Ansprechpartner: Georg Bus, M.Sc.
Im Mai 2020 erschien eine neue Fassung der „Technischen Regeln für Gefahrstoffe“ (TRGS 900), in der ein Arbeitsplatzgrenzwert von 1,5 mg/m³ für Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Destillations- und Air-Rectified-Bitumen eingeführt wurde. Dieser Grenzwert ist so niedrig, dass er mit den aktuellen Technologien bisher nicht eingehalten werden kann und daher bis Ende 2024 ausgesetzt wurde. Bis dahin müssen technologische Lösungen zur Einhaltung des Grenzwertes gefunden werden.
Eine wesentliche Komponente zur Reduktion von Dämpfen und Aerosolen ist die Absenkung der Verarbeitungstemperatur von Asphalt, die mit der Schaumbitumentechnologie nachweislich erreicht wird. Hiermit haben sich grundlegend neue Randbedingungen für Technologien zur Reduzierung der Asphalttemperatur bei Herstellung und Einbau und damit auch für den Einsatz von Schaumbitumen ergeben. Die Asphaltgranulatzugabe ist im technischen Regelwerk für den Straßenbau in Deutschland unter anderem zur Ressourcenschonung im Sinne des Kreislaufwirtschaftsgesetzes verankert und findet in den Bauverträgen regelmäßig und auf hohem technischem Niveau breite Anwendung. Die Mitverwendung von Asphaltgranulat ist daher unumgänglich und muss unter allen Umständen berücksichtigt werden, da nur so die ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile des Schaumbitumen-Warmasphaltes voll zum Tragen kommen können.
Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist das Erbringen des Nachweises, dass ein hinreichender Absenkungseffekt der Misch- und Verdichtungstemperatur durch den Einsatz von Schaumbitumen auch bei Zugabe von Asphaltgranulat in zulässigem und praxisüblichem Umfang wirksam ist. Darüber hinaus soll der Nachweis erbracht werden, dass der mit Schaumbitumen hergestellte Warmasphalt dem konventionellen Heißasphalt material- und bautechnisch gleichwertig ist. Die Untersuchungen erfolgen am Asphalttragschichtmischgut AC 22 T S, Asphaltbinderschichtmischgut SMA 16 B S und Asphaltdeckschichtmischgut AC 11 D S. Die Warmasphaltmischgüter werden zunächst labortechnisch unter Verwendung einer Laborschaumbitumenanlage hergestellt und performance-orientiert geprüft. Im weiteren Verlauf soll mit den im Labormaßstab gewonnenen Erkenntnissen die verfahrens-technische Eignung der Schaumbitumentechnologie an zwei Asphaltmischanlagen erprobt und ausgewählte Warmasphaltmischgüter an einer Erprobungsstrecke mehrschichtig eingebaut und validiert werden. Die mit der Absenkung der Verarbeitungstemperatur einhergehende CO2-Reduktion soll durch eine Energie- und Emissionsbilanzierung quantifiziert werden. Die Erkenntnisse des Forschungsprojektes sollen letztendlich in ein künftiges FGSV-Regelwerk einfließen.
Projektpartner:
Hohenloher Asphalt-Mischwerke GmbH & Co. KG
Asphaltmischwerk Landau Juchem KG
Aif 21769: Schaumbitumen für Warmasphalt
Auftraggeber:
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF)
AiF/IGF Vorhaben Nr. 21769 N/1
Forschungsvereinigung
Deutsches Asphaltinstitut (DAI) e.V.
Ansprechpartnerin: Deborah Müller, M.Sc.
Mit den ZTV Asphalt-StB 07/13, TL Asphalt-StB 07/13 und den TL Bitumen-StB 07/13 wurden im Jahr 2013 Änderungen und Ergänzungen des Technischen Regelwerks Asphaltstraßen zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit eingeführt. Die Änderungen und Ergänzungen umfassen unter anderem neue und zusätzliche Prüfmethoden am Straßenbau- und polymermodifizerten Bindemittel zur Beschreibung der rheologischen Eigenschaften. Diese Prüfdaten werden seit 2013 zentral zur Erfahrungssammlung gesammelt. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurden die Prüfergebnisse der Jahre 2014 und 2015 bereits statistisch ausgewertet.
