Erprobungsstrecke L 72 / L 113

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1 PEBA Prüfinstitut für Baustoffe GmbH Köpenicker Landstraße 80, 47 Berlin Tel.: (00) Fax: (00) Prof. Dr.Ing. Dieter Großhans/ Dipl.Ing. Dietmar Scholz KaltrecyclingBauweise in Situ Erprobungsstrecke L 7 / L Was ist Kaltrecycling nach M KRC? Im KaltrecyclingVerfahren können gebundene und/oder ungebundene Oberbauschichten einer Straßenbefestigung aufbereitet und verwertet werden. Herstellung von Tragschichten durch: Zugabe hydraulischer Bindemittel Zugabe hydraulischer BM und Bitumenemulsionen bitumendominant B Erprobungsstrecke hydraulischdominant B

2 Was ist Kaltrecycling nach M KRC? Prinzip bitumendominanter KRC Bauweise: Durchfräsen der vorhandenen Befestigung Verdichten Aufstreuen von Zement Durchfräsen bei gleichzeitiger Zugabe von Wasser und Bitumenemulsion Vorverdichten und Glätten mit Einbaubohle Verdichten mit Walze Was ist Kaltrecycling nach M KRC? 4 Prinzipskizze:

3 Qualitätssicherung 5 Voraussetzungen für eine gleichmäßige Qualität: Ausreichende Voruntersuchungen Eignungsprüfung entsprechend dem vorhandenen Fahrbahnoberbau in Abhängigkeit von der gewählten Einbautechnik (projektbezogen) Eigenüberwachungsprüfungen Kontrollprüfungen. Vorteile 6 Einsparung von Materialtransporten, Einsparung von Lagerkosten, Einsparung von Deponieraum, Erhöhung der Verwertungsmengen von Straßenausbaustoffen vor allem bei Vorhandensein von pechhaltigen Materialien, Schonung von Ressourcen natürlicher Mineralstoffe.

4 < < < B PEBA Prüfinstitut für Baustoffe GmbH Köpenicker Landstraße 80, 47 Berlin 7 Tel.: (00) Fax: (00) Erprobungsstrecke Kaltrecycling L 7 / L L 7 Knoten B 0 bis Landesgrenze LSB Cottbus Mit pechhaltigem Material L LG SachsenAnhalt bis Abzweig Neuerstadt Mit pechhaltigem Material L 7, Knoten B 0 bis Landesgrenze Hartmanns Untersuchungsabschnitt dorf L 7, Knoten B 0 bis Landesgrenze Abschnitt 80, km 040,090, < L < K < < < < < < < < < K K K K K K K K K Horst Stolzenhain 5 4 Schmielsdorf < B Ahlsdorf Schönewalde 005 < L < L 7 70 < K < L Kossin Meinsdorf Weißen L 7 > L 7 > < K Bärwalde < L

5 L 7 Charakteristik 9 L 7 Charakteristik 0 Landesstraße L 7 Bauklasse IV Abschnitt 080, km 0,090 km,48 ca..400 m (Knoten B 0 bis LG Brandenburg) Freie Strecke ohne Höhenzwangspunkte Geringe Fahrbahnbreite (4,8 bis 5,0 m) Asphalt / Macadam Wiederverwertungsbereich 4 nach BTR RCStB 5

6 L 7 Charakteristik Oberflächenbeschaffenheit geschlossene raue Struktur infolge Oberflächenbehandlung, Querverformungen (Spurrinnen), vereinzelt Längsrisse. Fahrbahnaufbau überwiegend frostsicher (F, F F) L 7 Fahrbahnoberbau rechts links Bohrkernentnahme/Sondierung Nr. BK/BS / BohrkernEntnahmedatum: BV: L 7 von: B 0 Lage zur Straßenachse: re. FB bis: Landesgrenze Abschnitt: Abstand vom Fahrbahnrand in m: 0,9 Station: 0+05 Nr. Tiefe Kennzeichnung der Schichten Dicke [cm] [cm].,0,0 OB.,5,5 AC D. 8,5 5,0 Macadam 4. 9,0 0,5 Schotter 0/ ,0,0 A [SU], F > F Bohrkernentnahme/Sondierung Nr. BK/BS /4 BohrkernEntnahmedatum: BV: L 7 von: B 0 Lage zur Straßenachse: li. FB bis: Landesgrenze Abschnitt: Abstand vom Fahrbahnrand in m:,5 Station: 0+50 Nr. Tiefe Kennzeichnung der Schichten Dicke [cm] [cm].,7,7 OB. 4,0, AC 5 D. 7,0,0 Schotter 0/ ,0,0 A [SU], F > F Bemerkungen: Fahrbahnbreite 4,5 m, frostsicher bis 0,50 m unter OK FB Bemerkungen: Fahrbahnbreite 4,6 m 6

