„Entwicklung eines grünen nachhaltigen Asphalts für den schottischen Straßenbaumarkt“

Zusammenfassung eines Beitrages zum Weltkongress für Emulsionen, 12. – 14. Oktober 2010

Zusammenfassung eines Beitrages zum Weltkongress für Emulsionen, 12. – 14. Oktober 2010

Das öffentliche schottische

Bauunternehmen Tayside Contracts hatte die Absicht, ein nachhaltiges Straßenbauverfahren zu entwickeln. Die Beweggründe lagen vor allem in steigenden Umweltschutzanforderungen und den damit verbundenen höheren Kosten – insbesondere die Reduzierung der CO2-Belastung, die Mineralrohstoff-Besteuerung und Deponiegebühren für Ausbaustoffe.

Die Finanzierung des Projekts erfolgte durch die schottische Vereinigung für Entwicklungspartnerschaften, die den Know-how-Transfer zwischen Industrie und Wissenschaft unterstützt. Die Projektpartnerschaft bestand aus Tayside Contracts, der Universität Dundee und Nynas.

Das Ziel war es, auf Grundlage von Ausbauasphalt und einer Bitumenemulsion einen Kaltrecycling-Baustoff für das schottische Straßennetz zu entwickeln. Der Titel des auf drei Jahre angelegten Projekts lautete: ‚Höherer Mehrwert für Baustoffrecycling durch die Entwicklung und Einführung eines Kaltrecycling-Verfahrens auf Bitumenbasis’.

Experimentelle Entwicklung

Die Schwerpunkte in der Entwicklung lagen auf drei Feldern: Entwicklung von Produktions-Ausrüstungen, labortechnische Voraussetzungen und Optimierung des Mischverfahrens.

  • Eine Heißmischanlage wurde für die Umrüstung zur Herstellung von Kaltmischungen auf Basis von Ausbauasphalt bestimmt. Dabei wurden folgende Schwierigkeiten erkannt: die Maximierung der Zugabe von Ausbauasphalt in den Mischer, die Verarbeitung von Ausbauasphalt-Lagermengen vor Ort, die sichere und sorgfältige Anlieferung von Kaltemulsionen, die Kontrolle des Feuchtegehalts, die Optimierung des Mischprozesses

    Nach eingehender Prüfung der Anlagentechnik und der Vor-Ort-Situation wurde die Entwicklung des Herstellungsprozesses eingeleitet. Hierzu konnten öffentliche Fördermittel genutzt werden.
  • Die Laborentwicklung übernahm die Fakultät für Straßen und Tiefbau der Universität Dundee mit theoretischer und praktischer Unterstützung durch Nynas – ausgestattet mit einer großen Erfahrung in Kaltmischverfahren und eigenem Asphaltprüfinstitut in Eastham, England.

    Die Entwicklungsarbeit konzentrierte sich auf die Herstellung eines tragfähigen Baustoffs zum Einsatz als Tragschicht und/oder Binderschicht. Das Lagermaterial bestand hauptsächlich aus dichtem Tragschicht-Makadam oder Hot Rolled Asphalt. Es wurde deutlich, dass zur Optimierung der Materialdichte und zur Reduzierung des Bindemittelgehalts aus dem Ausbauasphalt die Zugabe von frischen Mineralstoffen erforderlich war.

    Der gesiebte Ausbauasphalt wurde mit unterschiedlichen Rohstoff-Anteilen vermischt. Die Mischungen wurden getrocknet. Zugabewasser wurde in Anteilen von 0 – 6 % zugefügt und jede Charge unter Zugabe von 3 % bis 5 % einer 60 %-igen Bitumenemulsion auf Basis eines Bitumens 40/60 gemischt. Nach der Gyrator-Verdichtung wurden die Bohrkerne für sechs Monate bei 28° C ausgehärtet. Regelmäßige Untersuchungen von Proben auf Feuchteverlust und Steifigkeits-Entwicklung ergaben schließlich zwei geeignete Kandidaten.
  • Nach diesen Arbeiten verlagerte sich der Schwerpunkt auf den Produktionsprozess, insbesondere auf die exakte Überwachung der unter Laborbedingungen ermittelten Zielkörnungen und Zuschlagsmengen. Auch die Lagerfähigkeit des produzierten Materials wurde untersucht und optimiert. Das Lagermaterial wurde überwacht: Laborversuche ergaben eine Lagerfähigkeit zwischen 21 und 28 Tagen.

Feldversuche

Mehrere Feldversuche auf Fahrbahnen und Fußwegen wurden unter Berücksichtigung unterschiedlicher Verkehrbelastungen und Lastaufkommen durchgeführt, um die Eignung des Materials festzulegen.

Während einiger Feldtests wurden Proben des gelieferten und eingebauten Materials genommen und im Labor untersucht. Einige Beispiele sind nachstehend aufgeführt.

  • Steinbruch Collace – Juli 2006
    Auf einem Abschnitt der Zufahrtsstraße zum Steinbruch im schottischen Collace wurden in einem internen Test die Vor-Ort-Leistungseigenschaften des neu entwickelten Kaltmisch-Materials bestimmt. Nach 44 Monaten und Überfahrten von über 1 Mio. Tonnen Gestein zeigten sich keinerlei Anzeichen von Deformationen auf dem Testabschnitt.
  • Wohngebiet – September 2007
    Als man zunehmend von dem Material überzeugt war, wurde es als Alternativ-Baustoff bei der Fahrbahnerneuerung in einem Wohngebiet in Dundee angeboten.
  • Park&Ride-Busdepot – Mai 2008
    Das Material wurde vom Rat der Stadt Stirling als Tragschicht zugelassen und bei einem Abschnitt des Depots mit einer engen Wendeschleife für Busse eingebaut.
  • A90 Fernverkehrstraße – November 2008
    Tayside Contracts’ Kaltmischasphalt auf Basis von Ausbauasphalt wurde offiziell vom Schottischen Minister für Finanzen und Nachhaltige Entwicklung vorgestellt und gebilligt. Darauf hin stimmte die schottische Straßenbaubehörde zu, die Kaltmischung auf einem Abschnitt des schottischen Fernstraßennetzes zu testen. Beim Bau des Testabschnittes konnten gegenüber Heißmischasphalt 43 Tonnen CO2 eingespart werden.

Ergebnisse

Die gesammelten Daten und Ergebnisse der ausgiebigen Tests mit der Kaltmischung zeigten die Eignung des Materials für schottische Straßen der Kategorien 2, 3 und 4. Typ 4 repräsentiert kleinere Stadt- und Landstraße, während sich Typ 2 für den Buslinien- und LKW-Verkehr bis 10 msa (million standard axles = 10-to-Achsübergange in Millionen) eignet.

Zusammenfassung

Das Partnerschaftsprojekt hat gezeigt, dass Kaltmischasphalt unter gewissen Bedingungen eine Alternative zu Heißmischasphalt darstellt. Dabei leistet er einen Beitrag zur Verbesserung der CO2-Bilanz der Branche.

Autoren

Dennis Day, Nynas UK
Richard Cranney, Tayside Contracts
Moray Newlands, University of Dundee
Wayne Fortune, Tayside Contracts