Zusätze zu Asphalt - IFB Gauer Ingenieurgesellschaft
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Zusätze zu Asphalt Möglichkeiten und Grenzen Regenstaufer Asphalt- und Straßenbau-Seminar 2009 | Dipl. Ing. Horst Gerhard © Bayerische Asphalt-Mischwerke Themen 1. „Reinheitsgebot“ für Asphalt 2. Erstrebenswerte Asphalteigenschaften 3. Verbesserungspotenzial 4. Sinnvoller Einsatz 5. Bewertung © Bayerische Asphalt-Mischwerke Das „Reinheitsgebot“ für Asphalt TL Asphalt-StB 07 1.3 Begriffsbestimmungen Asphaltmischgut: Gemisch aus Füller, feinen und groben Gesteinskörnungen sowie Bitumen als Bindemittel. Gegebenenfalls können Zusätze enthalten sein. © Bayerische Asphalt-Mischwerke Zusatz zu Asphalt TL Asphalt-StB 07 1.3 Begriffsbestimmungen Zusätze Bestandteil, der dem Bindemittel oder dem Asphaltmischgut in geringen Mengen zugegeben werden kann, um die Eigenschaften des Asphaltmischgutes zu verbessern. 2. Anforderungen an Baustoffe 2.3 Zusätze Es dürfen nur Zusätze zum Asphaltmischgut verwendet werden, über deren Anwendung nachweislich ausreichende positive Erfahrungen vorliegen. Die Art und Eigenschaften der Zusätze müssen deklariert werden. © Bayerische Asphalt-Mischwerke Zusätze entsprechend TL Asphalt-StB 07 Abs. 3.1.2 Stabilisierender Zusatz als Bindemittelträger bei SMA und PA Anforderung: Der stabilisierende Zusatz muss genau dosiert oder in genau verwogenen Einheiten (Gebinden) der Mischung zugegeben werden. Es sind nur solche Bindemittelträger einzusetzen, die homogen angeliefert werden und ihre Homogenität auch bei ihrer Handhabung nicht verlieren. Fazit: Unbedingt erforderliche Zusätze, meist werden Cellulosefasern verwendet © Bayerische Asphalt-Mischwerke Lose Cellulosefasern © Bayerische Asphalt-Mischwerke Cellulose als Pellets © Bayerische Asphalt-Mischwerke Zugabetechnik für Pellets © Bayerische Asphalt-Mischwerke Zusätze entsprechend TL Asphalt-StB 07 Abs. 3.2.6 Gussasphalt Viskositätsveränderte Bindemittel oder viskositätsverändernde Zusätze zur Reduzierung der Herstell- und Verarbeitungstemperatur (max. zul. Temperatur bei Gussasphalt = 230 °C) Fazit: Unbedingt erforderlich zur Temperaturabsenkung, aber mehrere Typen von Zusätzen möglich © Bayerische Asphalt-Mischwerke Gussasphalteinbau mit B 30/45 (ohne Zusatz) © Bayerische Asphalt-Mischwerke Gussasphalteinbau auf der BAB A 8 GA 0/8 S B 20/30 NV in 2008 © Bayerische Asphalt-Mischwerke Gussasphalteinbau auf der BAB A 8 GA 0/8 S B 20/30 NV in 2008 © Bayerische Asphalt-Mischwerke Gussasphalteinbau Abstreuung 1/3 mm © Bayerische Asphalt-Mischwerke Gussasphalteinbau Temperatur < 230 °C © Bayerische Asphalt-Mischwerke Erstrebenswerte Asphalteigenschaften Dauerhaftigkeit Langlebigkeit Verformungsbeständigkeit Wärmestandfestigkeit Kältebeständigkeit © Bayerische Asphalt-Mischwerke Erstrebenswerte Asphalteigenschaften Sicherheit für den Nutzer Griffigkeit Helligkeit Reflexionsvermögen © Bayerische Asphalt-Mischwerke Erstrebenswerte Asphalteigenschaften Einbauverbesserung Temperaturabsenkung Viskositätsminderung © Bayerische Asphalt-Mischwerke Mögliches Verbesserungspotenzial Dauerhaftigkeit Einsatz standfesterer Asphaltsorten verbunden mit entsprechender Korngrößenverteilung und härterer/modifizierter Bindemittel > in TL Asphalt-StB 07 AC B fast nur noch mit Polymerbitumen, ebenso AC D und SMA, aber auch MA Dickere Bindemittelfilme zur