7 L 7 Fahrbahnoberbau Dicken in [cm] Bohrkernentnahmestelle / / / / / /4 /5 / / 4 4/ 4/ 5 5/ Station [km] 0,05 0,50 0,67 0,8,470 Abstand vom r. Rand [m] 0,85 (re),40 (Mitte) 4,5 (li) 0,5 (re) 0,80 (re),55 (re),45 (Mitte),90 4,75 (li) 0,5 (re),5 (Mitte) 4,70 (li) 0,5 (re),50 (Mitte) 4,80 (li),0 (re),80 (li) OB,0,5,0,0,5,0,,7,0,,5,0 0,5 0,5 0,5 (mehr lagig) 0,5 0,5 AC 5,5 5,0,,0 4,0 5,0,5 7,5 4,5,5 AC 8,5 AC 5,0,5 4,5,0,5 5,0 4,0,5 Macadam 5,0,5,0,0,5,0 Asphalt (Gesamt) 6,5 8,5,5 6,0 6,0 7,5 7,7 4,0 4,0 7,8 6,5 5,0 5,5 8,5 8,0 8,0 7,5 Asphaltdicke incl. Macadamschicht schwankt sehr stark im Querprofil:,5 bis 8,5 cm Schottertragschicht: 8 bis 8 cm Untergrund: [SE] F [SU] F /F L 7 Ermittelte Resttragfähigkeit BenkelmanMessungen 4 Einsenkungsmessungen Prüfb.Nr.: KundenNr.: 005 Scho/He mit dem BenkelmanBalken Anlage: Bauvorhaben: L 7, Stolzenhain Prüfgegenstand: Tragfähigkeitsmessungen Knoten B 0 / L 7 bis Landesgrenze von Straßenbefestigungen Ausgeführt auf: Asphalt Prüfdatum: durch: H. Engel / H. Heise Reifendruck: 8,0 bar Radlast: 6,68 t Lufttemperatur,5 C Hinterachlast: 60 kg mittl. Oberbautemperatur C () () () (4.) (4.) (4) (5) (6) (7) Spurseite MpNr. Station Diff. GRadsatz wo,bb T Bemerkungen STB STE w0,bb,0 Skt. (t) (mm) ( C) (mm) 0,000 0,00 Mitte 6,680 0,479 0,67 Stat. 0,05, BK 0,50 links 50 6,680 0,749 0,94 0,4 rechts 0 6,680 0,449 0,64 km 0,4 4 0,50 Mitte 4 6,680 0,644 0,8 5 0,00 links 7 6,680 0,554 0,74 Eindrücke, Spurrinnen 6 0,50 rechts 8 6,680 0,569 0,76 7 0,46 Mitte 9 6,680 0,584 0,77 8 0,450 links 4 6,680 0,69 0,8 9 0,500 rechts 48 6,680 0,79 0,9 Stat. 0,50, BK 0 0,550 Mitte 6 6,680 0,59 0,7 0,68 links 47 6,680 0,704 0,89 Spurrinnen 0,650 rechts 5 6,680 0,76 0,95 Spurrinnen Stat. 0,67, BK 0,700 Mitte 6,680 0,494 0,68 4 0,750 links 6,680 0,494 0,68 Spurrinnen 5 0,89 rechts 5 6,680 0,54 0,7 Stat. 0,8, BK 4 6 0,850 Mitte 8 6,680 0,49 0,6 7 0,900 links 8 6,680 0,569 0,76 Spurrinnen 8 0,950 rechts 8 6,680 0,569 0,76 Spurrinnen 9,0 Mitte 40 6,680 0,599 0,79 0,050 links 7 6,680 0,554 0,74,00 rechts 40 6,680 0,599 0,79 Spurrinnen,50 Mitte 6,680 0,494 0,68,9 links 6,680 0,464 0,65 Spurrinnen 4,50 rechts 44 6,680 0,659 0,85 Spurrinnen 5,00 Mitte 8 6,680 0,49 0,6 6,50 links 6 6,680 0,94, 7,40 rechts 7 6,680 0,554 0,74 Spurrinnen 8,470 rechts 4 6,680 0,59 0,55 Stat.,470, BK 5 9,480 Bauende gemessene Einsenkung: Mittelwert s = 0,74 mm Maximalwert s max =, mm zulässige Einsenkung: s zul 0,48 mm (BK IV) Mittelwert s = 0,74 mm smax =, mm Standardabweichung: 0,9 mm szul. für BK IV < 0,48 Anzahl > 0,48 = 8 Damit liegen 8 von 8 Einzelwerten (00%) über der zulässigen Deflexion für die Bauklasse IV. 7

