20 Jahre BOMAG Mix-in-place Verfahren mit Schaumbitumen

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1 20 Jahre BOMAG Mix-in-place Verfahren mit Schaumbitumen

2 Mix-in-place Das BOMAG Mix-in-place Verfahren wird seit vielen Jahren zur Herstellung von stabilisierten Tragschichten im Baumischverfahren beim Straßenneubau und zur Erneuerung von sanierungsbedürftigen Straßenbefestigungen weltweit eingesetzt. Das BOMAG Verfahren zeichnet sich durch hohe Flexibilität auf kleinen wie großen Baustellen, hohe Wirtschaftlichkeit und überzeugende Produktivität aus. In den letzten Jahren stößt die Verwendung von Schaumbitumen als Bindemittel oder die Kombination von Schaumbitumen und Zement international auf steigendes Interesse. Kies/Sand Wasser für Mineral-/Bodengemisch Herstellen einer stabilisierten Tragschicht beim Straßenbau Wasser für Mineral-/Bodengemisch Wasser für Aufschäumungsprozess Heißbitumen Wasser für Aufschäumungsprozess Heißbitumen Stabilisierte Tragschicht Kies/Sand vorher Mix-in-place Verfahren nachher Asphalt Kies/Sand Asphalt neu Mix-in-place Recycling Kies/Sand vorher Mix-in-place Verfahren nachher Erneuerung einer beschädigten Straßenbefestigung/Recycling. Gleichzeitiges Einmischen von Zement und Schaumbitumen. Mit dem speziell für das Verfahren entwickeltem Schlüsselgerät, der BOMAG Fräse MPH 122, werden die bautechnischen Anforderungen an gleichbleibend gute Mischqualität, konstante Arbeitstiefe sowie Wasser- und Bitumendosiergenauigkeit erfüllt. Niedrige Betriebskosten stehen bei Mix-in- Place-Anwendungen im Vordergrund. Neben ausreichender Auslastung durch Bauprojekte und Sicherstellung der reibungslosen Versorgung mit allen notwendigen Baustoffen sind günstige Anschaffungskosten, niedrige Belastungen durch Wartung und Service, hohe Fräsleistung bei gleichzeitig niedrigem Kraftstoffverbrauch und natürlich hohe Verfügbarkeit notwendig. Faktoren, die von grossen und komplexen Maschinen nur bedingt erfüllt werden können. Die umfangreiche Erfahrung mit Schaumbitumentechnik und die bewusst gewählte Baugrösse machen den MPH 122 zur wirtschaftlichsten Lösung, wenn es um die Herstellung von Tragschichten in Baumischverfahren und die Erneuerung von beschädigten Straßen- und Wegebefestigungen geht. BOMAG Mix-in-Place-Verfahren.

3 Anwendungsbeispiele Straßenneubauprojekt Herat-Dogharon, Afghanistan Beim Neubau der 120 km langen Straße zwischen der iranischen Grenze und der afghanischen Provinzstadt Herat wurde die stabilisierte Tragschicht im Baumischverfahren unter Anwendung von 3% Portland Zement und 3% Schaumbitumen hergestellt. Zunächst wurde Kiessandmaterial aus Seitenentnahmen aufgebracht und unter Berücksichtigung des Verdichtungsmaßes auf eine Sollschichtdicke von 25 cm eingebaut und verdichtet. Nach dem Vornässen der Oberfläche der Schicht mit Wasser wurde der Zement mit Zementstreuer aufgestreut und mit dem MPH in das Kiessandmaterial für die vorgegebene Schichtdicke von 25 cm eingefräst. Gleichzeitig erfolgte die Dosierung und Einmischung des Schaumbitumens und des zur Erzielung des optimalen Wassergehalts erforderlichen Wassers. Die Länge der Fräsabschnitte wurde auf 150 m begrenzt. Nach Vorverdichtung der stabilisierten Schicht mit zwei Übergängen mit der BW 219 D-3 und höhengerechtem Abgleichen mit dem Grader erfolgte die Hauptverdichtung mit der BW 219 D-3 und die Herstellung des Oberflächenschlusses mit einer Gummiradwalze. Das Projekt wurde mit dem Einbau einer 6 cm Asphaltdeckschicht abgeschlossen. Neubau Nationalstrasse in Südafrika Nach der Freilegung des Erdplanums wurde eine 30 cm starke Tragschicht aus 0/60 Laterit- Zuschlagstoff aus einer naheliegenden Grube eingebaut und mit einer BW 219 DH-3 in 2 Übergängen angedrückt. Anschliessend wurde das Material unter Zugabe von Wasser homogenisiert und intensiv in 8 Übergängen verdichtet. In einem zweiten Arbeitsgang wurde bei einer Arbeitstiefe von 15 cm Schaumbitumen und zur Vermeidung des Austrocknens der Tragschichtoberfläche 1% Wasser eingemischt. Wegen des höheren Feinkornanteils des verwendeten Laterit-Bodens und zur Unterstützung der Festigkeitsentwicklung wurde vor dem zweiten Übergang 1,5 % Kalkhydrat aufgebracht. Zuschlagstoffe: 1,5 % Schaumbitumen 1,5 % Kalk 3 % Wasser

