Erhöhung des maximalen Anteils von wiederverwertbarem Ausbauasphalt in der Asphaltherstellung

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1 Diplomarbeit Erhöhung des maximalen Anteils von wiederverwertbarem Ausbauasphalt in der Asphaltherstellung Vorgelegt am: Verfasst von: Max Kemnitz Am Kirchberg Weißenberg Studiengang: Studienrichtung: Bauingenieurwesen Tiefbau Seminargruppe: TB 12/1 Matrikelnummer: Praxispartner: HSE-BAU GmbH Siemensstraße Glauchau Gutachter: Herr Dipl.-Ing. Dirk Einert Frau Dipl.-Chem. Elke Meding

2 (Themenblatt Diplomarbeit) II

3 Inhaltsverzeichnis: Themenblatt Diplomarbeit... II Inhaltsverzeichnis... III Abbildungsverzeichnis... V Tabellenverzeichnis... VI Formelverzeichnis... VIII Abkürzungsverzeichnis... IX 1 Einführung Asphalt Naturasphalt Technisch hergestellter Asphalt Zusammensetzung Gesteinskörnung Bindemittel Herstellung Chargenmischanlage Durchlaufmischanlage Transport und Einbau Asphaltarten Walzasphalt Gussasphalt Wiederverwenden, Verwerten von Asphalt Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz Recyclingarten Wiederverwenden durch einmischen Wiederverwenden vor Ort Rückformen Kaltrecycling vor Ort Wiederverwerten Aktuelle maximale Zugabemengen an Asphaltgranulat Technische Lieferbedingungen Asphalt (TL Asphalt - StB 07) Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt (M WA) III

4 5 Versuche mit erhöhtem Recyclinganteil Berechnung der Rezepte Bitumenzugabemengen Sieblinien Rezepte Herstellung der Proben Prüfungen Bindemittelgehalt Erweichungspunkt Ring und Kugel Elastische Rückstellung Korngrößenverteilung Ergebnisse Asphalttragschicht (AC 22 TS) Asphaltbinderschicht (AC 16 BS) Auswertungen Asphalttragschicht (AC 22 TS) Bindemittelgehalt Erweichungspunkt Ring und Kugel Korngrößenverteilung Asphaltbinderschicht (AC 16 BS) Bindemittelgehalt Erweichungspunkt Ring und Kugel Korngrößenverteilung Elastische Rückstellung Langzeitauswirkungen des Recyclinganteils auf die Asphaltbeschaffenheit Fazit Quellenverzeichnis Anhangverzeichnis Ehrenwörtliche Erklärung Thesen zur Diplomarbeit IV

5 Abbildungsverzeichnis: Abbildung 1 Bitumenherstellung durch Erdöldestillation... 6 Abbildung 2 Arten von Kohlenwasserstoff-Bindemitteln, nach Verwendung, Zusatzstoffe und Herstellung benannt... 7 Abbildung 3 Messverfahren, schematisch... 8 Abbildung 4 Nomogramm für Trag- und Tragdeckschichten Abbildung 5 Nomogramm für Binder- und Deckschichten Abbildung 6 Rotationsverdampfer Abbildung 7 Gießeinrichtung für elastische Rückstellung Abbildung 8 Ergebnisse der Untersuchung des Bindemittelgehaltes, als Diagramm dargestellt, für AC 22 TS Abbildung 9 Ergebnisse der Untersuchung des Erweichungspunktes Ring und Kugel, als Diagramm dargestellt, für AC 22 TS Abbildung 10 Ergebnisse der Untersuchung der Korngrößenverteilung, als Diagramm dargestellt, für AC 22 TS Abbildung 11 Ergebnisse der Untersuchung des Bindemittelgehaltes, als Diagramm dargestellt, für AC 16 BS Abbildung 12 Ergebnisse der Untersuchung des Erweichungspunktes Ring und Kugel, als Diagramm dargestellt, für AC 16 BS Abbildung 13 Ergebnisse der Untersuchung der Korngrößenverteilung, als Diagramm dargestellt, für AC 16 BS Abbildung 14 Ergebnisse der Untersuchung der elastischen Rückstellung, als Diagramm dargestellt, für AC 16 BS V

6 Tabellenverzeichnis: Tabelle 1 Straßenbaubitumen (Auswahl) mit Konsistenz nach den Prüfverfahren.. 9 Tabelle 2 Niedrigste und höchste Temperatur des Asphaltmischgutes (in C) Tabelle 3 Zweckmäßige Asphaltmischgutart und Asphaltmischgutsorte in Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung Tabelle 4 Zweckmäßige Bindemittelart und Bindemittelsorte in Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung Tabelle 5 Verwertungsklassen für Baustoffe Tabelle 6 Zugabemöglichkeit von Asphaltgranulat zu den Asphaltmischgutarten.. 21 Tabelle 7 Gesamttoleranzen der jeweiligen Merkmale Tabelle 8 Erweichungspunkte von Straßenbaubitumen und PmB Tabelle 9 Resultierender Erweichungspunkt nach Ring und Kugel Tabelle 10 Berechnung der Zugabemenge der jeweiligen Merkmale für Tragschicht Tabelle 11 Berechnung der Zugabemenge der jeweiligen Merkmale für Binderschicht Tabelle 12 Durchschnittliche Ergebnisse des beprobten Asphaltgranulates Tabelle 13 Berechnung der Zugabemenge an neuem Bitumen Tabelle 14 Sieblinie für AC 22 TS und AC 16 BS Tabelle 15 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer GK für AC 22 TS mit 70 M.-% Asphaltgranulat Tabelle 16 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 22 TS mit 82 M.-% Asphaltgranulat Tabelle 17 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 22 TS mit 87 M.-& Asphaltgranulat Tabelle 18 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 16 BS mit 49 M.-% Asphaltgranulat Tabelle 19 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 16 BS mit 54 M.-% Asphaltgranulat Tabelle 20 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 16 BS mit 59 M.-% Asphaltgranulat Tabelle 21 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 16 BS mit 64 M.-% Asphaltgranulat VI

7 Tabelle 22 Berechnung des resultierenden Erweichungspunktes, nach Ring und Kugel, sowie des daraus resultierenden Bitumens Tabelle 23 Referenztemperatur in Abhängigkeit von der Bitumensorte Tabelle 24 Ergebnisse der Untersuchungen Bindemittelgehalt und Erweichungspunkt Ring und Kugel, für Asphalttragschicht AC 22 TS Tabelle 25 Ergebnisse der Untersuchung der Korngrößenverteilung, für Asphalttragschicht AC 22 TS Tabelle 26 Ergebnisse der Untersuchungen Bindemittelgehalt und Erweichungspunkt Ring und Kugel, für Asphaltbinderschicht AC 16 BS Tabelle 27 Ergebnisse der Untersuchung der Korngrößenverteilung, für Asphaltbinderschicht AC 16 BS Tabelle 28 Ergebnisse der Untersuchung der elastischen Rückstellung, für Asphaltbinderschicht AC 16 BS VII

8 Formelverzeichnis: Formel 1 Zugabemenge Formel 2 Zugabemenge Formel 3 resultierender Erweichungspunkt Formel 4 Bindemittelmenge Asphaltgranulat Formel 5 Zugabemenge neues Bindemittel Formel 6 elastische Rückstellung VIII

9 Abkürzungsverzeichnis: AG B B min BP Fr DIN EN EP R u K EP FGSV M WA PmB RA RC-PmB RuVA StB TL TP UV ZTV Asphaltgranulat Bindemittel Mindestbindemittelgehalt Brechpunkt nach Fraß Deutsches Institut für Normung Europäische Norm Erweichungspunkt Ring und Kugel Erweichungspunkt Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt polymermodifiziertes Bitumen reclaimed asphalt polymermodifiziertes Bitumen für die Verwendung von reclaimed asphalt Richtlinien für die Umweltverträgliche Verwertung von Ausbaustoffen Straßenbau Technische Lieferbedingungen Technische Prüfvorschriften ultraviolette Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen IX

10 1 Einführung Mit dem Wegebau an sich begann der Mensch schon relativ früh. Über befestigte Wege wurden Ziele schneller und einfacher erreicht, was natürlich in jeder Hinsicht vorteilhaft war. Als Anfang des 20. Jahrhunderts dann immer mehr Kraftfahrzeuge auf den eher spärlich ausgebauten Straßen anzutreffen waren, wuchsen auch die Anforderungen an den Straßenbau. Durch die immer steigenden Verkehrsaufkommen, Achslasten und Geschwindigkeiten mussten standfeste Befestigungen entwickelt werden. Straßenaufbauten aus Pflaster, sowie mit hydraulischen oder teer- beziehungsweise pechhaltigen Bindemitteln entstanden. Über die Jahre wurden die umweltschädlichen teer- und pechhaltigen Bindemittel durch unbedenkliche bitumenhaltige Bindemittel ersetzt und damit der Asphalt geschaffen wie er heute verwendet wird. Nicht nur durch den Preisvorteil gegenüber Pflaster oder Beton hat sich Asphalt als Straßenbaumaterial letztendlich durchgesetzt und ist als Oberbau auf den meisten aller Verkehrswege anzutreffen wurde schließlich angefangen den Ausbauasphalt in kleinen Mengen dem neuen Asphalt wieder beizumischen. 1 Es zeigte sich, dass sich Baustoffe mit bitumenhaltigen Bindemitteln hervorragend für die Wiederverwendung eignen, was natürlich Kosten und Ressourcen schonte. Seitdem stieg die Rate der Wiederverwendung von anfallendem Asphaltaufbruch bis auf um die 80 % in den Jahren von 1995 bis 2010 und nach 2010 sogar fast bis auf 90 %. Diese 90 % mögen zwar immens klingen, jedoch sind die ungenutzten 10 % über 1 Million Tonnen Ausbauasphalt jährlich, 2 welcher, auch hinsichtlich des Aspektes, dass Bitumen aus dem zur Neige gehenden Erdöl gewonnen wird, bestmöglichen Verwendung zugeführt wird. nicht seiner Neben der Forderung des Kreislaufwirtschaftsgesetzes nach Verwertung beziehungsweise Wiederverwendung, sollte einfach aus ressourcenschonenden und kostentechnischen Gründen eine Wiederverwendungsrate des Ausbauasphaltes von 100 % angestrebt werden. Aus diesen Gründen beschäftigt sich die nachfolgende Arbeit mit dem aktuellen Stand der Technik hinsichtlich der Wiederverwendung von Ausbauasphalt, sowie mit den aktuell möglichen Zugabemengen. Des Weiteren wird untersucht, inwiefern die Zugabemengen an wiederverwertbarem Ausbauasphalt erhöht werden könnten beziehungsweise wie weit die Technik, sowie die Regelwerke und Vorschriften dies zulassen. 1 vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S.1 2 vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2015 S.1-2 1

11 2 Asphalt Asphalt bezeichnet im Groben ein Gemisch aus bitumenhaltigen Bindemitteln und Gesteinskörnungen. Grundlage für Bitumen, ob natürlich oder technisch hergestellt, sind organische Ablagerungen, welche über die Jahrtausende unter hohem Druck und hohen Temperaturen umgewandelt wurden. Vergleichbar ist dieser Prozess mit dem Entstehen von Erdöl, in welchem ebenfalls hohe Anteile an Bitumen vorhanden sind. 3 Das Wort Asphalt stammt von dem altgriechischen Wort ásphaltos für Erdharz ab, welches wiederum vom negierten altgriechischen Wort sphallo für zum fallen bringen hergeleitet wurde. Dies kommt vermutlich von der schon frühen Verwendung als Bindemittel im Mauerwerksbau. 4 Schon vor 5000 Jahren wurden in Mesopotamien natürliche Asphalte und Bitumen als Bindemittel, anstelle von Lehm, zum Errichten von Mauern verwendet. In den hängenden Gärten von Babylon soll Naturasphalt in Verbindung mit Ziegeln und Mörtel für eine wasserdichte Abdichtung gesorgt haben. Nach dem Untergang der antiken Hochkulturen und dem damit verbundenen Verlust vielen Wissens, geriet auch die Verwendung von Naturasphalten in Vergessenheit. Erst in der Renaissance wurden die natürlichen Bitumengemische wieder für Abdichtungszwecke und später auch immer mehr für ihre heutige Verwendung wiederentdeckt. Als mit dem Raffinieren von Erdöl im 19. Jahrhundert begonnen wurde, um Leuchtöl für Lampen herzustellen, fiel eine zähe Masse als undestillierbarer Rückstand an, das erste technisch hergestellte Bitumen. 5 Damit wurde die Verwendung von Naturasphalten, zugunsten der technisch hergestellten Asphalte, immer mehr minimiert. Durch verschiedene Zusatzstoffe, hinsichtlich ihrer verschiedenen Verwendungen, beispielsweise im Straßenbau oder als Dichtmasse gelangte der Asphalt zu seiner heutigen Bedeutung. 2.1 Naturasphalt Als Naturasphalt wird ein natürlich vorkommendes Bitumen bezeichnet, welches entweder direkt oder über die Zwischenstufe Erdöl, durch hohen Druck und hohe Temperatur, aus organischen Ablagerungen entstanden ist. In den natürlichen Lagerstätten kommt dieses meist vermischt mit feinen bis sehr feinen mineralischen 3 vgl. HEGGER, AUCH-SCHWELK, FUCHS, ROSENKRANZ 2005 S.62 4 vgl. FRISK 1960 S vgl. HEGGER, AUCH-SCHWELK, FUCHS, ROSENKRANZ 2005 S.62 2

12 Bestandteilen vor. Das Erscheinungsbild des Naturasphaltes ist bei 25 C praktisch fest, bei 175 C jedoch klebrig bis zähflüssig. 6 Das bekannteste deutsche Vorkommen an Naturasphalt ist wohl der Vorwohler Asphaltkalkstein. In diesem Asphaltkalkstein befinden sich jedoch nur geringe 4 6 Masseprozent an natürlichem Bitumen, weswegen sein Abbau aus Wirtschaftlichkeitsgründen eingestellt wurde. Das weltweit größte Vorkommen von Naturasphalt ist der Trinidad-Asphalt auf der Insel Trinidad. Dieser besteht zu über 50 Masseprozent aus natürlichem Bitumen, welches mit sehr feiner Vulkanasche vermischt ist. Dieser wird abgebaut, aufbereitet und unter dem Namen Trinidad- Epure als Gussasphaltzusatz verwendet Technisch hergestellter Asphalt Die technisch hergestellten Asphalte bestehen, im Gegensatz zu Naturasphalten, aus Bitumen, welche durch die Destillation von Erdöl gewonnen werden und Gesteins- beziehungsweise Mineralstoffen, genannt Gesteinskörnung. Gemischt werden diese Asphalte in festen oder mobilen Mischanlagen. In diesen wird die Gesteinskörnung getrocknet, anschließend zusammen mit dem Bitumen erhitzt und vermischt. Dabei beträgt der Anteil an Gesteinskörnung, je nach Asphaltart, zwischen 85 und 95 Masseprozent Zusammensetzung Gesteinskörnung Die Gesteinskörnungen machen mit Masseprozent den größten Bestandteil der Asphalte aus. In den Technischen Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau, der Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswege (FGSV), findet man folgende Definition: Körniges Material für die Verwendung im Bauwesen. Gesteinskörnungen können natürlich, industriell hergestellt oder rezykliert sein Diese drei Arten von Gesteinskörnungen werden wie folgt definiert: Natürliche Gesteinskörnung: Gesteinskörnung aus mineralischen Vorkommen, die ausschließlich einer mechanischen Aufbereitung unterzogen worden ist. Anmerkung: Zu diesen zählen Kies, Sand, gebrochener Kies und gebrochenes Festgestein. 6 vgl. WENDEHORST 2004 S vgl. BACKE, HIESE 2004 S vgl. BACKE, HIESE 2004 S.349 3

