Wiederverwenden von Asphalt‐ Der neue DAV Leitfaden ‐
Jens Christian ArnoldSTORIMPEX AsphalTec GmbH
DAV Informationsveranstaltung 2014 ‐ Linstow
Inhalt
Wiederverwenden von Asphalt ‐ Der neue DAV Leitfaden ‐ 1
• Motivation zur Überarbeitung des Leitfadens
• Entwicklung der Wiederverwendung
• Technisches Regelwerk
• Stand der (Maschinen-)Technik
• Beispiele aus der Praxis
• Fazit/Ausblick
Download oder Bestellung:
www.asphalt.de
Motivation zur Überarbeitung
Wiederverwenden von Asphalt‐ Der neue DAV Leitfaden ‐ 2
Basis:
Aber:
• neues Kreislaufwirtschaftsgesetz
• Änderungen des Technischen Regelwerks (z. B. Fassungen 2013 der TL-/ZTV Asphalt-StB sowie des M WA)
• neue Entwicklungen(z. B. Verwendung von Rejuvenatoren, „100 %-Recycling“ etc.)
Entwicklung der Wiederverwendung
• Wiederverwertung– Aufbereitung eines Stoffes oder Produktes zu einem neuen Stoff
• Zugabe von Asphaltgranulat bei der Produktion von Baustoffgemischen für hydraulisch gebundene Tragschichten
• Füllmaterial für Lärmschutzwände• „Schlaglochfüller“ für landwirtschaftliche Wege• Zuwegung für Windmühlen
• Wiederverwendung– Wiederholte Nutzung eines Stoffes/Produktes für den gleichen Verwendungszweck
• Einsatz von Asphaltgranulat bei der Produktion von Asphaltmischgut
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Entwicklung der Wiederverwendung
Wiederverwenden von Asphalt ‐ Der neue DAV Leitfaden ‐
• Produktion von Asphalt und Gewinnung von Asphaltgranulat (1982 bis 2013)
5
0
10
20
30
40
50
60
70
[Mio
. Ton
nen]
Jahr
Asphaltgranulat
Asphaltproduktion
Entwicklung der Wiederverwendung
• Wiederverwendung / sonstige Verwertung von Asphaltgranulat
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3,0
11,5 sonstige Verwertung[Mio. t]
Wiederverwendung inAsphaltmischgut [Mio. t]
Einige Zahlen
• Asphaltmischgutproduktion in 2013: 41,0 Mio. t• Menge Asphaltgranulat in 2013: 14,5 Mio. t
– A.‐Deckschichten: 35 % 5,1 Mio. t– A.‐Binderschichten: 25 % 3,6 Mio. t– A.‐Tragschichten: 40 % 5,8 Mio. t
• Wiederverwendung in A.‐Mischgut: 11,5 Mio. t Wiederverwendungsrate ca. 80 % ‐ alles prima !?
• Ca. 70 % Wiederverwendung in A.‐Tragschichten Es geht noch besser!!
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Einige Zahlen
• Asphaltmischgutproduktion in 2013: 41,0 Mio. t• Wiederverwendung in A.‐Mischgut: 11,5 Mio. t Bedarf an frischen Komponenten: 29,5 Mio. t
• Straßenneubau:– Ca. 25 % der Fläche / ca. 50 % des Volumens
• Straßeninstandsetzung / Sanierung:– Ca. 75 % der Fläche / 50 % des Volumens
50 % von 41 Mio. t: 20,0 Mio. t „Fehlmenge“: 8,5 Mio. t
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Technisches Regelwerk
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→ ergänzt durch Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt, Ausgabe 2009/Fassung 2013 (M WA)
→ STLK LB 113 (Standardleistungskatalog Leistungsbeschreibung)
TL AG-StB 09
Ausgabe 2009
Technische Lieferbedingungen für Asphaltgranulat
+
Technisches Regelwerk
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Überprüfung der stofflichen Eigenschaften gem. TL AG‐StB
Max. Zugabemenge gem.TL Asphalt‐StB; Anhang D
(Kriterium: Gleichmäßigkeit)
Max. Zugabemenge gem. MW A
(Kriterium: maschinentechnische Zugabemöglichkeit)
Maßgebend:
Der kleinere der beiden Werte!