8 L 7 Bemessung der erforderlichen Überbauungsdicke 5 Bemessung der Asphaltverstärkungsschicht nach Leykauf Bauvorhaben L 7 Stolzenhain Knoten B 0/L7 bis Landesgrenze Abschnitt 80 Alle Meßergebnisse Bauklasse [ SV*),,,, 4, 5, 6 ] : 4 *) Für die Bauklasse "SV" ist die Ziffer 0 einzugeben. Zulässige Deflexion nach Leykauf ***) : ***) Straßen und Tiefbau 99/Nr. 4 S ,48 mm Mittlere Deflexion (Benkelmanmessung) 0,74 mm Standardabweichung 0,9 mm Variationskoeffizient 5,8 % 0%Quantil 0,90 mm annähernd vergleichbarer Verformungsmodul auf OK ToB **) E v 75 MN/m² **) mit den Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen RStO vergleichbar. Schichtdicke der Asphaltverstärkungsschicht: alternativ maximales Fahrzeuggesamtgewicht: Asphalttemperatur : Spezifischer EModul der Asphaltschicht : Lastplattendurchmesser : Äquivalenter EModul auf der Oberfläche der Asphaltverstärkungsschicht nach Ivanov : cm 80,0 kn 0,0 C 6900 MN/m² 0 cm 50 MN/m² Überbauung PEBA Prüfinstitut für Baustoffe GmbH Köpenicker Landstraße 80, 47 Berlin 6 Tel.: (00) Fax: (00) Erprobungsstrecke Kaltrecycling L 7 / L L 7 Knoten B 0 bis Landesgrenze LSB Cottbus Mit pechhaltigem Material L LG SachsenAnhalt bis Abzweig Neuerstadt Mit pechhaltigem Material 8

9 L, Landesgrenze SachsenAnhalt bis Abzweig Neuerstadt 7 Untersuchungsabschnitt L, von Landesgrenze SachsenAnhalt bis Abzweig Neuerstadt, Abschnitt 009, km,65 bis,9 L Charakteristik 8 9

10 L Charakteristik 9 Landesstraße L Bauklasse IV Abschnitt 009, km,65 km,9 (LG SachsenAnhalt bis Abzweig Neuerstadt) Keine Höhenzwangspunkte Geringe Fahrbahnbreite (4,8 bis 5,0 m) Asphalt / Macadam: Wiederverwertungsbereich wurde auf Wunsch des Auftraggebers nicht geprüft L Charakteristik 0 Oberflächenbeschaffenheit Ausmagerungserscheinungen, Rissbildungen, partielle Flickungen. Fahrbahnaufbau ähnlich L 7 Asphalt/Macadam 4 0 cm Schotter 8 5 cm Untergrund frostsicher (F, F/F) 0