besseren Verklebung > Einsatz von Bindemittelträgern Verbesserung der Haftung zwischen Gestein und Bindemittel > Einsatz von Haftverbesserer, teilweise schon über den Einsatz von PmB gewährleistet © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Dauerhaftigkeit / Verwendung von modifizierten Bindemitteln und/oder modifizierten Asphalten Meist werden Polymerbitumen eingesetzt, die als Fertigprodukt direkt vom Bitumenhersteller bezogen werden. Vorteil: Garantie und Spezifikation vom Hersteller Nachteil: Lagerstabilität bei längerer Tanklagerung unzureichend Anzahl der notwendigen Tanks an der Mischanlage Alternative > Modifizierung des Bindemittels an der Mischanlage > Zugabe von Polymerkomponenten direkt in den Mischer Vorteil: Es wird nur soviel modifiziert, wie benötigt wird Nachteil: Nachweis der Wirksamkeit schwer © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Dauerhaftigkeit / Verwendung von modifizierten Asphalten Polybilt ist ein Ethylen/Vinylacetat (EVA)-Polymer, dass bei der Herstellung von Asphalt als Granulat zugegeben wird. Die Eigenschaften des Asphalts werden dadurch deutlich verbessert, insbesondere im Hinblick auf das Verformungsverhalten. Rieselfähiger Granulat, das direkt in den Mischer zugegeben werden kann. Erhöhung EP RuK bei niedrigerer Pen Verbesserte Adhäsion und Kohäsion © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Dauerhaftigkeit / Verwendung von modifizierten Asphalten Lucobit 1210A ist ein granulierter thermoplastischer Kunststoff, der aus einer Mischung hochwertiger Polyethylen-Copolymere mit speziellem Bitumen (ECB) besteht. Dabei wird das typenreine Bitumen in eine Polymermatrix eingelagert. © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Dauerhaftigkeit / Verwendung von modifizierten Asphalten Einsatz von Naturasphalt, Trinidad Asphalt bei MA als Trinidad Epuré bei SMA, AC D und AC B als NAF 501 © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Dauerhaftigkeit / Verwendung von Haftverbesserern Je nach Gesteinsart kann es sinnvoll sein, die Haftung zwischen Bitumen und Gestein mittels Zusatz zu verbessern. Zugabe immer in das Bindemittel, ab Lieferwerk oder an der Mischanlage Direktzugabe in den Mischer nur als Pellet © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Dauerhaftigkeit / Verwendung von Haftverbesserern Zugabe in Bitumen Gute Wirkung Lagerstabilität begrenzt, dann Abnahme der Wirkung © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Dauerhaftigkeit / Verwendung von Haftverbesserern Overview | Additives for Asphalt and Bitumen Tradename & Description TEGO® Addibit F4 HB Flaky emulsifier for cationic bitumen emulsions, highly temperature stable. © Bayerische Asphalt-Mischwerke Goldschmidt Industrial Specialties is a technology leader in multifunctional high performing bitumen additives and asphalt additives in paving and construction applications. Our product range includes: ·Adhesion promoters for hot-mix asphalt ·Emulsifiers for cationic and anionic emulsions ·Thickeners for anionic emulsions ·Antifoams for anionic emulsions (building protection) ·Foam stabilizers for foamed bitumen Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Dauerhaftigkeit / Verwendung von Haftverbesserern Einsatz von Kalkhydrat als Füller Der Haftverbund zwischen Mineralstoffen und den eingesetzten Bindemitteln kann durch Einwirkung von