Technisches Regelwerk
• TL Asphalt‐StB 07/13 – Anhang D
– Gleichmäßigkeit zu bestimmen für: *• Erweichungspunkt Ring und Kugel (TR&B) [°C]• Bindemittelgehalt [M.‐%]• Kornanteil < 0,063 mm [M.‐%]• Kornanteil 0,063 – 2 mm [M.‐%]• Kornanteil > 2mm [M.‐%]
* je „angefangene 500 t einer Halde, mindestens jedoch fünf Proben.
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Technisches Regelwerk
• TL Asphalt‐StB 07/13 – Anhang D
Zi = (0,5 x Tzul,i / ai) x 100 für AC T und AC TDS (für alle Merkmale)
für AC B und AC D (für Bindemittelgehalt)
Zi = (0,33 x Zzul,i / ai) x 100 Für AC B und AC D (alle Merkmale außerBindemittelgehalt)
Zi = mögliche Asphaltgranulat Zugabemenge [M.‐%]ai = Spannweite des MerkmalsTzul,i = Gesamttoleranz des Merkmals (siehe Tabelle D1)
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Technisches Regelwerk
• TL Asphalt‐StB 07/13 (Tabelle D1)
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→ max. Zugabemenge ist kleinster berechneter Wert
→ Abgleich mit maschinentechnischen Voraussetzungen
Technisches Regelwerk
• Nicht in TL Asphalt StB 07/13
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→ in M WA enthalten
zur überschläglichen Ermittlung
Technisches Regelwerk
• MW A– Maschinentechnische Voraussetzungen
• bei Erwärmung durch die heißen Gesteinskörnungen, bei chargenweiser Zugabe (Direktzugabe in den Mischer): 30 M.‐%
• bei Erwärmung durch die heißen Gesteinskörnungen, bei kontinuierlicher Zugabe (Elevatorzugabe): 40 M.‐%
• bei Erwärmung gemeinsam mit den Gesteinskörnungen (Wurfband‐ oder Mittenzugabe): 40 M.‐%
• bei Erwärmung in gesonderter Vorrichtung (Paralleltrommel): 100 M.‐%
Höhere Zugaberaten sind bei entsprechenden positiven Erfahrungen möglich.
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Technisches Regelwerk
• TL Asphalt‐StB 07/13
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3.1.1 „Verwendung von Asphaltgranulat“
Bei Verwendung von Asphaltgranulat ist für die Berechnung des rechnerischen Erweichungspunktes folgende Gleichung anzuwenden:
TR&Bmix = a · TR&B1 + b · TR&B2
TR&Bmix resultierender EP RuKTR&B1 EP RuK AGTR&B2 mittl. EP RuK der Sortenspanne (Straßenbaubitumen)
bzw. ermittelter EP RuK (PmB)a und b Massenanteile Bindemittel aus dem AG (a) und frisch (b)
(a + b = 1)
...
Technisches Regelwerk
• TL Asphalt‐StB 07/13
– TR&Bmix muss innerhalb der Sortenspanne des geforderten Bitumens liegen
• Bitumen der selben Spezifikation wie das geforderte Bitumen
• Bitumen, das eine Sorte weicher als das geforderte Bitumen ist
• Weichstes Straßenbaubitumen ist 70/100, Ausnahme AC TD Mischgut
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→ Ergänzung dieser Regelung für AC T durch ZTV Asphalt-StB 07/13
Technisches Regelwerk
• ZTV Asphalt‐StB 07/13
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3.4 „Herstellen von Asphalttragschichten“
...
