44 Schwerpunkt: Schaumbitumen Aus der DAI-Forschung Aktuelle Erkenntnisse aus dem Forschungsvorhaben „Schaumbitumen“ – Teil 1 (Quelle: BMWK) Für die Temperaturabsenkung von Walzasphalt werden in Deutschland überwiegend organische viskositätsverändernde Zusätze/ viskositätsveränderte Bindemittel oder mineralische viskositätsverändernde Zusätze eingesetzt. Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Produktionstemperatur von Walzasphalt ist der Einsatz von Schaumbitumen. Schaumbitumen entsteht temporär, indem heißes Straßenbaubitumen oder polymermodifiziertes Bitumen durch Eindüsen von Luft und einer geringen Menge an Wasser (1,0 bis 4,0 M.-% bezogen auf das Bindemittel) aufgeschäumt wird. Durch diesen Prozess erfährt das Bitumen eine Volumenzunahme, die nach wenigen Sekunden zu einem Großteil wieder abklingt. In einem früheren AiF-Forschungsprojekt [1] wurde die grundsätzliche Einsatzmöglichkeit von Schaumbitumen zur Temperaturabsenkung einer Walzasphaltdeckschicht – jedoch ohne Berücksichtigung von Asphaltgranulat – nachgewiesen. Das Ziel des hier über das Deutsche Asphalt institut, DAI (AiF-Forschungsvereinigung) eingereichten und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten AiF-Vorhabens Nr. 21769 N ist der Nachweis, dass ein hinreichender Absenkungseffekt der Misch- und Verdichtungstemperatur durch den Einsatz von Schaumbitumen auch bei Zugabe von Asphaltgranulat in zulässigem und praxisüblichem Umfang wirksam ist. Untersuchungsprogramm und -methodik Das Forschungsvorhaben „Verfahrenstechnische, bautechnische und energetische Eignung der Schaumbitumentechnologie zur Herstellung von Warmasphalt unter Mitverwendung von Asphaltgranulat“ gliedert sich in sieben Arbeitspakete (siehe Bild 1). Für das Untersuchungsprogramm wurden drei Asphalte ausgewählt und diese dann mit jeweils zwei unterschiedlichen Zugabemengen an Asphaltgranulat (AG) konzipiert. Diese sind eine Asphaltbetondeckschicht AC 11 D S mit 30 M.-% und 50 M.-% AG, eine Splittmastixasphaltbinderschicht SMA 16 B S mit 40 M.-% und 60 M.-% AG und eine Asphalttragschicht AC 22 T S mit 60 M.-% und 80 M.-% AG. Die Mischgüter wurden im Zuge der Arbeitspakete 1 bis 3 bei konventionellen Temperaturen (Heißasphalt bzw. Referenzasphalt) und bei um etwa 20 bis 30 K reduzierten Temperaturen (Warmasphalt mit Schaumbitumen) hergestellt. Das Mischgutkonzept der Referenz- und Warmasphalte war dabei identisch. Die Mischgutvarianten sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Im Rahmen des 1. Arbeitspaketes wurden die zuvor genannten Mischgüter im Labor des Lehrstuhls für Verkehrswegebau der Ruhr-Universität Bochum unter Einsatz einer Schaumbitumen-Laboranlage hergestellt. Im Vorfeld der Mischgutherstellung wurden die Schaumbitumeneigenschaften durch die Variation der Zugabewassermenge (2,0 bis 4,0 M.-%) und der Bindemittel- 8|2022
