Kaltrecycling von Ausbauasphalt mit bituminösen Bindemitteln

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1 13. Fachkolloquium Baudirektion Kanton Zürich, Tiefbauamt Forschungsauftrag Kaltrecycling von Ausbauasphalt mit bituminösen Bindemitteln CONSULTEST AG Institut für Materialprüfung, Beratung und Qualitätssicherung im Bauwesen A. Tobler, Dipl. Ing. FH

2 Agenda Ausgangslage Ziele des Forschungsauftrages Probenmaterial Prüfkörperherstellung Resultate Erkenntnisse und Schlussfolgerungen Ausblick

3 Agenda Ausgangslage Ziele des Forschungsauftrages Probenmaterial Prüfkörperherstellung Resultate Erkenntnisse und Schlussfolgerungen Empfehlung für die Normenrevision Ausblick

4 Ausgangslage Einsatz von KMF seit ca. 15 Jahren (Schweiz) Maximaler Anteil an Recyclingmaterial Gebundene Bauweise Keine Luftemissionen Geringer Energiebedarf Norm SN a, Bodenstabilisierung mit bituminösen Bindemitteln (1995)

5 Agenda Ausgangslage Ziele des Forschungsauftrages Probenmaterial Prüfkörperherstellung Resultate Erkenntnisse und Schlussfolgerungen Empfehlung für die Normenrevision Ausblick

6 Ziele des Forschungsauftrages Abklärung offener Fragen im Bereich der Materialtechnologie: Anwendbarkeit der bestehenden Norm???? Überprüfung der Verfahren im Labor Kaltmischgut (KMF) Heissmischgut (AC F) Offene Fragen im Einsatz in der Praxis

7 Agenda Ausgangslage Ziele des Forschungsauftrages Probenmaterial Prüfkörperherstellung Resultate Erkenntnisse und Schlussfolgerungen Ausblick

8 Probenmaterial Schaumbitumen Bitumen (ca. 180 C) Luft Wasser Schaumbitumen

9 Probenmaterial Emulsion (schematische Darstellung) Innere Phase (Bitumen) Äussere Phase (Emulsionswasser) Emulgatorhülle Quelle: Bitumenemulsionen in Strassenerhalt und Strassenbau, Alfred Holl

10 Probenmaterial Mobile Kaltrecycling-Mischanlage (Schaumbitumen / Emulsion)

11 Probenmaterial Stationäre Mischanlage mit Schaumbitumeneinheit

12 Agenda Ausgangslage Ziele des Forschungsauftrages Probenmaterial Prüfkörperherstellung Resultate Erkenntnisse und Schlussfolgerungen Ausblick

13 Prüfkörperherstellung mit statischer Verdichtung Duriez-Probekörper

14 Prüfkörperherstellung mit Schlagverdichtung CBR- / Proctor- / Marshall- Probekörper

15 Agenda Ausgangslage Ziele des Forschungsauftrages Probenmaterial Prüfkörperherstellung Resultate Erkenntnisse und Schlussfolgerungen Ausblick

16 Raumdichte [kg/m³] Prüfkörperart und -herstellung Raumdichte (Schlagverdichtung / statische Verdichtung) Raumdichte Duriez 40 kn (1) Duriez 80 kn (2) Duriez 100 kn (3) Duriez 120 kn (4) CBR (s) (5) CBR (m) (6) Proctor (s) (7) Proctor (m) (8) Marshall (50/50) (9) Marshall (75/75) (10)

17 Druckfestigkeit [N/mm²] Prüfkörperart und -herstellung Druckfestigkeit (Schlagverdichtung / statische Verdichtung) Druckfestigkeit Duriez (40 kn) Duriez (80 kn) Duriez (100 kn) Duriez (120 kn) CBR (s) CBR (m) Proctor (s) Proctor (m) Raumdichte [kg/m³]