3.4.3 „Baustoffgemische“
Bei Verwendung von Asphaltgranulat und gefordertem Straßenbaubitumen 70/100 oder 50/70 kann der Auftragnehmer entgegen der ausgeschriebenen Bindemittelsorte auch einen resultierenden Erweichungspunkt TR&Bmix im Eignungsnachweis angeben, der der nächsten härteren Sorte entspricht. Diese Sortegilt dann für das Baustoffgemisch als geforderte Bindemittelsorte.
→ immer nur eine Sortenspanne Differenz zwischen frischem und resultierendem Bindemittel – auch bei AC T!
Technisches Regelwerk
• ZTV Asphalt‐StB 07/13– Tabelle 16: Grenzwerte für den EP R&K des aus dem Asphaltmischgut rückgewonnenen Bindemittels von Straßenbaubitumen und Polymermodifizierten Bitumen
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→ Es gelten identische Anforderungen an Asphaltmischgut ohne und mit Asphaltgranulat!
Stand der Technik
• Beispiele für den technischen Fortschritt der letzten Jahre:– Selektives Gewinnen und getrennte Lagerung von Ausbauasphalt
– Granulieren anstatt Brechen– Absieben von Asphaltgranulat– Selektive Zugabe von Asphaltgranulat über mehrere Doseure
– Trockene Lagerung von Asphaltgranulat– Vermehrter Einsatz von Paralleltrommeln
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Stand der Technik
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Schichtenweises Fräsen
Untersuchungen an Bohrkernen im Vorfeld
Stand der Technik
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Saubere Aufbereitung
Stand der Technik
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Separate Lagerung
Stand der Technik
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Überdachte Lagerung …
Stand der Technik
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… zur Minimierung des Feuchtigkeitsgehaltes
Stand der Technik
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Zugabe von selektiertem Asphaltgranulat über 3 Doseure
Stand der Technik
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Zugabe von selektiertem Asphaltgranulat über 4 separate Doseure
Stand der Technik
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Asphaltmischanlage mit Paralleltrommel
Stand der Technik
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Paralleltrommel + Heißsilierung
Paralleltrommel von innen
Stand der Technik (Alternativer Ansatz)
• Nutzung viskositätsmindernder Additive– Reduzierung der Asphaltmischguttemperatur um 20 K– Erhöhung der RC Zugabemenge
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Notwendigkeit der Wiederverwendung
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Notwendigkeit der Wiederverwendung
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• Asphaltdeckschicht (SMA 8 S)
Stoffliche Zusammensetzung
Massen‐%
BitumenFüller
Sand
Splitt
Fasern
~ 6,5 %
~ 13,6 %
~ 11,3 %
~ 68,2 %
~ 0,4 %
Kosten Zusammensetzung
€‐%
Bitumen
FüllerSand
Splitt
Fasern
~ 65,0 %
~ 3,7 %~ 5,5 %
~ 22,5 %
~ 3,3 %
Neue Entwicklungen
• Paralleltrommel mit Heißgaserzeugung (Gegenstromprinzip)
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Neue Entwicklungen
• Paralleltrommel mit Heißgaserzeugung (Gegenstromprinzip)
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Neue Entwicklungen
• Einsatz von Rejuvenatoren– Rejuvenator = Mittel zur „Bitumenverjüngung“
• Auch bekannt als:– Grüner Asphalt– Maximalrecycling– Vollrecycling– ...
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Neue Entwicklungen
• Einsatz von Rejuvenatoren– Welche Produkte werden heute schon am Markt
angeboten?• Produkte auf Mineralölbasis• Produkte auf Pflanzenölbasis• Produkte auf Harzbasis• Produkte auf ?‐Basis• Produkte auf Bitumenbasis
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Diese Produkte sind derzeit noch keine „bewährten“ Zusätze im Sinne der TL Asphalt-StB, Abschnitt 2.3!
Neue Entwicklungen
• Einsatz von Rejuvenatoren– Die Alterung des Bitumens (EP RuK) stellt ein Kriterium zur Verwendung oder Begrenzung der Zugabe von Asphaltgranulat dar!
