Verfahrenstechnische, bautechnische und energetische Eignung der Schaumbitumentechnologie zur Herstellung von Warmasphalt unter Mitverwendung von Asphaltgranulat

Abstract

Für die Herstellung von temperaturabgesenktem Asphalt (Warmasphalt) können organische Zusätze, mineralische Zusätze, chemische / oberflächenaktive Zusätze oder Schaumbitumentechnologien eingesetzt werden. Je nach eingesetztem Zusatz wird die Rheologie des Bindemittels dauerhaft verändert. In Deutschland existieren bereits seit einigen Jahren Erfahrungen mit der Herstellung von Warmasphalt unter Verwendung von organischen und mineralischen viskositätsverändernden Zusätzen. Der Einsatz von Schaumbitumen zur Herstellung von Warmasphalt unter Mitverwendung von Asphaltgranulat ist in Deutschland bisher noch nicht erforscht worden. Das Ziel dieses Forschungsprojektes war daher der Nachweis, dass ein hinreichender Absenkungseffekt der Misch- und Verdichtungstemperatur von Asphalt durch den Einsatz von Schaumbitumen auch bei Zugabe von Asphaltgranulat in zulässigem und praxisüblichem Umfang wirksam ist. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht und die verfahrenstechnische, bautechnische und energetische Eignung der Schaumbitumentechnologie zur Herstellung von Warmasphalt unter Mitverwendung von Asphaltgranulat nachgewiesen. Es konnte demonstriert werden, dass eine Asphaltdeckschicht, eine Asphaltbinderschicht und eine Asphalttragschicht mit Asphaltgranulat-Anteilen von 30 bis 80 M.-% temperaturabgesenkt mit Schaumbitumen produziert werden kann. Der positive Effekt auf das Verdichtungsverhalten durch Schaumbitumen wurde im Labormaßstab auch noch bei einem aufgeschäumten Frischbindemittelanteil von 1,0 M.-% (AC 22 T S mit 80 M.-% Asphaltgranulat) nachgewiesen. Weiterhin zeigten die Verdichtungsversuche, dass der Einsatz von Bitumen mit guten Schaumeigenschaften sowie schaumstabilisierenden Additiven (hohe Expansionsrate und lange Halbwertzeit) das Verdichtungsverhalten von Schaumbitumen-Warmasphalt noch weiter begünstigen kann. Das Potenzial zur Temperaturabsenkung bei Verwendung von Schaumbitumen bei den hier untersuchten Asphalten liegt zwischen 10 und 30 K. Anhand von zwei Untersuchungsstrecken konnte zudem demonstriert werden, dass eine Asphaltdeckschicht und eine Asphaltbinderschicht mit Asphaltgranulat-Anteilen von 30 bis 50 M.-% und 40 bis 60 M.-% unter Einsatz von Schaumbitumen temperaturabgesenkt hergestellt und eingebaut werden kann. Durch die Absenkung der Asphaltmischguttemperatur ist das Zeitfenster für die Verdichtung durch die Walzen insgesamt kürzer, was beim Einbau von Warmasphalt mit Schaumbitumen und prinzipiell auch bei anderen Technologien / Zusätzen zur Temperaturabsenkung berücksichtigt werden sollte. Nach einem anforderungsgerechten Einbau weist der Schaumbitumen-Warmasphalt vergleichbare Gebrauchseigenschaften wie konventioneller Heißasphalt auf. Um dennoch das Verformungsrisiko von Asphaltdeck- und Asphaltbinderschichten aus Schaumbitumen-Warmasphalt zu minimieren, sollte bei der Herstellung von Schaumbitumen auf Wassergehalte ≤ 2 % zurückgegriffen werden. Durch die Absenkung der Asphaltmischguttemperatur um 20 bis 30 K konnten die Dämpfe und Aerosole beim Einbau zum Teil deutlich reduziert werden. Der positive Effekt der Temperaturabsenkung macht sich auch an der Asphaltmischanlage bemerkbar. Durch Berechnungen mit einem thermischen Modell der Asphaltmischgutherstellung konnte gezeigt werden, dass durch die Absenkung der Produktionstemperatur um 30 K zwischen 11,8 und 12,5 % Energie und ebenso viele CO2-Emissionen an der Asphaltmischanlage eingespart werden können. Der Einsatz von Zusätzen kann den positiven Effekt der Temperaturabsenkung wieder ausgleichen oder sogar zu einem Anstieg der CO2-Emissionen führen. Datei-Upload durch TIB