Parallel zur bisherigen Auswertung der Erfahrungssammlung werden die europäischen Bitumenspezifikationsnormen DIN EN 12591 und DIN EN 14023 fortgeschrieben. Der wesentliche neue Fokus der Datensammlung liegt nun auf zusätzlichen Prüfungen der Bindemittel nach Kurzzeit- und Langzeitalterung. Für diesen neuen Fokus werden auch aus Bohrkernen extrahierte Bindemittel zusätzlich langzeitgealtert. Hintergrund hierfür ist, dass für die Lebensdauer einer Asphaltstraße nicht die Eigenschaften des frischen Bindemittels, sondern dessen Alterungsverhalten als maßgebend angesehen wird. Somit wird die Veränderungen der rheologischen Eigenschaften durch Alterung ein zentraler Aspekt der Datenanalysen in diesem Projekt sein. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes werden sowohl die Prüfergebnisse der Jahre 2016 bis 2019 als auch die Ergebnisse der Datenbank ab 2020 ausgewertet.
Das erste Ziel des Projektes ist die systematische und statistische Überprüfung der Plausibilität der Prüfdaten, um Ausreißer oder Fehleingaben zu detektieren. Mit den überprüften Daten wird anschließend ein Bewertungshintergrund für sinnvolle Prüfparameter vor und nach Alterung geschaffen. Hierfür werden zunächst die Äquisteifigkeitstemperaturen bei G* von 15 kPa und 50 kPa und die entsprechenden Phasenwinkel sowie die Parameter aus den BBR-Versuchen T(S=300) und T(m=0,3) jeweils vor und nach Alterung betrachtet
Hiermit können aufbauend auf den Ergebnissen des Projektes (FE 29.0327/2013/BASt) die bisher erarbeiteten Bewertungshintergründe für die rheologischen Prüfmethoden im frischen Zustand überprüft und ggf. angepasst oder konkretisiert werden. Für die Prüfergebnisse aus den BBR-Versuchen und den DSR-Untersuchungen nach Alterung wird ein erster Bewertungshintergrund geschaffen. Für die Äquisteifigkeitstemperaturen und die entsprechenden Phasenwinkel werden Vergleiche zwischen der BTSV-Methode und der Methode im T-Sweep durchgeführt. Zudem werden weitergehende Auswertungen vorgenommen, um neue Bewertungsparameter und deren Bewertungspotenzial zu ergründen.
Auftraggeber:
Bundesanstalt für Straßenwesen
FE Nr. 29.0459/2020/BASt
Ansprechpartnerin: Dr.-Ing. Nina Nytus
Die Wiederverwendung von Asphalt hat in Deutschland eine vergleichsweise lange Tradition, da bereits seit den 1980er Jahren sogenannter Ausbauasphalt wiederverwendet wird. Die Wiederverwendungsrate liegt seit einigen Jahren bei 90 Prozent und ist vermutlich nur noch geringfügig zu steigern. Entscheidender wird, die qualitative Einbindung der Ausbauasphalte zu verbessern. Zudem ergibt sich heute und vermehrt in Zukunft die Problematik, dass bereits einmal oder sogar zweimal wiederverwendeter Asphalt erneut recycelt wird. Somit befindet sich das Asphaltmischgut auf deutschen Straßen teilweise bereits im zweiten oder sogar dritten Nutzungszyklus. Dabei stellt sich unausweichlich die Frage, ob der Asphalt mehrfach ohne eine Qualitätsminderung wiederverwendet werden kann. Während des Einbaus und der Nutzungsdauer setzt eine Alterung ein, die zu einer Verhärtung des Bindemittels führt. Um diese Verhärtung auszugleichen und die gewünschten Bindemittelhärten für den Wiedereinbau zu erreichen, wird dem Ausbauasphalt üblicherweise frisches Bitumen zugegeben. Durch die zunehmenden Nutzungszyklen stößt diese herkömmliche Vorgehensweise jedoch zunehmend an Grenzen, da durch den erforderlichen Anteil an Frischbitumen, insbesondere bei höheren Wiederverwendungsraten, der maximal zulässige Gesamtbindemittelgehalt überschritten wird. Um dennoch die angestrebten Eigenschaften des Bitumens erreichen zu können, rücken zunehmend Rejuvenatoren (Verjüngungsmittel) in den Fokus der Forschung. Durch diese Verjüngungsmittel werden die physikalischen und rheologischen Eigenschaften dahingehend verändert, dass eine Reduzierung der Härte bzw. Steifigkeit des Bitumens erreicht wird. Über die Wirkungsweisen der Rejuvenatoren