Möglichkeiten,der,Verjüngung,von, Ausbauasphalt,
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- Sofia Heintze
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1 Möglichkeiten,der,Verjüngung,von, Ausbauasphalt, Dipl.-Ing. Jens Christian Arnold STORIMPEX AsphalTec GmbH! Berlin,, ,,VSVI,Berlin,,Brandenburg,Seminar, Bautechnik,
2 Inhalt, Hintergrund! Vorschri0en!und!Gesetzte! Welche!Möglichkeiten!der!Verjüngung!gibt!es?! Beispiele!aus!der!Praxis! Fazit!/!Ausblick! 1!
3 Entwicklung,der,Wiederverwendung, Wiederverwertung! AuLereitung!eines!Stoffes!oder!Produktes!zu!einem!neuen! Stoff! Zugabe von Asphaltgranulat bei der Produktion von Baustoffgemischen für hydraulisch gebundene Tragschichten Füllmaterial für Lärmschutzwände Schlaglochfüller für landwirtschaftliche Wege Zuwegung für Windmühlen Wiederverwendung! Wiederholte!Nutzung!eines!Stoffes/Produktes!für!den! gleichen!verwendungszweck!! Einsatz von Asphaltgranulat bei der Produktion von Asphaltmischgut! 2!
4 3!
5 Entwicklung,der,Wiederverwendung, ProdukSon!von!Asphalt!und!Gewinnung!von! Asphaltgranulat!(1982!bis!2013)! Asphaltgranulat Asphaltproduktion [Mio. Tonnen] Jahr 4!
6 Entwicklung,der,Wiederverwendung, Wiederverwendung!/!sonsSge!Verwertung!von! Asphaltgranulat! 3,0 11,5 sonstige Verwertung [Mio. t] Wiederverwendung in Asphaltmischgut [Mio. t] 5!
7 Einige,Zahlen, AsphaltmischgutprodukSon!in!2013:!41,0!Mio.!t! Menge!Asphaltgranulat!in!2013:!!14,5!Mio.!t! A.[Deckschichten:!35!%!!!5,1!Mio.!t! A.[Binderschichten:!25!%!!!3,6!Mio.!t! A.[Tragschichten:!40!%!!!5,8!Mio.!t! Wiederverwendung!in!A.[Mischgut:!11,5!Mio.!t!! Wiederverwendungsrate!ca.!80!%![!alles!prima!!?! Ca.!70!%!Wiederverwendung!in!A.[Tragschichten!! Es!geht!noch!besser!!! 6!
8 Einige,Zahlen, AsphaltmischgutprodukSon!in!2013:!41,0!Mio.!t! Wiederverwendung!in!A.[Mischgut:!11,5!Mio.!t!! Bedarf!an!frischen!Komponenten:!29,5!Mio.!t! Straßenneubau:! Ca.!25!%!der!Fläche!/!ca.!50!%!des!Volumens! Straßeninstandsetzung!/!Sanierung:! Ca.!75!%!der!Fläche!/!50!%!des!Volumens!! 50!%!von!41!Mio.!t:!!20,0!Mio.!t!! Fehlmenge :!!!!!!!!8,5!Mio.!t! 7!
9 VorschriLen,und,Gesetze, Kreislaufwirtscha0sgesetz!(KrWG)! ZWEITER,TEIL, GRUNDSÄTZE,UND,PFLICHTEN,DER,ERZEUGER,UND,BESITZER,,VON,ABFÄLLEN,SOWIE,DER,ÖFFENTLICH\RECHTLICHEN,ENTSORGUNGSTRÄGER,!5!(2)! Die!Erzeuger!oder!Besitzer!von!Abfällen!sind!verpflichtet,!diese!nach!Maßgabe! von!!6!zu!verwerten.!soweit!sich!aus!diesem!gesetz!nichts!anderes!ergibt,! hat!die!verwertung!von!abfällen!vorrang!vor!deren!beseisgung.! Eine,der,Art,und,Beschaffenheit,des,Abfalls,entsprechende,hochwer_ge, Verwertung,ist,anzustreben.,! Soweit!dies!zur!Erfüllung!der!Anforderungen!nach!den!!4!und!5!erforderlich!ist,! sind!abfälle!zur!verwertung!getrennt!zu!halten!und!zu!behandeln.! 8!
