XXI. Weimarer Straßenbau und · 2019-05-13 · BA 6 GmBT 25/55-55 Straßenbaubitumen 50/70 + CTS...
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www.abdnb.bayern.de
XXI. Weimarer Straßenbau und
Baustoffsymposium
Gummimodifizierung von Bitumen und Asphalt –
Wirkungsweise und praktische Umsetzung
Bauhaus-Universität Weimar
21. März 2019
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Inhalt
• Grundlagen der Gummimodifizierung
• Vorhandene Regelwerke (TL RmB-StB By, E GmBA)
• Praktische Umsetzung am Beispiel von Erprobungsstrecken
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Inhalt
• Grundlagen der Gummimodifizierung
• Vorhandene Regelwerke (TL RmB-StB By, E GmBA)
• Praktische Umsetzung am Beispiel von Erprobungsstrecken
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Modifizierung von Bitumen
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Einfluss der Modifizierung
In Deutschland werden ca. 25% Prozent des
gesamten für den Straßenbau verwendeten
Bitumens modifiziert.
Verformungsbeständigkeit
Haftung am Gestein
Kohäsion
Ermüdungsverhalten
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Straßenbaubitumen und Polymermodifiziertes Bitumen
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Anforderungen an:• Straßenbaubitumen• Polymermodifizierte Bitumen
ElastomermodifizierteBitumen (PmB A)
Plastomermodifizierte Bitumen (PmB C)
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Auf dem Markt erhältliche Modifikatoren
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Modifizierung von Bitumen
Es stehen eine Vielzahl von Bindemitteln nach TL Bitumen-StB 07/13 zur Auswahl …
Wofür weitere?
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Steigende Verkehrs-
belastungen
Klimatische Veränderungen
Wirtschaftlicher Druck
Arbeitsschutz
Umweltschutz
etc.
Standardbindemittel nicht immer
ausreichend
Neue Bindemittelkonzepte
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Modifizierung von Bitumen
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Rissbildung
Ausmagerung/
Kornausbruch
Spurbildungsgefahr
Plastizitätsspanne des StraßenbaubitumensErweichungspunkt
Ring und Kugel / DSR
Brechpunkt
nach Fraaß / BBR
HochtemperaturbereichTieftemperaturbereich
Plastizitätsspanne eines Gummimodifizierten Bitumens (GmB)
Quelle: Dr. Gogolin
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Besonderer Reaktionsablauf der Gummimodifikation
1. Reaktion zwischen Maltenen
des Bitumens und den
Elastomeren der Gummipartikel
2. Quellen der Gummipartikel
bis zum Doppelten der
Ausgangsgröße
3. Gelbildung aus Elastomeren,
Maltenen und Asphaltenen
4. Teile vom Gummi verbleiben
als reine Gummipartikel in der
Bitumenmatrix
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Erhöhung der Viskosität
In Bitumen gelöstes Gummi
Quelle: Dr. Gogolin
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Viskositätsverlauf während der Reaktionszeit
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Quellzeit bei Trockenmodifizierung
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1 h
5 h
direkt
Bilder: Hunstock
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Zusammenfassung Vorteile der Gummimodifizierung
Gummi als alternative und zusätzliche Möglichkeit der Modifikation vonBitumen
Begrenzte Verfügbarkeit anderer Polymerarten
Verbesserung der Bitumen- und Asphalteigenschaften
Kostenstabilität der Rohstoffe
Nachhaltigkeit / Schonung natürlicher Ressourcen
Umweltschutz
etc.
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Inhalt
• Grundlagen der Gummimodifizierung
• Vorhandene Regelwerke (TL RmB-StB By, E GmBA)
• Praktische Umsetzung am Beispiel von Erprobungsstrecken
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Regelwerke für gummimodifizierte Bitumen und Asphalte
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TL RmB-StB By 10
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Gummimodifizierte Bindemittel können
alternativ zu Polymermodifizierten Binde-
mitteln eingesetzt werden.