und insbesondere deren Auswirkungen auf die Bitumenchemie ist jedoch wenig bekannt, was u.a. auf die zum Teil stark variierende Zusammensetzung der verschiedenen Produkte zurückzuführen ist. Je detaillierter jedoch die Kenntnis über die Auswirkungen und Wirkungsweisen der Verjüngungsmittel ist, desto gezielter könnte in die chemische Zusammensetzung und somit in die Alterungsentwicklung und deren Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften des Bitumens eingegriffen werden. Die Rejuvenatoren sollen im Hinblick auf ihre chemische und rheologische Wirkungsweise sowie Effizienz bewertet werden, wobei mögliche Abhängigkeiten vom Aufbau bzw. von der Struktur des Bindemittels berücksichtigt werden sollen. Anhand dieser Erkenntnisse soll ein Berechnungsmodell zur zyklischen Wiederverwendung von Bitumen hin zu einem endlosen Wiederverwendungskreislauf erarbeitet werden. Mithilfe dieses Modells soll in Abhängigkeit von der vorliegenden Bitumenstruktur zum einen die Auswahl eines geeigneten Rejuvenators ermöglicht werden und zum anderen der ideale Eingreifzeitpunkt prognostizierbar werden, um somit die zeitlichen Bedingungen der Erhaltungsmaßnahmen zu definieren.
Die Förderung durch die DFG erfolgt unter der Projektnummer 392670763.
Projektpartner:
Dietmar Stephan, Technische Universität Berlin (TUB)
Fachgebiet Baustoffe und Bauchemie, Institut für Bauingenieurwesen
Ansprechpartner/in: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Bearbeitung: Jule Dominik, M.Sc.
Ziel ist die Schaffung eines belastbaren Bewertungshintergrundes für die Prüfmethode nach TP A T.25B1 (an BK) (38 Varianten), wobei die Erkenntnisse aus Prüfungen an MPK (Literaturrecherche) berücksichtigt werden. Der Bezug zu Spurrinnen wird in der Praxis durch Einbindung von ZEB-Daten und BK-Entnahmen (10 Strecken) hergestellt. Ausgewählte WA werden mit einer weiteren Prüfmethode untersucht(TP A, T.25A2), für die nochmals 2 verschiedene Varianten (mit und ohne Stützring) angewendet werden. Für die Bewertung des Verformungsverhaltens von GA (TP A T.25A 1) gibt es bereits einen Vorschlag für einen Bewertungshintergrund, der mit den hier durchgeführten Untersuchungen (6 Varianten) kritisch überprüft und ggf. angepasst wird. An 2 ausgewählten SMA erfolgt eine Modifikation der Prüfmethode nach TP AT. 25B1, um höchste verformungswirksame Beanspruchungen abzubilden.
Auftraggeber:
Bundesanstalt für Straßenwesen
FE 07.0308/2020/EGB
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Bearbeitung durch Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg und Dr.-Ing. Nina Nytus
Seit Mitte der 1980er Jahre wird in Deutschland Asphalt systematisch wiederverwendet. Infolge der Liegezeit des Asphalts findet ein Alterungsprozess statt, durch welchen das im Asphalt enthaltene Bitumen zunehmend härter wird. Vor diesem Hintergrund ist zu hinterfragen, bis zu welchem Härtegrad Asphaltgranulat in Heißasphalt wiederverwendet werden kann und welche Maßnahmen zusätzlich ergriffen werden können, um ein stark oxidiertes Bitumen im Ausbauasphalt wieder verwenden zu können oder um die Zugabemengen in Abhängigkeit von der Bitumenhärte im Asphaltgranulat steigern zu können.
Mithilfe sogenannter Rejuvenatoren („Verjüngungsmittel“) sollen die Bindemitteleigenschaften im Ausbauasphalt wieder positiv verändert werden. In Zusammenarbeit mit dem Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz wurde eine Strecke ausgewählt, bei der die Asphaltbinder- und Asphaltdeckschicht mit unterschiedlichen Anteilen an Asphaltgranulat und unter Verwendung von zwei Rejuvenatoren hergestellt, eingebaut und durch umfassende Materialuntersuchungen wissenschaftlich begleitet wurden. Im Weiteren soll das Langzeitverhalten dieser mit Rejuvenatoren hergestellten Asphaltgemische beobachtet werden. Zur Beurteilung wird eine „Nullstrecke“, die ohne Asphaltgranulat und Zusätze hergestellt wurde, herangezogen.
