Einsatz von Kalkhydrat im Asphaltstraßenbau

Bundesverband unabhängiger Institute für bautechnische Prüfungen e.V.
Qualitätssicherung im Straßenbau des bup e.V.
Einsatz von Kalkhydrat im Asphaltstraßenbau
am 20.04.2016
Hotel Van der Falk in Linstow
Referent: Dipl.-Ing. Gerhard Bischof
IBB Bischof mbH, Stralsund
Kalkkreislauf
2
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1. Was ist Kalkhydrat ?
2. Was verbessert Kalkhydrat ?
3. Wie wirkt Kalkhydrat ?
4. Wie wird Kalkhydrat dosiert ?
5. Wie wird Kalkhydrat nachgewiesen ?
6. Welche Risiken bestehen ?
3
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Kennzeichnung Kalkhydrat nach DIN EN 459-1
Kalkhydrat
Typ
CaO + MgO
(M.-%)
verfügbarer Kalk
(M.-%)
CL 90 S
≥ 90
≥ 80
CL 80 S
≥ 80
≥ 65
CL 70 S
≥ 70
≥ 55
4
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Kalkhydrat
- Kalkhydrat hat eine geringe Dichte (großes
Volumen – geringes Gewicht)
- Planung einer ausreichenden Silokapazität
- Optimales Silo ≥ 60 t (120 m³ Kapazität)
5
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Was verbessert Kalkhydrat ?
Kalkhydrat
Alterung
Affinität
Quellung
6
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Einfluss auf die Affinität
7
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Einfluss auf die Affinität
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Wie wirkt Kalkhydrat ?
9
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Wie wirkt Kalkhydrat ?
10
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Wie wirkt Kalkhydrat ?
- das Ca(OH)2 reagiert mit der Oberfläche der
Gesteinskörnung
- Verstärkung Bindung Bitumen und Gesteinskörnung
- zusätzlich reagiert Kalkhydrat mit den hochpolaren
Molekülen im Bitumen und verhindert dadurch Bildung von
wasserlöslichen Seifen
- Seifen würden Verminderung Bindungskraft bewirken und
tragen zu Schäden durch Feuchtigkeit bei
- die durch Kalkhydrat gebildeten unlösliche Calciumseifen
ziehen dagegen kein Wasser in das System
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Wie wirkt Kalkhydrat ?
Erweichungspunkt RuK
- Anstieg um mehrere °C am zurückgewonnenen Bitumen
- der durch Oxiadation resultierende Anstieg des
EP RuK wird verzögert
Sicherheitshinweise
- ätzende Wirkung, Beeinträchtigung der Mitarbeiter (kann
brennende Augen und Juckreiz auslösen)
- Probenahme am Mischwerk mit Komplikationen verbunden
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Wie wird Kalkhydrat dosiert ?
Charakteristik der Gesteine
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Optimaler Anteil von Kalkhydrat
- Kalkhydrat “verschwindet“ in neuen chemischen
Verbindungen
- das Reaktionspotential ist abhängig von der verwendeten
Gesteinsart, deren Lagerung und dem Bitumen
- zu viel Kalkhydrat versteift das Mischgut und es kommt zu
Einbauproblemen
„Solange in der Kontrollprüfung Kalkhydrat nachgewiesen
werden kann, wurde genug dosiert.“
(Prof. Kurt Schellenberger)
14
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Dosierung und Nachweis Kalkydrat
1. Wie kann die Zugabe von Kalkhydrat quantitativ
nachgewiesen werden ?
- TP Gestein-StB, Teil 3.8.3 (CaCO3/MgCO3)
Ermittlung des Kalkstein-/Dolomit-Fülleranteils im Asphalt
- TP Gestein-StB, Teil 3.9 Ca(OH)2
- Bestimmung Calciumhydroxidgehalt im Mischfüller
2. Wie kann in einem Regelwerk die Zugabe von
Kalkhydrat sinnvoll geregelt werden ?