Den Autobahndirektionen und den Staatlichen
Bauämtern wird die Anwendung der TL RmB-StB
By 10 als technische Mindestbedingung in
geeigneten Bauverträgen empfohlen. Zur
Erfahrungssammlung ist die Oberste
Baubehörde über die Anwendung der TL RmB-
StB By 10 bei Ausschreibungen zu informieren.
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Begriffsbestimmungen der TL RmB-StB By
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Anforderungswerte aus den TL RmB-StB By
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Zweckmäßige Bindemittelarten und -sorten gem. TL RmB-StB
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Fazit zur TL RmB-StB By
Grundsätzlich im Jahr 2010 erster wichtiger Schritt zur Einbindung und
Definition von Gummimodifizierten Bitumen in das deutsche Regelwerk
Keine bundesweite Gültigkeit (kein FGSV-Papier)
U.a. wird der Gesundheitsschutz nicht hinreichend berücksichtigt
Keine „echte“ Produktneutralität – nur für spezielle Produkte auf den
Markt zugeschnitten
Neue Produkte und Produktkombinationen sind im Rahmen des
Regelwerks nicht anwendbar („Innovationsdämpfer“)
Wurde seit 2010 nicht weiterentwickelt – Stand der Technik?
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Begriffsbestimmungen der E GmBA
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Anforderungswerte aus den E GmBA
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Hinweis:
Für beide Verfahren sind die
Richtwerte identisch
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Zweckmäßige Bindemittelarten und -sorten gem. E GmBA
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Fazit zur E GmBA
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Empfehlungen sind 2 Jahre nach der TL RmB-StB By erschienen
Echtes FGSV R2 Dokument
Entspricht dem Stand der Technik
Produktneutrale Beschreibung der Bitumen in Anlehnung an die TL
Bitumen-StB 07/13
Neue Produkte und Produktkombinationen (z.B. mit Wachs) werden im
Rahmen des Regelwerks berücksichtigt
Wird zurzeit fortgeschrieben/aktualisiert
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Verfahrensweisen
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Trockenverfahren:
Das additivierte Gummimehl
kann direkt während der
Asphaltproduktion in den
Mischer gegeben werden
Additivierte Gummimehle:
nicht in TL RmB-StB By
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Vorteile der Trockenzugabe für Asphaltanwendungen
Zugabe an fast allen Asphaltmischanlagen möglich
Durch die freie Wahl des Grundbitumens und die variable Steuerung
der Zugabemenge können maßgeschneiderte Lösungen für fast jeden
Anwendungsfall geliefert werden
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Quelle: Wallpaperstock
Weniger Kälterisse Weniger Spurrinnenbildung
Weichere Basis-Bindemittel + add. Gummimehl
bei tiefen Temperaturen
Härtere Basis-Bindemittel + add. Gummimehl
bei hohen Temperaturen und hohen Belastungen
Variable Zugabe von add. Gummimehl
bei Verwendung von Asphaltgranulat
Erreichen des gewünschten Modifizierungsgrads
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Umgang mit Asphaltgranulat
Gummimodifizierung unter Verwendung von Asphaltgranulat
Veröffentlichung in Fachzeitschrift „asphalt 05/2017“:
„Besonderheiten bei der Verwendung von Asphaltgranulat in
gummimodifizierten Asphalten“
• Verwendung von Asphaltgranulat in gummimodifizierten Asphalten ist
grundsätzlich möglich
• Die Art und Höhe der Modifizierung hängt hierbei im Wesentlichen von der
Qualität des Asphaltgranulats, der Wahl des Grundbitumens, des
verwendeten Gummiprodukts und der Mischanlagentechnik ab