Wir bedanken uns an dieser Stelle ausdrücklich beim Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz für die Finanzierung dieses Forschungsprojektes.
Den Abschlussbericht stellen wir Ihnen hier gern als Download zur Verfügung.
RUB 89 LBM Rejuvenatoren
Ansprechpartner/in: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Bearbeitung: Dr.-Ing. Matthias Staschkiewicz
Die politischen Diskussionen und Bemühungen um Nachhaltigkeit im Straßenbau und um eine Reduzierung der CO2-Emissionen verstärken die europäischen Bemühungen die Temperatur bei der Herstellung und bei der Verarbeitung von Asphalt grundsätzlich zu reduzieren. Die bisherigen, auch in Deutschland angewendeten Verfahren und Produkte, z.B. mit viskositätsverändernden Zusätzen zeigen in diesem Zusammenhang klare Grenzen bei der Reduzierung der Temperaturen (max. 30 K). Ob diese Bauweisen unter Berücksichtigung der deutlichen Verschärfung der Arbeitsplatzbelastung bei der Heißverarbeitung von bitumenhaltigen Baustoffgemischen zum Jahr 2025 noch ohne eine erweiterte persönliche Schutzausrüstung umgesetzt werden können, wird zurzeit diskutiert. (AGW/MAK-Wert für die Heißverarbeitung).
Mittel- bis längerfristig hat die Kaltbauweise mit Bitumenemulsion unter Berücksichtigung dieser Szenarien sicherlich ein großes Anwendungspotential, wenn die dimensionierungsrelevanten Performance-Eigenschaften ein entsprechendes Niveau aufweisen und gleichzeitig eine hinreichende Dauerhaftigkeit nachgewiesen werden kann. Denn bisher können kaltgebundene Schichten, die durch entsprechende Steifigkeiten und Homogenität auch dauerhafte Tragfunktionen erfüllen, nur durch eine zusätzliche Zementzugabe hergestellt werden. In solchen Fällen sind die relaxierenden Eigenschaften für die Umsetzung einer fugenlosen Flächenbefestigung unter Berücksichtigung der Alterung des bitumen-haltigen Bindemittels zu beachten. Die Bindemittelkonzepte (Bitumen/Zement) solcher Kaltbauweisen wurden in der Vergangenheit primär auf die Gebrauchseigenschaften zu Beginn der Nutzung eingestellt. Inwieweit die Veränderung im Laufe der Nutzung (Zementhydratation, Alterung des bitumenhaltigen Bindemittels) Einfluss auf die Dimensionierungsgrundsätze hat (vorzeitige Rissbildung), stellt eine noch unbeantwortete Fragestellung dar, welche im Zuge dieses Projektes beantwortet werden soll. Hierzu soll der Zustand bestehender Strecken mit kaltgebundener, bitumen-dominanter Tragschicht erfasst und bewertet werden.
Zunächst werden Straßenabschnitte aus dem gesamten Bundegebiet mit kaltgebundenen Tragschichten zusammengestellt, zu denen Erstprüfungen sowie relevante Daten anhand vorliegender Dokumentationen (Baujahr, Verkehrsbelastung, Befestigungsaufbau, Zusammensetzung der Tragschicht) vorliegen. Aus diesen werden anschließend in Abstimmung mit dem forschungsbegleitenden Ausschuss zehn Untersuchungsstrecken ausgewählt, von denen die dimensionierungsrelevanten Eigenschaften der KRC-Schichten an Bohrkernen bestimmt werden, um unter Berücksichtigung der bisherigen Nutzungsdauer die rechnerische Gesamtnutzungsdauer zu ermitteln. Schwerpunktmäßig werden solche Strecken ausgewählt, die eine möglichst geringe Überbauungsdicke mit Asphalt aufweisen (Bauweisen mit geringerer Verkehrsbeanspruchung). Zudem müssen hinreichende Informationen über den Gesamtaufbau und die Zusammensetzung der Schichten vorliegen. Zusätzlich wird die Tragfähigkeit der Untersuchungsstrecken flächendeckend zerstörungsfrei mittels FWD ermittelt.