Entscheidend ist die Wiederfindung
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TP Gestein-StB, Teil 3.8.3
16
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TP Gestein-StB, Teil 3.9
17
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TP Gestein-StB, Teil 3.9
18
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TP Gestein-StB, Teil 3.9
19
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Wiederfindung an extrahiertem Füller
20
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Ergebnisse Bestimmung CaOH2 von Füller
Vergleichsuntersuchungen
Anteil im Gesamtmischgut gemäß
Rezeptur (M.-%)
Mischgut
Rezeptur Mischwerk
Gestein
Lieferwerk
Kalkstein- KalkCaOH2
füller
hydrat
CaOH2
Anteil im
Gesamtfüller
1
A
Rhyolith
I
7,5
1,5
1,4
15,5
2
B
Andesit
II
8,5
1,5
1,4
14
3
C
Grauwacke
III
9,5
1,5
1,4
12,7
4
D
Rhyolith
IV
8,5
1,5
1,4
14
5
E
Rhyolith
V
10,5
1,5
1,4
11,6
6
F
Andesit
VI
12,4
1,5
1,4
10
21
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Ergebnisse Bestimmung CaOH2 von Füller-Ringversuch
CaOH2 im
extrahierten Füller
gem. TP Gestein, Teil
3.9 (M.-%)
Mischgut
Rezeptur Mischwerk Gestein
Lieferwerk
Berechneter Anteil
Kalkhydrat im
Mischgut nach
Extraktion (M.-%)
Labor 1
Labor 2
Labor 1
Labor 2
1
A
Rhyolith
I
15,5
10,6 ± 1,4
8,7 ± 0,1
1,3 ± 0,15
1,1 ± 0,01
2
B
Andesit
II
14
9,9 ± 0,2
11,1 ± 0,2 1,1 ± 0,04
1,2 ± 0,02
3
C
Grauwacke
12,7
III
8,8 ± 0,6
9,2 ± 0,7
0,8 ± 0,05
0,9 ± 0,06
4
D
Rhyolith
14
IV
10,1 ± 0,5
9,8 ± 0,1
1,1 ± 0,07
1,1 ± 0,02
5
E
Rhyolith
11,6
V
9,6 ± 0,1
10,1 ± 0,1 0,9 ± 0,01
0,9 ± 0,01
6
F
Andesit
VI
10
8,2 ± 0,1
8,2 ± 0,1
0,7 ± 0,01
0,7 ± 0,01
22
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Ergebnisse Bestimmung CaOH2 von Füller-Wiederfindung
Labor 1
Labor 2
23
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Wiederfindung Kalkhydrat - Ringversuch
Labor 1
Labor 2
24
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Prüfbericht Kalkhydrat - Deckblatt
25
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Prüfbericht Kalkhydrat – Ergebnisse E-Modul
BKNr.
1
2
3
4
Station
Deckschicht
SMA 11 S mit
25/55-55A
km 3,350 li. (Abs.
039)
km 0,600 li. (Abs.
028)
km 1,625 li. (Abs.
028)
km 2,850 li. (Abs.
028)
Spaltzugfestigkeit
Querdehnung Elastizitätsmodul
sSZ
u100
E90
[N/mm²]
[mm]
[N/mm²]
3,200
0,102
7255
3,190
0,151
5155
3,808
0,083
7938
2,978
0,201
4280
*rot markierte Werte = Gemische mit Kalkhydrat
26
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Prüfbericht Kalkhydrat – Ergebnisse Spurrinnentiefe
Querprofil mit dem 2 m- Richtscheit
Station
Abschnitt Einsenkungstiefe (mm)
links
rechts
RF
Sondershausen
km 2,850
km 1,625
km 0,600
028
3,6
1,5
1,0
2,0
1,8
3,0
km 3,350
039
2,0
2,0
km 2,850
km 1,625
km 0,600
028
2,0
1,0
2,0
1,0
1,5
2,0
km 3,350
039
1,5
1,0
RF Nordhausen
*rot markierte Werte =
Gemische mit
Kalkhydrat
27
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Seite 27
Prüfbericht Kalkhydrat – Zusammenfassung
Zusammenfassung / Bewertung
-Mischgut mit Kalkhydrat weist mit Spurrinnentiefen von 1-2 mm
eine erhöhte Verformungsbeständigkeit auf
-im Gemisch ohne Kalkhydrat betragen Spurrinnen max. 3,6 mm
-Zugabe Kalkhydrat bewirkt einen Anstieg des E-Moduls um ca.