10 VorschriLen,und,Gesetze, Senatsverwaltung!für!Stadtentwicklung!und!Umwelt! Berlin! Ausführungsvorschri0en! zu!!7!des!berliner!straßengesetzes! über!technische!lieferbedingungen!für!asphaltmischgut! für!den!bau!von!verkehrsflächenbefessgungen! (Einführung!TL!Asphalt[StB!07/13,!Ausgabe!2007/Fassung!2013)!! 3.!Zu!Abschnim!3.1.1!der!TL!Asphalt[StB!07/13!!Asphaltgranulat!ist!mitzuverwenden,!soweit!es!in!der!erforderlichen!!Qualität!vorhanden!und!die!Zugabe!technisch!möglich!ist.! Originaltext!TL!Asphlt[StB!07/13!!!Asphaltgranulat!kann...verwendet!werden,!wenn...! 9!
11 VorschriLen,und,Gesetze, Senatsverwaltung!für!Stadtentwicklung!und!Umwelt! Berlin! 3.!Zu!Abschnim!3.1.1!der!TL!Asphalt[StB!07/13!!...Hierzu!kann!entweder!ein!Bitumen!mit!derselben!SpezifikaSon!wie!!das!geforderte!Bitumen!oder!ein!Bitumen,!das!bis!zu!zwei!!Sortenspannen!weicher!ist,!verwendet!werden.!Ein!weicheres!!Straßenbaubitumen!als!160/220!oder!Rejuvenatoren!dürfen!nur!mit!!ZusSmmung!der!für!das!Bauen!zuständigen!Senatsverwaltung!!verwendet!werden.! Originaltext!TL!Asphlt[StB!07/13!!...oder!ein!Bitumen,!dass!höchstens!eine!Sorte!weicher!ist!als!das!!geforderte!Bitumen...Ein!weicheres!Straßenbaubitumen!als!70/100!!darf!!mit!Ausnahme!von!Asphalmragdeckschichtmischgut!!nicht!!verwendet!werden.! 10!
12 VorschriLen,und,Gesetze, ETV[StB[Baden!Würmemberg! Unter!BerücksichSgung!erhöhter!Asphaltgranulat[Mengen! Maximalrecycling!50/75! Maximalrecycling!90! 11!
13 VorschriLen,und,Gesetze, ETV[StB[Baden!Würmemberg! Kerninhalte! Maximalrecycling!90!(mit!Rejuvenatoren)!für!Asphalmrag[! und![binderschichten! Maximalrecycling!50/75!(mit!weichem!Bindemimel)!für! Asphalmrag[!und![binderschichten!und! Asphaltdeckschichten!aus!Asphaltbeton! Ergänzung!des!Eignungsnachweises!um:! " Einaxialer!Druck[Schwellversuch! " Abkühlversuch!für!AC!D!mit! Bruchtemperatur!![!20! C! Anforderungen!an!den!EP!RuK!im!Rahmen!der! Kontrollprüfung!! 12!
14 VorschriLen,und,Gesetze, Technische Lieferbedingungen für Asphaltgranulat TL AG-StB 09 Ausgabe 2009 Anpassung TL und ZTV durch ARS 29/10 und ARS 11/2012 ergänzt durch Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt, Ausgabe 2009 / Fassung 2013 (M WA) STLK LB 113 (Standardleistungskatalog Leistungsbeschreibung) 13!
15 VorschriLen,und,Gesetze, Überprüfung!der!stofflichen! Eigenscha0en!gem.!TL!AG[StB! Max.!Zugabemenge!gem.! TL!Asphalt[StB;!Anhang!D! (Kriterium:!Gleichmäßigkeit)!! Max.!Zugabemenge!gem.!MW!A!!(Kriterium:!maschinentechnische! Zugabemöglichkeit)!! Maßgebend:! Der!kleinere!der!beiden!Werte!! 14!
16 VorschriLen,und,Gesetze, TL!Asphalt[StB!07/13!!Anhang!D! Gleichmäßigkeit!zu!besSmmen!für:!*! Erweichungspunkt!Ring!und!Kugel!(T R&B )![ C]! Bindemimelgehalt![M.[%]! Kornanteil!<!0,063!mm![M.[%]! Kornanteil!0,063!!2!mm![M.[%]! Kornanteil!>!2mm![M.[%]! *!je! angefangene!500!t!einer!halde,!mindestens!jedoch!fünf!proben.!! 15!
