Erweichungspunkt Ring und Kugel

Transkript

1 Prüfverfahren Bitumenhärte Erweichungspunkt Ring und Kugel Einheit: C Seminar 2012 Seite 1

2 Prüfverfahren Bitumenhärte Nadelpenetration Namensgeber für Bitumen Einheit: 1 / 10 mm Seminar 2015 Seite 2

3 Prüfungen im Straßenbau VSVI - Seminar 2015 Maximalrecycling - Wiederverwendung mit Verantwortung - Seminar 2015 asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co.

4 Schlagzeilen Recycling im Straßenbau Grüner Asphalt Der Hamburger Jungfernstieg war Deutschlands erste asphaltierte Straße. Nun könnte eine andere Straße der Hansestadt ähnlich berühmt werden - zumindest unter Straßenbauern: Der Pollhornweg. Hier hat gerade eine Asphaltrevolution begonnen. Straßen: Aus alt mach neu Mit neuem Verfahren Straßen aus 100 Prozent Recyclingmaterial Länger haltbar und billiger. Seminar 2015 Seite 4

5 Schaden: Vorzeitige Rissbildungen 3 Jahre alt Seminar 2015 Seite 5

6 Bohrkerne C Rissbildung von oben nach unten - Kälteeigenschaften? Seminar 2015 Seite 6

7 Seminar 2015 Seite 9

8 Rissbildung von oben nach unten Kälteeigenschaften? Seminar 2015 Seite 10

9 Schaden: Vorzeitige Rissbildungen Rissbildung von oben nach unten - Kälteeigenschaften? Seminar 2015 Seite 11

10 Schaden: Vorzeitige Rissbildungen Rissbildung von oben nach unten - Kälteeigenschaften? Seminar 2015 Seite 12

11 Systematik der Wiederverwendung Seminar 2015 Seite 13

12 Grundlagen der Wiederverwendung Wirtschaftliches Interesse Durch das Bitumen im Asphaltgranulat kann frisches Bitumen gespart werden. Seminar 2015 Seite 14

13 Grundlagen der Wiederverwendung KrWG - Kreislaufwirtschaftsgesetz Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen 1 Zweck des Gesetzes 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. [.....] 6 Abfallhierachie Die technische Möglichkeit, die wirtschaftliche Zumutbarkeit und die sozialen Folgen der Maßnahme sind zu beachten. [.....] Seminar 2015 Seite 15

14 Grundlagen der Wiederverwendung DIN VOB-C (ATV) Verdingungsordnung für Bauleistungen Wiederaufbereitete Recycling-Baustoffe gelten als ungebraucht, wenn sie für den jeweiligen Verwendungszweck geeignet und aufeinander abgestimmt sind. DIN Das Bindemittelgemisch des mit Asphaltgranulat hergestellten Asphaltes muss geeignet sein. Seminar 2015 Seite 16

15 Grundlagen der Wiederverwendung Technisches Regelwerk ZTV Asphalt-StB 07/13 Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für Asphalt TL Asphalt-StB 07/13 Technische Lieferbedingungen für Asphalt TL AG-StB 09 Technische Lieferbedingungen für Asphaltgranulat M WA 09/13 Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt Seminar 2015 Seite 17

16 Technisches Regelwerk ZTV Asphalt-StB 07/13 Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für Asphalt 2.2 Bindemittel Die zu verwendende Bindemittelart- und sorte sind in der Leistungsbeschreibung festzulegen, z. B. 50/ Asphalttragschichten Bei Verwendung von Asphaltgranulat und gefordertem Straßenbaubitumen 70/100 oder 50/70 kann der Auftragnehmer entgegen der ausgeschriebenen Bindemittelsorte auch einen resultierenden Erweichungspunkt RuK im Eignungsnachweis angeben, der der nächsten härteren Sorte entspricht, also 30/45. Seminar 2015 Seite 18

17 Bitumenbezeichnungen Straßenbaubitumen TL Bitumen-StB 07 ganz alt neu B 200 B 160 / 220 B 80 B 70 / 100 B 65 B 50 / 70 B 45 B 30 / 45 B 25 B 20 / 30 Ausschreibung ATS automatisch vertraglich möglich! Nadelpenetration [ 1 / 10 mm] Seminar 2015 Seite 19