• Um in gummimodifizierten Asphalten eine konstante Höhe der
Modifizierung zu erreichen wird empfohlen, die Modifizierung im
Trockenverfahren durchzuführen
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Umgang mit Asphaltgranulat
Wiederverwendung von Gummimodifizierten Asphalt im Asphaltgranulat
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Inhalt
• Grundlagen der Gummimodifizierung
• Vorhandene Regelwerke (TL RmB-StB By, E GmBA)
• Praktische Umsetzung am Beispiel von Erprobungsstrecken
XXI. Weimarer Straßenbau und Baustoffsymposium Bauhaus-Universität Weimar, 21. März 2019 Ziener 28
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Lage der Erprobungsstrecke
Erprobungsstrecke
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Regelquerschnitt
Erprobungsstrecke
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Bindemittelvariationen
Erprobungsstrecke
Asphaltmischgutsorte:
SMA 8 S; 3,5 cm; Bk100
BA 1 GmBT 25/55-55 Straßenbaubitumen 50/70 + Myaktiv 75
BA 2 PmB H 40/100-65 A
BA 3 GmBT 25/55-55 Straßenbaubitumen 50/70 + VIATOP plus FEP
BA 4 PmB 25/55-55 A
BA 5 GmBT 25/55-55 Straßenbaubitumen 50/70 + STORELASTIC
BA 6 GmBT 25/55-55 Straßenbaubitumen 50/70 + CTS GRM 40/15
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XXI. Weimarer Straßenbau und Baustoffsymposium Bauhaus-Universität Weimar, 21. März 2019 Ziener 32
Bindemittelvariationen
Erprobungsstrecke
BA 1 GmBT 25/55-55 Straßenbaubitumen 50/70 + Myaktiv 75
BA 2 PmB H 40/100-65 A
BA 3 GmBT 25/55-55 Straßenbaubitumen 50/70 + VIATOP plus FEP
BA 4 PmB 25/55-55 A
BA 5 GmBT 25/55-55 Straßenbaubitumen 50/70 + STORELASTIC
BA 6 GmBT 25/55-55 Straßenbaubitumen 50/70 + CTS GRM 40/15
Additivierte
Gummimehle
Vorbehandelte
Gummimehle
Quelle: Storimpex
Gummimodifizierte
Bitumengranulate
Quelle: CTS
Additivierte Gummimehle
in pelletierter Form
Quelle: JRS
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XXI. Weimarer Straßenbau und Baustoffsymposium Bauhaus-Universität Weimar, 21. März 2019 Ziener 33
Einbau
Erprobungsstrecke
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Einbau
Erprobungsstrecke
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Zugabe Gummiprodukte
Erprobungsstrecke
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Untersuchungen:
Kontrollprüfungen gem. ZTV Asphalt-StB 07/13:
• KGV, Bindemittelgehalt, EP RuK, elastische Rückstellung, Hohlraumgehalt
am MPK, Dicke, Hohlraumgehalt eingebaute Schicht, Verdichtungsgrad,
Schichtenverbund und Griffigkeit.
Erweiterte Kontrollprüfungen Bitumen gem. Schreiben OBB vom 28.06.2016.
Zusätzliche Untersuchungen an SMA Varianten mit Gummibitumen und
PmB/PmB H:
• Abkühlversuche,
• Spurbildungsversuch,
• Zugretardationsversuch,
• Druck-Schwellversuch.
Erprobungsstrecke
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Kontrollprüfungsergebnisse - Griffigkeit
Erprobungsstrecke
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Erprobungsstrecke
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Erprobungsstrecke – SMA 8 S mit 30 M.-% RA aus PA 8
Aufbereitung OPA-Fräsgut A70D65R „Bamberg - Scheßlitz“
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Erprobungsstrecke
XXI. Weimarer Straßenbau und Baustoffsymposium Bauhaus-Universität Weimar, 21. März 2019 Ziener 39
Kontrollprüfungsergebnisse - Asphaltmischgut und BK
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Erprobungsstrecke
XXI. Weimarer Straßenbau und Baustoffsymposium Bauhaus-Universität Weimar, 21. März 2019 Ziener 40
Kontrollprüfungsergebnisse - Ebenheit
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BAB A73 bei Möhrendorf
Vielen Dank