17 VorschriLen,und,Gesetze, MW!A! Maschinentechnische!Voraussetzungen! bei!erwärmung!durch!die!heißen!gesteinskörnungen,!bei! chargenweiser!zugabe!(direktzugabe,in,den,mischer):!30,m.\%, bei!erwärmung!durch!die!heißen!gesteinskörnungen,!bei! konsnuierlicher!zugabe!(elevatorzugabe):!40,m.\%, bei!erwärmung!gemeinsam!mit!den!gesteinskörnungen! (Wurcand\,oder,Midenzugabe):!40,M.\%, bei!erwärmung!in!gesonderter!vorrichtung!(paralleltrommel):!100, M.\%, Höhere!Zugaberaten!sind!bei!entsprechenden!posiSven! Erfahrungen!möglich.!! 16!
18 Bitumen,! Von!keinem!Bitumen!oder!Erdöl!ist!die!gesamte!und! genaue!zusammensetzung!aus!den!komponenten! bekannt!oder!in!ihrer!größenordnung!abzuschätzen.!,,, Bitumen!sind!kompliziert!aufgebaute!Naturprodukte! Quelle:!Bitumen!und!seine!Anwendung!Neumann/!Expert!Verlag! 17!
19 Bitumen, Erdöl![!Harze! Höher!molekulare!Stoffe! Niedrigere!Viskosität! Dispersionsmimel! Alterung,!! Verschiebung!der! Phasen! Mit!der!Alterung!von!Bitumen!geht!eine!Konsistenzverschiebung!von!70/100!bis!hin!zu!einer! 20/30!und!härter!einher,!die!i.d.R.!zur!Bildung!neuer!Asphaltene!führt.! Zugesetzte!polare!Stoffe!führen!zur!Neubildung! von!erdöl[harzen!und!asphaltenen.! Damit!lassen!sich!die!rheologischen!und!auch! die!ha0eigenscha0en!gezielt!verändern.! Zugesetzte!niedrigviskose!Stoffe!können!bei! steigenden!asphalten[!gehalten!eine! ausgleichende!konsistenz,!sowie!eine! Zielviskosität!herstellen.! Quelle:!Bitumen!und!seine!Anwendung!Neumann/!Expert!Verlag! 18!
20 Einsatz,von,Rejuvenatoren, Einsatz!von!Rejuvenatoren! Rejuvenator!=!Mimel!zur! Bitumenverjüngung! Auch!bekannt!als:! Grüner!Asphalt! Maximalrecycling! Vollrecycling!...! 19!
21 Einsatz,von,Rejuvenatoren, Welche Produkte werden heute schon am Markt angeboten? Produkte auf Mineralölbasis Produkte auf Pflanzenölbasis Produkte auf Harzbasis Produkte auf Bitumenbasis Diese Produkte fallen derzeit noch nicht unter den Begriff bewährte Produkte im Sinne der TL Asphalt-StB! 20!
22 Einsatz,von,Rejuvenatoren, Einsatz!von!Rejuvenatoren! Die!Alterung!des!Bitumens!(EP!RuK)!stellt!ein!Kriterium!zur! Verwendung!oder!Begrenzung!der!Zugabe!von! Asphaltgranulat!dar!! # Qualität durch Rejuvenatoren gezielt beeinflussbar? Verwendung!weicherer!Zugabebindemimel!(z.B.!160/220)! ermöglicht!ebenfalls!erhöhung!der!zugaberate!bei! Granulaten!mit!erhöhtem!EP!RuK! ABER:!Weiche!Bindemimel!sind!deutlich!weniger!effizient! als!rejuvenatoren! 21!
23 Bitumen,Blending, Aus!zwei!Primärbitumen! 160/220! RuK:!35[43! C! Pen:!160/220! 20/30! RuK:!55[63! C! Pen:!20/30! 70/100! RuK:!43![!51! C! Pen:!70/100! 50/70! RuK:!46![!54! C! Pen:!50/70! 30/45! RuK:!52![!60! C! Pen:!30/45! 22!
24 Bitumen,Blending, Mit!Rejuvenatoren!(Malten!!Ölphasen)! Rejuvenatoren! STORFLUX, STORBIT, Bitumen! aus!rc! RuK:!65[85C! Pen:!10/30! 70/100! RuK:!43![!51! C! Pen:!70/100! SmB,45, RuK:,70\80, C, Pen:,35/55! 30/45! RuK:!52![!60! C! Pen:!30/45! SmB,25, RuK:,80\90, C, Pen:,20/35! 50/70! RuK:!46![!54! C! Pen:!50/70! SmB,35, RuK:,75\85, C, Pen:,30/50! 23!