13 Industriell hergestellte Gesteinskörnung: Gesteinskörnung mineralischen Ursprungs, die industriell unter Einfluss thermischer oder sonstiger Prozesse entstanden ist. Anmerkung: In Deutschland werden verwendet: Hochofenstückschlacke (HOS), Hüttensand (HS), Stahlwerksschlacke (SWS), Schlacke aus der Kupfererzeugung (CUS/CUG), Gießerei-Kupolofenschlacke (GKOS), Steinkohlenflugasche (SFA), Schmelzkammergranulat (SKG), Kesselasche aus Steinkohlenfeuerung (SKA), Gießereirestsand (GRS), Hausmüllverbrennungsasche (HMVA), sowie Gesteinskörnungen zur Aufhellung. Rezyklierte Gesteinskörnung: Gesteinskörnung, die durch Aufbereitung anorganischen Materials entstanden ist, das zuvor als Baustoff eingesetzt war. 9 Eine besondere Art der rezyklierten Gesteinskörnung, welche besonders in dieser Arbeit behandelt wird, stellt das Asphaltgranulat dar. Asphaltgranulat ist, nach den Technischen Lieferbedingungen für Asphaltgranulat, der Ausbauasphalt, der durch Fräsen (gegebenenfalls mit anschließender, zusätzlicher Zerkleinerung) oder durch Aufbrechen/ Aufnehmen von Schollen mit anschließender Zerkleinerung in Stücke gewonnen wurde. 10 Somit ist es das Recyclingprodukt, welches beim Abbrechen von Straßen anfällt. Beachtet werden muss jedoch zusätzlich noch, dass der Ausbauasphalt frei von teer- und pechhaltigen Straßenbaustoffen ist. Der hohe Anteil an Gesteinskörnungen im Asphalt hat die Aufgabe die entstehenden Druckkräfte aufzunehmen und in die darunter liegenden Schichten abzuleiten. Hinzukommend ist es der Bestandteil in den Asphaltdeckschichten, welcher für die ständige Griffigkeit sorgen, sowie dem Verschleiß entgegenwirken soll. Daraus ergeben sich die Anforderungen an die Eigenschaften der verwendeten Mineralstoffe. Sie sollten, vor allem beim Einsatz in Deckschichten, eine hohe Wetter-, Frost- und Tausalzbeständigkeit, sowie eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Polieren und ausreichende Lichtreflexion aufweisen, sowie in einigen Anwendungsbereichen ausreichend schlag- und druckfest sein. In allen Schichten müssen die Gesteinskörnungen eine ausreichende Festigkeit besitzen, um die Druckkräfte im Asphaltgefüge weiterleiten zu können, des Weiteren müssen sie in der Lage sein, eine feste Bindung mit dem Bindemittel eingehen zu können FGSV, Arbeitsgruppe Gesteinskörnungen, Ungebundene Bauweisen [Hrsg.] (TL Gestein-StB) 2007 S.4 10 FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen, [Hrsg.] (TL AG-StB) 2009 Blatt 1 11 vgl. WENEDEHORST 2004 S.607 4

14 Unterschieden und gehandelt werden die Gesteinskörnungen in sogenannten Lieferkörnungen beziehungsweise Korngruppen oder Kornklassen. Bezeichnet werden diese, in den Technischen Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau, mithilfe der unteren (d) und oberen (D) Siebgröße. Ebenso wird der Anteil an Überkorn und Unterkorn (Überkorn - der Anteil, welcher auf dem obersten Sieb liegen bleibt und Unterkorn der Anteil, welcher durch das unterste Sieb hindurch geht) in diesen angegeben. Für Gesteinskörnungen, welche für die Herstellung von Asphalt genutzt werden sollen, sieht die TL Gestein - StB weitere Anforderungen, hinsichtlich der Eigenschaften der verwendeten Mineralien, vor. 12 Diese Anforderungen können den Tabellen in Anhang 1 entnommen werden. Sieblinien für Lieferkörnungen der jeweiligen Asphaltarten sind ebenfalls vorgegeben und sind in den technischen Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigung (unter Anhang E) zu finden. Eine Lieferkörnung, die in der TL Gestein - StB nicht nach ihrer unteren und oberen Siebgröße bezeichnet ist, ist der Füller. Als Füller werden Gesteinskörnungen bezeichnet, welche nahezu vollständig, mit mindestens 70 Masseprozent, den Siebdurchgang durch das 0,063mm Sieb bewältigen und deren Überkornanteile keine Korngröße über 2mm aufweisen. Füller wird den Baustoffen hinzugegeben, um bestimmte Eigenschaften zu erreichen. Unterschieden werden Füller in Mischfüller, welcher eine Mischung aus mineralischen Bestandteilen und Calciumhydroxid darstellt, sowie Fremdfüller, welcher mineralischen Ursprungs ist und gesondert hergestellt wird. Die Korngrößenverteilung für Füller nach TL Gestein - StB kann in der Tabelle im Anhang 2 eingesehen werden. Die für die Asphaltherstellung vorgesehenen Gesteinskörnungen sollten keinesfalls einen schädlichen Anteil Feinanteile enthalten, da diese der Bindung zwischen Bitumen und Gesteinskorn entgegenwirken. Des Weiteren dürfen keine Bestandteile in erhöhtem Maße vorhanden sein, die der Raumbeständigkeit schaden, daher quellen, sich lösen, zerfallen oder chemisch umgewandelt werden können. Dies sind beispielsweise tonige, mergelige oder organische Bestandteile. 13 Gesteinskörnungen und Füller, mit ihren unterschiedlichen Korngrößen und Strukturen, übernehmen im Asphalt eine vergleichbare Aufgabe wie im Beton. Die großen, groben Körner bilden das tragende Gerüst, dazwischen, mit einer stützenden Wirkung findet man die kleineren Körner. Der Füller, im Zusammenspiel mit dem Bitumen, bildet er eine Art Mörtel und füllt die Zwischenräume zwischen den Gesteinskörnern aus vgl. WENEDEHORST 2004 S vgl. WENEDEHORST 2004 S vgl. BACKE; HIESE 2004 S.349 5

15 Bindemittel Als Bindemittel im technisch hergestellten Asphalt wird Bitumen beziehungsweise ein bitumenhaltiges Bindemittel verwendet. Bitumen besteht chemisch gesehen aus einer Vielzahl von Kohlenwasserstoffen, sowie deren Derivaten und wird durch Destillation aus Erdöl gewonnen. Bei Temperaturen bis 400 C werden dem Rohöl Benzin, Petroleum, Diesel und Heizöl, sowie später, unter Vakuum, Schweröle abgetrennt. Als letzter, nicht flüchtiger, Bestandteil bleibt das Bitumen in seinen verschiedenen Formen zurück. 15 Abbildung 1 Bitumenherstellung durch Erdöldestillation (BGA [Hrsg.] (Asphaltkalender) 2001 Seite 6) Bitumen bestehen grundlegend aus drei verschiedenen Stoffsystemen. Diese sind die Dispersionsmittel, die Erdölharze und die Asphaltene. Genannt werden derartige Stoffmischungen Kolloide (Moleküle in einem fluiden Medium). Aufgrund des kolloiden Systems und der chemischen Zusammensetzung entstehen die typischen Eigenschaften der Bitumen. So haben sie die Eigenschaft bei niedriger Temperatur äußerlich spröde und hart zu erscheinen, bei steigender Temperatur hingegen stetig weicher zu werden, bis hin zum flüssigen Zustand bei etwa C. Dieses Verhalten in Abhängigkeit von Temperaturanstieg und -abfall ist reversibel und verleiht damit dem Bitumen das Erscheinungsbild eines thermoplastischen Werkstoffes. Bei sehr hohen Temperaturen kommt es bei Bitumen zu einem viskosen Fließen, diese Verformungen hängen nur von der Temperatur ab und sind nicht reversibel. Dagegen kommt es bei niedrigen Temperaturen zu einer rein elastischen, reversiblen 15 vgl. WENEDEHORST 2004 S

16 Verformung. Zwischen diesen beiden Extremzuständen liegt die Gebrauchstauglichkeit eines jeden Bitumens. Ausgedrückt wird dieses Verhalten als Steifigkeit. Bitumen haben die Eigenschaft an fast allem zu haften, Voraussetzung dafür ist eine geschlossene Ummantelung des jeweiligen Stoffes, sowie eine saubere Oberfläche. So lassen Wasser und Staub auf der Oberfläche eine einwandfreie Haftung nicht zu, da sich zum einen durch das Wasser keine Wechselwirkung der Moleküle einstellen kann und zum anderen durch den Staub eine Art Rollschicht zwischen Bitumen und Oberfläche entsteht. In beiden Fällen kommt es zu keiner sauberen, einwandfreien Ummantelung, wodurch wiederum Wasser eindringen und den Bitumenfilm ablösen kann. Ein Problem für Bitumen bildet die Einwirkung von Sauerstoff aus der Luft, vor allem in Verbindung mit UV-Strahlen und hohen Temperaturen. Durch diese Einflüsse kommt es zu einer Alterung. Dies bedeutet, das Bitumen versprödet an der Oberfläche und sein Adhäsionsverhalten verschlechtert sich. Gegen chemische Einwirkungen, wie Salze, aggressive Wässer, schwache Säuren und Basen ist Bitumen bei normalen Temperaturen gut beständig. Im Groben gilt je härter ein Bitumen ist, desto widerstandsfähiger ist es gegen chemische Einflüsse. Da es jedoch ein Erdölprodukt ist, ist es in Erdölfraktionen, sowie in organischen Lösungsmitteln lösbar. Bitumen sind im Gegensatz zu Teer und Pech biologisch unschädlich und dürfen sogar im Trinkwasserbereich zum Einsatz kommen. 16 Abbildung 2 Arten von Kohlenwasserstoff-Bindemitteln, nach Verwendung, Zusatzstoffe und Herstellung benannt (WENDEHORST 2004 Seite 597) 16 vgl. WENDEHORST 2004 S.596 7

17 Das voran beschriebene, thermoplastische Erscheinungsbild der Bitumen, genannt Konsistenz, wird in drei verschiedenen Verfahren gemessen und nach deren Ergebnissen eingeteilt. Bei der Nadelpenetration, nach DIN EN 1426, wird auf ein, bis auf 25 C erwärmtes Bitumen, eine Nadel (Gewicht 100g) aufgesetzt und nach 5 Sekunden deren Eindringtiefe, in Zehntelmillimetern, gemessen. Beim Erweichungspunkt nach Ring und Kugel (kurz: EP RuK), nach DIN EN 1427, wird das Bitumen in einen Ring gebracht und eine Kugel darauf gelegt. Nach langsamer Erwärmung wird diejenige Temperatur gemessen, bei der die Kugel das Bitumen bis auf eine Glasplatte drückt, welche sich genau 25,4mm darunter befindet. Beim Brechpunkt nach Fraaß (kurz BP Fr), nach DIN EN , wird vorerst Bitumen, im flüssigen Zustand, auf eine Blechplatte aufgebracht. Anschließend wird nach langsamer Abkühlung die Temperatur gemessen, bei der sich der erste Riss zeigt. 17 Abbildung 3 Messverfahren, schematisch (WENDEHORST 2004 Seite 602) 17 vgl. BACKE; HIESE 2004 S

18 Tabelle 1 Straßenbaubitumen (Auswahl) mit Konsistenz nach den Prüfverfahren (RICHTER, HEINDEL 2004 S. 314) Herstellung So komplex wie der Baustoff Asphalt an sich, ist auch dessen Herstellung. Diese findet in Asphaltmischanlagen statt, welche stationär oder mobil ausgeführt sein können. Im Groben wird das vorgetrocknete Gesteinsgemisch mit dem erhitzten und eigens ausgewählten Bitumen vermischt und als homogene Masse ausgegeben. In der Praxis sieht dies jedoch etwas komplizierter aus. Grundlegend gibt es zwei Arten von Mischanlagen. Zum einen die Chargenmischanlage und zum anderen die Durchlaufmischanlage. Dem Thema dieser Arbeit entsprechend wird bei den Mischanlagen verstärkt auf die Zugabeart des rezyklierten Asphaltgranulates eingegangen Chargenmischanlage In Chargenmischanlagen wird nach Rezept die Gesteinskörnung, aus den Doseuren, über eine Trockentrommel erhitzt, abgewogen, gesiebt, in den Mischer gegeben, anschließend das heiße Bitumen hinzugegeben und alles dort vermischt. Der Mischprozess findet diskontinuierlich statt, das heißt es kann immer nur ein Mischerinhalt gemischt werden, danach muss der Mischer wieder von neuem befüllt werden. Man unterscheidet Chargenmischanlagen, sollte Asphaltgranulat verwendet werden (was heutzutage fast immer der Fall ist), wiederum nach der Art der Zugabe des Asphaltgranulates. 9

19 Chargenweise Zugabe des Asphaltgranulates: Bei dieser Art wird das Asphaltgranulat entweder über ein Zwischensilo in die Gesteinskörnungswaage und von dort in den Mischer oder über eine Chargenwaage direkt in den Mischer zugegeben. Erwärmt wird das Granulat, im Mischer, über die Gesteinskörnung, welche vorher in der Trockentrommel erhitzt wurde. Das heiße Bindemittel wird etwas verzögert hinzugegeben, um einer Verhärtung des neuen Bindemittels vorzubeugen. Durch das Erhitzen über die Gesteinskörnung muss die Gesteinstemperatur höher sein, je mehr Asphaltgranulat hinzugegeben wird. Die maximale Zugabemenge an Asphaltgranulat beträgt, in der Regel, 30 M.-%. Kontinuierliche Zugabe des Asphaltgranulates: Bei der kontinuierlichen Zugabe gibt es wiederum 2 verschiedene Möglichkeiten. Zum einen erwärmt die Gesteinskörnung das Granulat und zum anderen werden die Gesteinskörnung und das Granulat gemeinsam erwärmt. Erwärmt die heiße Gesteinskörnung das Granulat, wird das Asphaltmischgut, am Sieb vorbei (über sogenannte Siebumgehungstaschen), in den Heißelevator oder hinter der Trockentrommel, kontinuierlich über eine Bandwaage, eingeführt. Ein direktes Einfüllen in das Sieb ist nur begrenzt möglich, da über einer Zugabemenge von 10 M.-% das Sieb verkleben würde. Werden Granulat und Gesteinskörnung gemeinsam erwärmt, so wird das Asphaltgranulat entweder mittig oder über die Stirnseite (der Brennerkammer), kontinuierlich der Trockentrommel zugeführt. In beiden Fällen kommt Asphaltgranulat und Gesteinskörnung zugleich in die Waage und damit in den Mischer. Unter Zugabe des heißen Bitumens wird im Mischer alles durchmischt. Die erreichten Zugabemengen belaufen sich bis auf ungefähr 30, beziehungsweise 40 M.-%. Erwärmung in gesonderten Vorrichtungen: Als gesonderte Vorrichtung hat sich die Paralleltrommel bewährt. Das Asphaltgranulat wird in der Paralleltrommel erwärmt und über ein Zwischensilo der Gesteinskörnungswaage und dann dem Mischer, oder über eine Chargenwaage direkt dem Mischer, zugeführt. Im Mischer wird die, vorher in der Trockentrommel erhitzte, Gesteinskörnung mit dem heißen Granulat unter Zugabe des Bitumens vermischt. Um das Bindemittel zu schonen wird das Asphaltgranulat in der Paralleltrommel auf maximal 130 C erwärmt. Mit diesem Verfahren lassen sich Zugabemengen, je nach Anforderung, bei Tragschichten von bis zu 80 M.-% und bei Asphaltfundationsschichten sogar bis fast 100 M.-% erreichen vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S