11 L Fahrbahnoberbau rechts links Bohrkernentnahme/Sondierung Nr. BK BohrkernEntnahmedatum: L von: LG SachsenAnhalt BV: in SachsenAnhalt Lage zur Straßenachse: re. FB bis: K 005 Abschnitt: Abstand vom Fahrbahnrand in m: 0,8 Station: 0+50 Nr. Tiefe Kennzeichnung der Schichten Dicke [cm] [cm]. 0,8 0,8 OB. 4,0, AC 6 D Schotter 0/45 Bohrkernentnahme/Sondierung Nr. BK/BS 4 BohrkernEntnahmedatum: BV: L von: LG SachsenAnhalt in SachsenAnhalt Lage zur Straßenachse: li. FB bis: K 005 Abschnitt: Abstand vom Fahrbahnrand in m: 0,9 Station: 0+50 Nr. Tiefe Kennzeichnung der Schichten Dicke [cm] [cm]. 0,8 0,8 AC D. 4,,5 Macadam. 0,0 5,7 Schotter 0/ ,0 50,0 A [SE], F 4 Bemerkungen: Fahrbahnbreite 4,6 m Asphalt zerfallen Bemerkungen: Fahrbahnbreite 4,6 m, frostsicher bis 0,80 m unter OK FB Umweltrelevante Parameter Istwerte L 7 PAK EPA : 654 und 674 mg/kg TS > 5 mg/kg TS Benzo(a)pyren:,77 und, mg/kg TS < 50 mg/kg TS Phenolindex 0,6 und,6 mg/l > 0, mg/l (WVB 4) 0, mg/l (WVB ) Wiederverwendungsbereich 4 nach BTR RCStB 04 bzw. Wiederverwendungsbereich C nach RuVAStB 0 Istwerte L keine Untersuchung beauftragt

12 Warum Entscheidung für Bauweise mit Kaltrecycling? vorhandener Befestigungsaufbau sehr inhomogen Asphaltdicke stark schwankend Asphalt partiell zerfallen Verbreiterung vorgesehen durch KRC neuer Befestigungsaufbau homogen über gesamte Breite zusätzlicher Einbau von pechhaltigem Material bei Überbauung mit cm Asphalt lt. Durchbiegungsmessungen wären vorstehende Vorteile nicht eingetreten. Baugrundsätze 4 Bindungstypen: bitumendominant B (analog ATS) und hydraulischdominant B (ähnlicher Verfestigung) Dicke der KRC Schicht ist abhängig von: vorhandener Tragfähigkeit des Untergrundes (Bearbeitungstiefe) Bauklasse Dickenfestlegung für hydraulischdominant B nach Tabelle Anhang

13 Erneuerungsvorschläge in Abhängigkeit der Ausgangstragfähigkeit lt. M KRC Anlage 5 Baugrundsätze 6 Bei bitumendominanter Bindung (B) ist Bemessung unter Berücksichtigung der Resttragfähigkeit des ungebundenen darunter liegenden Oberbaus nach TGL 85 zu empfehlen. Bei dieser Bemessung werden die Radialzugspannungen im Mehrschichtsystem unter Berücksichtigung der EModuli der einzelnen Schichten berechnet und danach die Dickenfestlegung vorgenommen. In Länderregelungen, wie RheinlandPflaz und Sachsen, ist die Bemessung nach TGL 85 aufgenommen worden.