– Verwendung weicherer Zugabebindemittel (z.B. 160/220) ermöglicht ebenfalls Erhöhung der Zugaberate bei Granulaten mit erhöhtem EP RuK
– ABER: Weiche Bindemittel sind deutlich weniger effizient als Rejuvenatoren
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Qualität durch Rejuvenatoren gezielt beeinflussbar?
Tragschicht AC 22 TS + 60 % RC, Bindemittelgehalt: 4,4 M.‐%, EP RuK: 69 °C
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1,2 M.‐%
2,6 M.‐%
3,8 M.‐%
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4M.‐%
Frischbindemittel Bindemittel vom Ausbauasphalt Gesamtbindemittel
31,6 %
68,4 %
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Tragschicht AC 22 TS + 60 % RC, Bindemittelgehalt: 4,4 M.‐%, EP RuK: 69 °C
Herstellung mit 50/70
Herstellung mit 70/100
Herstellung mit 160/220
Grenzwert EP RuK gem. ZTV Asphalt‐StB < 62 °C
rechnerischer Gesamt RuK
≈ 63,6 °C
rechnerischer Gesamt RuK
≈ 62,4 °C
rechnerischer Gesamt RuK
≈ 59,5 °C
16,4 °C
47,2 °C
15,2 °C
47,2 °C
31,6 %
68,4 %
12,3 °C
47,2 °C
Berechnungsbeispiel
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Bindemittelgehalt Ausbauasphalt: 5,0 M.‐%EP Ring und Kugel: 65 °C
Zielwert EP Ring und Kugel: 50 °CDifferenz: 15 °CZiel Bindemittelgehalt: 6,0 M.‐%
Ausbauasphalt (RC)
50 % = 500 kg RC/t; 25,0 kg Bindemittel25 x 0,15 = 3,75 kg Rejuvenator
75 % = 750 kg RC/t; 37,5 kg Bindemittel37,5 x 0,15 = 5,60 kg Rejuvenator
90 % = 900 kg RC/t; 45,0 kg Bindemittel45,0 x 0,15 = 6,75 kg Rejuvenator
Frisch BM Zugabe
31,25 kg
16,9 kg
8,25 kg
Notwendigkeit der Wiederverwendung
• CO2‐Emissionen
Wiederverwenden von Asphalt‐ Der neue DAV Leitfaden ‐ 41
A B15 B30 B40 C90RC in % 0 15 30 40 90
• Scenario B15 und B30: RC Kaltzugabe• Scenario B40 und C90: RC Heißzugabe mittels
Paralleltrommel
Notwendigkeit der Wiederverwendung
• CO2‐Emissionen
Wiederverwenden von Asphalt‐ Der neue DAV Leitfaden ‐ 42
A B15 B30 B40 C90
Kaltzugabe Paralleltrommel
kg CO2 Emissionen pro Tonne Asphaltmischgut
Rohmaterialien 34,2 30,2 25,9 25,2 11,8
Produktionsprozess 19,0 24,8 27,5 20,8 23,4
Gutschrift ‐5,4 ‐3,8 ‐2,5 ‐1,2 0,0
Summe kg CO2 47,8 51,3 50,9 44,8 35,3
Notwendigkeit der Wiederverwendung
• CO2‐Emissionen
Wiederverwenden von Asphalt‐ Der neue DAV Leitfaden ‐ 43
0
10
20
30
40
50
60
A B15 B30 B40 C90
47,8 51,3 50,9 44,835,3
CO2Em
ission
[kg/t]
CO2 Emissionen in kg/t Mischgut in Abhängigkeit von der Wiederverwendungsmethode
Reduzierung CO2 Emissionen > 30 %Reduzierung CO2 Emissionen > 30 %
BM „Norderquerweg“ ‐ Hamburg
• AC 8 DN + 80 % Ausbauasphalt– Mischgutzusammensetzung
Wiederverwenden von Asphalt ‐ Der neue DAV Leitfaden ‐ 44
Gestein Herkunft Dichte [g/cm3] Gestein [m‐%]
0/2 – Rhyolith Flechtingen /NNG 2,650 20
