temperaturabsenkung bei der asphaltverarbeitung christian strecke straßenbautechnik ii
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TEMPERATURABSENKUNG BEI DER
ASPHALTVERARBEITUNG
Christian Strecke Straßenbautechnik II
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Übersicht
Definition von Niedrigtemperaturasphalt Vorteile Wirkungsweise Verschiedene Zusätze Asphaltarten Fazit
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Allgemeine Informationen
Niedrigtemperaturashphalte wurden in Deutschland entwickelt!
Seit Mai 2006 wird die Verwendung durch das „Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt“ der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) geregelt.
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Definition
Temperaturreduzierte Asphalte/Niedrigtemperaturasphalte
=
Asphalte, die mit einer Temperatur von 20°C - 30°C unter den derzeit üblichen Temperaturen hergestellt und verarbeitet werden
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Vorteile (chemisch)
Reduktion der CO2-Emissionen
Reduktion von Stickoxiden und flüchtigen organischen Bestandteilen (während des Mischvorganges)
Verminderung von Dämpfen und Aerosolen aus dem Bitumen während des Einbaus Reduzierung von 10°C sorgt für eine Reduzierung dieser Emissionen von bis zu 50%! (Verbesserung des Arbeitsschutzes)
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Expositionsdaten für Walzasphalt
Arbeitsbereich Konventionell,160-180°C95%-Werte
Abgesenkte TemperaturCa. 130°C95%-Werte
Fertigerfahrer 6,5 mg/m3 3,6 mg/m3
Bohlenführer 10,4 mg/m3 5,1 mg/m3
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Expositionsdaten für Gussasphalt
Arbeitsbereich Konventionell, 140-250°C95%-Werte
Abgesenkte Temperatur,Ca. 130°C95%-Werte
Abfüller, Handeinbau
28,2 mg/m3 11,1 mg/m3
Glätter, Handeinbau 35,8 mg/m3 9,8 mg/m3
Abfüller, maschinell 59,8 mg/m3 6,8 mg/m3
Bohlenführer, maschinell
35,8 mg/m3 9,5 mg/m3
Glätter, maschinell 10,9 mg/m3 1,6 mg/m3
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Vorteile (technisch)
Energieeinsparung (9 kWh pro Tonne Asphaltmischgut bei einer Reduzierung von 30°C)
Erleichterter Einbau bei widrigen Witterungsverhältnissen
Geringere thermische Alterung des Bindemittels
Schnellere Verkehrsfreigabe (großer Vorteil bei Projekten mit kurzem Zeitfenster)
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Vorteile (technisch)
Beispiel: Erneuerung von Landebahnen auf Flughäfen
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Vorteile (technisch)
Beispiel: Erneuerung von Straßendecken auf stark befahrenen Autobahnen
(nachts)
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Grundprinzip
Zusätze bewirken im Verarbeitungstemperaturbereicheine Absenkung der Bindemittel- und Asphaltmischgutviskosität, die wiederum eine Reduzierung der Temperatur beim Mischen, Einbauen und Verdichten des Asphaltmischgutes oder eine bessere Verarbeitbarkeit ermöglicht
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Mögliche Zusätze
Viskositätsveränderte Bindemittel
Viskositätsverändernde organische Zusätze
Viskositätsverändernde mineralische Zusätze
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Viskositätsveränderte Bindemittel
Bindemittel, die durch geeignete Zusätze in ihren Eigenschaften so verändert worden sind, dass die Misch- und Einbautemperaturen abgesenkt werden können (auch Fertigprodukte genannt)
Sie bestehen aus Straßenbaubitumen oder Polymermodifizierten Bitumen und viskositätsverändernden organischen Zusätzen
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Viskositätsveränderte Bindemittel
Fertigprodukte werden in speziellen Aufbereitungsanlagen produziert und gebrauchsfertig ausgeliefert
So wird eine homogene Verteilung des Zusatzes im Bindemittel gewährleistet
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Viskositätsverändernde organische Zusätze
Stoffe, die das Bindemittel in ihren Eigenschaften so verändern, dass die Misch- und Einbautemperaturen abgesenkt werden können
Sie werden zur Herstellung von viskositätsveränderten Bindemitteln verwendet oder direkt bei der Asphaltmischgutherstellung in einem zusätzlichem Arbeitsschritt eingearbeitet
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Viskositätsverändernde organische Zusätze
Viskositätsminderung wird bei Asphalttemperaturen unter dem Erstarrungspunkt des Zusatzes wieder aufgehoben oder der Effekt kehrt sich sogar um, d.h. die Steifigkeit des Bindemittels im Asphalt ist dann wieder genauso hoch oder sogar höher als bei einem vergleichbaren herkömmlichen Bindemittel
Dadurch ergibt sich ein höherer Beitrag des Bindemittels zur Verformungsbeständigkeit des Asphaltes
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Viskositätsverändernde organische Zusätze
Grundsätzliche Unterteilung in 3 Gruppen
Fischer-Tropsch-Wachse Fettsäureamide Montanwachse
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Fischer-Tropsch-Wachse
Fischer-Tropsch-Paraffine sind langkettige, aliphatische Kohlenwasserstoffe, die mit der Fischer-Tropsch-Synthese in einem katalytischen Hochdruckverfahren aus dem Synthesegas (CO und H2) gewonnen werden