4 BOMAG MPH 122 mit Schaumbitumenanlage BOMAG Recycler aller Generationen werden seit vielen Jahren mit Schaumbitumenanlagen eingesetzt. Auch der neue Recycler MPH 122 wurde für die Anwendung mit Schaumbitumen konzipiert. Extreme Wendigkeit durch kombinierte Knick- und Hinterachslenkung gepaart mit serienmässigem Allradantrieb sichern zusammen mit dem leistungsstarken Fräsrotor konsequent gute Mischergebnisse und höchste Wirtschaftlichkeit. Die gesamte Schaumbitumenanlage wurde gut zugänglich auf dem Hinterrahmen als Einheit aufgebaut. Alle bitumenführenden Leitungen sind beheizt und sichern so störungsfreien Betrieb der gesamten Anlage. Im wärmeisolierten Sprühbalken sind alle Einspritzdüsen und Expansionskammern geschützt integriert. (Für Reinigungszwecke kann er mit wenigen Handgriffen hochgeklappt werden.) MPH 122 mit Schaumbitumenanlage. Bedienpult Schaumbitumenanlage. Zur Anpassung der Einspritzbreiten können die Düsen paarweise angesteuert werden. So lassen sich alle erforderlichen Arbeitsbreiten realisieren. Die Steuerung der Einspritzmengen für Bitumen und Reaktionswasser übernimmt dabei die Mischelektronik. Die Schaumbitumenanlage ist standardmäßig mit einer manuellen Bitumendosiersteuerung ausgestattet. Dabei wird die gewünschte Bitumendurchflussmenge für eine gewählte Arbeitsgeschwindigkeit manuell eingestellt. Optional kann die Anlage mit dem BOMAG Dosiercomputer BDS ausgerüstet werden. Das BDS System regelt die Bitumen- und Reaktionswasserzugabe sowie die für die Verdichtung erforderliche Hauptwasserzugabe passend zur aktuellen Arbeitsgeschwindigkeit. Die aktuellen Durchflussmengen werden angezeigt und registriert. Projekt: DEMO HIGHWAY Auftraggeber: STRASSENBAUAMT Auftragnehmer: BOMAG GMBH Schicht: TRAGSCHICHT Betrieb: Datum: Zeit: 15:50 Arbeitsbeginn: 08:30 Arbeitsende: 16:15 Arbeitsdauer: Dichte Boden: kg/m Dichte Bitumen: kg/m3 950 Sprühbreite: m 2,33 Mischtiefe: m 0.30 Durchschnittsgeschwindigkeit: m/min 12 Bedüste Länge m Bedüste Fläche m Bedüstes Volumen m Bedüste Masse t Soll Bitumenge Automobile % 3,0 Eingebrachtes Bitumen % 3,0 Eingebrachtes Bitumen t 228,6 Soll Reaktionw. Automobile % 2,5 Eingebrachtes Reaktionsw. % 2,8 Eingebrachtes Reaktionsw. l Soll Hauptw. Automobile % 2,0 Eingebrachtes Hauptwasser % 2,0 Eingebrachtes Hauptwasser l BOMAG Dosiercomputer BDS. An alles wurde gedacht: Schaumproben können jederzeit an der seitlich herausführbaren Testdüse entnommen werden und das Abkoppeln des mit Sperrventil versehenen Bitumenschlauchs vom Bitumentanker ist einfach und sicher. Dokumentation der MPH-Arbeitsleistung bei BDS- Ausrüstung.