18 Technisches Regelwerk TL Asphalt-StB 07/13 Technische Lieferbedingungen für Asphalt Verwendung von Asphaltgranulat Asphaltgranulat kann für die Herstellung von Asphaltmischgut verwendet werden, wenn die [ ] Anforderungen an die Baustoffgemische eingehalten, die Voraussetzungen für die Eignung erfüllt und die maschinentechnischen Zugabemöglichkeiten [ ] beachtet werden. Voraussetzung für die Verwendung ist eine [ ] ausreichende Gleichmäßigkeit. Kontrolle der Gleichmäßigkeit: - 1 Prüfung je 500 t - mindestens 5 Prüfungen je Halde Seminar 2015 Seite 20

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20 Technisches Regelwerk TL AG-StB 09 Technische Lieferbedingungen für Asphaltgranulat Bindemitteleigenschaften Im Regelfall genügt zur Klassifizierung [ ] der Erweichungspunkt RuK. Nur in besonderen Fällen ist eine ergänzende Klassifizierung durch die [ ] Nadelpenetration vorzunehmen Erweichungspunkt RuK Mittelwert < 70 C Einzelwert < 77 C Nadelpenetration PEN Mittelwert > 15 1 / 10 mm Einzelwert > 10 1 / 10 mm Bei höheren Werten darf das Bindemittel nicht mehr als wirksam angerechnet werden! Bei niedrigeren Werten darf das Bindemittel nicht mehr als wirksam angerechnet werden! Seminar 2015 Seite 22

21 Technisches Regelwerk M WA 09/13 Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt 4. Voraussetzungen für die Eignung [.....] Asphaltgranulat mit einem Erweichungspunkt RuK von i. M. < 70 C, Einzelwerte < 77 C, sind in der Regel geeignet. [.....] Bei höheren Erweichungspunkten ist die Wirksamkeit zu prüfen, z. B. durch Kälteversuche. [.....] Hierzu ist ein Vergleich mit ausschließlich aus neuen Baustoffen hergestelltem Asphaltmischgut durchzuführen. Dies gilt insbesondere, wenn Bindemittel mit hohem Erweichungspunkt im Ausgangszustand eingesetzt wurden. Seminar 2015 Seite 23

22 Technisches Regelwerk M WA 09/13 Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt Erwärmung in gesonderter Vorrichtung (Paralleltrommel) [.....] Bei sehr hohen Zugabemengen ist eine Beeinflussung der Mischgutzusammensetzung durch zusätzliche Gesteinskörnungen und / oder Bindemittel gar nicht oder nur in begrenztem Umfang möglich. Das Asphaltgranulat muss daher in seinen Merkmalen in besonderem Maß dem angestrebten Verwendungszweck entsprechen. Seminar 2015 Seite 24

23 Technisches Regelwerk Handbuch und Kommentar zur ZTV- / TL-Asphalt M WA Wiederverwendung von Asphalt Um Asphaltgranulat möglichst hochwertig wiederverwenden zu können, sind die Gleichmäßigkeit des Asphaltgranulates von höchster Bedeutung. Hier muss an der Asphaltmischanlage auf größte Sorgfalt geachtet werden. Es muss eine homogene Durchmischung gewährleistet sein, bevor die Asphaltgranulateigenschaften bestimmt werden können. Hierzu ist die Asphaltfräsguthalde mehrfach umzusetzen. Seminar 2015 Seite 25

24 Systematik der Wiederverwendung 1 Prüfung je angefangene 500 t, mindest. 5 Prüfungen je Halde Seite 26

25 Systematik der Wiederverwendung fein grob Seminar 2015 Seite 27

26 Systematik der Wiederverwendung hartes Granulat weniger hartes Granulat fein grob fein grob weniger weiches Granulat weiches Granulat fein grob fein grob Seminar 2015 Seite 28

27 Systematik der Wiederverwendung hartes Granulat weniger hartes Granulat fein Kein wirksames Bitumen! PEN 3-8 grob fein PEN 8-15 EP RuK EP RuK grob weniger weiches Granulat weiches Granulat fein PEN grob fein PEN > 20 EP RuK EP RuK < 60 grob Seminar 2015 Seite 29

