties using Acrylic Polymers" la International Scientific Conference Road Research and Administration (CAR), VIIth edition, 9-11 iulie 2015, Bucuresti.

Rezultate etapa 3:

Cercetarile efectuate in cadrul etapei III, au condus la obtinerea rezultatelor propuse in planul de realizare al proiectului si anume:

Stabilirea unor recepturi optime pentru aditivarea/modificarea bitumurilor rutiere cu compusi chimici. Caracterizarea fizico-chimica si mecanica a noilor bitumuri de tip Ba, Bm. Cercetarile efectuate in cadrul laboratorului de drumuri de la Univ. Politehnica Timisoara au condus la obtinerea bitumurilor aditivate cu compusul tensioactiv Adeten (Ba), a bitumului OMV 50/70 si Orlene 50/70 modificat cu compusi elastomeri-termoplastici (Bm), a modului de preparare, precum si a caracteristicilor fizico-chimice si mecanice.
Stabilirea unor recepturi optime pentru inlocuirea partiala a agregatelor minerale cu zguri minerale de otelarie/furnale, in mixturile asfaltice. Cercetarile efectuate in cadrul Facultatii de Drumuri si Poduri de la UTCB, au condus la elaborarea unei retete de asfalt bituminos, stabilindu-se initial retete martor de tip AB 25 si BAD 22,4, dupa care s-au preparat retetele de mixturi cu inlocuirea partiala a agregatelor minerale de cariera. Agregatele naturale de la cariera SOIMUS au fost inlocuite in proportii variabile cu diverse sorturi de zguri de otelarie de la Arcelor Mittal, mixturile asfaltice preparate au fost caracterizate fizico-mecanic, in regim static si dinamic.
Experimentarea tehnologiei integrate de laborator privind obtinerea mixturilor asfaltice compozite ecologice. Caracterizarea fizico-chimica si mecanica a MAEC preparate. Cercetarile efectuate de CESTRIN si CCMMM au condus la selectarea retetei optime, cu un continut de bitum de 4,2%, si respectiv 4,3%, continut care asigura o valoare ridicata a stabilitatii Marshall, caracteristica cea mai importanta pentru o mixtura bituminoasa. Au fost preparate cate 2 recepturi pentru cele 2 tipuri de structuri, pentru evidentierea domeniului minim – maxim de variatie si au fost caracterizate fizico-mecanic, in regim static si regim dinamic.
Protejarea drepturilor de proprietate industriala si diseminarea partiala a rezultatelor cercetarii. CCMMM si CESTRIN au depus la OSIM cerere de brevet de inventie privind prepararea mixturilor asfaltice compozite ecologice MAEC. Rezultatele partiale ale cercetarii au fost prezentate intr-o lucrare la Congesul International de la Albena, iunie 2016, precum si la a XI-a si a XII-a Conferinta internationala a URBAN-INCERC, martie si octombrie 2016, Bucuresti.
Elaborarea documentatiei de analiza tehnico-economica a tehnologiei integrate inovative MAEC. S-a elaborat de CCMMM un plan de afaceri privind prepararea MAEC, prin preluarea si transferul tehnologiei la INTERMETACO SA Deva,si la firma Constructii Drumuri si Lucrari de Arta Pitesti. Se obtine o rata a rentabilitatii sporite si o recuperare a investitiei in termen scurt.
Proiectarea tehnologiei integrate de preparare a MAEC, utilizand solutiile optime de aditivare bitumuri si de inlocuitori de agregate minerale cu zguri siderurgice. CESTRIN a proiectat reteta de preparare a MAEC utilizand solutiile optime de bitum aditivat si de inlocuitori de agregate minerale.
Verificarea functionalitatii tehnologiei integrate de obtinere a mixturilor asfaltice ecologice la realizarea structurilor rutiere. Caracterizarea in regim static si dinamic a MAEC. CCMMM a verificat parametrii tehnici si functionali ai tehnologiei de preparare a MAEC si a caracterizat in regim static (Marshall) si dinamic aceste mixturi asfaltice pentru realizarea straturilor de baza si a stratului de legatura ale viitoarelor structuri rutiere direct pe santier la firma Constructii de Drumuri si Lucrari de Arta Pitesti.