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Fischer-Tropsch-Wachse
Vereinfacht gesagt:
Die Kettenlänge dieser Wachse unterscheidet sich von der Kettenlänge erdöleigener Paraffine (Bitumen)
Daher andere Eigenschaften: Fischer-Tropsch-Paraffine sind oberhalb von
115°C vollständig löslich in Bitumen, vermischen sich durch Rühren homogen und senken dessen Viskosität im flüssigen Zustand
Beim Abkühlen bilden sich Kristalle im Bitumen, die die Verformungsbeständigkeit und Stabilität des Asphaltes erhöhen
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Fettsäureamide
langkettige, aliphatische Kohlenwasserstoffe, die synthetisch hergestellt werden
Oberhalb von 140°C-145°C vollständig lösbar in Bitumen und senken dessen Viskosität im flüssigen Zustand
Funktionsweise genau wie bei Fischer-Tropsch-Wachsen
Temperaturbereich unterscheidet sich
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Montanwachse
Werden bei der Braunkohleverarbeitung gewonnen und bestehen aus höher molekularen Kohlenwasserstoffen mit einem Schmelzbereich zwischen 80°C und 125°C
Funktionsweise und Vorteile wie bei Fischer-Tropsch-Wachsen und Fettsäureamiden
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Viskositätsverändernde mineralische Zusätze
Mineralstoffkomponente (Zeolith), die der Asphaltmischung während des Herstellprozesses zugegeben wird und die physikalisch oder chemisch gebundenes Wasser enthält(z.B. Kristallwasser), sodass die Misch-und Einbautemperaturen abgesenkt werden können
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Zeolithe
Gerüstsilikate mit lockerer Struktur, die im Inneren Fremdmoleküle aufnehmen und wieder abgeben können ohne ihre Form zu ändern
Werden in der Chemie als strukturselektive Katalysatoren benutzt, die je nach Porengröße verschiedene Reaktionen auslösen
Im Straßenbau werden nur A-Typ-Zeolithe benutzt, die nur mit Wasser reagieren können
Das aufgenommene Wasser wird reversibel zwischen 70°C und 220°C abgegeben
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Wirkungsweise Zeolithe
Zeolithe werden während des Mischvorgangs mit dem Füller hinzugegeben
Durch die Erwärmung auf die Mischguttemperatur wird das gebundene Wasser langsam an das Bitumen abgegeben (durch mikrofeine Dampfblasen)
Durch das Wasser wird die Verarbeitungsviskosität stark herabgesetzt
Beim Abkühlen des Asphalts und des Bindemittels kondensieren die mikrofeinen Dampfbläschen und das Mischgut besitzt wieder seine ursprünglichen Eigenschaften
Zeolith verbessert die Verarbeitbarkeit, hat aber keinen Einfluss auf die Eigenschaften des im Mischgut verwendeten Bindemittels
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Asphaltsorten
Walzasphalte Viskositätsveränderte Bindemittel Viskositätsverändernde organische Zusätze Viskositätsverändernde mineralische
Zusätze
Gussasphalte Viskositätsveränderte Bindemittel Viskositätsverändernde organische Zusätze
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Zu beachten bei Walzasphalt
Transportzeit sollte möglichst gering sein Aufgrund des kleinen Arbeitsfensters ist eine
besonders effektive Einbautechnologie erforderlich Gleichmäßige Einbaugeschwindigkeit Ständige Temperaturkontrolle Schnelle Verdichtung und gutes
Verdichtungsmanagement (Verdichtungszeitfenster verringert!)
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Zu beachten bei Gussasphalt
Schneller und optimierter Transport Zeitfenster für Bearbeitung der Oberfläche ist
kleiner Kurze Transportwege vom Kessel zur
Einbaustelle Trockene Unterlage Vorwärmen möglicher Anschlussstellen Schnelles und zeitnahes Abreiben und Abstreuen Abstreumaterial soll vorgewärmt sein Schnelle Abkühlung in Randbereichen
berücksichtigen
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Richtwerte für Temperaturen bei temperaturabgesenkten Asphalten
Asphaltart Asphaltsorte Richtwert für Asphaltmischgut-temperatur bei der Herstellung
Richtwert für Asphaltmischgut-temperatur an der Einbaubohle
Walzasphalt
70/10050/7030/4525/55-5510/40-65
130 bis 150°130 bis 150°140 bis 160°140 bis 160°150 bis 170°C
Mindestens 120°CMindestens 120°CMindestens 130°CMindestens 130°CMindestens 140°C
Gussasphalt
20/30 30/45 25/55-55 10/40-65
210 bis 230°C 200 bis 230°C 210 bis 230°C 210 bis 230°C
Mindestens 210°CHöchstens 230°CMindestens 200°CHöchstens 230°CMindestens 210°CHöchstens 230°CMindestens 210°CHöchstens 230°C
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Fazit Niedrigtemperaturasphalte
Viele entscheidende Vorteile Auch Wiederverwertung/Recycling
problemlos möglich Positive Ergebnisse auf Probestrecken in
Zeiträumen bis zu 10 Jahren
Niedrigtemperaturasphalten gehört die Zukunft
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Danke für die Aufmerksamkeit
Fragen?
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Quellenangaben
http://www.bast.de/nn_42746/DE/Aufgaben/abteilung-s/referat-s3/temperaturreduzierter-asphalt/asphalt.html
http://www.thomas-gruppe.de/naturstein-asphalt/produkte-dienstleistungen/asphalt/niedrigtemperaturasphalt/?type=di
http://www.asphalt.de/media/exe/134/c773c33a550a0fb325b42ca50226f1e7/temperaturabgesenkte_asphalte.pdf
Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt (Ausgabe 2011)