20 Durchlaufmischanlagen In Durchlaufmischanlagen wird nach Rezept die Gesteinskörnung aus den Doseuren über eine Bandwaage in einem Trommelmischer oder über eine Trockentrommel, mit einem nachgeschaltenen Durchlaufmischer, unter Zugabe von Bitumen gemischt. Die Zugabe der Gesteinskörnung findet kontinuierlich statt, also muss auch die Zugabe des Asphaltgranulates kontinuierlich erfolgen. Asphaltgranulat und Gesteinskörnung müssen eine gleichmäßige Qualität aufweisen, da diese immer gleichmäßig dem Mischprozess zugeführt werden. Wiederum gibt es Unterschiede nach der Art der Zugabe des Asphaltgranulates. Erwärmung des Asphaltgranulates gemeinsam mit den Gesteinskörnungen: Bei diesem Verfahren werden Gesteinskörnung und Asphaltgranulat, nachdem diese die Bandwagen durchlaufen haben, entweder vor dem Trommelmischer, im kalten Zustand, zusammengeführt oder das Granulat wird dem Trommelmischer in dessen Mitte zugegeben. Beide werden in der Trommel getrocknet und anschließend erhitzt. Zuletzt wird das heiße Bitumen dem Mischprozess zugegeben und alles durchgemischt. Die möglichen Zugabemengen belaufen sich bis auf ungefähr 40 M.-%. Erwärmung des Asphaltgranulates in einer gesonderten Vorrichtung (nicht im Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt enthalten): Hierbei wird wiederum, wie bei der Chargenmischanlage, eine Paralleltrommel verwendet. Die Gesteinskörnung wird über eine Bandwaage durch eine Trockentrommel geführt. Ebenso wird das Asphaltgranulat über eine Bandwaage durch eine Paralleltrommel geführt. Anschließend werden Gesteinskörnung und Granulat unter Zugabe von heißen Bitumen in einem Durchlaufmischer vermischt. Ebenso wie beim Chargenmischverfahren mit Paralleltrommel lassen sich auch mit diesem Verfahren Zugabemengen, je nach Anforderung, bei Tragschichten von bis zu 80 M.-% und bei Asphaltfundationsschichten sogar bis fast 100 M.-% erreichen Transport und Einbau Asphalt wird in der Regel vom Asphaltmischwerk zum Einbauort mit dem LKW transportiert. Die Ladefläche oder die Transporteinheit des Fahrzeuges muss vor dem Beladen sauber sein. Als Trennmittel, welches dafür sorgt, dass der Asphalt nicht an der Ladefläche anhaftet, darf nur solches verwendet werden, welches das 19 vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S

21 Mischgut nicht angreift. Das für den Einbau vorgesehene Mischgut ist entsprechend dem Baufortschritt anzuliefern und während des Transportes oder während Standzeiten gegen Abkühlen, beispielsweise durch Abdecken oder Thermobehälter, zu schützen. Gussasphalt muss gesondert in fahrbaren Rührwerkskesseln transportiert und ständig gerührt werden. Dabei sind vorgeschriebene maximale Verweilzeiten in den Rührwerkskesseln einzuhalten. Diese sind 12 Stunden bei Verwendung von Straßenbaubitumen und 8 Stunden bei polymermodifiziertem Bitumen. Während des Transportes müssen die in der Tabelle, durch die ZTV Asphalt, vorgegebenen Grenzwerte eingehalten werden. 20 Tabelle 2 Niedrigste und höchste Temperatur des Asphaltmischgutes (in C) (FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (ZTV Asphalt) 2013 Blatt 6) Asphaltbefestigungen werden in verschiedenen Schichten aufgebaut. Diese sind die Asphalttragschicht, gegebenenfalls die Asphaltbinderschicht, die Asphaltdeckschicht und für untergeordnete Wege die Asphalttragdeckschicht. Die Asphalttragschicht stellt die unterste, auf eine Tragschicht ohne Bindemittel oder auf eine andere geeignete Unterlage (beispielsweise eine Verfestigung) folgende Schicht dar. Sie besteht aus einem relativ preiswerten Asphaltbeton, grober Körnung, 20 vgl. FGSV Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen, [Hrsg.] (ZTV Asphalt-StB) 2013 S.18 12

22 mit einem weichen Bitumen und leitet die ankommenden Druckkräfte verteilt in die darunter folgenden Schichten. Die Asphaltbinderschicht bildet die Schicht, welche zwischen der stark beanspruchten Asphaltdeckschicht und der Asphalttragschicht angesiedelt ist und bildet ein Verbindungsglied dieser beiden Schichten. Sie besteht aus einem Asphaltbeton mittlerer Körnung und hat die Aufgabe, vor allem Schubkräfte aber auch Lasten aufzunehmen, in Druckkräfte umzuwandeln und schonend in die Asphalttragschicht einzuleiten. Die oberste, dem größten Verschleiß ausgesetzte Schicht, bildet die Asphaltdeckschicht. Sie kann aus Splittmastixasphalt, Asphaltbeton oder Gussasphalt hergestellt sein. Ihre Körnung ist die Feinste und muss besondere Anforderungen erfüllen. Sie sorgt mit ihrer Oberfläche für die Haftung, wirkt dem größten Verschleiß entgegen, schützt damit die darunter befindlichen Schichten, nimmt die ankommenden Kräfte und Lasten auf und gibt sie an die Asphaltbinderschicht weiter. Eine besondere Deckschicht ist der offenporige Asphalt, er hat grundlegend andere Eigenschaften, Anforderungen und zum Teil auch andere Aufgaben als gewöhnliche Deckschichten und bildet damit einen eigenen Bereich. Eine Asphalttragdeckschicht ist eine aus Asphaltbeton mittlerer Körnung bestehende Schicht, welche gleichzeitig die Aufgaben einer Asphalttrag- und einer Asphaltdeckschicht übernimmt. 21 Zwischen den einzelnen Schichten muss, außer unter Gussasphalt, ein sogenannter Schichtenverbund aus Bitumenemulsion hergestellt werden. Hergestellt wird dieser mit einer Spritzrampe, nur in Ausnahmefällen darf das Anspritzen per Hand erfolgen. 22 In den nachgestellten Tabellen ist aufgeführt welche Mischgutarten beziehungsweise welche Bitumenarten sich für welche Schicht eignen. 21 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen, [Hrsg.] (ZTV Asphalt-StB) 2013 S vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen, [Hrsg.] (ZTV Asphalt-StB) 2013 S

23 Tabelle 3 Zweckmäßige Asphaltmischgutart und Asphaltmischgutsorte in Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung (FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (ZTV Asphalt) 2013 Blatt 4) Tabelle 4 Zweckmäßige Bindemittelart und Bindemittelsorte in Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung (FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (ZTV Asphalt) 2013 Blatt 4) 14

24 Die Schichtstärke der jeweiligen Asphaltschicht muss im verdichteten Zustand mindestens das 2,5-Fache der größten Korngröße betragen. 23 Für den Einbau kommen Asphaltfertiger, in ihren verschiedenen Varianten wie Gehwegfertiger oder normale Straßenfertiger, zum Einsatz. Handeinbau kommt nur in geringsten Mengen an schwer zugänglichen Stellen, zum Beispiel um Schächte, zum Einsatz. Asphalt wird im heißen Zustand eingebaut und sofort, durch Glattmantel-, Vibrationswalzen oder kombinierte Typen, verdichtet. Bei Regen darf allgemein solange eingebaut werden wie noch kein durchgängiger Wasserfilm auf der Unterlage vorhanden ist. Gussasphalt darf nicht bei Regen und offenporiger Asphalt nicht bei Regen oder starkem Wind eingebaut werden. Außerdem muss die Unterlage staub-, schnee- und eisfrei sein Asphaltarten Asphalte für den Straßenbau können grundlegend in zwei Arten eingeteilt werden. Dies sind die Walzasphalte und die Gussasphalte. Die Bezeichnungen kommen von der Art ihres Einbaus, so werden beide Arten mit Fertigern (in Ausnahmefällen per Hand) eingebaut, Walzasphalt aber wird anschließend verdichtet. Bei Gussasphalt entfällt dieser Arbeitsschritt, da er aufgrund seines hohen Bitumengehaltes, welcher die Hohlräume ausfüllt, selbstverdichtend ist Walzasphalte Walzasphalte sind die im Straßenbau am häufigsten verwendeten Asphalte. Sie bestehen bis zu 95% aus Gesteinskörnung, welche das Traggerüst bilden und Bitumen, welche, nach Verdichtung, fast vollständig den Haufwerksporenraum ausfüllen. Das Korngerüst ist ähnlich dem von Beton aufgebaut. Das Größtkorn beträgt bei Tragschichten maximal 32mm, bei Binderschichten maximal 22mm und bei Deckschichten maximal 16mm. Als Bindemittel werden die weicheren Straßenbaubitumen 160/220, 70/100, 50/70 oder polymermodifizierte Bitumen verwendet. Eingebaut werden diese Asphalte bei Temperaturen von C. Zu den Walzasphalten zählt der Asphaltbeton (AC- asphalt concrete), der offenporige Asphalt (OPA/PA- porous asphalt) sowie der Splittmastixasphalt (SMA- stone mastic asphalt). 25 Der Asphaltbeton besitzt hierbei eine abgestufte Korngrößenverteilung, der Splittmastix- und der offenporige Asphalt hingegen ein Korngrößengemisch mit 23 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen, [Hrsg.] (ZTV Asphalt-StB) 2013 S vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen, [Hrsg.] (ZTV Asphalt-StB) 2013 S vgl. BACKE; HIESE 2004 S

25 Ausfallkörnung. Asphaltbetone kommen in allen Schichten des Straßenaufbaus, auf die Anforderungen der jeweiligen Schicht abgestimmt, vor. Splittmastix-, sowie offenporige Asphalte sind demgegenüber Asphalte, welche nur für den Einsatz in Deckschichten gedacht sind. Die Bezeichnungen sind wie folgt aufgebaut, beispielsweise AC 32 T S: Die ersten Buchstaben bezeichnen die Asphaltart, in dem Fall AC für Asphaltbeton (asphalt concrete). Folgend das Größtkorn in mm, hier 32mm. Anschließend die Schicht der Verwendung, T für Tragschicht, TD für Tragdeckschicht, B für Binderschicht und D für Deckschicht. Und zuletzt die Beanspruchung, S für besondere Beanspruchung, N für normale Beanspruchung und L für leichte Beanspruchung. Es ist zu beachten, dass die Belastungsklassen nur in Deutschland gelten, die europäische Norm sieht diese Unterscheidung nicht vor Gussasphalt Gussasphalt ist ein Asphalt mit einem Überschuss an Bitumen. Dieses füllt die Hohlräume vollständig aus, wodurch der Gussasphalt nicht mehr verdichtet werden muss. Das Größtkorn beträgt maximal 11mm, die zum Einsatz kommenden Bitumen sind die Straßenbaubitumen 30/45 und 20/30 oder polymermodifizierte Bitumen. Eingebaut wird Gussasphalt zwischen 220 und 240 C, bei temperaturabgesenkten Gussasphalten maximal um die 160 C. Nach dem Einbau wird die Oberfläche mit Splitt bestreut und dieser eingewalzt, um die Oberfläche anzurauen. 26 Gussasphalte kommen ausschließlich in Deckschichten zum Einsatz. Bezeichnet wird Gussasphalt mit MA (mastic asphalt), die weiteren Bezeichnungsarten sind identisch mit denen der Walzasphalte. 26 vgl. BACKE; HIESE 2004 S

26 3 Wiederverwenden, Verwerten von Asphalt Asphaltstraßen sind, wie alle Bauerzeugnisse, nicht für die Ewigkeit und weisen damit eine begrenzte Haltbarkeit auf, in der sie gefahrlos benutzt werden können. Instandsetzungsarbeiten können die Lebensdauer von Straßen um einige Zeit verlängern. Irgendwann ist dies jedoch unwirtschaftlich und eine komplette Erneuerung des Straßenaufbaus beziehungsweise von Teilen muss erfolgen. Aus diesem Grund kommt es zu einem immensen Anfall von Asphaltabfällen. Seit 1978 wird Asphalt aus ehemaligen Straßenbefestigungen aufgenommen und der Wiederverwendung in Asphaltmischanlagen zugeführt. 27 Nicht zuletzt aus wirtschaftlichen Gründen steigt die Recyclingrate seit 1987 fast kontinuierlich. Die teure neue Gesteinskörnung und Bitumen werden eingespart. Waren es 1987 noch 40% des ausgebauten Asphaltes, welcher wiederverwendet wurde, so sind es 2014 schon 90%. 28 Dies liegt vor allem an Verbesserungen, hinsichtlich der getrennten Gewinnung des Asphaltgranulates, wie schichtenweises Fräsen, moderneren Mischverfahren mit höheren Zugabemengen, wie die Paralleltrommel, sowie der Berücksichtigung des Recyclings in diversen Regelwerken und Verträgen Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz Das Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen, kurz: Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz, ist am 1. Juni 2012 in Kraft getreten und ersetzte das, auf dem Abfallgesetz von 1986 basierende, Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz von Der Grundgedanke wird in Paragraph 1 formuliert und lautet: Zweck des Gesetzes ist es, die Kreislaufwirtschaft zur Schonung der natürlichen Ressourcen zu fördern und den Schutz von Mensch und Umwelt bei der Erzeugung und Bewirtschaftung von Abfällen sicherzustellen. Abfälle sind nach Paragraph 3: [ ] alle Stoffe oder Gegenstände, derer sich ihr Besitzer entledigt, entledigen will oder entledigen muss. Abfälle zur Verwertung sind Abfälle, die verwertet werden; Abfälle, die nicht verwertet werden, sind Abfälle zur Beseitigung. Außerdem steht die Vermeidung von Abfällen über der Verwertung von Abfällen. Abfälle, also Ausbaustoffe oder Abrissprodukte, müssen, wenn möglich, wiederverwendet werden. Dabei muss jedoch auf die jeweiligen Stoffe genauestens eingegangen werden, um beispielsweise Gefahren durch Verschmutzung der Umwelt zu verhindern. Die Eigenschaft eines Stoffes oder Gegenstandes als Abfall zu gelten endet, nach Paragraph 5 des Kreislaufwirtschafts- 27 vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S.1 28 vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2015 S vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S.2 17

27 und Abfallgesetzes dann, wenn dieser ein Verwertungsverfahren durchlaufen hat und so beschaffen ist, dass 1. er üblicherweise für bestimmte Zwecke verwendet wird, 2. ein Markt für ihn oder eine Nachfrage nach ihm besteht, 3. er alle für seine jeweilige Zweckbestimmung geltenden technischen Anforderungen, sowie alle Rechtsvorschriften und anwendbaren Normen für Erzeugnisse erfüllt, sowie 4. seine Verwendung insgesamt nicht zu schädlichen Auswirkungen auf Mensch oder Umwelt führt. Hinsichtlich des Ausbauasphaltes ist der Abfallzustand beendet, wenn dieser gefräst oder gebrochen, zur Einmischung bereit, im Mischwerk vorliegt oder an ein Mischwerk verkauft wird. Das Gesetz an sich ist relativ allgemein formuliert was zusätzliche Bestimmungen für die betroffenen Wirtschaftszweige zwingend notwendig macht. Diese Bestimmungen sind nicht direkt im Gesetz, sondern in Rechtsverordnungen und Verwaltungsvorschriften enthalten. So wie in der, am 1. Januar 2003 in Kraft getretenen, Gewerbeabfallordnung, in der Verpflichtungen zu einer besseren Getrennthaltung und Vorbehandlung von Gewerbeabfällen (beispielsweise Bauabfällen) geregelt werden. Neben der Gesetzesregelung auf Bundesebene bestehen gleichzeitig die Regelungen auf Landesebene, in denen spezifische ergänzende Bestimmungen und Verordnungen des jeweiligen Bundeslandes erlassen sind. 3.2 Recyclingarten Ausbauasphalt, in Form von Asphaltgranulat, kann auf verschiedene Weisen im Straßenbau wiederverwendet werden. Je nach Eignung als Asphaltmischgut für Asphaltschichten, als Baustoffgemisch für Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln oder als Baustoffgemisch für Tragschichten ohne Bindemittel. Die vorab bereits erwähnte Wichtigkeit der Wiederverwendung beziehungsweise Wiederverwertung führte im Laufe der Jahre zu verschiedensten Recyclingarten, welche genau auf die Beschaffenheit des jeweiligen Einsatzortes, vorhandenen Materials, sowie des benötigten Baustoffes am Einbauort abgestimmt sind. Grundlegend unterscheidet man darin in Wiederverwenden durch Einmischen, Wiederverwenden vor Ort oder dem Wiederverwerten. Zwischen Wiederverwenden und Wiederverwerten gibt es einen gewissen Unterschied, hier gibt das Kreislaufwirtschaftsgesetz klare Definitionen vor. Außerdem ist das Wiederverwenden dem Wiederverwerten möglichst vorzuziehen. Wiederverwenden ist, nach Paragraph 3 Absatz 21 des Kreislaufwirtschaftsgesetzes, [ ] jedes 18

