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Institut für Straßen- und Eisenbahnwesen Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Elektroofenschlacke (EOS) als Gesteinskörnung für Asphalte Dipl.-Ing. Leyla Chakar ISE - Unser Institut ... 1 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Entstehung von EOS Schlacke als Baustoff Schlackenart Eisenhüttenschlacke Hochofenschlacke Entstehung Stahlherstellungsverfahren Schlacke, die als Gesteinsschmelze bei der Herstellung von Roheisen im Hochofen entsteht Metallhüttenschlacke Stahlwerksschlacke Schlacke, die als Gesteinsschmelze bei der Erzeugung von Rohstahl entsteht Schlacke, die beim Schmelzen von Kupfer, Zink, Blei oder Chrom aus ihren Erzen und bei der Gewinnung von Zinkoxid entsteht Linz-Donawitz-Verfahren Elektroofenverfahren Siemens-Martin-Verfahren LD-Schlacke (LDS) Elektroofenschlacke (EOS) SM-Schlacke (SMS) Gruppierung der im Bauwesen tauglichen Schlacken gemäß DIN 4301 (1981) nach ihrer Entstehungsart Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 2 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Recycling-Kreislauf Entsorgung Stahlschrott Kfz-Lebensende FahrbahnLebensende Wiederverwertung Ausbauasphalt Kfz-Industrie Asphaltmischwerk Aufbereitung Elektroofenschlacke (Gesteinskörnungen) Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 3 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Kreislauf der Gesteine Kreislauf der Gesteine (BICHER, 2004) Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 4 Universität Karlsruhe (TH) Typische Institut für Straßenund Eisenbahnwesen 1) chemische Zusammensetzung aus Erzeugung nicht/niedrig legiert; 2) aus Erzeugung hoch legiert; k. A. = keine Angaben Zusammensetzung von Eisenhüttenschlacken (M.-%) (DRISSEN, 2004) Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 5 Universität Karlsruhe (TH) Typische Institut für Straßenund Eisenbahnwesen mineralische Zusammensetzung von Eisenhüttenschlacken Typische mineralische Zusammensetzung von Eisenhüttenschlacken (DRISSEN, 2004) Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 6 Volumenanteile der Mineralphasen im Mineralbestand in [Vol.-%] Universität Karlsruhe (TH) Mineralogische Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Phasenzusammensetzung Silikate: Gehlenit Diopsid Larnit M1 Larnit M2 Larnit M3 100% 90% 80% 70% 60% 50% Ca2Al2SiO7 CaMgSi2O6 Ca2SiO4 Ca2SiO4 Ca2SiO4 Ca5MgSi3O12 Oxide: Magnetit Wüstit Quarz Fe3O4 FeO SiO2 Carbonat: Calcit CaCO3 40% 30% 20% neu gebildete Glasphase 10% 0% 0-0,063 0,063-0,09 0,09-0,25 0,25-0,71 0,71-2,0 2,0-5,0 5,0-8,0 8,0-11,2 11,2-16,0 16,0-22,4 22,4-31,5 KornklasseKornklasse in [mm] [mm] Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 7 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Qualität der Gesteinskörnungen „Technischen Lieferbedingungen für Asphalt im Straßenbau, Teil: Güteüberwachung“ (TL G Asphalt StB), Ausgabe 2001 „Empfehlungen für die Durchführung der Überwachung und Zertifizierung von Gesteinskörnungen nach dem europäischen Konformitätsnachweisverfahren System 2+“, Deutscher Gesteinsverband e.V. und Bundesverband der Deutschen Kies- und Sandindustrie e.V., Oktober 2004 Technische Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau (TL Gestein-StB 04), Ausgabe 2004 Ergänzungen zu den Technischen Vertragsbedingungen im Straßenbau, BadenWürttemberg (ETV-StB-BW), Stand 19.12.2005 Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 8 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Raumbeständigkeit und Umweltverträglichkeit von EOS Raumbeständigkeit nach DIN EN 1744-1 Dampfversuch am Prüfkörnung 0/22 mm Kategorie V3,5 Umweltrelevante Merkmale Parameter Richt- und