Rezultate etapa 4:

Cercetarile efectuate in cadrul etapei IV, au condus la obtinerea rezultatelor propuse in planul de realizare al proiectului si anume:

Retete de recepturi optime utilizand compusul tensioactiv de tip amido-aminic si modificatorii SBS, CAPS, pentru aditivarea/modificarea bitumurilor rutiere.
Retete de recepturi optime pentru inlocuirea partiala a agregatelor minerale cu zguri minerale de otelarie/furnale, in vederea proiectarii tehnologiei integrate de preparare a mixturilor asfaltice MAEC.
Tehnologie integrata de preparare a mixturilor asfaltice compozite ecologice (MAEC) de tip AB 25 si BAD 22,4, utilizand compusul tensioactiv de tip amido-aminic, modificatorii SBS, CAPS, cu inlocuirea partiala a agregatelor minerale cu zguri minerale de otelarie si adaos de pudreta de cauciuc.
Raport de cercetare, verificare si demonstrare a functionalitatii tehnologiei integrate de obtinere a mixturilor asfaltice compozite ecologice la realizarea structurilor rutiere. Pentru verificarea reproductibilitatii si demonstrarea functionalitatii tehnologiei integrate de obtinere a MAEC, s-au preparat probe pentru fiecare receptura selectionata, atat pentru mixturi asfaltice de tip AB 25 cat si BAD 22,4, determinandu-se caracteristicile specifice.
Doua loturi de test de mixturi asfaltice MAEC - carote de 25 kg din mixturi asfaltice de tip AB 25 si BAD 22,4, realizate pe baza tehnologiei integrate de preparare a mixturilor asfaltice compozite ecologice. Testele de comportare in exploatare prin efectuarea unor incercari mecanice in regim dinamic: determinarea rezistentei la deformatii permanente prin masurarea vitezei de deformatie la ornieraj si adancimea fagasului, la temperatura de 60°C, conform SR EN 12697-22, au indicat ca se obtin mixturi asfaltice cu rezistente sporite la uzura si cu o durata de viata mai mare.
Manualul "Instructiuni tehnice de preparare si punere in opera a MAEC", in conformitate cu cerintele CNAIR si a normativelor europene in domeniu. Manualul este in conformitate cu cerintele si legislatia CNAIR si normativele europene in domeniu, cuprinde capitole largi legate de obiectul si domeniul de utilizare, terminologii, definitii, referinte tehnice si documente, materiale utilizate si caracteristici, proiectarea retetelor de mixturi asfaltice, prepararea si transportul acestora la locul asternerii, controlul calitatii structurilor realizate si receptia lucrarilor executate.
Documentatie definitivare cerere brevet.
Pagina web- completare si actualizare.
Prezentari orale si publicatii la conferinte si mese rotunde.
Raport final.

Raport final

Obiectivul general al proiectului - tehnologie integrata de laborator privind obtinerea mixturilor asfaltice compozite ecologice (MAEC) - a fost realizat conform planului de realizare prin indeplinerea integrala a obiectivelor specifice. Verificarea tehnologiei MAEC s-a realizat pe doua loturi de test de mixturi asfaltice (carote de 25 kg) din mixturi asfaltice de tip AB 25 si BAD 22,4, si pe 2 tronsoane experimentale de drum in localitatile Mioveni si Maglavit.

Cererea de brevet de inventie depusa la OSIM A/00898/ 24.11.2016, cu titlul - Tehnologie integrata de preparare a mixturilor asfaltice compozite ecologice cu adaosuri de produse obtinute prin prelucrarea unor deseuri industriale, pentru realizarea de structuri rutiere performante a fost premiata cu medalia de argint la - International Invention Innovation Competition in Canada, iCAN 2017.

Maglavit Mioveni