28 Verfahren, bei dem Erzeugnisse oder Bestandteile, die keine Abfälle sind, wieder für denselben Zweck verwendet werden, für den sie ursprünglich bestimmt waren. Wiederverwerten ist nach Paragraph 3 Absatz 23 des Kreislaufwirtschaftsgesetzes [ ] jedes Verfahren, als dessen Hauptergebnis die Abfälle innerhalb der Anlage oder in der weiteren Wirtschaft einem sinnvollen Zweck zugeführt werden, indem sie entweder andere Materialien ersetzen, die sonst zur Erfüllung einer bestimmten Funktion verwendet worden wären, oder indem die Abfälle so vorbereitet werden, dass sie diese Funktion erfüllen. [ ] Wiederverwenden durch Einmischen Bei dieser Art des Recyclings wird der gewonnene Straßenaufbruch direkt, durch fräsen oder über einen Brecher, in Asphaltgranulat mit einer verwendbaren Körnung umgewandelt. Dieses Asphaltgranulat wird anschließend, wie unter Herstellung bereits beschrieben, dem Produktionsprozess in der Asphaltmischanlage wieder zugeführt. An das Asphaltgranulat sind demnach besondere Anforderungen gestellt. Bezeichnet wird es, nach den Technischen Lieferbedingungen für Asphaltgranulat, mit RA (reclaimed asphalt). Vorangestellt wird der Bezeichnung die maximale Stückgröße U und angehängt die Kornklasse mit oberer und unterer Siebgröße d/d (U RA d/d). 31 Die allgemeinen Anforderungen, wie beispielsweise Frostbeständigkeit oder Widerstand gegen Polieren, sind die Vorgaben nach TL Gestein-StB und damit dieselben der neuen Gesteinskörnung für den Asphalt. Die wohl wichtigste Eigenschaft des Granulates ist die Verwertungsklasse nach RuVA-StB 01. Diese teilt die Asphaltgranulate in 3 Gruppen ein, Klasse A bis C. Die Verwertungsklassen sagen aus, ob und wieviel der ausgebaute Asphalt mit umweltschädlichen Stoffen belastet ist. Diese Belastung ist zurückzuführen auf die Verwendung von teer- und pechhaltigen Bindemitteln bis in die 80er Jahre des vergangenen Jahrhunderts. Für die Asphaltherstellung darf nur unbelasteter Ausbauasphalt als Granulat für Wiedereinmischung verwendet werden, somit jener, welcher der Verwertungsklasse A zugeordnet werden kann. In der nachgestellten Tabelle sind die Verwertungsklassen, mit den jeweiligen Grenzwerten, aufgeführt. 30 Kreislaufwirtschaftsgesetz, i.d.f. des Gesetzes vom vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TL AG-StB) 2009 Blatt 2 19

29 Tabelle 5 Verwertungsklassen für Baustoffe (FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TL AG-StB) 2009 Blatt 2) Grundlegend kann somit jedes Asphaltgranulat, welches mit Verwertungsklasse A deklariert ist, der Asphaltherstellung zugegeben werden. Zu beachten ist aber, dass nicht jedes Asphaltgranulat als Zugabe für jede Asphaltmischgutart geeignet ist. Die Technischen Lieferbedingungen für Asphalt geben hierfür vor: Asphaltgranulat kann für die Herstellung von Asphaltmischgut verwendet werden, wenn die [ ] festgelegten Anforderungen an die Baustoffgemische eingehalten, die Voraussetzungen für die Eignung erfüllt und die maschinentechnischen Zugabemöglichkeiten des jeweiligen Asphaltmischwerkes beachtet werden. 32 Als bestes Beispiel dafür gilt der Gussasphalt. In Gussasphalt eignet sich nur Asphaltgranulat aus Gussasphaltaufbruch, aufgrund seines speziellen Aufbaus und seiner speziellen Eigenschaften. Eine Ausnahme ist hierbei der offenporige Asphalt, dem kein Asphaltgranulat beigemischt werden darf. In der folgenden Tabelle sind die Zugabemöglichkeiten zu Asphaltmischgut übersichtlich dargestellt: 32 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TL AG-StB) 2009 Blatt 4 20

30 Tabelle 6 Zugabemöglichkeit von Asphaltgranulat zu den Asphaltmischgutarten (Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S.17) Damit wird klar, dass die Gewinnung des Asphaltgranulates aus dem alten Straßenaufbau auch eine wichtige Rolle spielt. So ist schichtenweises Fräsen von Asphaltbefestigung und damit die Trennung des Fräsgutes von Trag-, Binder- und Deckschicht zusätzlich von großer Bedeutung und fördert eine optimale und wirtschaftliche Verwertung des Ausbauasphaltes.33 Das Wiederverwenden durch Einmischen ist jenes Verfahren, auf welches sich diese Arbeit konzentriert (speziell der Herstellungsprozess mit Paralleltrommel). Damit ist dieses das ausgewählte Verfahren für die Versuchsreihe, mit welcher die Auswirkungen von erhöhtem Recyclinganteil untersucht werden sollen. Nachfolgend soll ein kurzer Überblick über eine Auswahl weiterer Varianten des Recyclings von Asphalt gegeben werden. Mit der Bemessung der Zugabemenge von Asphaltgranulat, aus aktuellen Vorschriften, für das Wiederverwenden durch Einmischen, wird im nachfolgenden Kapitel 4 angeknüpft Wiederverwenden vor Ort Neben dem Einmischen in Mischanlagen, welches den größten Anteil der Wiederverwendung ausmacht, kann der Asphalt auch direkt vor Ort in wiederum mehreren, verschiedenen Verfahrensweisen recycelt werden. Grundlegend kann in zwei große Arten unterteilt werden: dem Rückformen und dem Kaltrecycling vor Ort. 33 vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S.16 21

31 Rückformen Für das Rückformen darf ausschließlich Asphalt der Verwertungsklasse A, also frei von teer- beziehungsweise pechhaltigen Bestandteilen, recycelt werden. Wiederum wird in drei Arten unterschieden: dem Reshape, dem Remix, sowie dem Remix compact. Die nachfolgend aufgeführten Arbeitsschritte der einzelnen Verfahren werden jeweils mit nur einer kompakten Maschine durchgeführt. Bei allen Verfahren wird die, für eine Erneuerung vorgesehene, Straße mit Infrarot oder direkten Heizgeräten bis zur gewünschten Tiefe der Erneuerung erhitzt. Den erhitzten Asphalt können anschließend spezielle Geräte schonend (ohne Kornzertrümmerung) aufnehmen. Reshape-Verfahren: Das aufgenommene Mischgut wird in den angebauten Mischer geben. Dort wird das Material gemischt und auf Einbautemperatur erhitzt. Zuletzt verteilt eine Art Fertiger das heiße Asphaltmischgut profilgerecht über den gewünschten Bereich und verdichtet es mit einer Rüttelbohle vor. 34 Remix-Verfahren: Dieses Verfahren arbeitet im Grunde wie das Reshape- Verfahren. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass dem aufgenommenen Mischgut im Mischer Ergänzungsmaterialien zugesetzt werden. Diese sind zum Beispiel spezielles Ergänzungsmischgut und/ oder Bindemittel. Remix-compact-Verfahren: Hier wird der Ausbauasphalt zunächst wie beim Remix-Verfahren behandelt und eingebracht. Hinzu kommt jedoch, dass nachfolgend, nach ZTV-Asphalt, ein Deckschichtaufbau in Form von Heißauf-Heiß erfolgt. Beide Schichten werden zusammen verdichtet. Dieses Verfahren ermöglicht eine Reduzierung der Stärke der Deckschicht Kaltrecycling vor Ort Beim Kaltrecycling vor Ort wird die defekte Straßenbefestigung gefräst, aufgenommen und in einen Zwangsmischer weitergegeben. In diesem Mischer wird dem Baustoffgemisch ein hydraulisches oder bitumenhaltiges Bindemittel zugegeben und zusammen durchmischt. Anschließend wird das Mischgut von einem Fertiger eingebaut und durch eine Rüttelbohle vorverdichtet. Der gesamte Ablauf wird, wie beim Rückformen, von einem Arbeitsgerät durchgeführt vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S.37 22

32 3.2.2 Wiederverwerten Wie bereits erwähnt gibt es noch die Möglichkeit Ausbauasphalt wiederzuverwerten. Dies sollte jedoch erst passieren, wenn keine Wiederverwendungsmöglichkeit realisiert werden kann. Wieder kann auf verschiedene Möglichkeiten zurückgegriffen werden. Asphaltgranulat kann als Baustoffgemisch für Tragschichten ohne Bindemittel eingesetzt werden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass in der Regel höchstens 30 Masseprozent zugegeben werden dürfen, da es sonst, bei größeren Temperaturen, zu schädlichen Nachverdichtungen durch Verkehr kommen kann. 37 Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung in Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln. Das Asphaltgranulat wird in diesem Falle im Baumisch- oder Zentralmischverfahren mit einem hydraulischen Bindemittel gemischt, anschließend mit Fertigern, Gradern oder Raupen eingebaut und letztlich verdichtet. Zum Einsatz kommt diese Variante häufig bei belastetem Ausbauasphalt, also jener, welcher nicht der Verwertungsklasse A zugeordnet werden kann und damit teer- und/ oder pechhaltige Bestandteile aufweist. Das hydraulische Bindemittel hat die positive Eigenschaft die umweltbelastenden Phenole und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe so zu binden, dass diese keine gefährlichen Auswaschungen mehr über Sickerwässer an das Grundwasser abgeben können. 37 vgl. Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.] 2008 S.25 23

33 4 Aktuelle maximale Zugabemengen an Asphaltgranulat Das Entscheidende bei der Art des Recyclings durch Wiedereinmischen ist die Zugabemenge des Asphaltgranulates. Diese ist abhängig von der Technik der Mischanlage, des resultierenden Bitumens, sowie der Gleichmäßigkeit des Asphaltgranulates. Die Zugabemenge nach Gleichmäßigkeit und Erweichungspunkt lässt sich mithilfe der Technischen Lieferbedingungen für Asphalt - StB 07/13 berechnen. Die Zugabemenge nach der technischen Ausrüstung der Mischanlage findet sich im Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt. 4.1 Technische Lieferbedingungen Asphalt (TL Asphalt - StB 07/13) Asphaltgranulat muss nach seiner Gleichmäßigkeit beurteilt werden, um eine prozentuale Zugabemenge nach TL Asphalt - StB 07/13 berechnen zu können. Dazu wird je angefangene 500 Tonnen des bereitstehenden Granulates eine Probe entnommen und diese untersucht. Je Halde müssen dies mindestens 5 Proben ergeben, auch wenn damit öfter als aller 500 Tonnen geprüft wird. Am entnommenen Asphaltgranulat sind folgende Merkmale zu untersuchen: Erweichungspunkt Ring und Kugel ( & )[ ] Bindemittelgehalt [. %] Kornanteil < 0,063mm [. %] Kornanteil 0,063mm bis 2mm [. %] Kornanteil > 2mm [. %] Die Ergebnisse der Proben (wenigstens 5) werden gegenübergestellt und verglichen. Dabei wird die Gleichmäßigkeit durch die Spannweite (Differenz des kleinsten und größten Wertes) beschrieben. Mithilfe der Gesamttoleranz,, nach ZTV Asphalt - Stb 07, kann die jeweilige Zugabemenge durch folgende Gleichungen berechnet werden: 38 Formel 1 Zugabemenge: =,,! Formel 2 Zugabemenge: =,"",! 38 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauwesen [Hrsg.] (TL Asphalt-StB) 2013 Seite 28 24

34 Hierbei gilt die Formel 1 für alle Merkmale bei der Herstellung von Trag- und Tragdeckschichten, sowie für das Merkmal Erweichungspunkt Ring und Kugel bei der Herstellung von Binder- und Deckschichten. Die Formel 2 gilt für alle restlichen Merkmale bei der Herstellung von Binder- und Deckschichten. Das niedrigste Ergebnis stellt letztendlich die maximal mögliche Zugabemenge an Asphaltgranulat dar. 39 Die Gesamttoleranz des jeweiligen Merkmals ist in der der nachfolgenden Tabelle, getrennt nach Trag-/ Tragdeckschicht und Binder-/ Deckschicht, aufgeführt., Asphaltmischgut für Deck-, Merkmal [Einheit] Asphaltmischgut für Binder-, und Asphalttragschichten Tragdeckschichten Erweichungspunkt Ring und Kugel [ C] 8,0 8,0 Bindemittelgehalt [M.-%] 0,8 1,0 Kornanteil < 0,063mm [M.-%] 6,0 10,0 Kornanteil 0,063 bis 2mm [M.-%] 16,0 16,0 Kornanteil > 2mm [M.-%] 16,0 18,0 Tabelle 7 Gesamttoleranzen der jeweiligen Merkmale (vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TL Asphalt-StB) 2013 Seite 29) Des Weiteren kann die Zugabemenge mithilfe von Nomogrammen grafisch bestimmt werden. Diese dienen der überschlägigen Ermittlung der Zugabemenge an Asphaltgranulat. Genau wie bei Anwendung der Formeln müssen zu jedem der Merkmale mindestens fünf Ergebnisse aus den Proben vorliegen. Anschließend wird die Spannweite ermittelt. Die Spannweiten werden in die Skalen eingetragen und waagerecht, bis zu ihrem Schnittpunkt mit dem Graphen, verlängert. Vom Schnittpunkt aus senkrecht kann abschließend die Zugabemenge abgelesen werden. Die niedrigste Zugabemenge wird maßgebend. Wieder gibt es unterschiedliche Nomogramme. Eins für Trag- und Tragdeckschicht, sowie eins für Binder- und Deckschicht. Nachfolgend sind beide Nomogramme abgebildet. 39 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauwesen [Hrsg.] (TL Asphalt-StB) 2013 Seite 28 25

35 Abbildung 4 Nomogramm für Trag- und Tragdeckschichten (FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (M WA) 2013 Anhang 1.1) Abbildung 5 Nomogramm für Binder- und Deckschichten (FGSV Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (M WA) 2013 Anhang 1.2) Außerdem muss der resultierende Erweichungspunkt nach Ring und Kugel innerhalb der Spanne des geforderten Bitumens liegen. Auf Grundlage der Untersuchungen des Asphaltgranulates wird er wie folgt berechnet: 26

