Temperaturabsenkung bei der Asphaltverarbeitung Christian Strecke Straßenbautechnik II

Übersicht Definition von Niedrigtemperaturasphalt Vorteile Wirkungsweise Verschiedene Zusätze Asphaltarten Fazit

Allgemeine Informationen Niedrigtemperaturashphalte wurden in Deutschland entwickelt! Seit Mai 2006 wird die Verwendung durch das „Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt“ der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) geregelt.

Definition Temperaturreduzierte Asphalte/Niedrigtemperaturasphalte = Asphalte, die mit einer Temperatur von 20°C - 30°C unter den derzeit üblichen Temperaturen hergestellt und verarbeitet werden

Vorteile (chemisch) Reduktion der CO2-Emissionen Reduktion von Stickoxiden und flüchtigen organischen Bestandteilen (während des Mischvorganges) Verminderung von Dämpfen und Aerosolen aus dem Bitumen während des Einbaus Reduzierung von 10°C sorgt für eine Reduzierung dieser Emissionen von bis zu 50%! (Verbesserung des Arbeitsschutzes)

Expositionsdaten für Walzasphalt Arbeitsbereich Konventionell, 160-180°C 95%-Werte Abgesenkte Temperatur Ca. 130°C Fertigerfahrer 6,5 mg/m3 3,6 mg/m3 Bohlenführer 10,4 mg/m3 5,1 mg/m3

Expositionsdaten für Gussasphalt Arbeitsbereich Konventionell, 140-250°C 95%-Werte Abgesenkte Temperatur, Ca. 130°C Abfüller, Handeinbau 28,2 mg/m3 11,1 mg/m3 Glätter, Handeinbau 35,8 mg/m3 9,8 mg/m3 Abfüller, maschinell 59,8 mg/m3 6,8 mg/m3 Bohlenführer, maschinell 9,5 mg/m3 Glätter, maschinell 10,9 mg/m3 1,6 mg/m3

Vorteile (technisch) Energieeinsparung (9 kWh pro Tonne Asphaltmischgut bei einer Reduzierung von 30°C) Erleichterter Einbau bei widrigen Witterungsverhältnissen Geringere thermische Alterung des Bindemittels Schnellere Verkehrsfreigabe (großer Vorteil bei Projekten mit kurzem Zeitfenster)

Vorteile (technisch) Beispiel: Erneuerung von Landebahnen auf Flughäfen

Vorteile (technisch) Beispiel: Erneuerung von Straßendecken auf stark befahrenen Autobahnen (nachts)

Grundprinzip Zusätze bewirken im Verarbeitungstemperaturbereich eine Absenkung der Bindemittel- und Asphaltmischgutviskosität, die wiederum eine Reduzierung der Temperatur beim Mischen, Einbauen und Verdichten des Asphaltmischgutes oder eine bessere Verarbeitbarkeit ermöglicht

Mögliche Zusätze Viskositätsveränderte Bindemittel Viskositätsverändernde organische Zusätze Viskositätsverändernde mineralische Zusätze

Viskositätsveränderte Bindemittel Bindemittel, die durch geeignete Zusätze in ihren Eigenschaften so verändert worden sind, dass die Misch- und Einbautemperaturen abgesenkt werden können (auch Fertigprodukte genannt) Sie bestehen aus Straßenbaubitumen oder Polymermodifizierten Bitumen und viskositätsverändernden organischen Zusätzen

Viskositätsveränderte Bindemittel Fertigprodukte werden in speziellen Aufbereitungsanlagen produziert und gebrauchsfertig ausgeliefert So wird eine homogene Verteilung des Zusatzes im Bindemittel gewährleistet

Viskositätsverändernde organische Zusätze Stoffe, die das Bindemittel in ihren Eigenschaften so verändern, dass die Misch- und Einbautemperaturen abgesenkt werden können Sie werden zur Herstellung von viskositätsveränderten Bindemitteln verwendet oder direkt bei der Asphaltmischgutherstellung in einem zusätzlichem Arbeitsschritt eingearbeitet

Viskositätsverändernde organische Zusätze Viskositätsminderung wird bei Asphalttemperaturen unter dem Erstarrungspunkt des Zusatzes wieder aufgehoben oder der Effekt kehrt sich sogar um, d.h. die Steifigkeit des Bindemittels im Asphalt ist dann wieder genauso hoch oder sogar höher als bei einem vergleichbaren herkömmlichen Bindemittel Dadurch ergibt sich ein höherer Beitrag des Bindemittels zur Verformungsbeständigkeit des Asphaltes

Viskositätsverändernde organische Zusätze Grundsätzliche Unterteilung in 3 Gruppen Fischer-Tropsch-Wachse Fettsäureamide Montanwachse

Fischer-Tropsch-Wachse Fischer-Tropsch-Paraffine sind langkettige, aliphatische Kohlenwasserstoffe, die mit der Fischer-Tropsch-Synthese in einem katalytischen Hochdruckverfahren aus dem Synthesegas (CO und H2) gewonnen werden