RC 11 RA 0/8 RBS 2,731 80
Rohdichte 2,714 100
Bitumen EP RuK [°C]
Bitumen aus RC ‐ 66,9 4,5
70/100 ‐ 43,0 1,1
Rejuvenator H&W / STORIMPEX 0,6
Resultierender Bindemittelgehalt 6,2
Hohe Effizienz; lediglich 6,0 kg/t Mischgut
BM „Norderquerweg“ ‐ Hamburg
• Einaxialer Druckschwellversuch– Prüfbedingungen: 10.000 Lastwechsel bei +20 °C
Wiederverwenden von Asphalt ‐ Der neue DAV Leitfaden ‐ 45
Einheit PK 1 PK 2 PK 3 Mittelwert
Art der Asphaltmischgutherstellung Asphaltmischanlage
Art der Probekörperherstellung Marshall Verdichtungsgerät
Alter der Probekörper 2 Tage
Höhe mm 60,0 60,2 60,3 60,2
Durchmesser mm 101,6 101,6 101,6 101,6
Raumdichte g/cm3 2,398 2,397 2,399 2,398
Dehnung nach 10.000 LW mm 2,37 2,64 2,65 2,55
Dehnung nach 10.000 LW ‰ 39,56 43,80 44,02 42,56
Dehnungsrate am Versuchsende ‰ * 10‐4 1,649 1,608 1,466 1,574
Grenzwert für höchste Verkehrsbeanspruchungen Kat. 1;70 Mio. äquivalente Achsübergänge nach 20 Jahren = < 5 ‰ * 10‐4
BM „Norderquerweg“ ‐ Hamburg
• Tieftemperaturverhalten des Bindemittels– Bending Beam Rheometer (BBR)
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Steifigkeit [MPa] m‐Wert [‐] Temperatur bei 300 MPa [°C]
at ‐16 °C at ‐25 °C at ‐16 °C at ‐25 °C
Bitumen aus AC 8 DN
131,0 358,1 0,311 0,237 ‐23
Sehr gutes Tieftemperaurverhalten des rejuvenierten Bindemittels
BM „Norderquerweg“ ‐ Hamburg
• Tieftemperaturverhalten des Asphaltmischgutes– Abkühlversuch nach Arand/Renken (TSRST)
• Starttemperatur: + 20 °C• Abkühlrate: ‐10 K/h
Wiederverwenden von Asphalt ‐ Der neue DAV Leitfaden ‐ 47
Einheit PK 1 PK 2 PK 3 Mittelwert
Raumdichte g/cm3 2,414 2,413 2,411 2,413
Bruchspannung MPa 4,958 5,089 5,358 5,135
Bruchtemperatur °C ‐26,7 ‐28,4 ‐26,8 ‐27,3
Sehr gutes Tieftemperaturverhalten des Asphaltmischgutesunter Verwendung eines Rejuvenators
Fazit/Ausblick• Wiederverwendbarkeit ist wichtiges Alleinstellungsmerkmal
des Baustoffes Asphalt unter den gebundenen Bauweisen für hochwertige und/oder hoch beanspruchte Verkehrsflächen
• Wiederverwendung sichert Wettbewerbsfähigkeit
• Wiederverwendung sichert Unabhängigkeit
• Wiederverwendung ist Nachhaltigkeit
• Weiterentwicklung der Wiederverwendung ist geboten und findet statt
• Wiederverwendung muss durch Entscheidungsträger gefördert UND gefordert werden
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Wiederverwenden von Asphalt ‐ Der neue DAV Leitfaden ‐ 49
Der Umwelt zu Liebe
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RESO
URC
EN SCH
ONUNG
CO² RED
UZIERU
NG
VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT
Jens Christian Arnold-Geschäftsführer-
___________________________STORIMPEX AsphalTec GmbH
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