36 Formel 3 resultierender Erweichungspunkt: #&$,%& = #&$,! +( #&$,) dabei sind: &,*+ : Erweichungspunkt Ring und Kugel des Bindemittels im resultierenden Asphaltmischgut (berechnet) &,, : Erweichungspunkt Ring und Kugel des Bindemittels aus dem Asphaltgranulat &,- : mittlerer Wert des Erweichungspunktes Ring und Kugel des Bindemittels, welches für die Verwendung vorgesehen ist : Masseanteil des Bindemittels aus dem Asphaltgranulat.: Masseanteil des vorgesehenen Bindemittels 40 Straßenbaubitumen Polymermodifizierte Bitumen (PmB) Bezeichnung Erweichungspunkt Ring und Kugel [ C] 20/ / / / / / >65 10/40-65 >65 25/55-55 >55 45/80-50 >50 Tabelle 8 Erweichungspunkte von Straßenbaubitumen und PmB (in Anlehnung FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TL Bitumen-StB) 2013 Blatt 2-3) Berechnungen nach &,*+ : Sorte Tragschicht &,, [ C] 63,9 Zugabemenge [M.-%] [%] 70 94,0 Binderschicht 49 57,0 &,- [ C] 38 (160/220) 59 (PmB 25/55-55). [%] &,*+ [ C] 6,0 62,3 43,0 61,4 Tabelle 9 Resultierender Erweichungspunkt nach Ring und Kugel 40 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauwesen [Hrsg.] (TL Asphalt-StB) 2013 Seite

37 Berechnung der zulässigen Zugabemengen an Asphaltgranulat für Versuchsreihen: Tragschicht: Erweichungspunkt Binde- Kornanteil Kornanteil Kornanteil Merkmal Ring mittelgehalt < 0,063mm 0,063 bis > 2mm und Kugel 2mm [ C] [M.-%] [M.-%] [M.-%] [M.-%] Probe Nr. 1 63,0 4,8 10,6 21,5 67,9 Probe Nr. 2 63,8 4,8 9,4 21,2 69,4 Probe Nr. 3 64,8 5,2 1,08 25,3 63,9 Probe Nr. 4-5,3 11,4 25,3 63,3 Probe Nr. 5 64,0 5,2 10,0 27,0 63,0 Probe Nr. 6-5,3 10,3 22,0 67,7 Probe Nr. 7 64,0 5,1 9,5 22,4 68,1 Probe Nr. 8 61,6 5,2 10,3 22,3 66,4 Probe Nr. 9 66,4 5,2 10,4 31,0 58,6 Mittelwert 63,9 5,1 10,3 24,2 65,4 Maximalwert 66,4 5,3 11,4 31,0 69,4 Minimalwert 61,6 4,8 9,4 21,2 58,6 Spannweite ( ) 4,8 0,5 2,0 9,8 10,8 Gesamttoleranz 8,0 1,0 10,0 16,0 18,0 (, ) Zugabemenge ( ) [M.-%] 83,0 100,0 100,0 81,6 83,3 Tabelle 10 Berechnung der Zugabemenge der jeweiligen Merkmale für Tragschicht 0 = 1, , maximal mögliche Zugabemenge: min = 81,6 M.-% aber: aus &,*+ maximal mögliche Zugabemenge = 70 M.-% 28

38 Binderschicht: Erweichungspunkt Binde- Kornanteil Kornanteil Kornanteil Merkmal Ring mittelgehalt < 0,063mm 0,063 bis > 2mm und Kugel 2mm [ C] [M.-%] [M.-%] [M.-%] [M.-%] Probe Nr. 1 63,0 4,8 10,6 21,5 67,9 Probe Nr. 2 63,8 4,8 9,4 21,2 69,4 Probe Nr. 3 64,8 5,2 1,08 25,3 63,9 Probe Nr. 4-5,3 11,4 25,3 63,3 Probe Nr. 5 64,0 5,2 10,0 27,0 63,0 Probe Nr. 6-5,3 10,3 22,0 67,7 Probe Nr. 7 64,0 5,1 9,5 22,4 68,1 Probe Nr. 8 61,6 5,2 10,3 22,3 66,4 Probe Nr. 9 66,4 5,2 10,4 31,0 58,6 Mittelwert 63,9 5,1 10,3 24,2 65,4 Maximalwert 66,4 5,3 11,4 31,0 69,4 Minimalwert 61,6 4,8 9,4 21,2 58,6 Spannweite ( ) 4,8 0,5 2,0 9,8 10,8 Gesamttoleranz 8,0 0,8 6,0 16,0 16,0 (, ) Zugabemenge ( ) [M.-%] 83,0 52,8 99,0 53,8 48,8 Tabelle 11 Berechnung der Zugabemenge der jeweiligen Merkmale für Binderschicht 0 = 1, , beziehungsweise 0 = 1,;; 3 456, maximal mögliche Zugabemenge: min = 48,8 M.-% 29

39 4.2 Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt (M WA) Neben der Gleichmäßigkeit des Asphaltes hängt die Zugabemenge noch von der Technik des Mischwerkes ab. Unter Punkt (Herstellung) sind die verschiedenen Arten bereits beschrieben. Das Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt gibt hierbei, getrennt nach Zugabeart die technisch maximal möglichen Zugabemengen, wie folgt an: Chargenweise Zugabe: maximal 30 M.-% Kontinuierliche Zugabe, wobei die Gesteinskörnung das Granulat erwärmt: maximal 30 M.-% Kontinuierliche Zugabe, wobei Gesteinskörnung und Granulat gemeinsam erwärmt werden: maximal 40 M.-% Erwärmung in gesonderter Vorrichtung: hier gibt das Merkblatt keine technische Obergrenze der Zugabemenge an, es besagt lediglich, dass sehr hohe Zugabemengen erreicht werden können. Mit dieser Zugabeart können, von der Technik der Mischanlage ausgehend, damit bis 100 M.-% zugegeben werden. 41 Die Herstellung der Proben für die Versuchsreihen findet im Labor statt. Für die Berechnung wird jedoch das modernste Verfahren gewählt, das Verfahren Erwärmung in gesonderter Vorrichtung. Damit kann der technische Aspekt außer Acht gelassen und sich speziell auf die Zusammensetzung des Mischgutes bezogen werden. 41 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauwesen [Hrsg.] (M WA) 2013 Blatt

40 5 Versuche mit erhöhtem Recyclinganteil Für die Versuche werden Asphaltbetone untersucht. Die gewählten Sorten sind eine Asphaltbinderschicht AC 16 BS und eine Asphalttragschicht AC 22 TS. Für beide wurde die maximal zulässige Zugabemenge an Asphaltgranulat berechnet und diese soll nun schrittweise erhöht werden. Im Anschluss werden die Auswirkungen der erhöhten Zugabemengen untersucht und ausgewertet. Deckschichten werden nicht untersucht. Es wird abgeraten mehr Asphaltgranulat als zulässig einzumischen, da Deckschichten der Belastung und Umwelteinflüssen am meisten ausgesetzt sind. Zum Beispiel bringen Sauerstoff, sowie UV-Strahlung das Bitumen zum schnellen Altern. So kann es bei erhöhter Zugabe an Asphaltgranulat zu Problemen hinsichtlich der Plastizität und zum Auftreten von Versprödungsrissen kommen. Dem kann zwar mit dem Einsatz von Rejuvenatoren entgegengewirkt werden, was jedoch über den Rahmen dieser Arbeit hinausgehen würde Berechnung der Rezepte Dem vorhandenen Asphaltfräsgut wurden über eine längere Zeit Proben entnommen (insgesamt 9 Stück) und diese untersucht. Die Untersuchungen bezogen sich auf den Erweichungspunkt nach Ring und Kugel aus dem zurückgewonnenen Bindemittel, dem Bindemittelgehalt und der Sieblinie. Die Proben sind dieselben, die auch schon für die Bestimmung der Zugabemenge nach der Gleichmäßigkeit verwendet wurden. Es werden nun jedoch alle Körnungen gebraucht, nicht nur die drei Sieblinienbereiche. Der Durchschnitt der Ergebnisse ist in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. EP RuK [ C] Bindemittelgehalt [M.-%] <0,063 Mm [M.-%] 0,063 mm [M.-%] 0,125 mm [M.-%] 0,25 mm [M.-%] 1,0 mm [M.-%] 2,0 mm [M.-%] 5,6 mm [M.-%] 8,0 mm [M.-%] 11,2 mm [M.-%] 16,0 mm [M.-%] 63,9 5,1 10,3 2,2 3,4 11,1 8,3 16,1 14,3 17,9 9,3 7,1 Tabelle 12 Durchschnittliche Ergebnisse des beprobten Asphaltgranulates Die Ergebnisse der Proben sind wichtig für die Berechnungen des resultierenden Erweichungspunktes Ring und Kugel, des resultierenden Bindemittelgehaltes beziehungsweise der Zugabemenge an frischen Bitumen und der Sieblinien. 42 vgl.: HOLLATZ, UHLMANN (asphalt Ausgabe 8/2013) 2013 Seite 31 31

41 5.1.1 Bitumenzugabemengen Formel 4 Bindemittelmenge Asphaltgranulat: Bindemittelmenge aus AG = (Zugabemenge AG) x (Bindemittelgehalt des AG) Formel 5 Zugabemenge neues Bindemittel: Zugabemenge neues B = (B min des Mischgutes) (Menge B aus AG) AG: Asphaltgranulat; B: Bindemittel; B min : Mindestbindemittelgehalt Sorte AC 22 TS AC 16 BS Bindemittelgehalt des Asphaltgranulates 5,1 [M.-%] Mindestbindemittelgehalt des Mischgutes 3,8 4,4 [M.-%] 43 Zugabemenge Asphaltgranulat [M.-%] Bindemittelmenge aus Asphaltgranulat 3,57 4,18 4,44 2,50 2,75 3,00 3,26 [M.-%] Masseanteil des Bindemittels aus Asphaltgranulat 94,0 100,0 100,0 57,0 62,5 68,0 74,0 () [%] Zugabemenge neues Bindemittel 0, ,90 1,65 1,40 1,14 [M.-%] Masseanteil neues Bindemittel (.) [%] 6, ,0 37,5 32,0 26,0 Tabelle 13 Berechnung der Zugabemenge an neuem Bitumen 43 nach FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauwesen [Hrsg.] (TL Asphalt-StB) 2013 Seite 10 u

42 5.1.2 Sieblinien Das Wichtigste ist, dass die Sieblinie des Mischgutes, auch unter Zugabe von mehr Recyclingmaterial, immer derer entspricht, welche die TL Asphalt vorgibt. Nachfolgend sind die erforderlichen Sieblinien für das Tragschicht-, sowie das Binderschichtmischgut dargestellt. Durchgang [M.-%] Siebgröße [mm] AC 22 TS AC 16 BS 22, , , , , , Tabelle 14 Sieblinie für AC 22 TS und AC 16 BS (in Anlehnung FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TL Asphalt-StB) 2013 Blatt 5-6) Mithilfe der Zugabe verschiedener Lieferkörnungen zum Asphaltgranulat kann die Sieblinie in den vorgegebenen Bereich gebracht werden. Die Berechnung der Sieblinien ist in den nachgestellten Tabellen ersichtlich. AC 22 TS 70% RA <0,063 0,063 0,125 0,25 1,0 2,0 5,6 8,0 11,2 16,0 22,4 M.-% 0/2 10,0 9,1 12,0 35,9 24,0 9,0 7,0 11/22 0,4 0,6 3,5 14,2 45,7 30,8 4,8 23,0 RA 10,3 2,2 3,4 11,1 8,3 16,1 14,3 17,9 9,3 7,1 70,0 Obere Grenze Resultierende Sieblinie 8,8 10,8 13,7 23,4 30,6 44,3 56,9 74,0 88,7 99,3 Untere Grenze Tabelle 15 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer GK für AC 22 TS mit 70 M.-% Asphaltgranulat 33

43 AC 22 TS 82% RA <0,063 0,063 0,125 0,25 1,0 2,0 5,6 8,0 11,2 16,0 22,4 M.-% 0/2 10,0 9,1 12,0 35,9 24,0 9,0 2,0 11/22 0,4 0,6 3,5 14,2 45,7 30,8 4,8 16,0 RA 10,3 2,2 3,4 11,1 8,3 16,1 14,3 17,9 9,3 7,1 82,0 Obere Grenze Resultierende Sieblinie 8,7 10,6 13,6 23,4 30,7 44,1 56,3 73,2 88,3 99,2 Untere Grenze Tabelle 16 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 22 TS mit 82 M.-% Asphaltgranulat AC 22 TS 87% RA <0,063 0,063 0,125 0,25 1,0 2,0 5,6 8,0 11,2 16,0 22,4 M.-% 11/22 0,4 0,6 3,5 14,2 45,7 30,8 4,8 13,0 RA 10,3 2,2 3,4 11,1 8,3 16,1 14,3 17,9 9,3 7,1 87,0 Obere Grenze Resultierende Sieblinie 9,0 10,9 13,9 23,5 30,8 44,8 57,7 75,2 89,2 99,4 Untere Grenze Tabelle 17 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 22 TS mit 87 M.-& Asphaltgranulat AC 16 BS 49% RA <0,063 0,063 0,125 0,25 1,0 2,0 5,6 8,0 11,2 16,0 22,4 M.-% Füller 86,0 13,5 0,5 0,5 0/2 10,0 9,1 12,0 35,9 24,0 9,0 10,0 2/5 2,7 90,8 6,5 13,0 8/11 11,5 83,3 5,2 10,0 11/16 7,1 86,0 6,9 17,5 RA 10,3 2,2 3,4 11,1 8,3 16,1 14,3 17,9 9,3 7,1 49,0 Obere Grenze Resultierende Sieblinie 6,5 8,5 11,0 19,0 26,9 47,8 56,8 75,2 95,3 Untere Grenze Tabelle 18 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 16 BS mit 49 M.-% Asphaltgranulat 34

44 AC 16 BS 54% RA <0,063 0,063 0,125 0,25 1,0 2,0 5,6 8,0 11,2 16,0 22,4 M.-% 0/2 10,0 9,1 12,0 35,9 24,0 9,0 7,0 2/5 2,7 90,8 6,5 5,0 5/8 12,8 82,3 4,9 6,0 8/11 11,5 83,3 5,2 11,0 11/16 7,1 86,0 6,9 17,0 RA 10,3 2,2 3,4 11,1 8,3 16,1 14,3 17,9 9,3 7,1 54,0 Obere Grenze Resultierende Sieblinie 6,5 8,3 10,8 18,8 26,0 41,2 55,6 75,4 94,9 Untere Grenze Tabelle 19 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 16 BS mit 54 M.-% Asphaltgranulat AC 16 BS 59% RA <0,063 0,063 0,125 0,25 1,0 2,0 5,6 8,0 11,2 16,0 22,4 M.-% 0/2 10,0 9,1 12,0 35,9 24,0 9,0 6,0 2/5 2,7 90,8 6,5 9,0 8/11 11,5 83,3 5,2 10,0 11/16 7,1 86,0 6,9 16,0 RA 10,3 2,2 3,4 11,1 8,3 16,1 14,3 17,9 9,3 7,1 59,0 Obere Grenze Resultierende Sieblinie 6,7 8,5 11,0 19,1 26,3 44,7 54,9 74,9 94,7 Untere Grenze Tabelle 20 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 16 BS mit 59 M.-% Asphaltgranulat 35

45 AC 16 BS 64% RA <0,063 0,063 0,125 0,25 1,0 2,0 5,6 8,0 11,2 16,0 22,4 M.-% 0/2 10,0 9,1 12,0 35,9 24,0 9,0 3,0 2/5 2,7 90,8 6,5 3,0 5/8 12,8 82,3 4,9 6,0 8/11 11,5 83,3 5,2 10,0 11/16 7,1 86,0 6,9 14,0 RA 10,3 2,2 3,4 11,1 8,3 16,1 14,3 17,9 9,3 7,1 64,0 Obere Grenze Resultierende Sieblinie 6,9 8,6 11,0 18,9 25,3 39,5 54,9 76,0 94,5 Untere Grenze Tabelle 21 Berechnung der Sieblinie unter Zugabe neuer Gesteinskörnung für AC 16 BS mit 64 M.-% Asphaltgranulat Rezepte Sind die Sieblinien, damit die Masseprozente an neuer Gesteinskörnung und die Zugabemenge an frischen Bitumen bestimmt, kann alles auf die jeweilige Charge hochgerechnet werden. In dem Fall wurde als Charge 4 kg gewählt. Die Zugabemengen werden nachfolgend, für das Einmischen bereit, in Gramm angegeben. AC 22 TS 70% RA Bitumen (160/220) 0/2 11/22 RA 10g 279g 918g 2793g AC 22 TS 82% RA 0/2 11/22 RA 80g 660g 3260g AC 22 TS 87% 11/22 RA 520g 3480g 36

