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Mehr Flexibilität für Straßenbeläge


PROTRADER - epaper ⋅ Ausgabe 2/2019 vom 05.02.2019

Autoreifen gehören auf die Straße! Logisch. Doch wem ist schon klar, dass sie seit einiger Zeit auch in der Straße stecken? Zermahlen zu Gummimehl helfen sie als recycelte Altreifen, die Eigenschaften von Asphaltbelägen maßgeblich zu verbessern


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Bildquelle: PROTRADER, Ausgabe 2/2019

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... Straßennetzes. Gleichzeitig wächst auch die mechanische Beanspruchung.

In der Europäischen Union etwa hat sich der Fahrzeugbestand pro 1000 Einwohner seit 1975 mehr als verdoppelt. Enorme Belastungen verursacht aber insbesonderem der Güterfernverkehr. Lag die per Lkw transportierte EU-weite Güterverkehrsleistung im Jahr 1990 bei 1000 Milliarden Tonnenkilometern, war 25 Jahre später bereits ein Anstieg auf circa 1750 Milliarden Tonnenkilometer zu konstatieren. Aufgrund unserer zentralen Lage in Europa treten die Auswirkungen dieser Entwicklung auf bundesdeutschen Autobahnen natürlich besonders deutlich zutage. Als Folge des stetig steigenden Schwerlastverkehrs steigt allerdings nicht nur die Abnutzung der Straßen, sondern zugleich auch der Druck, den Verkehr aufrechtzuerhalten.

Die Sicherstellung der Qualität und Langlebigkeit von Straßen gewinnt vor diesem Hintergund eine essenzielle Bedeutung und zieht einen sich klar abzeichnenden Bedarf an Hochleistungsbaustoffen für Straßen nach sich.

Innovation für den Straßenbau

Neuralgischer Punkt ist in diesem Zusammenhang, gerade im Asphaltstraßenbau, das eingesetzte Bindemittel, das eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit und Verformungsbeständigkeit aufweisen muss, um die Rissbildung und die Entstehung von Spurrillen zu verhindern. Eine mögliche Alternative zu dem bislang eingesetzten Bitumen stellen hierbei gummimodifi zierte Bindemittel dar, denn durch den Zusatz von Gummigranulat bzw. Gummimehl wird das Bitumen elastischer und erhält eine höhere Klebkraft. In den USA (beispielsweise in Arizona, Texas und Kalifornien) fi nden gummihaltige Mischungen im Asphaltstraßenbau bereits seit mehr als 20 Jahren Verwendung. Langzeitstudien haben dort eine deutliche Verbesserung der Langlebigkeit bewiesen. Ergebnisse dortiger Studien und Forschungsreihen zeigen offenbar, dass Asphaltschichten durch Verwendung gummimodifi zierter Bindemittel sehr hohe elastische Eigenschaften und eine ausgezeichnete Verformungsbeständigkeit (Wärmestandfestigkeit) gewinnen.

Längere Haltbarkeit, weniger Lärm

Auch in Deutschland wird aufgrund der Suche nach verbesserten und langlebigeren Materialien seitens der Straßenbaubehörden seit einiger Zeit die Verwendung von Altreifengummigranulat im Betonstraßenbau und vor allem von Altreifen- und Förderbandgummimehl im Gussasphalt erprobt. Als Ausgangsstoffe für solche neuartigen Materialien dienen handelsübliche Straßenbaubitumen, welche mit Granulat aus Altreifen (Partikelgröße 1,4 Millimeter) oder Gummimehl (Partikelgröße ca. 50 Mikrometer bis 1,0 Millimeter) vermischt werden. Auch hier konnten die aus den USA bekannten positiven Eigenschaften wie eine verminderte Rissbildung und eine deutlich zurückgegangene Spurrinnen- und Schlaglochbildung beobachtet werden, was insofern eine verlängerte Nutzungsdauer verspricht.

Einen weiteren positiven Effekt erzielt das Gummimehl bei der Herstellung von offenporigen Asphalt. Das Recycling-Gummi im Straßenbelag hat einen erheblich Einfl uss auf die Abrollgeräusche der Reifen. Hier sind Lärmreduzierungen um zwei Dezibel möglich, was die Lautstärke annähernd halbieren würde. Neben der durch höhere Gummianteile steigenden Viskosität des so modifi zierten Bitumens, welche wiederum höhere Anforderungen an die Weiterverarbeitung stellt, stand bislang häufi g die Neigung des gebrauchsfertigen Materials zur Entmischung einer breiteren Nutzung entgegen.