Die Erkenntnisse dieser Untersuchungen sollen letztendlich in die Bearbeitung/Überarbeitung der betreffenden FGSV-Regelwerke einfließen sowie eine Basis zur Beschreibung der Dimensionierungs-grundsätze für diese Bauweise liefern. Für folgende FGSV-Regelwerke wird eine unmittelbare Relevanz der Ergebnisse dieser Arbeit gesehen:
- Arbeitspapier zur Dimensionierung kaltgebundener Tragschichten im Oberbau für Bauweisen mit geringer Verkehrsbelastung (geplantes neues Regelwerk des AK 4.5.9)
- Merkblätter M VB-K und M KRC (Überarbeitung/Ergänzung) sowie MAFS-H.D. (als Orientierungshilfe)
Auftraggeber:
Bundesanstalt für Straßenwesen
FE 04.0329/2019/OGB
Projektpartner:
Prof. Dr.-Ing. Konrad Mollenhauer
Universität Kassel
Institut für Verkehrswesen
Bau und Erhaltung von Verkehrswegen
Mönchestraße 7, 34125 Kassel
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Bearbeitung: Dr.-Ing. Daniela Breddemann; Dr.-Ing. Sören Holzwarth
Asphaltstraßen erfüllen neben ihrem maßgebenden Beitrag zur Infrastruktur eine weitere wichtige Rolle. Sie stellen durch ihre Zusammensetzung aus Gesteinskörnung und auf Erdöl basierenden Bindemitteln ein „Lager“ für natürliche Ressourcen dar. Durch die thermoplastischen Eigenschaften des Asphaltes ist dieser ein Baustoff, welcher mit einem hohen Wiederverwendungsgrad dauerhaft eingesetzt werden kann.
Im Zuge der Kreislaufwirtschaft, der Schonung von natürlichen Ressourcen und im Bestreben zur Minderung der Folgen des Klimawandels ist es notwendig ressourceneffizient zu handeln und Baustoffe zu verwenden, welche eine hohe Wertigkeit hinsichtlich der Langlebigkeit, Reparaturfreundlichkeit und Wiederverwendbarkeit oder Verwertbarkeit aufweisen. Asphalt kann sowohl der Verwertung aber auch der Wiederverwendung zugeführt werden.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Ansprechpartnerin: Deborah Müller, M.Sc.
Im „Stufenplan Digitales Bauen und Betreiben“ definiert das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) Ziele und Herangehensweisen für eine ganzheitliche und flächendeckende Anwendung von BIM. Im Rahmen dieser Initiative fordert der Gesetzgeber den Einsatz moderner, IT-gestützter Prozesse und Technologien bei Planung, Bau und Betrieb von öffentlichen Infrastrukturbauwerken ab 2020. Im Rahmen der „Wissenschaftlichen Begleitung der BMVI Pilotprojekte zur Anwendung von BIM im Infrastrukturbau“ wurde eine umfangreiche Materialsammlung erstellt, welche aktuelle Entwicklungen bezüglich der Anwendung von Building Information Modeling (BIM) im Infrastrukturbau zusammenfasst. Die Auswertung der Materialsammlung zeigt, dass die Anwendung der BIM-Methodik im Straßenbau bisher wenig verbreitet ist.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
In den vergangenen Wintern konnten vermehrt frühzeitige Schäden an Asphaltdeckschichten in Form von Rissbildungen beobachtet werden. Auffällig hierbei ist allerdings, dass evtl. nicht die Strenge der Winter (absolute Tiefsttemperaturen) Problemursache ist, sondern die Häufigkeiten von Frost-Tau-Wechseln und ggf. die Anzahl an Streuaktionen. Diese führen bekanntermaßen zu rissinduzierenden Zugspannungen in der Asphaltdeckschicht einer Straße.
