Gebrauchsverhalten von temperaturabgesenktem Gussasphalt bei hohen Temperaturen

Abstract

Gussasphalt ist ein dichtes, gießfähiges und streichbares Mischgut, das als Deck-, oder Schutzschicht auf hoch belasteten Straßen sowie in Bereiche von gering belasteten Verkehrsflächen eingesetzt werden kann. Es bedarf keine Verdichtung und ist aus diesem Grund unter schwierigen örtlichen Verhältnissen geeignet. Weil die Beläge aus diesem Material bei Temperaturen von mehr als 230 °C hergestellt werden, entsteht während des Einbaus ein Risiko für die Arbeitnehmer aufgrund gefährliche Dämpfe und Aerosole. Zudem kommen auch eine höhere Umweltbelastung und Kosten als Resultat des hohen Energiebedarfs bei der Asphaltproduktion in der Mischanlage. Hauptziel der Asphaltindustrie heute ist diese negativen Auswirkungen von Gussasphalt zu vermindern. Um ein Lösung des Problems zu finden und die neuen Emissionsanforderungen zu befriedigen, werden zahlreiche Untersuchungen an das Energie-, Emissions- und Kosteneinsparungspotential über den gesamten Lebenszyklus von Gussasphalt stattgefunden. In einer noch laufenden Studie an dem Institut für Verkehrswissenschaften der Technischen Universität Wien wird auf Laborebene eine Optimierung der Mischgutproduktion in der Form von Temperaturabsenkung erzielt. Durch die Anwendung von bestimmten viskositätsverändernden Additiven/Methoden wird eine Temperaturabsenkung von mehr als 30 ° erreicht, was zu der Verminderung des Energieverbrauchs und der THG-Emissionen von mehr als 20% führt. Schwerpunkt der vorliegenden Diplomarbeit ist die Auswertung der Gebrauchseigenschaften der modifizierten Gussasphalte. Basis für die in dieser Arbeit liegende Forschung sind zwei Gussasphaltmischgüter (MA 8 und MA 4), die man einerseits mit Amidwachszugabe und andererseits durch Rundkornsubstitution verbessert. Die Zusammenstellung der Asphaltrezepturen und die Prüfungsvorgehensweise werden bezüglich der Ergebnisse von früheren Projekten und mit Hilfe einer Studie der am Markt vorhandenen temperaturabsenkenden Methoden ausgewählt. Als Gegenstand der Asphaltuntersuchungen stehen zwei Prüfkriterien - Verarbeitbarkeit und Hochtemperaturverhalten. Bei der Einschätzung des ersten Kriteriums werden Drehmomentmessungen in einem Labormischer realisiert und für das zweite werden einaxiale Druckschwellversuche(UCCT) verwendet. Mit der Vergleich der Daten aus der durchgeführten Versuche wird es klar, dass durch die Modifikationen eine gute Verarbeitbarkeit ohne Qualitätsverlust bei deutlich niedrigeren Temperaturen erreichbar ist. Darüber hinaus bietet die Kombination der verschiedenen temperaturabsenkenden Methode eventuelle weitere Vorteile, was als Motivation für weitere Forschung in dieser Richtung dienen kann.

Mastic asphalt is a dense pourable and spreadable mixture, which can be used as surface, or a protective layer on heavily-used roads as well as on low-traffic areas. It doesn't require any compaction and is therefore suitable for hardly accessible conditions. Because surfaces made from that Material are produced at Temperatures of more than 230 °C, there is an occurring Risk for the workers due to hazardous Vapors or Gases. In addition, there is a higher environmental risk and costs as a result from the increased energy demands during the asphalt production in the mixing plant. To find a solution to the problem and to meet the newly defined emission requirements numerous researches on the energy, emission and cost savings potential along the whole life cycle of mastic asphalt are taking place. In a still running Study at the Institute for transport sciences of the Technical university of Vienna there is progress being made towards Optimizing the asphalt mixture production through temperature reduction. By the use of specific viscosity reducing additives/methods a temperature reduction of more than 30 °C is achieved that leads to the reduction of energy consumption and that of GHG-emissions by more than 20 %. Main focus of the presented thesis is the evaluation of the functional characteristics of modified mastic asphalts. The Basis for the research lying in this work are two Types of mastic asphalts (MA 8 and MA 4) that are being improved with amide waxes on one hand and via substitution of the crushed aggregate with rounded one on the other. The compiling of the asphalt mixtures and the research methodology are selected in accordance with the Results from earlier Projects and with the help of a study on the commercially available temperature reducing methods. As a point of focus for the asphalt investigation two test criteria are being selected - deformation behavior and high-temperature behavior. The assessment of the first criterion is realized through torque-measurements in a laboratory scaled asphalt mixer and dynamic pressure threshold testing is being used for the second criterion. Comparing the data from the performed tests it becomes clear, that with the selected modifications a satisfying workability without a loss in quality at lower temperatures is achievable. Furthermore, the combination of the different temperature lowering methods offers a possibility of increased advantages that constitutes in a Motivation for further Studies in that direction.