Prozessimanente Unzulänglichkeiten

Dem kann, wie sich nunmehr gesichert herausstellte, durch den Zusatz des Prozessadditivs entgegengewirkt werden. Ende der 1970er-Jahre als Prozesshilfsmittel für die Kautschukindustrie entwickelt, fi ndet dieses Additiv unter dem geschützten Markennamen Vestenamer seither als polymere Verarbeitungshilfe bei Misch- und Verarbeitungsprozessen Anwendung, wo es sich in erster Linie wie ein Weichmacher verhält. Die Stärken des Additivs liegen dabei in seiner intensiven Wechselwirkung mit unterschiedlichen Kautschuksorten. Bei der Vulkanisation des Gummis fördert es als Elastomer die Vernetzung und wird vollständig in das Polymernetzwerk eingebaut. Damit löst es eine Reihe unterschiedlicher Herausforderungen bei der Verarbeitung von Gummi. Vestenamer wird daher nicht nur bei der Reifenherstellung, sondern auch bei der Produktion von anderen Gummiartikeln wie Schläuchen, Kupplungsbelägen,

Vestenamer ist ein teilkristalliner, hellopakfarbener Kautschuk, der als polymere Verarbeitungshilfe bei der Herstellung von Kautschukmischungen eingesetzt wird und bei der Vulkanisation die Vernetzung unterstützt. Diese Eigenschaft lässt sich auch bei der Mischung von Gummi und Bitumen nutzen


Walzengummierungen oder Formteilen eingesetzt. Ebenfalls seit Jahren bewährt ist der Zusatz von Vestenamer beim Recycling von Altgummi für den Einsatz in Bahnübergängen, in Bodenbelägen, in Matten oder in Standfüßen für Baustellenbeschilderungen. Auch hinsichtlich des Einsatzes von Altgummi bei der Asphaltherstellung überzeugt das Additiv durch seine aus diesen Anwendungen hinlänglich bekannte Wirkung: der Optimierung der chemischen Vernetzung des Gummimehls mit dem Bitumen. Und damit verbessert es nicht nur die Eigenschaften des Endprodukts, es bewirkt auch ein deutlich verbessertes Einbau- und Verarbeitungsverhalten von Asphaltmischungen, die unter Verwendung von gummimodifi zierten Bitumen hergestellt worden sind.

Erste Erfahrungswerte

So zeigte sich bei der Erneuerung der Fahrbahndecke auf einer vom Landesbetrieb Straßenwesen Brandenburg ausgesuchten Erprobungsstrecke auf der L339, dass sich das Asphaltbindermischgut trotz der geringen Einbautemperaturen und geringen Lufttemperaturen gut verarbeiten ließ.

Ausgesucht wurde der Baustoff für diese Strecke indes, weil hier eine stark gerissene alte Betonfahrbahn zur Überbauung anstand und dies eine hochgradig viskoelastische Asphaltschicht verlangte, welche das Durchschlagen der Fugen und Risse auf die neue Fahrbahnoberfl äche möglichst verhindert oder wenigstens weit hinauszögert. Bei der anschließenden Laboruntersuchung der bei diesen Arbeiten genommenen Proben zeigten sich generell günstigere Kälteeigenschaften und ein deutlich besseres Ermüdungsverhalten des Baustoffes.

Der Einsatz von Vestenamer bewährte sich bei diesem Projekt aber auch bei der Quantifi zierung der Emission von fl üchtigen und schwerfl üchtigen Verbindungen, darunter Kohlenwasserstoffe und Schwefelverbindungen, die bei einer gummihaltigen Straßendecke geringer ausfi elen als bei herkömmlichen Asphaltarten. Darüber hinaus reduziert das Prozessadditiv auch die Migration organischer Verbindungen, die durch Regen ausgewaschen werden und ins Grundwasser gelangen. Damit führt der Einsatz von Vestenamer, wie eine von Evonik in Auftrag gegebene Studie belegen soll, letztlich zu einer geringeren Gesamtbelastung des Grundwassers.

Gummimodifizierte Asphaltmischungen erhöhen die Nutzungsdauer von Straßenbelägen und wirken auch bei hohen Temperaturschwankungen der Rissbildung und der Entstehung von Spurrillen entgegen


Altreifen sinnvoll und effizient nutzen

Bei der 2012 erfolgten Erneuerung des Straßenbelags auf einer weiteren Versuchsstrecke in Paderborn konnten dank der Verwendung der neuen Mischgutrezeptur je 100 Meter Fahrbahn rund 80 Altreifen sowie ein hoher Anteil von Asphaltgranulat der alten Fahrbahn zu einer elastomermodifi zierten Straßendecke verarbeitet werden. Das ist unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit durchaus ein positiv zu wertendes Ergebnis.

Der Zusatz von Vestenamer verbessert das Einbau- und Verarbeitungsverhalten von Asphaltmischungen


Immerhin fallen jährlich weltweit etwa 19,3 Millionen Tonnen Altreifen an – davon mehr als 3,6 Millionen Tonnen allein in Europa. Bedenkt man, dass vor 20 Jahren allein in Deutschland noch mehr als die Hälfte der anfallenden Altreifen der energetischen Verwertung zugeführt wurden, ist ihr Einsatz als Rohstoff bei der Asphaltherstellung sicher ein Fortschritt. Nicht zuletzt weil, wie das Institut für Energieund Umweltforschung Heidelberg (ifeu) beurkundet, pro Tonne bei der Wiederverwertung eingesetzten Gummimehls rund 2,7 Tonnen Kohlendioxid eingespart werden, die sonst bei der Verbrennung freigesetzt würden. Im Frühjahr 2013 wurden gummimodifi zierte Bitumen und Asphaltarten übrigens durch die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen in das deutsche Regelwerk für Straßenbau aufgenommen.


Fotos | Evonik, Vögele