46 AC 16 BS 49% RA Bitumen (PmB Füller 0/2 2/5 8/11 11/16 RA 25/55-55) 76g 20g 393g 510g 393g 687g 1921g AC 16 BS 54% RA Bitumen (PmB 0/2 2/5 5/8 8/11 11/16 RA 25/55-55) 66g 275g 197g 236g 394g 630g 2202g AC 16 BS 59% RA Bitumen (PmB 0/2 2/5 8/11 11/16 RA 25/55-55) 56g 237g 355g 394g 631g 2327g AC 16 BS 54% RA Bitumen (PmB 0/2 2/5 5/8 8/11 11/16 RA 25/55-55) 46g 119g 119g 237g 395g 554g 2530g 5.2 Herstellung der Proben Die Herstellung der Proben findet im Labor statt und richtet sich nach den Technischen Prüfvorschriften für Asphalt, speziell dem Teil 35- Asphaltmischgutherstellung im Laboratorium, von Die erforderlichen Geräte für das Mischen des Mischguts sind: Universal Labormischer für Asphalt, welcher folgende Anforderungen erfüllen muss: o Eignung für Asphaltmischgut mit einer Nennkorngröße bis zu 32 mm o Durchmischung der gesamte Charge zu einer homogen Masse o Ausstattung mit einer indirekten Beheizung inklusive Temperatursteuerung o regelbare Mischdauer o Entleerung des vollständigen Mischerinhaltes auf einmal o Gleichmäßige Verteilung von Gesteinskörnung und Bindemittel o Schonung der Gesteinskörnung 37

47 o Umhüllung der vollständigen Kornoberfläche durch Mischvorgang Wärmekammer mit Luftumwälzung bis 300 C (nach DIN ) Präzisionswaage mit einer Genauigkeit von +/- 1 g Mischgefäß Thermometer (0 360 C) möglichst nach DIN Heizplatte (nur beim Mischen von Hand) 44 Die maximale Mischtemperatur muss als erstes ermittelt werden. Dazu muss der resultierende Erweichungspunkt Ring und Kugel nach TL Asphalt - StB 07/13 berechnet und anschließend die Bitumen danach klassifiziert werden. #&$,%& = #&$,! +( #&$,) Sorte AC 22TS AC 16 BS &,, [ C] 63,9 [M.-%] [%] &,- [ C]. [%] &,*+ [ C] Zugabemenge Bitumensorte 70 94,0 6,0 62,3 20/ ,0 0,0 63,9 (160/220) >20/ ,0 0,0 63, ,0 43,0 61, ,5 37,5 61,7 (PmB 59 68,0 32,0 62,0 25/55-55) 64 74,0 26,0 62,4 PmB 25/55-55 Tabelle 22 Berechnung des resultierenden Erweichungspunktes, nach Ring und Kugel, sowie des daraus resultierenden Bitumens Aus den resultierenden Bitumen kann die Referenztemperatur für den Mischprozess abgeleitete werden. In der nachfolgenden Tabelle sind diese Referenztemperaturen in Abhängigkeit von der Bitumensorte dargestellt. 44 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt Teil 35) 2007 Blatt 1 38

48 Bitumensorte nach DIN EN Referenztemperatur [ C] Straßenbaubitumen Walzasphalt Gussasphalt 20/ / / / / Polymermodifiziertes Bitumen Walzasphalt Gussasphalt 10/ / / / / Tabelle 23 Referenztemperatur in Abhängigkeit von der Bitumensorte (in Anlehnung FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt-StB teil 35) 2007 Blatt 2) Die Referenztemperatur darf bei Walzasphalten um maximal 20 C überschritten werden. Die Gesteinskörnungen, sowie der Füller sind zu trocknen. Dies geschieht in einer Wärmekammer, welche auf 110 C (+/- 5 C) eingestellt ist. Wird nach zwei Wägungen, im Abstand von mindestens 2 Stunden, eine Massendifferenz von maximal 0,05 M.-% festgestellt, so sind die Stoffe als trocken zu betrachten und können weiterverwendet werden. Die Gesteinskörnung und der Füller werden nun nach Rezept eingewogen und zusammen in einen Behälter gegeben. Die Abweichung vom Rezept darf dabei 0,1 M.-% nicht überschreiten. Anschließend wird der Behälter für 8 Stunden in die Wärmekammer gestellt. Die Temperatur muss nach der vorher ermittelten Mischtemperatur (+/- 5 C) eingestellt sein. Parallel zu Füller und Gesteinskörnung wird auch das Asphaltgranulat vorbereitet. Dieses muss 24 Stunden bei 70 C in der Wärmekammer trocknen. Danach wird das Granulat auf 0,1 M.-% genau eingewogen und weitere mindestens 3 und höchstens 5 Stunden in der Wärmekammer bei 110 C (+/-5 C) vorgewärmt. Bei höheren Mengen an Asphaltgranulat sollte die Erwärmungstemperatur so erhöht werden, dass die ermittelte Mischtemperatur erreicht wird. 45 Das Bindemittel muss mindestens 3 und höchstens 5 Stunden in der Wärmekammer, welche auf Mischtemperatur (+/- 5 C) eingestellt ist, vorgewärmt werden. Kurz vor 45 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt-StB Teil 35) 2007 Blatt 2 39

49 Zugabe in den Mischer ist das Bitumen noch einmal umzurühren und die Temperatur zu prüfen. Vor Beginn des Mischens ist das Mischgefäß auf die Mischtemperatur (+/- 5 C) vorzuwärmen. Es wird zunächst die Gesteinskörnung zusammen mit dem Füller eingegeben und vorgemischt. Anschließend wird das Asphaltgranulat zugegeben und solange vermischt bis eine homogene Masse entsteht. Zuletzt wird das Bindemittel auf 1 M.-% genau zugegeben und dieses ebenfalls, bis eine homogene Masse erreicht ist, mit dem Rest vermischt. Die Mischdauer darf jedoch 3 Minuten nicht überschreiten (5 Minuten, wenn per Hand gemischt wird). 46 Trocknungs- und Mischprozess, sowie die Einwaage sind unter Anhang 3, beispielhaft, mit Fotos dokumentiert. Ebenso ist im Anhang 4 das fertige Mischgut dargestellt. Hierbei ist die Homogenität des Mischgutes zu erkennen. 5.3 Prüfungen Bindemittelgehalt Für die Untersuchung der Asphaltproben muss das Asphaltgemisch wieder in seine einzelnen Bestandteile zerlegt werden. Die Durchführung der Prüfung regeln die Technischen Prüfvorschriften für Asphalt, speziell der Teil 1 Bindemittelgehalt. Dabei wird das Bindemittel aus dem Asphaltgemisch gelöst. Dies kann auf unterschiedliche Weisen durchgeführt werden. Es gibt die Heiß-, oder Kaltextraktion mit Tulol, sowie die Automatische Extraktion mit Trichlorethen oder Tulol, in einer geschlossenen Anlage oder in einer Anlage mit Siebturm. Bei der Auswertung der Proben in dieser Arbeit wurde das Verfahren der Automatischen Extraktion in einer geschlossenen Anlage mit Trichlorethen angewendet. Die erforderlichen Geräte sind: Automatisches Extraktionsgerät, bestehend aus: o Waschtrommel mit Siebbespannung (0,063 mm Maschen) o Waschkammer mit Ultraschalleinrichtung o Destillationsanlage mit Heizkreislauf und Kühlsystem o Durchlaufzentrifuge mit Zentrifugenbecher o Lösemittelvorratsbehälter o Kammer für eingeengtes Bindemittel-Lösemittel-Gemisch o Steueranlage für Extraktion Wärmekammer vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt-StB Teil 35) 2007 Blatt 2 47 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt-StB Teil 1) 2007 Blatt 3 40

50 Die Probe wird als erstes in die Waschtrommel eingewogen, der Deckel verschlossen und alles in das Extraktionsgerät eingebracht. Über das Schauglas wird der Lösemittelstand geprüft. Anschließend wird der Zentrifugenbecher in die Zentrifuge eingesetzt, das Steuergerät eingestellt und die Extraktion gestartet. Nach dem Ende der Extraktion werden der Zentrifugenbecher und die Waschtrommel aus dem Extraktionsgerät genommen und in die Wärmekammer gestellt. Dort werden die Bestandteile bei 110 C (+/- 5 C) bis zur Massekonstanz getrocknet. Diese ist erreicht, wenn bei zwei Wägungen, im Abstand von mindestens zwei Stunden, die Differenz der Massen höchstens 0,05 M.-% beträgt. 48 Aus dem Bindemittel-Lösemittel-Gemisch wird das Bindemittel mithilfe eines Rotationsverdampfers, nach den Technischen Prüfvorschriften für Asphalt Teil 3 Rückgewinnung des Bindemittels Rotationsverdampfer, zurückgewonnen. Die erforderlichen Geräte sind: Präzisionswaage mit einer Genauigkeit von +/- 0,1 g Destillationsgerät - Rotationsverdampfer, mit rotierendem Destillierkolben, welcher unter Vakuum betrieben werden kann, bestehend aus: o Antriebsmotor, Drehzahl muss regelbar sein (75 +/- 15 U/min) o Vakuumanlage o Druckfestem Destillierkolben mit einem Volumen von einem Liter aus hitzebeständigem Glas o Ölbad für Destillierkolben mit Heizeinrichtung für Öltemperaturen bis 185 C (im Kolben muss das Gemisch unterhalb des Ölbadspiegels stehen) Thermometer von 0 bis 200 C (+/- 0,5 C) vorzugsweise nach DIN Glaskolben mit einem Volumen von zwei Litern, als Vorlage Abbildung 6 Rotationsverdampfer (FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt Teil 3) 2007 Blatt 1) 48 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt-StB Teil 1) 2007 Blatt 2 41

51 Vakuumpumpe Glasbehälter mit einem Volumen von zwei bis drei Litern Zwei Druckmessgeräte, eins von 0 bis 1000 hpa (+/- 50 hpa) und eins von 0 bis 50 hpa (+/- 1 hpa) 49 Zuerst wird für die spätere Bestimmung der Masse des Bindemittels die Masse des Destillierkolbens gemessen. Anschließend wird er mit 75 U/min (+/- 15 U/min) in das Ölbad eingetaucht. Die Temperatur des Ölbades ist auf, = 90 C (+/- 5 C) und der Druck im Behälter auf <, = 400 hpa (+/- 50 hpa) zu bringen. Der Einlasshahn wird nun geöffnet, wodurch das Bindemittel-Lösemittel-Gemisch durch den Unterduck in den Destillierkolben gelangt. Die Grenze von 400ml ist dabei, im Destillierkolben, nicht zu überschreiten. Als nächstes wird die Temperatur auf - = 160 C (+/- 5 C) erhöht und der Druck auf < - = 20 hpa (+/- 5 hpa) abgesenkt. Die Destillation wird solange fortgesetzt bis kein Lösungsmittel mehr überdestilliert. Danach sind Temperatur und Druck ( - und < - ) für weitere 10 Minuten beizubehalten. Im Anschluss wird unter rotierendem Kolben langsam der Druck auf atmosphärische Verhältnisse erhöht. Ist dies geschehen wird die Rotation beendet. Damit liegt nun das reine Bindemittel vor. Es wird gewogen und somit kann der Masseprozentsatz des Bindemittels ermittelt werden Erweichungspunkt Ring und Kugel Am zurückgewonnenen Bindemittel werden nun weitere Prüfungen durchgeführt. Der Erweichungspunkt Ring und Kugel ist in der DIN EN 1427 Bestimmung des Erweichungspunktes Ring- und- Kugel-Verfahren, geregelt. Die erforderlichen Geräte sind: Prüfeinheit Ring und Kugel, bestehend aus: o zwei Ringen o Gießplatte o zwei Kugeln mit einem Durchmesser von 9,5 mm (+/- 0,05 mm) und einer Masse von 3,5 g (+/- 0,05 g) o Ringhalteplatte und Gestell mit waagerechter Ringhalteplatte; die Unterkante der Ringe muss sich dabei 25 mm (+/- 0,4 mm) über der Bodenplatte befinden und die Oberkante der Ringe 50 mm (+/- 3 mm) unterhalb des Badspiegels 49 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt-StB Teil 3) 2007 Blatt vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt-StB Teil 3) 2007 Blatt 2 42

52 o Bad, bestehend aus Becherglas mit einer Mindesttiefe von 120 mm und einem Mindestdurchmesser von 85 mm o Thermometer im Wasserbad: für 0 90 C (+/- 0,3 C) im Glycerolbad: für C (+/-0,3 C) o Rührer, ruhig laufendes Propellerrührwerk oder Heizplatte mit Magnetrührwerk 51 Für den Versuchsablauf gibt es grundlegend zwei verschiedene Arten. Sollte der zu erwartende Erweichungspunkt zwischen 28 und 80 C liegen ist für das Bad Wasser zu verwenden, liegt er zwischen 80 und 150 C so ist Glycerol zu verwenden. Der restliche Aufbau bleibt gleich. Das zu untersuchende Bitumen wird auf der Gießplatte in die beiden Ringe eingegossen und für mindestens 30 min auf Raumtemperatur abgekühlt. Überschüssiges Bitumen ist abzuschneiden. Die Stahlkugeln, sowie das Bad werden auf 5 C (+/- 1 C) für das Wasserbad und auf 30 C (+/- 1 C) für das Glycerolbad temperiert. Anschließend werden die Kugeln auf die, mit Bitumen gefüllten, sich im Bad befindlichen, Ringe gelegt und die Temperatur stetig mit einer Geschwindigkeit von 5 C/min erhöht. Es ist die Temperatur zu notieren, bei der das durchgedrückte Bitumen die Bodenplatte berührt Elastische Rückstellung Da für die Herstellung des Asphaltbinders ein polymermodifiziertes Bitumen verwendet wurde, muss neben dem Erweichungspunkt Ring und Kugel noch die elastische Rückstellung des Bitumens ermittelt werden. Die erforderlichen Geräte sind: Gießeinrichtung für Probekörper Duktilometer, bestehend aus: o Wasserbad mit Badumwälzung von 1,5 l/min o Zugvorrichtung für 2 Probekörper mit einer Zuggeschwindigkeit von 50,0 mm/min (+/- 2,5 mm/min) o Temperaturregelung, welche eine Temperatur von üblicherweise 10 oder 25 C (+/- 0,5 C) hält Schere, Lineal vgl. DIN 1427, 2013 Seite vgl. DIN 1427, 2013 Seite vgl. DIN 13398, 2010 Seite

53 Abbildung 7 Gießeinrichtung für elastische Rückstellung (vgl. Deutsches Institut für Normung e.v. [Hrsg.] DIN 13398, 2010 Seite 5) Die leicht vorgewärmten Gießeinrichtungen werden mit dem Bitumen gefüllt. Danach werden sie eine Stunde lang bei Raumtemperatur ruhen gelassen. Überstehendes Bitumen wird mit einem Messer entfernt und die Proben werden für 90 min (+/- 10 min) in das Wasserbad gelegt. Anschließend sind die Seitenteile der Gießeinrichtung zu entfernen und die Körper in die Zugvorrichtung einzuführen. Mit einer Geschwindigkeit von 50,0 mm/min (+/- 2,5 mm/min) zieht die Zugvorrichtung das Bitumen bis auf 200 mm auseinander. Innerhalb von 10 s nach Erreichen der 200 mm ist der Bitumenfaden mit der Schere zu zerschneiden. Nach 30 min wird die Entfernung der zwei Halbfäden zueinander mit dem Lineal, millimetergenau, ermittelt. Die elastische Rückstellung = > (in %) ist nach der folgenden Formel zu berechnen: Formel 6: elastische Rückstellung: #? A! [in %] dabei sind: C: Abstand zwischen den Halbfäden D: Auszugslänge, in der Regel 200mm (reißt die Probe eher, so ist L die Reißlänge) Korngrößenverteilung Bei den Prüfungen wird nicht nur das Bitumen untersucht, auch die Mineralstoffe werden hinsichtlich ihrer Korngrößenverteilung bestimmt. Die Mineralstoffe liegen seit dem Herauslösen des Bindemittels in gemischter Form vor und sollen nun untersucht werden. 54 vgl. DIN 13398, 2010 Seite