28 Systematik der Wiederverwendung Sonderfall : Wanderhalde Anlagerung 1 Prüfung je angefangene 500 t 5 Prüfungen je Qualitätsabschnitt Mischanlage (größere) Asphaltgranulathalde, von deren einem Ende Material für die Produktion entnommen wird an deren anderem Ende u. U. gleichzeitig Material angelagert wird > dynamisches System. häufig wegen beengter Platzverhältnisse erforderlich? formal nicht zu beanstanden? / getrennte Lagerung? logistisch anspruchsvoll / was kommt wo hin und wo weg? prüftechnisch sehr anspruchsvoll / Gleichmäßigkeit? Seminar 2015 Seite 30

29 Systematik der Wiederverwendung Wanderhalde.. Halden sind mehrfach umzusetzen..?.. Gleichmäßigkeit von größter Bedeutung..?.. größte Sorgfalt in der Mischanlage..? Seminar 2015 Seite 31

30 Alterung von Asphalt BITUMEN Maltene Grundphase Öle Asphaltene Bitumenkerne mit Harzhülle Seminar 2015 Seite 32

31 Alterung von Asphalt BITUMEN Maltene Grundphase Öle Asphaltene Bitumenkerne mit Harzhülle leicht löslich / weich schwer löslich / hart Seminar 2015 Seite 33

32 Alterung von Asphalt 1. Destillative Alterung Durch Verdunstung der Maltene / Öle wird das Bitumen härter. Seminar 2015 Seite 34

33 Alterung von Asphalt 2. Oxidative Alterung leicht löslich / weich schwer löslich / hart Durch Sauerstoffanlagerung an die Asphaltene wird das Bitumen härter. Seminar 2015 Seite 35

34 Alterung von Asphalt 3. Strukturalterung leicht löslich / weich schwer löslich / hart Durch Verklumpen der Asphaltene wird das Bitumen härter. Übergang vom Sol- zum Gelzustand Seminar 2015 Seite 36

35 Wiederverwendung von Asphalt Maximal-Recycling mit Rejuvenatoren Fluxöl leicht löslich / weich F L U X Ö L schwer löslich / hart Durch die Zugabe von Fluxöl wird das verdunstete Öl / Maltene ersetzt, d. h. nur Verdünnung. Eine Veränderung bei den Asphaltenen erfolgt nicht, d. h. keine Verjüngung. Seminar 2015 Seite 37

36 Alterung von Asphalt Folgen für das Maximal-Recycling mit Fluxöl: - Das Bitumen erscheint weicher bei der Prüfung des Erweichungspunktes RuK. - Das Bitumen ist nahezu unverändert hart bei der Prüfung der Nadelpenetration. Seminar 2015 Seite 38

37 Alterung von Asphalt Ausschreibung: Asphalttragschicht AC 22 T N resultierendes Bitumen 50/70 (zul. EP RuK: C) Asphaltgranulat ist zugelassen Kontrollprüfung: Bitumen 50/70 EP RuK + 8 C für - Mischen - Transport/Einbau - Verdichtung - Prüfung zulässiger EP RuK: maximal 62 C d. h. in der Kontrollprüfung durfte das Bitumen schon immer 1-2 Klassen härter sein. Seminar 2015 Seite 39

38 Bitumenbezeichnungen Straßenbaubitumen TL Bitumen-StB 07 ganz alt neu B 200 B 160 / 220 B 80 B 70 / 100 B 65 B 50 / 70 B 45 B 30 / 45 B 25 B 20 / 30 Ausschreibung ATS automatisch vertraglich möglich! + 8 C Seminar 2015 Seite 40

39 Alte Straße Sanierungsvorschlag Asphalttragschicht Erweichungspunkt RuK 95 C Nadelpenetration 5 1 / 10 mm Asphalttragschicht Erweichungspunkt RuK 92 C Nadelpenetration 7 1 / 10 mm Seminar 2015 Seite 41