40% im Vergleich zum Gemisch ohne Kalkhydrat
-der festgestellte Anteil an Kalkhydrat lag bei 1 bzw. 1,1 M.%
-erfahrungsgemäß ist ein Anteil von 2 M.-% anzustreben, da
größere Effekte erreicht werden können
-weiterführende Ringversuche zur Feststellung der
Wiederfindungsrate sind in Vorbereitung
28
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Seite 28
Länderregelungen Füller und Kalkhydrat - Bayern & Thüringen
Regelungen zu Füller
Bundesland
Bayern
Hohlraumgehalt nach Ridgen
muss bei Füller der Kategorie
V28/45 und bei Mischfüller der
Kategorie V28/45 oder V44/55
entsprechen
Thüringen
Regelungen zu
Kalkhydrat
bei Verwendung von
Mischfüller ist der CaOH2
am Kornanteil < 0,063 mm
zu bestimmen und darf
den im Eignungsnachweis
angegebenen Wert um
nicht mehr als 25% relativ
unterschreiten
die Erweichungspunkt-Erhöhung
"Delta Ring und Kugel" muss bei
Füller der Kategorie ∆R&B8/25 und
bei Mischfüller der Kategorie
∆R&B8/25 oder ∆R&B25 entsprechen
feine Gk 0/2 mit Karbonatgehalt keine
≤ 35 % im Anteil < 0,063 mm
in der Erstprüfung min.50 vH.
gemahlener Fremdfüller mit
Karbonatgehalt ≥ 80% im Anteil
≤ 0,063 mm
Karbonatgehalt min. 40% im
Anteil < 0,063 mm
29
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Referent:
Dipl.-Ing.
Seite 29
Länderregelungen Füller und Kalkhydrat – Rh.-Pfalz & NRW
Rheinland
Pfalz
keine
beim Einsatz von Fremdfüller
Verwendung von Kalksteinmehl
und einem Anteil 1,5 M.-%
Calciumhydroxid bezogen auf das
Gesteinskörnungsgemisch
in der Kontrollprüfung Bestimmung
des CaOH2 im Mischfüller mit einer
Wiederfindungsrate > 1 M.-%
Nordrhein
Westfalen
für Deck- und Binderschichten sind bei Verwendung von sauren
Kalksteinfüller zu verwenden
Gesteinen (z.B. Grauwacke,
Quarzit) in Verbindung mit
Straßenbaubitumen ist bei
Walzasphaltdeck- und
Binderschichten 1,5 M.-%
Kalkhydrat als Haftverbesserer
zuzugeben
für Walzasphalteck- und
Binderschichten sind bei groben
Gesteinskörnungen aus Diabas
Füller aus Diabas zugelassen
30
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- Firma G.Bischof
Referent:
Dipl.-Ing.
Seite 30
Länderregelungen Füller und Kalkhydrat – Sachsen
Sachsen
für S-Gemische: Einsatz von
Kalksteinfüller / Dolomit ist zu
bevorzugen und Gehalt an
Fremdfüller ist anzugeben
keine
in Kontrollprüfungen Nachweis des
Fremdfülleranteils aus
Kalkstein/Dolomit
31
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Referent:
Dipl.-Ing.
Seite 31
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !
INGENIEURGESELLSCHAFT FÜR
BAUSTOFFE UND BAUTECHNIK
BISCHOF mbH
Königsborner Str. 19
39175 Heyrothsberge
32
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- Firma G.Bischof
Referent:
Dipl.-Ing.
Seite 32