54 Die erforderlichen Geräte sind: Analysesiebe mit rundem Siebrahmen (mindestens 200mm Durchmesser) und Siebweiten von 0,063; 0,125; 0,25; 1,0; 2,0; 5,6; 8,0; 11,2; 16,0; 22,4; 31,5 und 45,0 mm Siebdeckel Auffangschalen, -schüsseln Wärmekammer mit Luftumwälzung, mit einer Temperatur von 110 C (+/- 5 C) Waage mit einer Genauigkeit von +/- 0,1 g Siebmaschine oder Rütteltisch 55 Die Probe wird in der Wärmekammer bis zur Massekonstanz vorgetrocknet, anschließend bis auf unter 60 C abgekühlt und gewogen. Die gewogene Masse ist als Einwaage zu notieren. Bevor die Gesteinskörnung in den Siebprozess gegeben wird, werden die Analysesiebe zu einem Siebturm zusammengesteckt und in die Siebmaschine oder auf den Rütteltisch gestellt. Nach dem Sieben ist leicht gegen den Siebturm zu klopfen, damit Feinanteile an den Siebböden und Rahmen herabfallen können. Damit kann der Siebturm wieder auseinander gebaut werden und der Inhalt jedes Analysesiebs in eine einzelne Schüssel gegeben werden. Zuletzt wird jeder Siebinhalt einzeln eingewogen und der prozentuale Anteil zur Gesamtmasse (der Einwaage) berechnet. Die einzelnen Werte sind auf 0,1 M.-% zu runden und im Gesamten auf 100 M.-% anzugleichen Ergebnisse Für Asphalttragschichtmischgut ist die Bestimmung des Bindemittelgehaltes, des Erweichungspunktes Ring und Kugel und der Korngrößenverteilung erforderlich. Bei Asphaltbindermischgut ist zusätzlich die elastische Rückstellung zu bestimmen, da als Bindemittel polymermodifizierte Bitumen verwendet wurden. Nachfolgend sind die Ergebnisse der Untersuchungen in Tabellenform, getrennt zwischen Asphalttrag- und Asphaltbinderschicht, dargestellt. Grüne Unterstreichungen bedeuten, dass die vorgegebenen Toleranzen beziehungsweise Grenzwerte eingehalten wurden, bei roten Unterstreichungen konnten Grenzwerte beziehungsweise Toleranzen nicht eigehalten werden. Die Grenzwerte und Toleranzen aus den Tabellen sind in der ZTV Asphalt-StB 07/13 auf den Blättern 13 und 14 zu finden. 55 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt-StB Teil 2) 2013 Blatt 1 56 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.] (TP Asphalt-StB Teil 2) 2013 Blatt

55 5.4.1 Asphalttragschicht (AC 22 TS) Bindemittelgehalt und Erweichungspunkt Ring und Kugel: Zugabemenge 70% 82% 87% Bindemittelgehalt (soll: 3,8 +/- 0,5 = 3,3 4,3) [M.-%] Erweichungspunkt Ring und Kugel (Grenzwert: 68) [ C] 3,7 63,8 4,1 64,0 4,5 63,7 4,5 63,6 4,9 63,8 4,8 63,4 Tabelle 24 Ergebnisse der Untersuchungen Bindemittelgehalt und Erweichungspunkt Ring und Kugel, für Asphalttragschicht AC 22 TS Korngrößenverteilung: Zugabemenge 70% 82% 87% Korngrößenverteilung <0,063 mm soll: 7,0 (+7/ -3) (4,0 14,0) [M.-%] 0,063 2,0 mm soll: 25,0 (+/- 8,0) (17 33) [M.-%] >2,0 mm soll: 68,0 (+/- 9,0) (59 77) [M.-%] 9,6 24,8 65,6 9,5 24,4 66,1 9,7 25,1 68,0 10,1 25,7 64,2 10,2 28,1 61,7 10,0 27,9 62,1 Tabelle 25 Ergebnisse der Untersuchung der Korngrößenverteilung, für Asphalttragschicht AC 22 TS 46

56 5.4.2 Asphaltbinderschicht (AC 16 BS) Bindemittelgehalt und Erweichungspunkt Ring und Kugel: Zugabemenge Bindemittelgehalt (soll: 4,4 +/- 0,4 = 4,0 4,8) [M.-%] Erweichungspunkt Ring und Kugel (Grenzwert: 71) [ C] 49% 54% 59% 64% 4,4 67,6 4,5 68,4 4,6 65,0 4,5 65,6 4,4 66,5 4,1 65,0 4,3 64,0 4,4 64,0 Tabelle 26 Ergebnisse der Untersuchungen Bindemittelgehalt und Erweichungspunkt Ring und Kugel, für Asphaltbinderschicht AC 16 BS Korngrößenverteilung: Zugabemenge 49% 54% 59% 64% Korngrößenverteilung <0,063 mm soll: 6,4 (+/- 3) (3,4 9,4) [M.-%] 0,063 2,0 mm soll: 19,8 (+/- 8,0) (11,8 27,8) [M.-%] >2,0 mm soll: 73,8 (+/- 8,0) (65,8 81,8) [M.-%] 8,4 21,1 70,5 8,4 21,3 70,3 7,9 22,1 70,0 7,6 21,3 71,1 7,6 20,9 71,5 7,1 19,1 73,8 7,4 20,2 72,4 7,5 20,7 71,8 Tabelle 27 Ergebnisse der Untersuchung der Korngrößenverteilung, für Asphaltbinderschicht AC 16 BS 47

57 Elastische Rückstellung: Zugabemenge/ Einzelwert Probe [%] 49% -1a 81 49% -1b 69 49% -2a 81 49% -2b 69 54% -1a 44 54% -1b 44 54% -2a 36 54% -2b 38 59% -1a 43 59% -1b 45 59% -2a 50 59% -2b 50 64% -1a 48 64% -1b 48 64% -2a 48 64% -2b 47 Elastische Rückstellung Mittelwert a und b [%] Mittelwert gesamt [%] Tabelle 28 Ergebnisse der Untersuchung der elastischen Rückstellung, für Asphaltbinderschicht AC 16 BS 5.5 Auswertung Die den einzelnen Auswertungen folgenden Diagramme sollen die Ergebnisse in übersichtlicher Form veranschaulichen. Die roten Linien stellen den Toleranzbereich beziehungsweise den Grenzwert dar Asphalttragschicht (AC 22 TS) Bindemittelgehalt Laut den TL Asphalt-StB 07/13 ist ein Bindemittelgehalt von 3,8 M.-% gefordert, welche nach der ZTV Asphalt-StB 07/13 um 0,5 M.-% über- und unterschritten werden darf. Bei Zugabe von 70 M.-% Asphaltgranulat, was der höchsten Zugabemenge laut Normung entspricht, ist der Bindemittelgehalt im vorgesehenen Bereich. Bei höheren Zugabemengen übersteigt der Bindemittelgehalt jedoch den 48

58 vorgegeben Bereich. Das zugegebene Asphaltgranulat bringt von Grund auf mehr Bitumen mit, als im gesamten Asphaltmischgut nötig ist. Dies hat zur Folge, dass die Hohlräume durch das überschüssige Bitumen ausgefüllt werden und damit der Hohlraumgehalt deutlich sinkt, was eine schlechtere Verdichtbarkeit mit sich bringt. Außerdem kann der Bitumenüberschuss zu Verformungen führen, da zu viel Bitumen im Stützgerüst der Gesteinskörnung vorhanden ist. Der hohe Bindemittelgehalt kommt von der Beschaffenheit des Asphaltfräsgutes. Das verwendete, also wieder eingemischte, Fräsgut stammte ausschließlich von Binderund Deckschichten mit einem weitaus höheren Bindemittelgehalt als bei Tragschichten. Damit wird deutlich, dass Asphaltfräsgut/ -granulat aus Tragschichten für das Einmischen in neuem Tragschichtmischgut verwendet werden sollte. Dies zeigt wiederum die Bedeutung von schichtenweisem Fräsen der Asphaltbefestigung. Hierbei werden die Schichten getrennt aufgenommen und können somit optimal ihrer Verwertung zugeführt werden. Inwiefern dies wirtschaftlich ist, ist umstritten. Das Problem liegt in dem erhöhten Fräsaufwand durch mehrere Fräsdurchgänge. Sollte geeigneteres Asphaltfräsgut/ -granulat, mit einem geringeren Bindemittelgehalt eingesetzt werden, so können durchaus die höheren Zugabemengen erreicht werden, ohne dass der Bindemittelgehalt schädlich hoch wird. 6 5 M.-% 4 3 Probe 1 Probe % 82% 87% Abbildung 8 Ergebnisse der Untersuchung des Bindemittelgehaltes, als Diagramm dargestellt, für AC 22 TS Erweichungspunkt Ring und Kugel Da es keine direkte Vorgabe hinsichtlich des eingesetzten Bitumens gab, kann jedes resultierende Bitumen gewählt werden, welches für Tragschichtmischgut AC 22 TS geeignet ist. Somit kann 50/70 und als Ausnahme 30/45 als resultierendes Bitumen gewählt werden. Der Erweichungspunkt nach Ring und Kugel kann damit, wenn von 30/45 ausgegangen wird, nach ZTV Asphalt StB 07/13, bis auf 68 C gehen. Dieser Grenzwert wurde von allen Proben erfüllt, damit gibt es in dieser Hinsicht keine Bedenken. 49

59 Wie im Diagramm zu erkennen, waren die Werte sogar relativ identisch, die Größte Abweichung beträgt nur 0,6 C, was bei einer Spanne von 6 C für das Straßenbaubitumen 30/45 gering ist. Wäre Asphaltfräsgut/ -granulat aus Tragschichten eingesetzt worden, so wäre der Erweichungspunkt Ring und Kugel weiter gesunken, was heißt, dass er sicherlich noch im Bereich des gebräuchlichen Straßenbaubitumens 50/70 gewesen wäre. Hier zeigt sich wieder die oben beschriebene Wichtigkeit von schichtenweisem Fräsen C Probe 1 Probe % 82% 87% Abbildung 9 Ergebnisse der Untersuchung des Erweichungspunktes Ring und Kugel, als Diagramm dargestellt, für AC 22 TS Korngrößenverteilung Wie in der Tabelle zu erkennen ist, gibt es hinsichtlich der Korngrößenverteilung keine Beanstandungen. Alle Proben liegen im vorgegebenen Bereich. Dies liegt auch daran, dass die Korngrößenverteilung vorher genau berechnet wurde und durch Zugabe von verschiedenen Lieferkörnungen sehr an die Vorgaben angeglichen werden konnte. Auffällig ist jedoch, auch schon bei der vorherigen Berechnung der Sieblinie, dass der Feinanteil bei höheren Zugabemengen stetig zunimmt. Gut zu erkennen ist dies im Diagramm beim Vergleich der Zugabemengen von 70 und 87 M.-%. Der Anteil der groben Körnungen fällt und der Anteil der feinen Körnung steigt hingegen. Die Zunahme steigt zwar nur in sehr geringer Menge, bei einer Zugabe über 87 M.-% jedoch übersteigt die berechnete Korngrößenverteilung im Feinkornbereich langsam die Vorgaben der TL Asphalt-StB 07/13. Der erhöhte Anteil an feiner Körnung kann am Fräsen beziehungsweise am Brechen des Asphaltgranulates liegen. Bei diesen Prozessen bleibt das Gesteinskörnungsgemisch nicht im gesamten vorhanden, sondern wird zusätzlich zerkleinert, was wiederum mehr Feinanteile im Bereich unter 2 mm mit sich führt. 50

60 Damit sind in diesem Falle ab einer Zugabemenge von ungefähr 90 M.-% Grenzen gesetzt, da sonst der Feinanteil, vor allem im Füller-Bereich, in schädliche Ausmaße steigen würde M.-% Probe 1 Probe 2 Abbildung 10 Ergebnisse der Untersuchung der Korngrößenverteilung, als Diagramm dargestellt, für AC 22 TS Asphaltbinderschicht (AC 16 BS) Bindemittelgehalt Der angestrebte Bindemittelgehalt beträgt bei AC 16 BS, nach ZTV Asphalt-StB 07/13, 4,4 M.-%. Die Toleranzen sind bei Asphaltbinder, anders als bei der Tragschicht, eine Unter- oder Überschreitung von bis zu 0,4 % laut TL Asphalt-StB 07/13. Das bedeutet einen Bindemittelgehalt von 4,0 bis maximal 4,8 M.-%, worin alle untersuchten Proben liegen. Wie man gut aus dem Diagramm erkennen kann, sind die Bindemittelgehalte relativ gleichmäßig und schwanken über die verschiedenen Zugabemengen nur wenig. Zurückzuführen ist dies auf die niedrigere Gesamtmenge an Asphaltgranulat. Zwar ist die Zugabemenge stark erhöht, trotzdem muss noch Frischbitumen zugegeben werden, das heißt die Bindemittelmenge lässt sich noch gut beeinflussen. Im Gegensatz zur Tragschicht, bei der ab einer Zugabemenge von 82 M.-% keine Zugabe von Frischbitumen mehr stattfindet. 51

61 M.-% Probe 1 Probe % 54% 59% 64% Abbildung 11 Ergebnisse der Untersuchung des Bindemittelgehaltes, als Diagramm dargestellt, für AC 16 BS Erweichungspunkt Ring und Kugel Der Grenzwert nach ZTV Asphalt-StB 07/13 beträgt für das polymermodifizierte Bitumen 25/55-55, welches bei dieser Art von Asphaltbindermischgut zum Einsatz kommt, 71 C. Diese Obergrenze wurde von allen Proben, wie auch im Diagramm zu erkennen ist, deutlich eingehalten. Da mit zunehmender Zugabemenge an Asphaltgranulat die Zugabemenge an Frischbitumen sinkt, zeigt sich, dass sich der resultierende Erweichungspunkt nach Ring und Kugel immer mehr dem des Asphaltgranulates annähert. Im Diagramm ist dies deutlich zu erkennen. Der Erweichungspunkt Ring und Kugel des Asphaltgranulates beträgt 63,9 C und wird durch die blaue Linie dargestellt. Je größer die Zugabemenge wird, desto mehr nähert sich der resultierende Erweichungspunkt der Linie an. Problematisch ist dies in diesem Falle nicht, da sich schon vorher der Erweichungspunkt Ring und Kugel des Asphaltfräsgutes/ -granulates im Bereich des PmB 25/55-55 befand. Hier zeigt sich, wenn Ausbauasphalt aus Binder- und Deckschichten für die Herstellung von neuen Binderschichten verwendet wird, zeigen sich wenig Probleme hinsichtlich des Erweichungspunktes Ring und Kugel und auch hinsichtlich des Bindemittelgehaltes. C % 54% 59% 64% Probe 1 Probe 2 Abbildung 12 Ergebnisse der Untersuchung des Erweichungspunktes Ring und Kugel, als Diagramm dargestellt, für AC 16 BS 52