Grenzwerte für das Eluat Einheiten SWS-1 SWS-1 SWS-1 1.500 1.500 1.500 10 - 12,5 10 - 12,5 10 - 12,5 El. Leitfähigkeit μS/cm pH-Wert - Chrom, gesamt μg/L 30 75 100 Vanadium μg/L 50 100 250 Flourid* μg/L 0,75 2 5 Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 9 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Rohdichte Rohdichte auf ofentrockener Basis - DIN EN 1097-6 - natürliche Gesteinskörnungen 2,6 bis 3,1 g/cm³ - EOS Gesteinskörnungen 3,5 bis 3,8 g/cm³ Konsequenzen: - Korrektur des Bindemittelgehaltes im Rahmen von Eignungsprüfungen - Höhere Transportkosten Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 10 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Polierresistenz Widerstandes gegen Polieren (PSV) - DIN EN 1097-8 - Bauklassen SV, I und II sowie Bauklasse III mit besonderer Beanspruchung PSV50 - Fahrbahnen mit langfristig besonders starker Polierbeanspruchung PSV53 - Elektroofenschlacke (EOS) Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... > PSV60 11 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Affinität Affinität zwischen groben Gesteinskörnungen und Bitumen - DIN EN 12697-11 unter Verwendung eines Bitumens 50/70 - Teil A: Flaschen-Rollverfahren - Teil B: Statisches Prüfverfahren - Teil C: Prüfung des Ablösens in siedendem Wasser Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 12 Grad der Umhüllung mit Bitumen in % Universität Karlsruhe (TH) Teil Institut für Straßenund Eisenbahnwesen A: Flaschen-Rollverfahren 100 90 80 70 60 50 40 Gestein „natürlich“ nach 24h 30 Gestein „EOS“ nach 24h 20 10 0 0 6 12 18 24 30 Rolldauer in Stunden Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 13 Universität Karlsruhe (TH)Teil Institut für Straßenund Eisenbahnwesen B: Statisches Prüfverfahren Eine zu 100 % umhüllte Oberfläche der Prüfkörnung 6/10 mm konnte festgestellt werden Gestein „natürlich“ nach 24h Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... Gestein „EOS“ nach 24h 14 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Wasserempfindlichkeit von Asphalt­Probekörpern Wasserempfindlichkeit von Asphalt-Probekörpern nach DIN EN 12697­12 ITSR (Indirect Tensile Strength Ratio) ITSR = 100 ⋅ ITS w ITS d [%] Dabei ist: ITSw die durchschnittliche indirekte Zugfestigkeit der wassergelagerten Teilgruppe ITSd die durchschnittliche indirekte Zugfestigkeit der trocken gelagerten Teilgruppe Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 15 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßen-Spaltzugversuch und Eisenbahnwesen nach DIN EN 12697-23, Indirekte Zugfestigkeit ITS (Indirect Tensile Strengt) (MPK mit 10 °C) MPK nach Lagerung im Wasserbad bei 40 °C für 68 h bis 72 h ITSw Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... MPK nach trockner Lagerung bei Raumtemperatur für 68 h bis 72 h ITSd 16 Universität Karlsruhe (TH) InstitutWasserempfindlichkeit für Straßenund Eisenbahnwesen am Beispiel eines SMA 0/11 S Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 17 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Zusammenfassung - Entstehungsprozess bestimmt die mineralogischen bzw. bautechnischen Eigenschaften - Voraussetzung für den Einsatz in Asphalten ist eine Qualitätssicherung durch Güteüberwachung - Erhöhung der Polierresistenz von Gesteinskörnung durch Zugabe von EOS möglich - Verbesserung der Haftfestigkeit / Wasserempfindlichkeit durch Zugabe von EOS möglich - Mengenmäßig begrenztes Aufkommen der EOS erfordert einen optimierten Einsatz Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 18 Universität Karlsruhe (TH) Institut für Straßenund Eisenbahnwesen Kolloquium Fortgeschrittene im Straßenwesen am 20.11.2007 ISE - Unserfür Institut ... 19