Wasser auf den Asphalt geschwächt werden. Die Zugabe von nur 2 % Kalkhydrat reduziert die Quellung und Zugfestigkeitsverlust eines Asphaltbetons um runde 50 %. Die Stabilität der Asphaltdecke wird erhöht, Spurrinnenbildung deutlich gesenkt. Der Einsatz von Kalkhydrat im Asphalt führt somit nachweislich zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Straßenbelags und damit zu einer Verringerung von kostenintensiven Straßenbaustellen. © Bayerische Asphalt-Mischwerke Kalkhydrat / SR 28 Obermiethnach / 2006 © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Dauerhaftigkeit / Dickere Bindemittelfilme Einsatz von Bindemittelträgern: Faserstoffe, Cellulosefasern Gummigranulate bei speziellen Anwendungen wie PA © Bayerische Asphalt-Mischwerke Einbau PA © Bayerische Asphalt-Mischwerke Mögliches Verbesserungspotenzial Sicherheit für den Nutzer Erhöhung der Standfestigkeit, um Verformungen zu vermeiden Einsatz polierresistenter Gesteine > in ZTV Asphalt geregelt Helligkeit und Reflexionsvermögen der Deckschichten verbessern Einbauverbesserung Einsatz viskositätsveränderter Bindemittel oder viskosistätsverändernder Zusätze © Bayerische Asphalt-Mischwerke Griffigkeitsmängel © Bayerische Asphalt-Mischwerke Helligkeit © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Leiter des Arbeitskreises Temperaturabsenkung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Radenberg, Bochum Inhalt: Anwendung, Baugrundsätze, Baustoffe, Ausführung, Prüfungen Verwendung von viskositätsveränderten Bindemitteln oder organischen Zusätze Verwendung von viskositätsverändernden mineralischen Zusätzen Abnahme, Mängelanspruch, Abrechnung © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Einbauverbesserung / Anorganische Zusätze / Zeolith Beschreibung: Pulver, synthetisches Aluminium Silikat (Zeolith), Wasser ist in der Molekülstruktur gebunden und entweicht bei 100 °C. Bsp. aspha-min Zugabe: Direkt in den Mischer (Sackware oder in Big Bags), 0,3 % auf Gesamtmenge Wirkung: Das gebundene Wasser wird freigesetzt und entwickelt sich zu Dampf, der sich mit dem Bitumen verbindet. Dadurch wird die Viskosität der Asphaltmischung vermindert, wodurch diese mit 30 °C niedrigeren Temperaturen hergestellt und verarbeitet werden kann. Die Wirkung lässt nach, wenn das Wasser aufgebraucht ist. Keine Veränderungen der Bitumenbzw. Mischguteigenschaften im eingebauten Zustand. © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Einbauverbesserung / Organische Zusätze / Sasobit Beschreibung: Pellets, schmelzbar bei ca. 60 °C, langkettige Kohlenwasserstoffe, Fischer-Tropsch-Wachs. Hersteller: Sasol Zugabe: Direkt in den Mischer (Sackware oder in Big Bags) bei Gussasphalt, 3 % auf das Bitumen, besser als Fertigbitumen einsetzen oder an der Mischanlage aufschmelzen und flüssig zudosieren. Wirkung: Die Viskosität der Asphaltmischung wird vermindert, wodurch diese mit 30 °C niedrigeren Temperaturen hergestellt und verarbeitet werden kann. Das Bitumen wird hinsichtlich EP RuK deutlich härter. © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Einbauverbesserung / Organische Zusätze / Asphaltan B Beschreibung Asphaltan®B stellt ein spezielles Stoffgemisch dar, welches auf Montanwachs- Inhaltsstoffen und höhermolekularen teils funktionalisierten Kohlenwasserstoffen basiert. Asphaltan®B besitzt einen Erstarrungspunkt von ca. 100°C und löst sich in der Bitumenmatrix leicht homogen auf. Hersteller: Romonta Zugabe Es ist als Granulat in PE-Säcken zu 25 kg lieferbar und wird in einer Konzentration von 2,0 bis 3,0 Ma.