40 Neue Straße Kontrollprüfung Asphaltdeckschicht (50/70) Erweichungspunkt RuK 64 C Nadelpenetration 17 1 / 10 mm Asphaltdeckschicht (50/70) Erweichungspunkt RuK 62 C Nadelpenetration 19 1 / 10 mm Seminar 2015 Seite 42

41 Neue Straße 4 Jahre alt, vorzeitige Rissbildung Deckschicht (50/70) Erweichungspunkt RuK 65 C Nadelpenetration 16 1/10 mm Woher kommen die vorzeitigen Risse? Seminar 2015 Seite 43

42 Wiederverwendung von Asphalt Woher kommen die vorzeitigen Risse? Neben anderen möglichen Ursachen (.....) auch durch 1. Einseitig wirtschaftlich maximierte Zugabe von Asphaltgranulat soviel altes Bitumen wie möglich um frisches Bitumen zu sparen. 2. Primärer Einsatz von Fluxöl als Verdünnungsmittel. Seminar 2015 Seite 44

43 Wiederverwendung von Asphalt Was kann man besser machen? Neben der Beseitigung anderer möglicher Ursachen (.....) auch durch 1. Technisch und wirtschaftlich optimierte Zugabe von Asphaltgranulat soviel altes Bitumen wie vertretbar 2. Primärer Einsatz von frischem Bitumen als Verjüngungsmittel und sekundärer Einsatz von Fluxbitumen Seminar 2015 Seite 45

44 Wiederverwendung von Asphalt Optimal-Recycling mit Frischbitumen (und ggf. Fluxöl) leicht löslich / weich F R F I S L C H U B X I T Ö U M L E N schwer löslich / hart Es muss primär frisches weiches Bitumen beim Asphalt-Recycling verwendet werden und erst sekundär darf ergänzend Fluxöl zugegeben werden. Seminar 2015 Seite 46

45 Überlegungen des Auftraggebers Die Intervalle der Erneuerung dürfen nicht kürzer werden! Die Wiederholbarkeit der Wiederverwendung ist begrenzt. Seminar 2015 Seite 47

46 Überlegungen des Auftraggebers Theorie der Nutzungsdauer Stadtstraßen RPE-Stra 01 (Außerortsstraßen) abzgl. ca. 25% Seminar 2014

47 Überlegungen des Auftraggebers Theorie der Nutzungsdauer DS Erwartung Jahre Realität? 5-7 Jahre ABI 25 Jahre Jahre ATS 50 Jahre 25 Jahre Seminar 2015 Seite 49

48 Überlegungen des Auftraggebers Fragen an die Mischguthersteller Wo bleiben die harten Ausbauasphalte? (EP RuK > 77 C PEN < 10 1 / 10 mm) Seminar 2014

49 Eignungsnachweise Kontrollprüfungen Eignungsnachweis Kontrollprüfung Seminar 2015 Seite 51

50 Eignungsnachweise Kontrollprüfungen Eignungsnachweis Kontrollprüfung Seminar 2015 Seite 52

51 Überlegungen des Auftraggebers Schleswig-Holstein: Massnahmen - Angabe der Nadelpenetration im Eignungsnachweis - Prüfung der Nadelpenetration bei Kontrollprüfungen und Gegenüberstellung mit der Angabe des Eignungsnachweises - Probenahmen von Asphaltgranulat in den Mischwerken - Begrenzung der Granulatzugabe: ATS max. 50 % ABI max. 40 % DS max. 20 % Seminar 2014

52 Überlegungen des Auftraggebers Massnahmen - Prüfung der Kälteeigenschaften Abkühlversuche bei hohen Granulatanteilen (z. B.> 30 M.-%) im Rahmen des Eignungsnachweises Zugspannungen bei -10 C: Bitumen [N/mm²] 160/220 0,13 50/70 0,63 ( 10/20 ) 3,25 Quelle: Elk Richter Seminar 2014

53 Überlegungen des Auftraggebers Niedersachsen 1986 Seminar 2015 Seite 55

54 Überlegungen des Auftraggebers Schleswig-Holstein 1996 Seminar 2015 Seite 56

55 Prüfungen im Straßenbau VSVI - Seminar 2015 Maximalrecycling Optimal - Wiederverwendung mit Verantwortung - Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Seminar 2015 asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co.