Fischer-Tropsch-Wachse Vereinfacht gesagt: Die Kettenlänge dieser Wachse unterscheidet sich von der Kettenlänge erdöleigener Paraffine (Bitumen) Daher andere Eigenschaften: Fischer-Tropsch-Paraffine sind oberhalb von 115°C vollständig löslich in Bitumen, vermischen sich durch Rühren homogen und senken dessen Viskosität im flüssigen Zustand Beim Abkühlen bilden sich Kristalle im Bitumen, die die Verformungsbeständigkeit und Stabilität des Asphaltes erhöhen

Fettsäureamide langkettige, aliphatische Kohlenwasserstoffe, die synthetisch hergestellt werden Oberhalb von 140°C-145°C vollständig lösbar in Bitumen und senken dessen Viskosität im flüssigen Zustand Funktionsweise genau wie bei Fischer-Tropsch- Wachsen Temperaturbereich unterscheidet sich

Montanwachse Werden bei der Braunkohleverarbeitung gewonnen und bestehen aus höher molekularen Kohlenwasserstoffen mit einem Schmelzbereich zwischen 80°C und 125°C  Funktionsweise und Vorteile wie bei Fischer- Tropsch-Wachsen und Fettsäureamiden

Viskositätsverändernde mineralische Zusätze Mineralstoffkomponente (Zeolith), die der Asphaltmischung während des Herstellprozesses zugegeben wird und die physikalisch oder chemisch gebundenes Wasser enthält(z.B. Kristallwasser), sodass die Misch-und Einbautemperaturen abgesenkt werden können

Zeolithe Gerüstsilikate mit lockerer Struktur, die im Inneren Fremdmoleküle aufnehmen und wieder abgeben können ohne ihre Form zu ändern Werden in der Chemie als strukturselektive Katalysatoren benutzt, die je nach Porengröße verschiedene Reaktionen auslösen Im Straßenbau werden nur A-Typ-Zeolithe benutzt, die nur mit Wasser reagieren können Das aufgenommene Wasser wird reversibel zwischen 70°C und 220°C abgegeben

Wirkungsweise Zeolithe Zeolithe werden während des Mischvorgangs mit dem Füller hinzugegeben Durch die Erwärmung auf die Mischguttemperatur wird das gebundene Wasser langsam an das Bitumen abgegeben (durch mikrofeine Dampfblasen) Durch das Wasser wird die Verarbeitungsviskosität stark herabgesetzt Beim Abkühlen des Asphalts und des Bindemittels kondensieren die mikrofeinen Dampfbläschen und das Mischgut besitzt wieder seine ursprünglichen Eigenschaften Zeolith verbessert die Verarbeitbarkeit, hat aber keinen Einfluss auf die Eigenschaften des im Mischgut verwendeten Bindemittels

Asphaltsorten Walzasphalte Gussasphalte Viskositätsveränderte Bindemittel Viskositätsverändernde organische Zusätze Viskositätsverändernde mineralische Zusätze Gussasphalte

Zu beachten bei Walzasphalt Transportzeit sollte möglichst gering sein Aufgrund des kleinen Arbeitsfensters ist eine besonders effektive Einbautechnologie erforderlich Gleichmäßige Einbaugeschwindigkeit Ständige Temperaturkontrolle Schnelle Verdichtung und gutes Verdichtungsmanagement (Verdichtungszeitfenster verringert!)

Zu beachten bei Gussasphalt Schneller und optimierter Transport Zeitfenster für Bearbeitung der Oberfläche ist kleiner Kurze Transportwege vom Kessel zur Einbaustelle Trockene Unterlage Vorwärmen möglicher Anschlussstellen Schnelles und zeitnahes Abreiben und Abstreuen Abstreumaterial soll vorgewärmt sein Schnelle Abkühlung in Randbereichen berücksichtigen

Richtwerte für Temperaturen bei temperaturabgesenkten Asphalten Asphaltart Asphaltsorte Richtwert für Asphaltmischgut-temperatur bei der Herstellung Richtwert für Asphaltmischgut-temperatur an der Einbaubohle Walzasphalt 70/100 50/70 30/45 25/55-55 10/40-65 130 bis 150° 140 bis 160° 150 bis 170°C Mindestens 120°C Mindestens 130°C Mindestens 140°C Gussasphalt 20/30   210 bis 230°C 200 bis 230°C Mindestens 210°C Höchstens 230°C Mindestens 200°C

Fazit Niedrigtemperaturasphalte Viele entscheidende Vorteile Auch Wiederverwertung/Recycling problemlos möglich Positive Ergebnisse auf Probestrecken in Zeiträumen bis zu 10 Jahren  Niedrigtemperaturasphalten gehört die Zukunft

Danke für die Aufmerksamkeit Fragen?

Quellenangaben http://www.bast.de/nn_42746/DE/Aufgaben/abteilun g-s/referat-s3/temperaturreduzierter- asphalt/asphalt.html http://www.thomas-gruppe.de/naturstein- asphalt/produkte- dienstleistungen/asphalt/niedrigtemperaturasphalt/?ty pe=di http://www.asphalt.de/media/exe/134/c773c33a55 0a0fb325b42ca50226f1e7/temperaturabgesenkte_a sphalte.pdf Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt (Ausgabe 2011)