Asphalt

1) Gesteinskörnung

2) Bitumen als Bindemittel

3) Füller

z.T. Zusätze, um mech. Eigenschaften wie Tragfähigkeit, Festigkeit etc. anzupassen

• Mineralölprodukt aus Rohöl (möglichst wenig schwefel; (>0,42%)

• Hauptbestandteile: Kohlenstoff + Wasserstoff

• Nebenbestandteile: Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff, Metalle

1. Rohöl wird gepumpt und in Raffinerie aufbereitet

2. Rohöl wird unter Druck destiliert & erhitzt -> Gase steigen auf, kühlen ab und kondensieren

   • Gase => Kerosine, Benzine, Industriegase, Diesel

   • daraus entstehen => Schmieröle und Brennöle

3. hochwertige Gase werden thermisch umgewandelt oder transportiert

4. Vakuum Destilation => Vakuumrückstand für Bitumen im Straßenbau

5. Oxidierung => Oxidiertes Bitumen wird häufig in der Dachpappenproduktion und anderen industriellen Anwendungen verwendet.

1. Straßenbaubitumen

2. Polymermodifizierte Bitumen

1. Nadelpenetration = Härtetest/ Verhalten bei mittlerer Gebrauchstemperatur

2. Erweichungspunkt Ring und Kugeltest = Verhalten bei erhöhten Gebrauchstemperaturen

3. Brechpunkt nach Fraaß = Verhalten bei niedrigen Gebrauchstemperaturen

=> 3 Tests sollen die Eigenschaften bei allen Temperaturen im Bau beschreiben, je nach Region wird Sorte ausgewählt

-> wie tief kann die genormte Nadel in Bitumenprobe gehen

• Prüftemperatur 25°C (Wasserbad)

• Last 100 g

• • Belastungsdauer 5 s

• • 3-fach wiederholt (MW als res. Wert)

-> bei welcher Temperatur geht die Kugel runter

• gemessen wird die Temperatur, bei der Bitumen „bestimmte“ Konsistenz erreicht

• zwei mit Bitumen gefüllte Ringe (di=19,8 mm) werden je mit einer Kugel (3,5 g) belastet (MW als res. Wert)

• Temperatur 4,4 –5,6 K/min (Wasserbad/Glycerol)

• Messstrecke 25 mm (Lichtstrahlmessung)

-> misst die Temperatur, bei der Riss in Bitumenschicht infolge von Biegung eintritt

= Differenz der Temperatur aus Erweichungspunkt Ring und Kugel und Brechpunkt nach Fraaß

= zwischen “fest” und “zähflüssig”

1) Elastisch = kehrt nach Entlastung wieder in die Ursprungsform zurück

2) plastisch = dauerhafte verformung

3) viskos = Ausweichung einer Flüssigkeit, Widerstand gegen Fluss oder Deformation, temperaturabhängig

1. unvernetzte Kunststoffe

   • thermoplaste

     • z.B. Verpackung, Folie

1. vernetzte Kunststoffe

   • Elastomere = weitmaschig vernetzte Ketten

     • z.B. Gummi

   • Duroplasten = engmaschig vernetzte Ketten

     • z.B. Harz, Silikon

• Vergrößerung der Plastizitätsspanne

• höhere Wärmestandfestigkeit

• höhere Affinität = Bindungsfähigkeit zu den Gesteinskörnungen im Asphaltmischgut.

• verbesserte mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Biegefestigkeit und Ermüdungswiderstand

= Elastische Rückstellung

wird in % angegeben

Kurzzeitalterung:

1. Alterung bei Mischvorgang

2. Alterung während Lagerung, Transport, Einbau

   => Viskosität nimmt linear zu

Langzeitalterung:

1. Alterung bei t,0 Liegezeit

=> Viskosität über Zeit nimmt langsamer zu

1) Destilative Alterung (Herstellung)

= leicht siedende Bestandteile verdunsten

2) Oxidative Alterung (Lagerung, Transport, Einbau)