Schwerpunkt: Schaumbitumen 45 AP 2: Großtechnische Erprobung an Asphaltmischanlagen der KMU-Projektpartner AP 0: Auswahl und Beschaffung der zu untersuchenden Materialien AP 1: Untersuchungen zur Optimierung im Labormaßstab AP 5: Verfahrenstechnische Optimierung der Schaumbitumenanlage und Parametrierkonzept Bild 1: Ablaufschema des AiF-Vorhabens Nr. 21769 N „Verfahrenstechnische, bautechnische und energetische Eignung der Schaumbitumentechnologie zur Herstellung von Warmasphalt unter Mitverwendung von Asphaltgranulat“. AP 3: Großtechnische Validierung der Schaumbitumen- WA-Gemische in Untersuchungsstrecken AP 4: Energie- und Emissionsbilanzierung der Asphaltmischanlage AP 6: Schlussbericht temperatur (140 bis 180 °C) optimiert. Um den Einfluss der Schaumbitumeneigenschaften zu ermitteln, wurden Mischungen ohne und mit Einsatz eines speziellen Schaumadditivs – dieses führt zu einer deutlichen Verbesserung der Schaumstabilität – produziert. Die so hergestellten Referenz- und Schaumbitumenmischgüter wurden hinsichtlich ihrer Verdichtungs- und Performanceeigenschaften untersucht. Hierzu wurden Verdichtungsversuche mit dem Marshall-Verfahren nach TP Asphalt-StB, Teil 10 B [2] sowie dem Gyrator-Verdichter [3] bei unterschiedlichen Misch- und Verdichtungstemperaturen durchgeführt. Für die Beurteilung der Asphalt-Performance wurden Asphalt-Probeplatten mit dem Walzsektor-Verdichtungsgerät hergestellt. An den daraus entnommenen Bohrkernen wurde die Asphaltsteifigkeit mit dem Spaltzug-Schwellversuch nach TP Asphalt-StB, Teil 26 [4] bestimmt sowie das plastisch-viskose Verformungsverhalten mit dem einaxialen Druck-Schwellversuch nach TP Asphalt-StB, Teil 25 B 1 [5] untersucht. In Arbeitspaket 2 wurden Heiß- und Warmasphaltmischungen an drei mit einer Schaumbitumenanlage ausgestatteten Asphaltmischanlagen (Hohenloher Asphalt-Mischwerke GmbH & Co. KG in Heilbronn, Asphaltmischwerk Landau Juchem KG und Makadamwerk Schwaben GmbH & Co. KG in Sindelfingen) unter Variation der Mischtemperatur und Mischzeit hergestellt. Die Asphalte wurden anschließend zu Asphalt-Probeplatten verdichtet und an der Ruhr-Universität Bochum den zuvor genannten Performanceprüfungen unterzogen. In Arbeitspaket 3 wurden ausgewählte Heiß- und Warm - asphaltmischungen in (bisher) zwei Untersuchungsstrecken validiert. Hierzu wurden Abschnitte der Strecken mit konventionellem Heißasphaltmischgut (Referenzmischgut) und temperaturabgesenktem Asphaltmischgut mit Schaumbitumen (Warmasphalt) eingebaut. Die Asphalt-Performance wurde an Bohrkernen der einzelnen Bauabschnitte untersucht. Zusätzlich wurden Messungen der Luftemissionen (Dämpfe und Aerosole) während des Einbaus der Referenzfelder und des Einbaus der temperaturabgesenkten Baufelder durchgeführt. Im Folgenden werden Teilergebnisse aus Arbeitspaket 1 sowie erste Ergebnisse aus Arbeitspaket 2 vorgestellt (Teil 1). Die Ergebnisse aus Arbeitspaket 3 werden in einer späteren Ausgabe (Teil 2) veröffentlicht. Variante AC 11 D S mit 30 M.-% AG AC 11 D S mit 50 M.-% AG SMA 16 B S mit 40 M.-% AG SMA 16 B S mit 60 M.-% AG AC 22 T S mit 60 M.-% AG AC 22 T S mit 80 M.-% AG Zugabe- Bindemittel 25/55-55 A RC Gesamtbindemittelgehalt [M.-%] Zugabebindemittelgehalt [M.-%] 6,3 4,5 6,3 3,2 5,2 2,6 5,2 1,5 70/100 4,2 1,5 160/220 4,2 1,0 Tabelle 1: Übersicht der im Zuge des Arbeitspaketes 1 untersuchten Asphaltvarianten Asphaltgranulat 11 RA 0/8 22 RA 0/16 22 RA 0/16 8|2022
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