25 Bitumen,Blending, NadelpenetraSon!bei!25! C!gem.!DIN!EN!1426!von! Bitumen!/!Fluxölmischungen!!!!! Bitumen, 0,%, 5,%, 10,%, 15,%, 70/100! 80! 145! 233! 342! 50/70! 55! 103! 148! 200! Durch!die!Zugabe!von!13!!18!M.[%!Fluxöl!zu!einem!Bitumen! 50/70!erreicht!man!den!PenetraSonsbereich!eines!Bitumens! 160/220! 24!
26 Effizienz,,Rejuvenator,vs,Weiches,Bindemidel, EP,R&K,/,Nadelpenetra_on, 60! 50! 40! 30! 20! 10! 59! 23! 54,5! 36! 53! 45! 52! 50! 58,6! 58,2! 57,8! 27! 24! 25! 58,9! 26! 57,8! 57,2! 57,5! 57! 56,6! 31! 28! 28! 29! 26! 0! 3%! 5%! 7%! 3%! 5%! 7%! 3%! 5%! 7%! 3%! 5%! 7%! B!20/30! STORFLUX! B!160/220! B!250/330! B!500/650! 25!
27 Berechnungsbeispiel, Bindemimelgehalt!Ausbauasphalt:!5,0!M.[%! EP!Ring!und!Kugel:!65! C! Zielwert!EP!Ring!und!Kugel:!50! C! Differenz:!15! C! Ziel!Bindemimelgehalt:!6,0!M.[%! (RC)! 50!%!=!500!kg!RC/t;!25,0!kg!Bindemimel! 25!x!0,15!=!3,75!kg!STORFLUX/STORBIT!!! Frisch!BM!Zugabe! 31,25!kg! 75!%!=!750!kg!RC/t;!37,5!kg!Bindemimel! 37,5!x!0,15!=!5,60!kg!STORFLUX/STORBIT!!! 16,9!kg! 90!%!=!900!kg!RC/t;!45,0!kg!Bindemimel! 45,0!x!0,15!=!6,75!kg!STORFLUX/STORBIT!!! 8,25!kg! 26!
28 Baumaßnahme, Norderquerweg, AC!8!D!N!+!80!%! Mischgutzusammensetzung! Gestein, HerkunL, Dichte,[g/cm 3 ], Gestein,[m\%], 0/2!!Rhyolith! FlechSngen!/NNG! 2,650! 20! RC!11!RA!0/8! RBS! 2,731! 80! Bitumen, Rohdichte! 2,714! 100! EP,RuK,[ C], Bitumen!aus!RC! [! 66,9! 4,5! 70/100! [! 43,0! 1,1! Rejuvenator! H&W!/!STORIMPEX! 0,6! ResulSerender!Bindemimelgehalt! 6,2! Hohe,Effizienz;,lediglich,6,0,kg/t,Mischgut, 27!
29 Baumaßnahme, Norderquerweg, Einaxialer!Druck[Schwellversuch! PrüLedingungen:!10.000!Lastwechsel!bei!+!20! C! Einheit, PK,1, PK,2, PK,3, Midelwert, Art!der!Asphaltmischgutherstellung! Art!der!Probekörperherstellung! Alter!der!Probekörper! Asphaltmischanlage! Marshall!Verdichtungsgerät! 2!Tage! Höhe! mm! 60,0! 60,2! 60,3! 60,2! Durchmesser! mm! 101,6! 101,6! 101,6! 101,6! Raumdichte! g/cm 3! 2,398! 2,397! 2,399! 2,398! Dehnung!nach!10.000!LW! mm! 2,37! 2,64! 2,65! 2,55! Dehnung!nach!10.000!LW!! 39,56! 43,80! 44,02! 42,56! Dehnungsrate!am!Versuchsende!!*!10 [4! 1,649! 1,608! 1,466! 1,574! Grenzwert!für!höchste!Verkehrsbeanspruchungen!Kat.!1;! 70!Mio.!äquivalente!Achsübergänge!nach!20!Jahren!!=!<,5,,*,10 \4, 28!
30 Baumaßnahme, Norderquerweg, Temperaturverhalten!des!Bindemimels! Bending!Beam!Rheometer!(BBR)! Bitumen! aus!ac!8!dn! Steifigkeit,[MPa], m\wert,[\], at![16! C! at![25! C! at![16! C! at![25! C! Temperatur,bei, 300,MPa,[ C], 131,0! 358,1! 0,311! 0,237! [23! Sehr,gutes,TieLemperaurverhalten,des,rejuvenierten,Bindemidels, 29!