= Reaktion von Bitumen mit Luftsauerstoff und Ozon

3) Strukturveränderung

= Koalgulation von Teilchen zu größeren Verbindungen

=> 2-Phasen-Modell:

bei Abkühlung (Gel-Phase) kleben Mizellen + Erdöl-Harz aneinander

bei Sol-Phase nimmt die Mizellengröße zu, wie wenn es kälter wurd

= das Bitumen wird spröder, denn der Asphaltengehalt wird größer und das Bitumen wird über die Jahre härter

1. Asphaltdeckschicht

2. Asphaltbinderschicht

3. Asphalttragschicht

4. Frostschutzschicht

1. AC = Asphalt concrete

   -> Verformung

   -> weitmaschige Kornkennlinie, geringe Poren

   -> in allen Schichten (D, B, T)

2. SMA = Splittmastixasphalt

3. MA = Gussasphalt

   -> Verformung, Wasserdicht, Abdichtung

   -> hohlraumfrei

   -> Deckschicht

4. PA = offenporige Asphalte

   -> Lärm

   -> durch Poren wird Schall absorbiert

   & Auspressen von Luftströmen durch Reifen werden reduziert

   ABER: wasserduchlässig deshalb Sperrschicht notwendig

   -> nur als Deckschicht

1. Deckschicht = D

2. Tragschicht = T

3. Asphaltbindung = B

4. Deckschichtmischgut = TD

L = leicht (Radwege)

N = normal (BK 0,3 - 1,8)

S = besondere (Bk 3,2 - 100)

-> Ausgleich von unebenheiten & verklebung der Schichten drunter+drüber

-> nur für normale und besondere Beanspruchung

-> vollständiger Lastabtrag, damit Frostschutzschicht keine Verformung erleidet (Kompression)

(Druck- & Zugfestigkeit / Ermüdungsbeständig)

-> wird über Dicke der ATS dimensioniert

1. Vordosierung

   = Trichter, in denen Gesteinsmaterial nach Kornklassen + Arten auf Container geladen werden

2. Trockentrommel

   = Dreh-Rohrofen, bei dem Wasser durch Erhitzung entfernt wird und Stein für weitere Verarbeitung auf mind, 160° erhitzt wird

3. Entstaubungsanlage

   = Rauchgase und Abluft wird durch Unterdruck abgesaugt und in Filterentstaubung gereinigt

4. Sieb- & Mischturm

   = Materialien gelangen über Elevator auf Siebmaschine; exakte Absiebung und in Siebtaschen nach Korngrößen sortiert

5. Misch- und Wiegesektion

   = heißes Mischgut wird gemäß Mischrezept auf der Waage dosiert

   & Bitumen und Füller werden zeitgleich gewogen und über Eintragsschnecke in Mischer gefördert

6. Gesteinsförderung in Verladesilos

7. Füllersilo

   = aus Enstaubungsanalge wird neuer Füller gewonnen, der mit gekauftem Füller gelagert wird

8. Bitumenversorgung

   = Bitumen werden (je nach Art in versch.) wärmeisolierte Tanks gelagert (160-180°)

   -> Bitumen wird mittels Pumpe abgezogen und durch beheizte, isolierte Rohrleitungen zur Bitumenwaage gefördert

   -> Befüllung der Tanks erfolgt über Tankwagen mittels Füllpumpe über Rohrleitungen in die jeweiligen Tanks

1) Kaltzugabe

-> direkt in Mischer, wird durch heiße Gesteinskörnung erwärmt

-> Ernergieverlust, Asphaltgestein muss vorher im Trockner noch mehr erhitzt werden, damit es mit Granulat bei 160° bleibt (energie von warm zu Kalt)

& Wasser = Verdamfungsdruck durch nicht getrocknetes Granulat

-> max. 30%

2) Warmzugabe

-> wird gemeinsam mit Gesteinskörnung erwärmt

-> warmen Bitumen, gelangt in Mischturm = muss am Sieb vorbeilaufen => Grobsiebung (nicht mehr genau)

-> geeignet für Aspahlttragschicht, max, 40%

3) Heißzugabe

-> wird in gesonderter Trommel erwärmt

-> sehr energieaufwendig und teuer (Trommel, Zwischensilo, Waage)