-% (bezogen auf das Bindemittel) eingesetzt. Zugabe direkt in den Mischer. Wirkung: Die Viskosität der Asphaltmischung wird vermindert, wodurch diese mit 30 °C niedrigeren Temperaturen hergestellt und verarbeitet werden kann. Das Bitumen wird hinsichtlich EP RuK deutlich härter. © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Einbauverbesserung / Bitumen mit Zusätzen Beschreibung: Viele Bitumenhersteller bieten Fertigbitumen mit entsprechenden Zusätzen zur Temperaturabsenkung an. Es werden Straßenbaubitumen und Polymerbitumen modifiziert. Die Art der Zusätze ist teilweise bekannt. Zugabe: Als Bindemittel, Dosierung analog Standard-Bitumen Wirkung: Je nach Produkt und Additiv sind Temperaturabsenkungen zwischen 20 und 30 °C machbar. © Bayerische Asphalt-Mischwerke Sinnvoller Einsatz von Zusätzen Einbauverbesserung / Kombinierte Zusätze Beschreibung: Faserstoffpellet mit Zusatz Fischer-Tropsch-Wachs Beispiel: Viatop plus CT 40 der Fa. Rettenmaier Zugabe: Direkt in den Mischer, Dosierung ca. 0,5 %; Vorteil: jede einzelne Charge kann mit temperaturabsenkenden Zusätzen versehen werden Wirkung: Temperaturabsenkung analog Sasobit machbar, 20 – 30 °C Das Bitumen wird beim EP RuK härter. © Bayerische Asphalt-Mischwerke Erfahrungssammlung der BASt © Bayerische Asphalt-Mischwerke Deckenerneuerung auf dem Fernpass © Bayerische Asphalt-Mischwerke Deckenerneuerung auf dem Fernpass © Bayerische Asphalt-Mischwerke Deckenerneuerung auf dem Fernpass © Bayerische Asphalt-Mischwerke Deckenerneuerung auf dem Fernpass © Bayerische Asphalt-Mischwerke Flughafen München Terminal 2 in 2002 © Bayerische Asphalt-Mischwerke Petueltunnel in München in 2002 © Bayerische Asphalt-Mischwerke Handelsübliche Zusätze* • • • • • • • Bindemittelträger in Form von Cellulosefasern der Fa. Rettenmeier oder CFF Naturasphalte wie Trinidad Epuré Wachse wie z.B. Sasobit, Romonta B, Licomont BS 100 Polymere wie z.B. Lucobit, Polybilt Gummigranulate, wie z.B. CTS, tecRoad, Road+ Zeolith wie z.B. aspha-min Kalkhydrat und Mischfüller * Ohne Anspruch auf Vollständigkeit © Bayerische Asphalt-Mischwerke Kosten der Zusätze Mehrkosten Asphaltmischgut Temperaturabsenkung Sasobit: ca. 4-8 €/t Aspha min: ca. 3-6 €/t Haftverbesserung Akzo Wetfix: ca. 0,50-1,00 €/t Kalkhydrat: ca. 2-4 €/t © Bayerische Asphalt-Mischwerke Bewertung Wirksamkeit: Nachweisverfahren Langzeiterfahrungen Zugabemöglichkeit: maschinell manuell Dosiergenauigkeit Sicherheit Kosten: Mehrkosten <> Nutzen evtl. sinnvoll, Zusätze auszuschreiben © Bayerische Asphalt-Mischwerke Bewertung Bauvertrag Eigenschaften oder Produkte einfordern, Bsp. NTA Gewährleistung: seitens des Herstellers der Zusätze seitens des Asphaltherstellers © Bayerische Asphalt-Mischwerke Folgerungen Es gibt drei Kategorien von Zusätzen: 1. Unbedingt erforderlich Bindemittelträger viskositätsvermindernde Zusätze 2. Sinnvoll Naturasphalt Haftverbesserer Polymere Gummigranulate 3. Schadet (wahrscheinlich) nicht © Bayerische Asphalt-Mischwerke Tradename & Description Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! TEGO® Addibit F4 HB Flaky emulsifier for cationic bitumen emulsions, highly temperature stable. © Bayerische Asphalt-Mischwerke