31 Baumaßnahme, Norderquerweg, Temperaturverhalten!des!Aspahltmischgutes! Abkühlversuch!nach!Arand/Renken!(TSRST)! Starmemperatur:!+!20! C! Abkühlrate:!10!K/h! Einheit, PK,1, PK,2, PK,3, Midelwert, Raumdichte! g/cm 3! 2,414! 2,413! 2,411! 2,413! Bruchspannung! MPa! 4,958! 5,089! 5,358! 5,135! Bruchtemperatur! C! [26,7! [28,4! [26,8! [27,3! Sehr,gutes,TieLemperaturverhalten,des,Asphaltmischgutes, unter,verwendung,eines,rejuvenators,,, 30!
32 Notwendigkeit,der,Wiederverwendung, 31!
33 Notwendigkeit,der,Wiederverwendung, Asphaltdeckschicht!(SMA!8!S)! - Stoffliche!Zusammensetzung! - Kosten!Zusammensetzung! Bitumen! Füller! ~!!!6,5,%, ~!11,3!%! Sand! Fasern! ~!13,6!%! ~!!!0,4!%! Bitumen! ~!65,0,%, Splim! ~!68,2!%! Füller! Sand! Fasern! ~!!!5,5!%! ~!!!3,7!%! ~!!!3,3!%! Splim! ~!22,5!%!! Massen\%, \%, 32!
34 Notwendigkeit,der,Wiederverwendung, CO 2 [Emissionen 1! A, B 15, B 30, B 40, C 90, RC!in!%! 0! 15! 30! 40! 90! Scenario!B 15!und!B 30 :!RC!Kaltzugabe! Scenario!B 40!und!C 90 :!RC!Heißzugabe!mimels!!!!!Paralleltrommel,!C 90!unter!!!!!Einsatz!eines!Rejuvenators! 1!Öko[InsStut!e.V.:!Vergleichende!PCF[Analyse!für!Fahrbahn[Beläge!unter!Verwendung!von!Recycling!Asphalt!!!! 33!
35 Notwendigkeit,der,Wiederverwendung, CO 2 [Emissionen 1! A, B15, B30, B40, C90, Kaltzugabe! Paralleltrommel! kg!co 2!Emissionen!pro!Tonne!Asphaltmischgut! Rohmaterialien! 34,2! 30,2! 25,9! 25,2! 11,8! ProdukSonsprozess! 19,0! 24,8! 27,5! 20,8! 23,4! Gutschri0! [5,4! [3,8! [2,5! [1,2! 0,0! Summe,kg,CO 2, 47,8, 51,3, 50,9, 44,8, 35,3, 1!Öko[InsStut!e.V.:!Vergleichende!PCF[Analyse!für!Fahrbahn[Beläge!unter!Verwendung!von!Recycling!Asphalt!!!! 34!
36 Notwendigkeit,der,Wiederverwendung, CO 2 [Emissionen 1! CO 2,Emissionen,in,kg/t,Mischgut,in,Abhängigkeit,von,der, Wiederverwendungsmethode, CO 2,Emission,[kg/t], 60! 50! 40! 30! 20! 10! Reduzierung!CO 2!Emissionen!>!30!%! 47,8! 51,3! 50,9! 44,8! 35,3! 0! A! B15! B30! B40! C90! 1!Öko[InsStut!e.V.:!Vergleichende!PCF[Analyse!für!Fahrbahn[Beläge!unter!Verwendung!von!Recycling!Asphalt!!!! 35!
37 Fazit,/,Ausblick, Wiederverwendbarkeit!ist!wichSges!Alleinstellungsmerkmal! des!baustoffes!asphalt!unter!den!gebundenen!bauweisen!für!! hochwersge!und/oder!hoch!beanspruchte!verkehrsflächen!!wiederverwendung!sichert!wembewerbsfähigkeit!!wiederverwendung!sichert!unabhängigkeit!!wiederverwendung!ist!nachhalsgkeit!!weiterentwicklung!der!wiederverwendung!ist!geboten!und!!!findet!stam! Wiederverwendung!muss!durch!Entscheidungsträger! gefördert!und!gefordert!werden! 36!
38 Der,Umwelt,zur,Liebe, RESOURCEN,SCHONUNG, VIELEN,DANK,FÜR,IHRE,AUFMERKSAMKEIT, Jens Christian Arnold - Geschäftsführer- STORIMPEX AsphalTec GmbH Poststraße Glinde Tel.: j.arnold@storimpex.de CO ²,REDUZIERUNG, 37!
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