18 Druckfestigkeit [N/mm²] Prüfkörperalter Druckfestigkeitsentwicklung (Langzeitversuch) Druckfestigkeitsentwicklung Duriez (40 kn) Duriez (80 kn) Duriez (100 kn) Duriez (120 kn) CBR (s) CBR (m) Proctor (s) Proctor (m) Tage [d]

19 Druckfestigkeit [N/mm²] Prüftemperatur Einfluss Prüftemperatur auf Druckfestigkeit Einfluss Prüftemperatur auf Druckfestigkeit C 20 C 25 C Raumdichte [kg/m³]

20 Druckfestigkeit [N/mm²] Rezeptur Brechsand Einfluss Brechsand auf Druckfestigkeiten Einfluss Brechsand mit Brechsand [15 M-%] ohne Brechsand Raumdichte [kg/m³]

21 Spaltzugfestigkeit [N/mm²] Vergleich Kaltmischgut (KMF) Heissmischgut (AC F) Spaltzugfestigkeiten Marshall - Duriez Vergleich KMF - AC F Raumdichte [kg/m³] Marshall KMF Duriez KMF 100 kn Marshall AC F Mittelwert Marshall KMF Mittelwert Duriez KMF 100 kn Mittelwert Marshall AC F

22 Vergleich Kaltmischgut (KMF) Heissmischgut (AC F) Verformungsbeständigkeit

23 Vergleich Prüfkörper - Bohrkerne Raumdichten

24 [%] Tragfähigkeit (LFG / ME) Prozentuale Veränderung bei 26ºC und 14ºC Prozentuale Veränderung 26 C / 14 C 30% 25% 20% 15% EVD ME1 10% 5% 0% Versuch-Nr.

25 Raumdichte [kg/m³] Druckfestigkeit [N/mm²] Lagerfähigkeit KMF mit Emulsion Raumdichte Druckfestigkeit mit Zement ohne Zement mit Zement ohne Zement Lagerzeit [Tage] Lagerzeit [Tage]

26 Agenda Ausgangslage Ziele Probenmaterial Prüfkörperherstellung Resultate Erkenntnisse und Schlussfolgerungen Ausblick

27 Erkenntnisse und Schlussfolgerungen (1) Prüfkörperherstellung Statische Verdichtung besseres Modell als Schlagverdichtung Duriezprüfkörper sind geeignet, jedoch Reduktion in der Verdichtungskraft Festigkeitsbestimmung Zylinderdruckfestigkeit Spaltzugfestigkeit Wasserempfindlichkeit Wasserlagerung (7d L / 7 d L + 7 d W) ITSR (Indirekte Spaltzugfestigkeit) Prüfkörperalter 7 d / 28 d

28 Erkenntnisse und Schlussfolgerungen (2) Rezeptur Brechsand geringe Auswirkung auf Festigkeit Kaltmischgut (KMF) Heissmischgut (ACF) AC F mit geringerer Wasserempfindlichkeit höherer Festigkeit grösserem Verformungswiderstand Verdichtungskontrolle Bohrkerne geeignet Tragfähigkeitsmessung Dynamischer Plattendruckversuch mit dem leichten Fallgewichtsgerät bietet eine gute Möglichkeit zur Erfassung der Tragfähigkeit Lagerfähigkeit Gute Lagerfähigkeit konnte nachgewiesen werden

29 Agenda Ziele des Forschungsauftrages Probenmaterial Prüfkörperherstellung Resultate Erkenntnisse und Schlussfolgerungen Ausblick

30 Ausblick Normenlieferung (Anfangs 2014) SN Fundationsschichten aus Asphaltbeton in Kaltbauweise Anforderungen an das Mischgut, Konzeption, Ausführung, Anforderungen an die eingebauten Schicht Forschungsauftrag Kaltrecycling von Ausbauasphalt mit bituminösen Bindemitteln Dokument kann kostenlos von heruntergeladen werden (ab ca. Januar 2014)