5 Beurteilungshilfen für Schaumbitumen-Anwendungen Baustoffgemisch Eine wesentliche Voraussetzung für eine erfolgreiche Durchführung der Mix-in-place- Anwendung mit Schaumbitumen ist eine gut abgestufte Sieblinie des zu verfestigenden Materials mit einem Feinkornanteil von mindestens 4 5%. Gegebenenfalls muss durch Zugabe von Kalk oder Zement der Feinkornanteil angepasst bzw. durch Zugabe von Grobkornfraktionen die Kornabstufung verbessert werden. Bindemittelzugabe Nebenstehendes Schaubild dient zur Abschätzung der benötigten Bindemittelmenge. Abhängig von Arbeitsgeschwindigkeit, Arbeitstiefe und prozentualer Zugabe an Bindemittel wird so die erforderliche Durchflussmenge ermittelt (angenommene Dichte des Bitumens: 0,96 kg/dm 3 ; angenommene Dichte des Bodens: 2,00 t/m 3 ). Alle Angaben beziehen sich auf den MPH 122 mit einer Arbeitsbreite von 2,33 m. Beurteilungsdiagramm für Schaumbitumenanwendungen. Abschätzung der Bitumendurchflussmenge für MPH 122 mit 2,33 m Arbeitsbreite. Mischleistung Abhängig von der Aufgabenstellung können die Mischleistungen sehr stark variieren. Das nebenstehende Schaubild dient zur Abschätzung der Flächenleistung beim Herstellen von stabilisierten Schichten und dem Recycling von beschädigten Straßenkonstruktionen. Flächenleistung des MPH 122 bei Schaumbitumenanwendungen.

6 Anwendungsbeispiele Straßenerneuerung einer Hauptverkehrsstraße in Yantai, China Zunächst wurde die vorhandene Straßenbefestigung, bestehend aus cm Asphaltkonstruktion und darunterliegendem Sandschluffgemisch, in einer Arbeitstiefe von 20 cm zerkleinert. Dabei wurden gleichzeitig 2% Kalk eingemischt. Nach Verdichtung des zerkleinerten Recyclingmaterials wurden zwei Tage später 50 kg/m 2 Mineralgemisch 16/32 aufgebracht und 3% Portland Zement aufgestreut. Anschließend erfolgte das Einfräsen des Mineralgemischs und des Zements in das Recyclingmaterial für die vorgegebene Schichtdicke von 20 cm mit dem MPH bei gleichzeitiger Einbindung von 3% Schaumbitumen und dem für die Verdichtung notwendigem Wasser. Nach guter Verdichtung und Feinprofilierung der stabilisierten Schicht mit einem Grader erfolgte die Hauptverdichtung mit einer BW 219 DH-3. Als Abschluss der Erneuerungsmaßnahme wurde eine neue 6 cm starke Asphaltdeckschicht aufgebracht. Erweiterung eines Autobahnzubringers in Italien Nach Auskofferung auf 20 cm wurde neu gebrochenes Material 0/26 mm mit einem Feinkornanteil von 12 % und optimaler Feuchte aufgebracht. Das Material wurde mit einem Grader verteilt und mit einer BW 219 DH-3 vorverdichtet. Im Anschluss erfolgte das Einmischen von 3,5 % Schaumbitumen und 1% Kalkhydrat, welches zuvor aufgelegt worden war, in die untere Tragschicht. Die abschließende Verdichtung wurde mit einer BW 219 DH-3 in vier Übergängen sichergestellt. Der Abschluss der Straßenerweiterung erfolgte durch das Aufbringen einer neuen Asphalttragschicht und Asphaltdeckschicht. Zuschlagstoffe: 1 % Kalk 3,5 % Schaumbitumen

7 Das Bindemittel Schaumbitumen Schaumbitumenentstehung im MPH- Sprühbalken Durch Zugabe von geringen Wassermengen (1,5 3,5%) lässt sich heißes Bitumen aufschäumen. Es kommt zu einer 10- bis 20fachen Volumenvergrösserung. Der Aufschäumungsprozess findet in Expansionskammern statt, die den Bitumenaustrittsöffnungen am Sprühbalken vorgeschaltet sind. Bitumen und Wasser werden zeitgleich in die Expansionskammern gedrückt. Der Bitumenschaum tritt durch die Düsen in den Mischraum der Fräsrotorhaube. Die kurzzeitig verbleibende Volumenzunahme des Bitumens und der dabei stattfindende Mischprozess führen zu einer Ummantelung des Mineralgemisches. Bei anschliessender intensiver Verdichtung weisen Schaumbitumenverfestigungen gute Tragfähigkeits- und Elastizitätseigenschaften sowie eine deutlich reduzierte Rissbildungsneigung auf. Zur Beschleunigung der Festigkeitsentwicklung bzw. auch zur Erhöhung des Fülleranteils ist eine Zugabe von 1-2 % hydraulischem Bindemittel (Kalk oder Zement) sinnvoll. Schaumbitumenentstehung im MPH-Sprühbalken. Vorteile des Schaumbitumens Ist für nahezu alle Mineralstoffgemische bzw. Recyclingmaterialien aus bestehenden Wege- und Straßenkonstruktionen geeignet Hat wesentlich grössere Oberfläche als normales Heißbitumen Hat sehr gute Umhüllungseigenschaften bei kalten und feuchten Baustoffgemischen Wird aus handelsüblichem Straßenbitumen B60 B200 hergestellt Ist weitgehend unempfindlich gegenüber Niederschlag Fräsrotorhaube mit Schaumbitumen- und Wassersprühbalken.