62 Korngrößenverteilung Wie in der Tabelle deutlich wird, sind alle Proben im Toleranzbereich der Korngrößenverteilung. Wie schon bei der Tragschicht liegt dies an den vorherigen Berechnungen. Beim Asphaltbindermischgut konnte die Sieblinie sogar noch besser an die Vorgaben angepasst werden, da weniger Asphaltgranulat zugegeben wurde als beim Asphalttragschichtmischgut. Des Weiteren passt das Asphaltgranulat aus Binder- und Deckschichten von Grund auf besser in die Sieblinie des neuen Asphaltbindermischgutes. Aus diesen Gründen kommt, wie im Diagramm zu erkennen, eine über die verschiedenen Zugabemengen durchaus gleichmäßige Korngrößenverteilung zustande. Die leichten Schwankungen kommen fast nur vom Einsatz der verschiedenen Lieferkörnungen bei der vorherigen Sieblinienberechnung M.-% Probe 1 Probe 2 Abbildung 13 Ergebnisse der Untersuchung der Korngrößenverteilung, als Diagramm dargestellt, für AC 16 BS Elastische Rückstellung Laut ZTV Asphalt StB 07/13 müssen aus dem Asphaltmischgut zurückgewonnene Bitumen, welche polymermodifiziert sind, hinsichtlich ihrer elastischen Rückstellung untersucht werden. Für Walzasphalte gilt hierbei der Grenzwert von mindestens 40 %. 57 Dieser Grenzwert wurde von den Proben in den Einzelwerten zweimal unterschritten, beides bei einer Zugabemenge von 54 M.-%. Der Mittelwert aus den 4 57 vgl. FGSV, Arbeitsgruppe Asphaltwesen [Hrsg.] (ZTV Asphalt) 2013 Blatt 13 53

63 Proben mit einer Zugabemenge von 54 M.-% jedoch liegt bei genau 40 %, was nach ZTV Asphalt-StB 07/13 ausreichend ist. Worauf die niedrigen Werte bei Zugabe von 54 M.-% zurückzuführen sind, ist nicht klar nachzuvollziehen. Es ist ein starker Abfall der elastischen Rückstellung bei erhöhter Zugabemenge erkennbar, trotzdem bleiben die Proben von 59 und 64 M.-% deutlich über dem Grenzwert. Die Abnahme der elastischen Rückstellung kommt durch die hohe Zugabe von Recyclingasphalt mit Polymeren, welche stark gealtert sein können. Um dem entgegenzuwirken wurde von vornherein ein RC-PmB eingesetzt. Dieses ist speziell für hohe Recyclinganteile gedacht und besitzt eine höhere Menge an Polymeren, welche die gealterten Polymere des Recyclingasphalts ersetzen sollen. Des Weiteren kam es zu einem vorzeitigen Fadenriss bei den Proben mit Zugabemengen von 49 und 54 M.-%. Dieser beeinträchtigt jedoch nicht die Untersuchung der elastischen Rückstellung, die Ergebnisse dürfen weiter zur gewöhnlichen Berechnung dieser verwendet werden. % % 54% 59% 64% Probe 1 Probe 2 Abbildung 14 Ergebnisse der Untersuchung der elastischen Rückstellung, als Diagramm dargestellt, für AC 16 BS 5.6 Langzeitauswirkungen des Recyclinganteils auf die Asphaltbeschaffenheit Eines der größten Probleme beim Einsatz von erhöhten Zugabemengen ist das Altern des Bindemittels. Bekannter Weise können Bitumen altern. Dies geschieht beispielsweise durch UV-Strahlung und Sauerstoff aus der Luft. Mit zunehmendem Alter werden diese dann spröde und somit anfälliger für Rissbildungen. Risse wiederum führen unweigerlich zu Frostschäden in der Asphaltbefestigung. Werden nun Asphaltbefestigungen mit hohen Recyclinganteilen wiederholt aufgenommen und wiederverwendet so steigt die Menge an altem Bitumen zusätzlich. Über längere Zeiträume führt dies zu immer mehr sprödem Bitumen und damit zu Asphaltbefestigungen, welche immer eher Schäden aufweisen. Um dem entgegenzuwirken wurden Additive entwickelt, welche das Bitumen verjüngen sollen, demnach der Versprödung und somit auch der Rissbildung 54

64 entgegenwirken. Diese Zugaben sind beispielsweise Gemische aus Ölen und Wachsen und machen das alte Bitumen, aus dem Asphaltgranulat, wieder geschmeidig. Eine andere Variante besteht darin weichere Bitumenarten zuzugeben, welche in der Regel nicht für die Asphaltherstellung verwendet werden dürfen. Dies sind beispielsweise Bitumen bis 500/650. Die alten Bitumen werden, im Asphaltmischprozess, mit diesen sehr weichen Bitumen vermischt und es entstehen resultierende Werte, welche mit denen von neuen Bitumen gleichzusetzen sind. 58 In Baden-Württemberg wurden, schon 2011 und 2012, verschiedene Pilotprojekte mit Recyclinganteilen von bis zu 90 % unter Einmischung von Additiven oder besonders weichen Bitumen durchgeführt. Bei Untersuchungen eben dieser Pilotstrecken wurde herausgefunden, dass die Auswirkungen auf Herstellung, Verarbeitbarkeit und Qualität des Asphaltes durchweg positiv ausfielen. 59 Was bedeutet, dass die Additive und Zugaben von weicheren Bitumen funktionieren und den Asphalt mit hohem Recyclinganteil wieder langlebig machen. Da es sich jedoch um Pilotstrecken und damit Versuche handelte, wurden derartige Herstellungsarten für Asphaltmischgut nicht in die nationalen Normen aufgenommen. 58 vgl. HOLLATZ, UHLMANN 2013 Seite vgl. HOLLATZ, UHLMANN 2013 Seite 30 55

65 6 Fazit Wie die Arbeit gezeigt hat, sind höhere Zugabemengen an Ausbauasphalt, ob nun als Granulat oder Fräsgut, durchaus möglich. Es konnte nicht festgestellt werden, dass Asphalt mit Zugabemengen über den Normwerten zwingend schlechter ist als welcher mit Zugabemengen nach Norm. Eine Schwankung, die dies ahnen ließ (elastische Rückstellung beim Asphaltbindermischgut mit 54 M.-% Ausbauasphalt), wurde von Proben mit noch höheren Recyclinganteilen wiederlegt, was vermuten lässt, dass dies ein Zufall durch falsches Mischen oder Einwiegen war. Einige Probleme traten beim Bindemittelgehalt, genauer beim Tragschichtmischgut auf. Durch die Verwendung von Fräsgut aus Deck- und Binderschichten war der Bindemittelgehalt zu hoch, wodurch die Normwerte überschritten wurden. Das Fräsgut brachte von vornherein mehr Bindemittel mit, als im neuen Mischgut gebraucht wurde. Wie bereits in der Auswertung beschrieben, lassen sich derartige schädliche Einflüsse durch schichtenweises Fräsen reduzieren. Das Fräsgut kann getrennt, für den optimalen Verwendungsort, wiedereingemischt werden, was höhere Recyclingraten herbeiführt. Andererseits könnte auch untersucht werden, inwiefern der höhere Bindemittelgehalt beziehungsweise der niedrigere Hohlraumgehalt schädlich auf den Asphalt wirken und demnach die Norm angepasst werden. Eine weitere Erkenntnis, welche die Herstellung des Asphaltes mit derartig erhöhten Zugabemengen betrifft, wurde speziell nicht fokussiert und kam dabei mehr nebenher zutage. Es handelt sich um die unterschiedlich langen Nachmischzeiten bei der Asphalteinmischung. Im Grunde muss, bei sehr hohen Zugabemengen, der Bitumenübergang von Asphaltgranulat oder Asphaltfräsgut auf die neue Gesteinskörnung gesichert sein. Diese Mischzeiten fielen sehr unterschiedlich aus und müssen natürlich im späteren industriellen Herstellungsprozess speziell beachtet werden. Untersuchungen in dieser Hinsicht wären bei tatsächlicher Durchsetzung derartiger Zugabemengen unumgänglich. Außerdem wurde klar, dass auch die Auftraggeber bei Umsetzung derartiger Recyclinganteile eine große Rolle spielen. Die in Ausschreibungen geforderten Bitumensorten und Kornverteilungen sind sehr schwer einzuhalten, daher sollten größere Toleranzen geschaffen werden, dass beispielsweise auch Bitumensorten, welche nur in Ausnahmefällen verwendet werden dürfen, zum Standard werden. So wäre es in dieser Arbeit problematisch gewesen für die Tragschicht ein resultierendes Bitumen 50/70 zu erzeugen, jedoch das für Ausnahmen vorgesehene Bitumen 30/45 konnte problemlos, trotz Fräsgut aus Deck- und Binderschichten, erreicht werden. Diese Probleme könnten dem gegenüber jedoch auch gelöst werden, indem beispielsweise weichere Bitumen als 160/220 zum Zumischen durch die Regelwerke erlaubt werden. Ebenso sind Asphaltmischgutarten mit groben 56

66 Körnungen schwer herzustellen. Durch den Fräs- oder Brechvorgang werden viele der groben Körnungen zerstört und zerkleinert. Das heißt, dass beispielsweise Asphalttragschichtmischgut mit 32er Größtkorn und einer Zugabemenge von weit über 80 M.-% Ausbauasphalt kaum herzustellen ist, da die großen Körnungen fehlen und selten durch die geringe Beimengung von neuer Gesteinskörnung ausgeglichen werden können. An diesem Punkt muss der Auftraggeber zulassen, dass auch Asphaltmischgut mit kleinerem Größtkorn, in diesem Falle mit 22er Größtkorn, eingebaut werden darf. Die Arbeit zeigte jedoch auch Grenzen auf. So sind Zugabemengen über 90 M.-% eher unwahrscheinlich, da immer etwas frische Gesteinskörnung gebraucht wird, um die Sieblinie zu korrigieren. Wie vorher bereits erwähnt sind dies vor allem die großen Korngrößen, welche beim Fräsen oder Brechen verloren gehen und auf der anderen Seite wieder die Anteile der feinen Gesteinskörnungen ansteigen lassen. In dieser Arbeit waren beispielsweise die erhöhten Fülleranteile beim Tragschichtmischgut mit Zugabemengen von über 87 M.-& die Grenze. Wird die Langlebigkeit des Asphaltes betrachtet, müssen bei derartigen Zugabemengen bitumenverjüngende Additive eingesetzt werden, wie unter 5.6 Langzeitauswirkungen des Recyclinganteils auf die Asphaltbeschaffenheit beschrieben. Problematisch ist in dieser Hinsicht, dass diese Additive in keinen Vorschriften oder Regelwerken genormt sind. Letztendlich müssen jedoch die Regelwerke und Normen angepasst werden, um die Recyclingquote zu erhöhen und damit Ressourcen zu schonen. 57

67 Quellenverzeichnis: AUCH-SCHWELK, Volker; u.a.: Baustoff Atlas. 1. Auflage, Darmstadt 2005 BACKE, Hans; HIESE, Wolfram: Baustoffkunde für Ausbildung und Praxis. 10. Auflage, Minden 2004 Beratungsstelle für Gussasphaltanwendung [Hrsg.]: Asphalt Kalender Bitumenwerkstoffe und ihre Anwendung. 1. Jahrgang, Bonn 2001 Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.]: Wiederverwenden von Asphalt, Mai 2008 Deutscher Asphaltverband e.v. [Hrsg.]: Asphaltproduktion in Deutschland, April 2015 DIN EN 1427 Bitumen und bitumenhaltige Bindemittel Bestimmung des Erweichungspunktes Ring- und Kugel- Verfahren; Deutsche Fassung pren 1427, 2013 DIN EN Bitumen und bitumenhaltige Bindemittel Bestimmung der elastischen Rückstellung von modifizierten Bitumen; Deutsche Fassung EN 13398, 2010 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.]: Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt (M WA), 2013 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.]: Technische Lieferbedingungen für Asphaltgranulat (TL AG-StB), 2009 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.]: Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen (TL Asphalt-StB), 2013 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.]: Technische Lieferbedingungen für Straßenbaubitumen und gebrauchsfertige Polymermodifizierte Bitumen (TL Bitumen-StB), 2013 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Gesteinskörnungen, Ungebundene Bauweisen [Hrsg.]: Technische Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau (TL Gestein-StB),

68 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.]: Technische Prüfvorschriften für Asphalt (TP Asphalt- StB) Teil 1 Bindemittelgehalt, 2013 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.]: Technische Prüfvorschriften für Asphalt (TP Asphalt- StB) Teil 2 Korngrößenverteilung, 2013 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.]: Technische Prüfvorschriften für Asphalt (TP Asphalt- StB) Teil 3 Rückgewinnung des Bindemittels - Rotationsverdampfer, 2007 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.]: Technische Prüfvorschriften für Asphalt (TP Asphalt- StB) Teil 35 Asphaltmischgutherstellung im Laboratorium, 2007 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltbauweisen [Hrsg.]: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB) 2013 Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen (Kreislaufwirtschaftsgesetz - KrWG) i. d. F. des Gesetzes vom , mit Änderung vom HEINDEL, Manfred; RICHTER, Dietrich: Straßen und Tiefbau mit lernfeldorientierten Projekten. 9. Auflage, Wiesbaden 2004 HJALMAR, Frisk: Griechisches Etymologisches Wörterbuch. Band 1, Heidelberg 1960 HOLLATZ, Andreas; UHLMANN, Ina: Maximalrecycling in der Praxis. Fachbeitrag aus der asphalt Ausgabe 8/2013 WENDEHORST, Reinhard, überarbeitet und herausgegeben von VOLLENSCHAAR, D.: Baustoffkunde. 26. Auflage, Braunschweig

69 Anhangverzeichnis: Anhang 1 Anhang 2 Anhang 3 Anhang 4 Anforderungen an Mineralstoffe, welche für die Herstellung von Asphaltmischgut verwendet werden sollen Korngrößenverteilung für Füller Trocknungs- und Mischprozess, sowie Einwaage Fertiges Mischgut 60

70 Anhang 1 Anforderungen an Mineralstoffe, welche für die Herstellung von Asphaltmischgut verwendet werden sollen FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Gesteinskörnungen, Ungebundene Bauweisen [Hrsg.] (TL Gestein), 2007 Blatt 21

71 FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Gesteinskörnungen, Ungebundene Bauweisen [Hrsg.] (TL Gestein), 2007 Blatt 21

72 Anhang 2 Korngrößenverteilung für Füller FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Gesteinskörnungen, Ungebundene Bauweisen [Hrsg.] (TL Gestein), 2007 Blatt 9

73 Anhang 3 Trocknungs- und Mischprozess, sowie Einwaage Das Asphaltfräsgut wird in der Trockenkammer bis zur Massekonstanz getrocknet. Die Bestandteile (Asphaltfräsgut und neue Gesteinskörnung, ausgenommen Bitumen) werden nach Rezept eingewogen. Die vorher eingewogenen Bestandteile, außer dem Bitumen, werden für den Mischprozess vorgewärmt.

74 Die Bestandteile (Asphaltfräsgut, Gesteinskörnung und Bitumen) werden im Labormischer zu einer homogenen Masse vermischt. Gesamtaufnahme des Labormischers beim Mischvorgang

75 Anhang 4 Fertiges Mischgut Fertiges Mischgut AC 16 BS mit einer Zugabemenge von 49 % Asphaltfräsgut. Fertiges Mischgut AC 16 BS mit einer Zugabemenge von 54 % Asphaltfräsgut (Beschriftung auf dem Bild fehlerhaft). Fertiges Mischgut AC 16 BS mit einer Zugabemenge von 59 % Asphaltfräsgut.

76 Fertiges Mischgut AC 16 BS mit einer Zugabemenge von 64 % Asphaltfräsgut. Fertiges Mischgut AC 22 TS mit einer Zugabemenge von 70 % Asphaltfräsgut. Fertiges Mischgut AC 22 TS mit einer Zugabemenge von 82 % Asphaltfräsgut.

77 Fertiges Mischgut AC 22 TS mit einer Zugabemenge von 87 % Asphaltfräsgut.