14 Bemessung Vorschlag der PEBA für Befestigungsaufbau nach TGL 85 7 Auffräsen und Mischen ohne Ausbau der Schichten 4,0 cm Asphaltbeton AC D N mit Bitumen 50/70 6,0 cm Asphalttragschicht AC T N mit Bitumen 50/70 (gleichzeitig Profilausgleich) 0,0 cm bitumendominantes KRCGemisch (Bindungstyp B) nach M KRC (Verfestigung der oberen Lage des auf ca. cm durchgefrästen, homogenisierten und verdichteten vorhandenen Oberbaues und zusätzlich ca. 0 cm aufgebrachten Ergänzungsmaterials (pechhaltiger Straßenaufbruch) > 0,0 cm Dicke des Gesamtaufbaues Anstehender Boden bzw. eventuelle Restdicken ungebundene Schichten Voruntersuchungen Baustoffbedarfsermittlung 8 Dosierungsempfehlung Komponenten Fräsgutgranulat 0/45 Ergänzungsmaterial aus Trebbin (Trockenmasse) Ergänzungsmaterial Natursand (Trockenmasse) Mischgutgranulat (Trockenmasse) Hydraulisches Bindemittel CEM I,5 R (Rüdersdorf) Bitumenemulsion C 60 B Wasser** Feuchtmasse Gesamtwasser Trockenmasse i. M. cm aufgefräst Asphalt u. ToB (Trockenmasse) Anteil 94,9 kg/m² 94,9 kg/m² 7,9 kg/m² 97,7 kg/m² 5,9 kg/m²,9 kg/m² 5,9 kg/m² 44,5 kg/m²,5 kg/m² 4,0 kg/m² = 49,0 M.% = 49,0 M.% =,0 M.% = 00,0 M.% = 4,0 Gew.T.* =,5 Gew.T.* = 4,0 Gew.T.* * bezogen auf Trockenmasse Mischgranulat ** bei der Wasserzugabe ist die Materialfeuchte zu berücksichtigen 4

15 Voruntersuchungen Dosierungsempfehlung 9 Werte EP Werte Baustoffbedarfsermittlung Komponenten Anteil Fräsgutgranulat 0/45 i. M. cm aufgefräst Asphalt u. ToB (Trockenmasse) 94,9 kg/m² = 50,0 M.% Ergänzungsmaterial aus Holzdorf (Trockenmasse) 94,9 kg/m² = 50,0 M.% Mischgranulat (Trockenmasse) 89,8 kg/m² = 00,0 M.% Hydraulisches Bindemittel CEM I,5 R (Rüdersdorf) 5,6 kg/m² = 4,0 Gew.T.* Bitumenemulsion C 60 B,7 kg/m² =,5 Gew.T.* Wasser** 7,8 kg/m² =,0 Gew.T.* Feuchtmasse 46,9 kg/m² Gesamtwasser Trockenmasse, kg/m² 4,6 kg/m² Komponenten Anteil Fräsgutgranulat 0/45 i. M. cm aufgefräst Asphalt u. ToB (Trockenmasse) 94,9 kg/m² = 49,0 M.% Ergänzungsmaterial aus Trebbin (Trockenmasse) 94,9 kg/m² = 49,0 M.% Ergänzungsmaterial Natursand (Trockenmasse) 7,9 kg/m² =,0 M.% Mischgranulat (Trockenmasse) 97,7 kg/m² = 00,0 M.% Hydraulisches Bindemittel CEM I,5 R (Rüdersdorf) 5,9 kg/m² = 4,0 Gew.T.* Bitumenemulsion C 60 B,9 kg/m² =,5 Gew.T.* Wasser** 5,9 kg/m² = 4,0 Gew.T.* Feuchtmasse 44,5 kg/m² Gesamtwasser,5 kg/m² Trockenmasse 4,0 kg/m² * bezogen auf Trockenmasse Mischgranulat ** bei der Wasserzugabe ist die Materialfeuchte zu berücksichtigen Voruntersuchungen Ergebnisse der Eignungsprüfung 0 Mischgutvarianten A B C Anforderungen Zusammensetzungen [%] [%] [%] Ausgangsgemisch 0/45 (Trockenmasse) Bitumenemulsion C 60 B Esha,5 ),5 ) 4,5 ) Hydraulisches Bindemittel CEM I,5 R (Rüdersdorf) 4,0 ) 4,0 ) 4,0 ) Wasser,8 ),0 ),5 ) Gemischrohdichte (Wasser) [g/cm³],9,07,7 Raumdichten Probekörper [g/cm³] [g/cm³] [g/cm³] Pk,08,079,00 Pk,08,06,08 Pk,08,06,00 Mittelwerte,08,068,094 Hohlraumgehalt (Wasser) [Vol.%], 0, 9,6 0 ) Spaltzugfestigkeiten nach 7 Tagen bei T = + 5 C [N/mm²] [N/mm²] [N/mm²] [N/mm²] Pk 0,6 0,78 0,84 Pk 0,6 0,78 0,86 Pk 0,64 0,75 0,85 Mittelwerte 0,6 0,77 0,85 0,50 ) Umweltverträglichkeitsprüfung nach 7 Tagen [mg/l] [mg/l] [mg/l] [mg/l] PAK nach EPA im Eluat Pk 4 0,08 < 0,0 ) entfällt entfällt Phenolindex im Eluat Pk 4 0,050 < 0, ) ) bezogen auf Trockenmasse Ausgangsgemisch ) gemäß Merkblatt Kaltrecycling in situ im Straßenoberbau (Ausgabe 005) ) gemäß BTR RC StB 04 (Einzelergebnisse siehe Anlage 4) 5

