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Straßensanierung durch Kaltrecycling mit Schaumbitumen

Bei einer herkömmlichen Straßensanierung wird zunächst die alte Asphaltkonstruktion komplett ausgefräst. Die teerhaltigen Bestandteile werden getrennt aufgenommen und entsorgt. Anschließend werden die Trag-, Binder- und Deckschicht neu eingebaut. Dieses Verfahren ist zeit- und materialintensiv, da viele Arbeitsschritte anfallen. Der alte Belag muss entsorgt und ein neuer zur Baustelle transportiert werden.

Die Kaltrecyclingtechnologie baut im Gegensatz dazu mit dem alten Belag wieder eine neue Fahrbahndecke auf.

Hierzu wird zunächst der schadhafte Straßenaufbau aufgefräst und granuliert sowie in einem zweiten Arbeitsgang mit den Bindemitteln gemischt. Dies geschieht im Mischraum eines Stabilisierers mit speziell ausgeführtem Fräs- und Mischrotor. Für ein besonders homogenes Mischgut, zum Beispiel bei pechhaltigen Ausbaustoffen, kann auch ein Kaltrezyklierer mit Doppelwellen-Zwangsmischer eingesetzt werden. Ein Computer steuert die an das jeweilige Material angepasste, dosierte Zugabe der Bindemittel - beispielsweise Schaumbitumen oder Zementsuspension. Der qualitäts- und profilgerechte Einbau des Mischguts für eine neue Tragschicht wird beim Kaltrecycler mit derselben Maschine vorgenommen. Beim Stabilisierer ist ein zusätzliches Gerät erforderlich.

Alles passiert vor Ort
Da der gesamte Prozessablauf in wenigen Arbeitsgängen unmittelbar auf der Baustelle stattfindet, liegen die Vorteile dieser „In situ-Sanierungstechnologie“ auf der Hand:

• Minimierung der Umwelt- und Lärmbelastung,
• keine aufwändigen Materialtransporte,
• kein Anfall von Deponiematerial,
• keine wochenlangen Straßensperren.

Das Verfahren hat also nicht nur erhebliche umweltrelevante Vorteile, sondern ist aufgrund des Wegfalls großer Materialtransporte und der Zeitersparnis auch wirtschaftlich attraktiv.

Das Projekt
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt „Prozess- und Verfahrenstechnik für die umweltschonende Straßensanierung durch Kaltrecycling mit Schaumbitumen“ sollte die Verfahrens-, Prozess- und Maschinentechnik gezielt verbessern, um die Kaltrecyclingtechnologie als Alternative zu den konventionellen Methoden im Straßenbau weiter zu entwickeln.

Ziel des mittlerweile abgeschlossenen Projekts war es, das Kaltrecyclingverfahren mit Zugabe von Schaumbitumen als Bindemittel für die Straßensanierung nutzbar zu machen und ihm so zum Durchbruch zu verhelfen.

Kaltrecycling stellt eine zeitsparende, kostengünstigere und umweltschonendere Alternative zur Sanierung schadhafter Straßen dar.

Die Projektpartner
Das Verbundvorhaben beinhaltete vier Partner:

• Wirtgen GmbH, Weltmarktführer im Segment Kaltfräsen
• SAT Straßensanierung GmbH, Spezialist für Straßensanierungen
• APS GmbH-Europäisches Zentrum für Mechatronik, u.a. spezialisiert auf den Transfer neuer Technologien
• Institut für Straßenwesen und Eisenbahnbau der Ruhr-Universität Bochum, Verwertung von industriellen Nebenprodukten und Recycling-Baustoffen im Straßenbau

Der Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Entwicklung und praktischen Erprobung neuer Komponenten für den Kaltrecyclingprozess mit einer 100%igen Wiederverwendung der ausgebauten Mineralstoffe vor Ort. Neben den Eignungs- und Kontrollprüfungen für die Versuchsbaustellen wurden viele Grundlagenuntersuchungen zu Gemischen mit Schaumbitumen und Zement alsBindemittel durchgeführt.

Ergebnisse in Merkblättern berücksichtigt
Die baustofftechnologischen Untersuchungen sowie weitere Teilergebnisse des Projekts wurden der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen vorgestellt. Im Rahmen des Forschungsprojekts erstellte Ausarbeitungen werden in den Merkblättern der Arbeitskreise berücksichtigt werden:

• Arbeitspapier „Kaltrecycling mit Schaumbitumen“ (6.3.9),
• Merkblatt für Kaltrecycling in situ im Straßenoberbau (7.9.2),
• Merkblatt für die Verwertung von pechhaltigen Straßenausbaustoffen und von Asphaltgranulat in bitumengebundenen Tragschichten durch Kaltaufbereitung in Mischanlagen“(7.9).

Die auf dem Gebiet der Maschinentechnik erarbeiteten innovativen Lösungen zur Erhöhung der Prozesssicherheit an der Schaumbitumen-Einsprühanlage sowie der neu gestaltete Fräs- und Mischrotor haben die Mischqualität verbessert. So wurden verschiedene Varianten von Mischrotoren untersucht und die aussichtsreichsten bei Komponentenversuchen vergleichend erprobt. Die Version mit der besten Quervermischung wurde anschließend bei den Versuchsbaustellen erfolgreich eingesetzt.

Mit der geregelten Wasserzugabe unter Einbindung eines Feuchtsensors wurde eine weitere Möglichkeit aufgezeigt, wie der Maschinenbediener beim Erreichen hoher Qualitätsanforderungen unterstützt werden kann. Das hierfür eingesetzte neuartige Steuerungs- und Regelungskonzept zeigt die Synergie von Maschinentechnik, Elektronik und Computertechnologie.

Fazit
Die Methode des „Kaltrecycling in situ“ hat immer dann einen hohen Nutzen, wenn der bestehende Oberbau zu einem großen Anteil an Ort und Stelle wiederverwendet werden kann.

Die im Rahmen des Projekts durchgeführten Baumaßnahmen haben gezeigt, dass der Einsatz von Kaltrecycling bei stark beschädigten Straßen Ressourcen schont und gleichzeitig Kosten einspart. Die vorhandenen Materialien konnten vollständig wiederverwendet werden, so dass lediglich Bindemittel als Neumaterial benötigt wurden. Dadurch entfielen teure und zeitaufwändige Material-Transporte.

Auf der Grundlage dieses Projekts kann nun das neue Verfahren der Kaltrecyclingtechnologie mit Schaumbitumen bei der Straßensanierung besser eingesetzt werden und so dabei helfen, umweltschonend und kostensparend die Dauer von Baustellensperren zu verkürzen.