-> 60%

-> muss vor Luftzufuht und Abkühlung geschützt werden

-> Thermofahrzeuge (angepasst an wärmedurchlasswiderstand)

& Transportmulde ist wasserundurchlässig abzudecken

Aufgabe

-> schützt vor Regen & speichert Wärme

Funktionsweise

-> abgedeckt und wärmeisoliert

-> laufende Durchmischung des Bitumen und Bindemittel beim gesamten Abladevorgang (v.a. bei PMA)

PMA = Porous Mastix Asphalt

1. TUNNEL: abladen auch bei vorhandenen Höhenzwangspunkten ohne Kipptechnik

2. REDUZIERTE ENTMISCHUNG: kontrolliertes und schonendes Entladen, sodass ursprüngliche Mischung des Materials besser erhalten bleibt

3. GLEICHMÄSSIGE TEMPERATURVERTEILUNG: Asphalt wird gleichmäßig und ohne Unterbrechung an den Fertiger übergeben

4. AUSREICHENDE VERDICHTUNG: beim Abschieben wird der Asphalt kontrolliert und gleichmäßig entladen + konstante Temperaturhaltung und einen kontinuierlichen Materialfluss sichergestellt

Gerät

-> Straßenfertiger

Aufgaben

-> Einbau des angelieferten Mischguts

Worauf muss geachtet werden?

-> Niegung

-> Ebenheit

-> Profilgerecht

-> konst. Einbaubreite

-> ohne Entmischungen

-> ausreichende Verdichtung

-> schnelle Arbeit (3km/h)

1. Abdruckrolle

   -> Übergabe des Mischguts

2. Kratzerbänder

   -> Einbaugut wird im Maschinentunnel in Schneckenraum zugeführt

3. Antrieb

   -> Motor

4. Verteilerschnecke (b,vs = b,bohle)

   -> gleichmäßige Verteilung vor der Bohle

5. Einbaubohle

   -> Herzstück; wirkt mit Eigengewicht + Energie auf Mischgut

   -> Vorverdichtung und profilierung

6. Heizung

7. Höhenverstellung

8. Bohlenentlastung

1. Tamper

   -> Verdichtungsteil, Stampfer

2. Unwuchtvibration

   -> Verdichtung und Verteilung; Schwingungen

TV = Tamper und Vibration

TPL = Tamper und Presleiste

-> höhere Verdichtung

1. Temperatur

2. Zugkraft

3. Zugpunkt

4. Höhe der Mischgutvorlage

1. statische Verdichtung

2. Vibrationsverdichtung

3. Oszillationsverdichtung

-> durch Eigengewicht der Walze

=> Tandemwalze, Gummiradwalze

-> Kombination aus Eigengewicht und dynamisch einwirkender Last

=> Tandemwalze

-> Kombination aus Eigengewicht + einwirkende Last, ohne Unterlage zu verlassen

=> Tandemwalze

-> keine Frequenz auf Bauwerk

Arten

1. Reibung

2. Verzahnung

3. Verklebung

Aufgabe

-> gegen Verformung bei fließendem Verkehr

-> gegen Verschiebung bei Bremsung/Anfahrt

(PmB):

45/80-50 A

45-180 1/10 mm Nadelpenetratrion

50°C Erweichungspunkt

A = elastomer

C = thermplastomere

synthetischer Wachs = reduzierte Viskosität, eine reduzierte Nadelpenetration und einen stark erhöhten Erweichungspunkt

Problem: spröde bei niedrigen temperaturen, nicht so langlebig, nicht/schwer recyclbar

1. Verbesserung von Verarbeitbarkeit und Verdichtbarkeit

2. Wärmestandfestigkeit

3. Affinität

Gefährlich:

-> PAK (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) = krebserregend

Wie erkannt

-> PAK Detector Prüfspray (zur ersten Orientierung)

Was wenn gefunden?

-> bei <0,5 -25 mg/kg an sich kein Problem, aber heißt nicht dass gesamtanteil nicht doch größer ist

-> als gefährlichen Abfall entsorgen

1. Materialeigenschaften von Recyclingasphalt

2. Kreislaufwirtschaft

1. Kantenwalze

2. Kantenschuh mit Kantenwalze