16 Straßenquerschnitt entsprechend LV Änderung gegenüber PEBAVorschlag: 4 cm AC DN + 6 cm AC 6 TN Verbreiterungsbereich Fahrbahn Eigenüberwachungsprüfungen 6

17 Eigenüberwachungsprüfungen Eigenüberwachungsprüfungen 4 7

18 Kontrollprüfungen 5 L 7 und L Prüfumfang 6 Für den Einbau der KRCSchicht sind lt. Bauablaufplanung Tage für eine Fläche von ca..000 m² vorgesehen. In der nachfolgenden Tabelle sind die für die KRC Schicht vorgeschlagenen Prüfleistungen zusammengefasst: 8

19 L 7 und L Prüfumfang 7 Leistung Anzahl Anforderungen lt. M KRC.. Prüfungen während des Einbaus und im Labor Probekörperherstellung, je Probe hier: Einbautage je 4 Probekörper Stck. pro Tag Für die Bestimmung der Spaltzugfestigkeit werden abweichend vom M KRC Probekörper je Tag hergestellt. Der 4. Pk je Tag ist für die UVP nach 8 Tagen. Berechnung des Hohlraumgehaltes nach Bestimmung der Bezugsraumdichte und Rohdichte hier: je Einbautag x < Vol.% Bestimmung der Spaltzugfestigkeit nach > Wert der Eignungsprüfung 0% 8 Tagen hier: x Probekörper 9 Umweltverträglichkeitsprüfung, Untersuchung von einem Probekörper auf PAK und Phenolindex im Trogverfahren nach 8 Tagen hier: x Probekörper PAK nach EPA < 0,0 mg/l Phenolindex < 0, mg/l Anforderungen für beide Parameter gem. BTR RCStB L 7 und L Prüfumfang 8 Leistung Anzahl Anforderungen lt. M KRC.. Prüfungen an der fertigen Schicht Einbaudicke, je Meßstelle 0 cm 0% hier: Einbaudicke unmittelbar nach der Verdichtung, Einbautage mit je Meßstellen je Meßstelle 9 Bestimmung der Dichte, BallonVerfahren, Verdichtungsgrad > 98% hier: x Bestimmung 9

20 L 7 und L Prüfumfang 9 Leistung Anzahl Anforderungen lt. M KRC.. Bestimmung der Tragfähigkeit der KRCSchicht Plattendruckversuch, ohne Gestellung des E v > 80 MN/m² Belastungsfahrzeuges Mindestragfähigkeit vor der Überbauung hier: Tage je Prüfungen ( Meßstellen) Die Mindesttragfähigkeit ist erfahrungsgemäß bei je Prüfung 9 normaler Witterung nach bis 4 Tagen erreicht. Dynamischer Plattendruckversuch mit Hilfe des Leichten Fallgewichtsgerätes hier: Tage je Prüfungen ( Meßstellen) je Prüfung 9 E vd > 80 MN/m² Mindestragfähigkeit vor der Überbauung L 7 und L Prüfumfang 40 Leistung Anzahl Anforderungen lt. M KRC.4. Messung der Querneigung und Ebenheit Querneigung Toleranz + 0,4% je Tageseinsatz lt. ZTV AsphaltStB 07 Die Querneigung wird mit der Ebenheit an einem Tag gemessen. Ebenheit je Tageseinsatz,5 cm / 4m 0

21 PEBA Prüfinstitut für Baustoffe GmbH Köpenicker Landstraße 80, 47 Berlin 4 Tel.: (00) Fax: (00)