Da die zurzeit in den verschiedenen Richtlinien verankerten performanceorientierten Prüfmethoden bzgl. des Kälteverhaltens große Mengen an Bindemittel benötigen, sind diese nicht für Kontrollprüfungen im Schadensfall geeignet. Aus diesem Grund soll im Zuge dieses Forschungsprojektes ein Prüfverfahren entwickelt werden, bei dem das Kälteverhalten von bitumenhaltigen Bindemitteln mit geringeren Probenmengen untersucht werden kann.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Bearbeitung: Dr.-Ing. Daniela Breddemann
Die Produktionsart sowie die Behandlung bitumenhaltiger Bindemittel können zu schwankenden Materialkennwerten führen. Zur Sicherstellung gleichmäßiger Performanceeigenschaften des Asphaltes werden möglichst gleichbleibende Materialkennwerte benötigt. Diese Kennwerte werden gemäß den TL Bitumen-StB 07/13 vom Hersteller bestimmt. An den Asphaltmischanlagen erfolgt eine regelmäßige Qualitätsüberwachung der Materialkennwerte in Form der Wareneingangskontrolle. Für eine umfassende Erfassung der Materialkennwerte reichen die konventionellen Prüfverfahren wie die Nadelpenetration und der Erweichungspunkt Ring und Kugel häufig nicht aus. Die chemische Analyse der Bindemittel ist hingegen sehr zeitaufwendig. In diesem Projekt soll daher mittels dynamischem Scherrheometer (DSR) eine möglichst umfassende rheologische Charakterisierung der bitumenhaltigen Bindemittel erfolgen. Berücksichtigt wird neben einer hinreichenden Variation der Temperatur auch die Alterung der Bindemittel. Um den Geräte- und Arbeitsaufwand dabei so gering wie möglich zu halten, soll die Kurzzeitalterung (RTFOT) erweitert werden.
Es werden drei Ansätze zur Bestimmung der Materialkennwerte verfolgt. Im einfachen Ansatz erfolgt die Detektion mittels konventioneller Bindemitteluntersuchungen, im erweiterten Ansatz werden rheologische Kennwerte ermittelt und im komplexen Ansatz wird der Untersuchungsumfang zur Bestimmung der rheologischen Kennwerte erweitert.
Untersucht werden sechs bitumenhaltige Bindemitte von drei unterschiedlichen Anlieferungszeitpunkten je Raffinerie und jeweils drei verschiedenen Raffineriestandorten.
Die Ergebnisse der drei Ansätze werden in Netzdiagrammen zur Detektion der Identität der Bindemittel dargestellt. Dabei werden zur Überprüfung und Optimierung der Visualisierung die Kenndaten und Achsenskalierungen variiert.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Ansprechpartnerin: Deborah Müller, M.Sc.
Im „Stufenplan Digitales Bauen und Betreiben“ definiert das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) Ziele und Herangehensweisen für eine ganzheitliche und flächendeckende Anwendung von BIM. Im Rahmen dieser Initiative fordert der Gesetzgeber den Einsatz moderner, IT-gestützter Prozesse und Technologien bei Planung, Bau und Betrieb von öffentlichen Infrastrukturbauwerken ab 2020. Zudem soll der Einsatz digitaler Methoden anhand von Pilotprojekten erprobt werden.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Ansprechpartnerin: Dr.-Ing. Nina Nytus
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Übertragung der positiven Laborergebnisse aus dem AiF-FV-15517-N in die Straßenbaupraxis. Es soll ermittelt werden, inwieweit die maximale Obergrenze der Zugabe von 40 M.-% Kalksandstein-Recycling-Material in ein Baustoffgemisch für Tragschichten ohne Bindemittel möglich ist. Dazu werden Teststrecken mit Zuageanteilen von 20, 30 und 40 M.-% Kalksandstein gebaut und der Zustand über zwei Winter dokumentiert.
Schädliche Gipsputzanteile sollen praxisgerecht auf der Abbruchbaustelle/Aufbereitungsanlage per Schnelltestmethode erkannt und separiert werden. Diese sind einem weiteren Aufbereitungsschritt in Form einer Abrasionsbehandlung zu zuführen.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Bearbeitung: Dr.-Ing. Sören Holzwarth
Gussasphalte sollen mit allen hierfür im Markt vorgesehenen viskositätsveränderten Bindemitteln bezüglich ihrer Kälteeigenschaften untersucht werden. In Sinne einer praktikablen Umsetzung der Laboruntersuchungen wird dies primär mit einem einfachen Prüfverfahren (Dreipunkt-Biegezug-Versuch) bei unterschiedlichen Temperaturen erfolgen. Ausgewählte Varianten, die dann den gesamten Ergebnisbereich hinreichend gut abdecken, werden für validierende Untersuchungen nach TP Asphalt-StB, Teil 46A ausgewählt.
