Organische Haftverbesserer

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

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

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

Qualitätsprobleme Probleme beim Einsatz haftkritischer Gesteine (Grauwacke)

Qualitätsprobleme Schadensbilder: Risse Ausmagerungen Kornausbrüche

Qualitätsprobleme (in NRW)

Info des DAV AGAT NRW Sept. 2012

Qualitätsinitiative Asphalt des DAV

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

Allg. Rundschreiben Straßenbau Nr. 11/2012 - Das Haftverhalten ist zu untersuchen - < 60 % Umhüllung im RBT nach 24 h Maßnahmen! - auf positive Erfahrung kann verwiesen werden!

Forderung in Thüringen (seit 2008)

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

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

Asphaltmischgut Zusammensetzung des Asphaltmischgutes: ca. 5-8 % Binder/Bindemittel (Bitumen) überwiegend unpolares Material ca. 92-95 % Gestein (Split in verschiedenen Körnungen) mehr oder weniger polares Material

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

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

Wasser ein Dipol Quelle: Wikipedia

Gesteins-Typen Marble Limestone Basalt Diorite Sandstone Granite Quartzite 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 + - Silica Content % Benötigen Haftverbesserer

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

Problemlösung: Wetfix-Haftverbesserer

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

Emulgatoren und Haftverbesserer Der Haftverbesserer beeinflusst die Oberflächenspannung!

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

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

Kontaktwinkelmessung nach Tempern

Kontaktwinkelmessung nach Wasserlagerung

Differenzwinkelbetrachtung

Aktive Haftung (Video)

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

Beschichtungstest passive Haftung dynamischer Test: Rolling Bottle Test

Rolling Bottle Test (DIN EN 12697-11) Quelle: Prof. Dr. Ing. Damm, Vortrag Willingen 2007

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

Einfluss des Haftverbesserers

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

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

Einfluss des Haftverbesserers nach 72 h Prüfzeit

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

Einfluss des Haftvermittlers auf den Spaltzugfestigkeitsabfall

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

Rolling Bottle Test, IFTA-Labor

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

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

Flughafen Jönköping 1992 Festlegung des Mischgutes (MPK)

Flughafen Jönköping 2008 Kontrollprüfung an Bohrkernen

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

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

Dosierung Aufwandsmenge ca. 0,2 0,3 % bez. auf Bindemittel! Basis: 1.000 kg Asphaltmischgut ca. 6 % Bitumen = 60 kg bez. auf den Binder ca. 0,3 % Haftvermittler = 180 g d.h. 180 g Haftvermittler pro 1 to Asphalt = 0,018 %

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

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

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

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

Arbeits- und Umweltschutz Offene Anwendung wird vermieden!

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

Download: www.julius-hoesch.de Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!