XXI. Weimarer Straßenbau und · 2019-05-13 · BA 6 GmBT 25/55-55 Straßenbaubitumen 50/70 + CTS...

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XXI. Weimarer Straßenbau und

Baustoffsymposium

Gummimodifizierung von Bitumen und Asphalt –

Wirkungsweise und praktische Umsetzung

Bauhaus-Universität Weimar

21. März 2019

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

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

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

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

Viskositätsverlauf während der Reaktionszeit

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Quellzeit bei Trockenmodifizierung

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1 h

5 h

direkt

Bilder: Hunstock

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.

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

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

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

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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• Grundlagen der Gummimodifizierung

• Vorhandene Regelwerke (TL RmB-StB By, E GmBA)

• Praktische Umsetzung am Beispiel von Erprobungsstrecken

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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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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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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

Erprobungsstrecke

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Erprobungsstrecke – SMA 8 S mit 30 M.-% RA aus PA 8

Aufbereitung OPA-Fräsgut A70D65R „Bamberg - Scheßlitz“

Erprobungsstrecke

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Kontrollprüfungsergebnisse - Asphaltmischgut und BK

Erprobungsstrecke

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Kontrollprüfungsergebnisse - Ebenheit

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BAB A73 bei Möhrendorf

Vielen Dank