Vor dem Hintergrund der Erarbeitung eines praxisbezogenen Instrumentariums werden sowohl im Labor hergestellte Gussasphalte, als auch Gussasphaltproben von der Baustelle untersucht. Zudem werden Gussasphaltflächen einbezogen,die Risse aufweisen und damit auf eine nicht ausreichende Kälteflexibilität hinweisen. Aus diesen Ergebnissen wird eine Aussage über mögliche Anforderungswerte für das Prüfergebnis erwartet.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Bearbeitung: Dr.-Ing. Sören Holzwarth
Durch die EU-Umgebungslärmrichtlinie kommt lärmmindernden Bauweisen in jüngster Vergangenheit eine zunehmende Bedeutung zu. Neben der lärmmindernden Bauweise des offenporigen Asphalt (Porous Asphalt, PA) wurden erstmals im Jahr 2008 lärmreduzierende Asphaltstraßen mit einer Asphaltdeckschicht aus Porous Mastic Asphalt (PMA) gebaut.
Hinsichtlich des Asphaltkonzeptes PMA existieren kontroverse Erfahrungen, diese Wirkungsweise im labortechnischen Maßstab wie auch beim Einbau auf der Baustelle prozesssicher abzubilden. Diese Problematik ist Teil dieser Forschungsarbeit und soll als Basis für die Entwicklung einer prozesssicheren Prüfsystematik dienen.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Bearbeitung: Dr.-Ing. Daniela Breddemann
Zur Reduzierung der Belastung durch Straßenverkehrslärm werden vermehrt lärmmindernde Asphaltdeckschichten eingebaut. Auf Autobahnen hat sich der Offenporige Asphalt (porous asphalt = PA) zur akuten Lärmminderung bewährt. ,
Trotz zahlreichen Vorteile steht offenporiger Asphalt aufgrund seiner reduzierten Nutzungsdauer gegenüber dichten Asphaltdeckschichten in der Kritik. Die Verlängerung der Nutzungsdauer kann nur erreicht werden, wenn die Zusammensetzung der Deckschicht ganzheitlich und zielgerecht neu bewertet wird.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Weiterentwicklung des Frosthebungsversuches hin zu einer standardisierten Prüfmethode. Dafür sind die Einbaubedingungen und ggf. das Frosthebungsgerät aufbauend auf den bereits vorhandenen Erfahrungen zu validieren. Durch ein geeignetes Verfahren kann das Frostverhalten z.B. von RC-Baustoffen und industriellen Nebenprodukten realitätsnah geprüft und bewertet werden.
Damit wird sowohl für die öffentliche Straßenbauverwaltung als auch für die ausführenden Firmen eine Möglichkeit geschaffen, mit noch zu entwickelnden Kriterien, die Gebrauchseigenschaft „Frost“ dieser Materialien besser zu beurteilen.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
In den letzten Jahren sind vermehrt Schäden an der Fugenabdichtung von Betonfahrbahndecken aufgetreten. Die festgestellten Mängel in Form von Ablösungen von den Fugenflanken bzw. Reißen des Fugenfüllstoffes selbst werden insbesondere bei Fugenmassen der Sorte N2 beobachtet. Schäden treten sowohl bei der turnusmäßigen Fugenpflege in Bestandsstrecken als auch bei der Fugenabdichtung in Neubaustrecken auf.
Vor diesem Hintergrund soll ein praxisorientiertes Prüfverfahren entwickelt werden, das die maßgeblichen in situ-Beanspruchungsszenarien von Fugenmassen abbildet. Dabei soll der Schwerpunkt der Untersuchungen nicht in der Ansprache der Fugenmasse allein, sondern vielmehr in der Abschätzung der Dauerhaftigkeit des Fugenfüllsystems als Gesamtheit liegen.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Mit dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau (ARS) 11/2012 wurden die TL Bitumen-StB, die TL Asphalt-StB sowie die ZTV Asphalt-StB in einzelnen Abschnitten geändert oder ergänzt. Die Änderungen und Ergänzungen des Technischen Regelwerkes im Asphaltstraßenbau sehen unter anderem neue und zusätzliche Prüfverfahren am Bindemittel zur Beschreibung des Verformungsverhaltens mittels DSR und MSCRT, des Verhaltens bei tiefen Temperaturen mittels BBR sowie Prüfungen zur Ansprache des Alterungsverhaltens (RTFOT, PAV) vor.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
In Deutschland hat sich der dynamische Spaltzugversuch vor dem Hintergrund der Prüfgenauigkeit und Praktikabilität als geeignet zur Bestimmung des E-Moduls und des Ermüdungsverhaltens von Asphalten erwiesen. In Frankreich wird hingegen die Zwei-Punkt-Biegeprüfung zur Ermittlung der Beständigkeit gegen Ermüdung angewandt.
