Organische Haftverbesserer

Transkript

1 Organische Haftverbesserer Wirkung Dosierung Umgang und Lagerung Dr. Alfred Nehrings Julius Hoesch

2 Das Thema Haftung XVII. Deutsche Asphalttage Berchtesgaden alt und doch sehr aktuell!

3 Inhaltsangabe 1. Qualitätsprobleme im Asphaltstraßenbau 2. Mechanismus der Wechselwirkung aktive und passive Haftung 3. Messergebnisse aus dem Labor Kontaktwinkel (Differenzwinkel), Rolling Bottle Test, Wasserempfindlichkeit 4. PmB zur Verbesserung der Haftung (?) 5. Ergebnisse aus der Praxis schwedische Flughäfen 6. Verantwortlicher Umgang auf der Mischanlage

4 Qualitätsprobleme Probleme beim Einsatz haftkritischer Gesteine (Grauwacke)

5 Qualitätsprobleme Schadensbilder: Risse Ausmagerungen Kornausbrüche

6 Qualitätsprobleme (in NRW)

7 Info des DAV AGAT NRW Sept. 2012

8 Qualitätsinitiative Asphalt des DAV

9 Qualitätsinitiative Asphalt des DAV

10 Qualitätsinitiative Asphalt des DAV Bearbeitung in 5 Gruppen: - Hohlraumgehalt bzw. Verdichtungsgrad - Bindemittelgehalt - Affinität

11 Allg. Rundschreiben Straßenbau Nr. 11/ Das Haftverhalten ist zu untersuchen - < 60 % Umhüllung im RBT nach 24 h Maßnahmen! - auf positive Erfahrung kann verwiesen werden!

12 Forderung in Thüringen (seit 2008)

13 ZTV/St-Hmb. ab Bausaison 2013 Forderung nach haftverbessernden Zusätzen in Walzasphaltdeckschichten ab der Bausaison 2013 (für Offenporigen Asphalt bereits gefordert).

14 Inhaltsangabe 1. Qualitätsprobleme im Asphaltstraßenbau 2. Mechanismus der Wechselwirkung aktive und passive Haftung 3. Messergebnisse aus dem Labor 4. PmB zur Verbesserung der Haftung (?) 5. Ergebnisse aus der Praxis 6. Verantwortlicher Umgang auf der Mischanlage

15 Asphaltmischgut Zusammensetzung des Asphaltmischgutes: ca. 5-8 % Binder/Bindemittel (Bitumen) überwiegend unpolares Material ca % Gestein (Split in verschiedenen Körnungen) mehr oder weniger polares Material

16 Quartzhaltige Gesteinstypen (Beispiele) Ausschnitt aus Tab. 7 Ausschnitte aus Bild 33 Quelle: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen bast Straßenbau Heft S 59, Sept. 2009, Bestimmung des adhäsiven Potentials

17 Wechselwirkung Ladung und Polarität - Si O-H - Si O - + H + Quarz reagiert sauer, ist polar H 2 O HO - + H + CH 3 -(CH) n -(CH 2 ) m -CH 3 R Wasser trägt Ladungen, ist polar Bitumen ist unpolar (wie n-paraffine), nicht löslich in Wasser

18 Wasser ein Dipol Quelle: Wikipedia

19 Gesteins-Typen Marble Limestone Basalt Diorite Sandstone Granite Quartzite Silica Content % Benötigen Haftverbesserer

20 Affinitätsproblem an Grauwacke Haftungsprobleme Split - Bitumen Folge: zu frühe Erhaltungsmaßnahme bzw. Erneuerung der Deckschicht

21 Problemlösung: Wetfix-Haftverbesserer

22 Chemische Struktur eines Haftverbesserers C H 3 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 C C C C C C + C C C C C NH 3 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 + NH 3 hydrophob unpolar hydrophil polar

23 Emulgatoren und Haftverbesserer Der Haftverbesserer beeinflusst die Oberflächenspannung!

24 Haftverbesserer - bessere Haftung Durch Änderung der Oberflächenspannung und Reduzierung der Viskosität kann das Gestein besser mit Bitumen umhüllt werden intensiverer Kontakt zwischen Gestein und Bitumen ( chemische Bindung ) schlechte Benetzung großer Kontaktwinkel gute Benetzung kleiner Kontaktwinkel

25 Problemlösung: Haftverbesserer aktive Haftung: Anlagerung an die Mineraloberfläche (auch in Anwesenheit von Wasser) passive Haftung: Haftung am Mineral, Widerstand gegen den Angriff von Wasser

26 Inhaltsangabe 1. Qualitätsprobleme im Asphaltstraßenbau 2. Mechanismus der Wechselwirkung aktive und passive Haftung 3. Messergebnisse aus dem Labor Kontaktwinkel (Differenzwinkel), Rolling Bottle Test, Wasserempfindlichkeit 4. PmB zur Verbesserung der Haftung (?) 5. Ergebnisse aus der Praxis schwedische Flughäfen 6. Verantwortlicher Umgang auf der Mischanlage

27 Kontaktwinkelmessung nach Tempern

28 Kontaktwinkelmessung nach Wasserlagerung

29 Differenzwinkelbetrachtung

30 Aktive Haftung (Video)

31 Haftverbesserer - passive Haftung Wasser kann bei mangelhafter Haftung Bitumen von der Gesteinsoberfläche verdrängen (stripping) Wasser dringt ein, mit Frost-Tau-Wechseln verwittert der Belag (Frostschäden) WETFIX-Haftverbesserer verhindern bzw. reduzieren o.g. Einfluss des Wassers und verlängern die Lebensdauer der Fahrbahn und reduzieren Unterhaltungskosten