8 Verdichtung und Verdichtungskontrolle Auf die Verdichtung kommt es an Bei der Erneuerung der Straßenbefestigung mit Schaumbitumen ist eine gute Verdichtung für die gewünschte Festigkeit der fertigen Schicht von zentraler Bedeutung. Die Verdichtung muss mit schweren Vibrationswalzen erfolgen. Bei Schichtdicken bis 30 cm werden Walzenzüge in der t Klasse empfohlen. Bei leichtverdichtbarem Material und Schichtdicken bis 20 cm sind auch Vibrationstandemwalzen mit Einsatzgewichten von t geeignet. In Ergänzung zu Walzenzügen bzw. zu schweren Tandemwalzen bieten sich t Gummiradwalzen an, die die Schichtoberfläche vorteilhaft schließen. Verdichtungskontrolle und Dokumentation Mit dem BOMAG Messsystem Terrameter BTM plus /BTM prof kann die Verdichtung bahnweise beurteilt, kontrolliert und dokumentiert werden. Als Ergänzung bietet das Dokumentationssystem BCM 05 die graphische Visualisierung der Messdaten auf Farbdisplay sowie umfangreiche flächenhafte Darstellungs- und Dokumentationsmöglichkeiten. In Analogie zu dem im Erd- und Straßenbau eingesetzten Plattendruckversuch ermöglicht die BOMAG Messtechnik während des Verdichtungsvorganges die direkte Ermittlung der Bodensteifigkeit in MN/m 2 aus dem Zusammenhang zwischen Bodenkontaktkraft und Einsenkung der Walzenbandage. Der als Vibrationsmodul bezeichnete E VIB -Wert mit der Einheit MN/m 2 steht in direktem Zusammenhang mit den Verformungsmodulen EV1 bzw. EV2 des Lastplattendruckversuchs nach DIN Die abgebildeten Maschinen besitzen teilweise Sonderausstattungen, die gegen Aufpreis lieferbar sind. Änderungen bei Konstruktion, Form und Lieferumfang sowie Abweichungen im Farbton bleiben vorbehalten. Head Office/Hauptsitz: BOMAG, Hellerwald, Boppard, GERMANY, Tel.: , Fax: , info@bomag.com BOMAG Maschinenhandelsgesellschaft m.b.h., Porschestraße 9, 1230 Wien, AUSTRIA, Tel.: , Fax: , austria@bomag.com BOMAG (CANADA), INC., 1300 Aerowood Drive, Mississauga, Ontario L4W 1B7, CANADA, Tel.: , Fax: , canada@bomag.com BOMAG (CHINA) Compaction Machinery Co. Ltd., No West Huancheng Road, Shanghai Comprehensive Industrial Zone (Fengxian), Shanghai , CHINA, Tel.: , Fax: , china@bomag.com BOMAG FRANCE S.A.S., 2, avenue du Général de Gaulle, Viry-Châtillon, FRANCE, Tel.: , Fax: , france@bomag.com BOMAG (GREAT BRITAIN), LTD., Sheldon Way, Larkfield, Aylesford, Kent ME20 6SE, GREAT BRITAIN, Tel.: , Fax: , gb@bomag.com BOMAG Kereskedelmi Kft., PC Alkotmány u. 16, 2051 Biatorbágy, HUNGARY, Tel.: , Fax: , hungary@bomag.com BOMAG Italia Srl., Z.I. - Via Mella 6, Desenzano del Garda (Bs), ITALY, Tel.: , Fax: , italy@bomag.com BOMAG Japan Co., LTD., Oval Court Ohsaki Mark West Bldg. 8th floor, , Higashi Gotanda, Shinagawa-ku, Tokyo, JAPAN, , Tel: , Fax: , japan@bomag.com BOMAG GmbH, 300 Beach Road, The Concourse, #38-03, Singapore , SINGAPORE, Tel.: , Fax: , singapore@bomag.com BOMAG Americas, Inc., 2000 Kentville Road, Kewanee, Illinois 61443, U.S.A., Tel.: , Fax: , usa@bomag.com /05 03/04 PRF PRD