Auch die Dimensionierungsberechnung wird in Deutschland und Frankreich unterschiedlich durchgeführt. In Deutschland erfolgt die Prognose der Nutzungsdauer mit Hilfe des Programms Pavement Design Tool (PaDesTo). In Frankreich hingegen findet das Programm Alizé Verwendung. Da sich PaDesTo nach den RDO-Asphalt richtet und Alizé nach der europäsichen Norm NF P98 086, unterscheiden sich beide Berechnungsverfahren in den Eingangsparametern, der Berechnungsmethodik und auch der Ergebnis-Auswertung.
Ziel des Forschungsprojektes ist es, einen belastbaren deutsch-französischen Vergleich der durch unterschiedliche Laborprüfungen ermittelten dimensionierungsrelevanten Materialkenndaten der Asphalte eines Straßenoberbaus aufzustellen. Dazu sollen von französischer und deutscher Seite sowohl die eigenen als auch die vom Vergleichspartner bereitgestellten nationalen Asphaltkonzepte geprüft werden. Anschließend werden mit den im Labor ermittelten Kenndaten rechnerische Dimensionierungen mit der jeweiligen länderspezifischen Berechnungsmethodik vorgenommen. Als Ergebnis dieser werden berechnete Spannungen, Dehnungen sowie Ermüdungsprognosen ausgegeben, welche vergleichend aufgestellt werden und deren Unterschiede quantifiziert werden sollen.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Die Wiederverwendung von Ausbauasphalten im gebundenen Straßenoberbau erfolgt in Deutschland seit etwa drei Jahrzehnten. Nach wie vor kann dabei das im Ausbauasphalt vorhandene Bindemittel aufgrund seiner Alterung nur in begrenztem Maße bei der Herstellung eines neuen Asphaltmischgutes eingebracht werden. Darüber hinaus wurden in den letzten Jahren bzw. werden in den kommenden Jahren verstärkt Ausbauasphalte gewonnen werden, die bereits mit Asphaltgranulat hergestellt worden sind und damit einen besonders hohen Alterungsgrad aufweisen.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Der Haftverbund zwischen Bitumen und Gesteinskörnung stellt einen signifikanten Einflussfaktor für die Nutzungsdauer einer Straße dar. Die hohe Bedeutung einer dauerhaften Adhäsion liegt darin begründet, dass die Verdrängung des Bindemittelfilms von der Gesteinskörnung zu irreparablen Schäden mit progressiver Schadensentwicklung des Straßenaufbaus führt. Aktuell besteht kein eindeutiges Prüfverfahren zur direkten, quantifizierten Beschreibung des Haftverhaltens mittels Untersuchungen an Asphaltprobekörpern in Deutschland. Bisher wird in den Regelwerken ein ausreichendes Haftverhalten zwischen den einzelnen Materialien als ausreichend vorhanden angenommen. Trotz dieser Annahmen kommt es immer wieder zu gravierenden Schadensbildern in Form von Kornausbrüchen o.ä., welche sich durch klassische und performanceorientierte Asphaltuntersuchungen nicht vollständig erklären lassen.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Die Dauerhaftigkeit unserer Straßen hängt maßgeblich von dem Haftverhalten des Bitumens und der Gesteinskörnung ab. Seit Jahrzehnten wird das Haftverhalten unterschiedlicher Gesteine und Bitumen mit diversen Prüfverfahren untersucht. Eine Quantifizierung der Einflussfaktoren konnte bisher nicht erreicht werden, jedoch scheint das Gestein den größeren Einfluss auf die Adhäsion zu haben als das Bitumen.
Im Rahmen dieses Projektes soll die Komponente Gestein genauer untersucht werden und der Einfluss der verschiedenen Gesteinseigenschaften auf die Adhäsion quantifiziert werden.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Die für die Qualität und Dauerhaftigkeit eines Straßenoberbaus mit entscheidende Tragfähigkeit ungebundener Schichten wird bisher ausschließlich punktuell durch statische oder dynamische Plattendruckversuch nachgewiesen, dessen Ergebnisse nicht als maßgebend für die gesamte Schicht angenommen werden können. Durch zerstörungsfreie und möglichst flächendeckende Messungen kann die Aussagekraft einer solchen Prüfung erheblich verbessert werden.
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Letzte Änderung: 02. Apr. 2025