32 Beschichtungstest passive Haftung dynamischer Test: Rolling Bottle Test

33 Rolling Bottle Test (DIN EN ) Quelle: Prof. Dr. Ing. Damm, Vortrag Willingen 2007

34 Einfluss des Haftverbesserers bei Quarzit nach 24 Stunden Quelle: Prof. Damm

35 Einfluss des Haftverbesserers

36 Einfluss der Prüfzeit bei gutem Bitumen (A) und Quarzit Quelle: Prof. Damm

37 Einfluss der Prüfzeit bei Bitumen (D) und Quarzit Quelle: Prof. Damm

38 Einfluss des Haftverbesserers nach 72 h Prüfzeit

39 Prüfung d. Wasserempfindlichkeit Indirekter Zugversuch mit und ohne Wasserlagerung anhand von Marshall-Probekörpern

40 Einfluss des Haftvermittlers auf den Spaltzugfestigkeitsabfall

41 Inhaltsangabe 1. Qualitätsprobleme im Asphaltstraßenbau 2. Mechanismus der Wechselwirkung aktive und passive Haftung 3. Messergebnisse aus dem Labor Kontaktwinkel (Differenzwinkel), Rolling Bottle Test, Wasserempfindlichkeit 4. PmB zur Verbesserung der Haftung (?) 5. Ergebnisse aus der Praxis Regenwaldprojekt, schwedische Flughäfen 6. Verantwortlicher Umgang auf der Mischanlage

42 Rolling Bottle Test, IFTA-Labor

43 Prüfung an offenporigem Asphalt PA16 auf Basis PmB 45/80-65

44 Inhaltsangabe 1. Qualitätsprobleme im Asphaltstraßenbau 2. Mechanismus der Wechselwirkung aktive und passive Haftung 3. Messergebnisse aus dem Labor Kontaktwinkel (Differenzwinkel), Rolling Bottle Test, Wasserempfindlichkeit 4. PmB zur Verbesserung der Haftung (?) 5. Ergebnisse aus der Praxis schwedische Flughäfen 6. Verantwortlicher Umgang auf der Mischanlage

45 Flughafen Jönköping Langzeitstudie ( ) 1992 neue Rollbahn nach 18 Jahren Nutzung mit Verwendung eines Haftverbesserers 2008 Untersuchung von neuen Bohrkernen Rollbahn in gutem Zustand!

46 Flughafen Jönköping 1992 Festlegung des Mischgutes (MPK)

47 Flughafen Jönköping 2008 Kontrollprüfung an Bohrkernen

48 Schwedische Flughafenprojekte seit 1992 mit WETFIX Langzeitstudie ohne WETFIX 1988 mit WETFIX 2008 Keine Rollbahn mehr ohne Haftverbesserer!

49 Inhaltsangabe 1. Qualitätsprobleme im Asphaltstraßenbau 2. Mechanismus der Wechselwirkung aktive und passive Haftung 3. Messergebnisse aus dem Labor Kontaktwinkel (Differenzwinkel), Rolling Bottle Test, Wasserempfindlichkeit 4. PmB zur Verbesserung der Haftung (?) 5. Ergebnisse aus der Praxis schwedische Flughäfen 6. Dosierung, verantwortlicher Umgang auf der Mischanlage

50 Dosierung Aufwandsmenge ca. 0,2 0,3 % bez. auf Bindemittel! Basis: kg Asphaltmischgut ca. 6 % Bitumen = 60 kg bez. auf den Binder ca. 0,3 % Haftvermittler = 180 g d.h. 180 g Haftvermittler pro 1 to Asphalt = 0,018 %

51 Dosierung Zugabe des Haftverbesserers in der Raffinerie: + bequeme Vorgehensweise - Konzentration nicht variabel, vermutlich nur 0,2 % - Temperaturstabilität - Qualität des Additivs unbekannt Zugabe in der Asphaltmischanlage + Qualität steuerbar durch Auswahl des Produktes und Zugabekonzentration + Lagerung des Additivs bei Umgebungstemperatur - Lager- und Dosiereinrichtung - Umgang mit Gefahrstoffen

52 Gefahrenhinweise für WETFIX BE H315 Verursacht Hautreizungen H318 Verursacht schwere Augenschäden H410 Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung Arbeits(schutz)kleidung, Handschuhe, Schutzbrille oder Gesichtsschirm

53 Abschätzung der Umweltgefahr Die Dosis macht das Gift! Abschätzung für H410 Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung C > 25 % gilt H410, Piktogramm 2,5 < C < 25 % gilt H411, Piktogramm = Giftig für 0,25 < C < 2,5 % gilt H 412, ohne Piktogramm!! = Schädlich C < 0,25 % gilt kennzeichnungsfrei! Bitumen mit 0,3 % Haftvermittler = H412! Mischgut ist kennzeichnungsfrei!

54 Lagerung wassergefährdender Stoffe allg. bauaufsichtliche Zulassung mit Auffangwanne verschließbar Wärmeisolation, beheizbar Die Auflagen des Umweltschutzes werden erfüllt! Bild-Quelle:

55 Arbeits- und Umweltschutz Offene Anwendung wird vermieden!

56 Emissionsmessungen Durch Emissionsmessungen (2013, MÜLLER-BBM) wurde nachgewiesen, dass WETFIX BE keinen Beitrag zu den Emissionen einer Mischanlage leistet!

57 Download: Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!