Zusatzbelastung – STRABAG testet seine neuen Straßenbaulösungen im Bergbaubetrieb

Die Fachleute testen im Andesitbergwerk roxit in Komló drei Entwicklungsrichtungen. Die Mitarbeiter der operativen Abteilung STRABAG in Pécs haben im Juli unter Nutzung der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse des Kompetenzzentrums für Bauwesen des Konzerns, TPA HU Kft., Testabschnitte auf der stark vom Bergbauverkehr belasteten Zufahrtsstraße gebaut.

In den einzelnen Abschnitten werden die Verwendung von Lignin in der Asphaltindustrie, der Einsatz von Kautschuk-Bitumen-Bindemitteln sowie die Eigenschaften hydraulisch verfestigter, faserverstärkter Tragschichten untersucht. Der Bau des Straßenabschnitts zum Bergwerk in Komló bot die Möglichkeit, die Entwicklungen unter realen Baubedingungen zu erproben und die Verarbeitbarkeit der Mischungen zu untersuchen. In der nächsten Phase wird das Verhalten der eingebauten Materialien und Schichten unter dauerhafter Verkehrsbelastung beobachtet.

Bei bekannter Belastung können Sie den Zustand des Belags überwachen

Für die Testphase wurde ein Straßenabschnitt ausgewählt, auf dem ein erhebliches Schwerlastverkehrsaufkommen herrscht, wobei die Belastung gut kontrollierbar, messbar und bekannt ist. Dies ist ein wichtiger Ausgangspunkt für die Bewertung von Veränderungen des Straßenaufbaus in Verbindung mit der Beanspruchung.
Ein wesentlicher Aspekt war, dass die Straße in Komló keine öffentliche Straße ist, sodass die erforderlichen Untersuchungen und Messungen ohne Beeinträchtigung des öffentlichen Verkehrs durchgeführt werden können. Im Rahmen des Projekts wurde neben den Versuchsabschnitten auch ein Referenzabschnitt mit herkömmlicher Technologie angelegt, der den Fachleuten eine Vergleichsgrundlage bietet.

Mit synthetischen Fasern sollen Risse in der Grundschicht begrenzt werden

Die Mitarbeiter von TPA haben für langlebige Fahrbahnkonstruktionen die hydraulisch gebundenen Grundschichten Ckt-4 und Ckt-12 entwickelt, die mit dispergierten synthetischen Fasern verstärkt sind. Die in der Mischung verteilten synthetischen Fasern sollen die Ausbreitung von Rissen in der hydraulisch gebundenen Schicht begrenzen. Die Verlängerung der Lebensdauer der Straßen soll durch die Verlangsamung von Schadensprozessen und die Verzögerung des strukturellen Verfalls erreicht werden. Ein weiteres Ziel ist es, das Risiko der Entstehung von Reflexionsrissen zu verringern, d. h. zu verhindern, dass Risse in der Tragschicht auch in den darüber liegenden Schichten auftreten.
Die Testabschnitte wurden mit unterschiedlichen Tragschichten hergestellt. Der Schichtaufbau der beiden Testabschnitte:

• 4 cm SMA 11 (mI) PmB 25/55-65 Deckschicht
• 9 cm AC 22 Binderschicht (mF) PmB 25/55-65 Binderschicht
• 6 cm AC 16-Bindung (mF) GmB 45/80-55 AF, ermüdungsbeständige Grundschicht
• 20 cm dicke, faserverstärkte C12-Magerbeton-Grundschicht (ohne Spannungsabbau)

bzw.:

• 4 cm SMA 11 (mI) PmB 25/55-65 Deckschicht
• 9 cm AC 22 Binderschicht (mF) PmB 25/55-65 Binderschicht
• 6 cm AC 16-Bindung (mF) GmB 45/80-55 AF, ermüdungsbeständige Grundschicht
• 20 cm faserverstärkte hydraulische Tragschicht CKt-4 (ohne Spannungsabbau)

Im Rahmen der Langzeitbeobachtung der beiden Varianten können Sie auch das gemeinsame Verhalten der faserverstärkten Tragschichten und der darauf aufgebrachten Asphaltschichten untersuchen.

Auch ein Nebenprodukt der Papier- und Holzindustrie spielt im Asphalt eine Rolle

Der zweite Entwicklungsschwerpunkt ist die praktische Anwendung von Asphaltmischungen, die mit Lignin als Zusatzstoff hergestellt werden. Lignin ist ein Bindemittel aus einem Biopolymer natürlichen Ursprungs und verfügt über ein hohes Kohlenstoffbindungsvermögen. Es steht in großen Mengen als Nebenprodukt der Papier- und Holzindustrie zur Verfügung. Seine Verwendung lässt sich neben den technischen Eigenschaften auch durch die Möglichkeit rechtfertigen, den CO₂-Fußabdruck der Asphaltproduktion zu verringern.
Laut der Veröffentlichung TPA entsteht zwischen Lignin und Bitumen neben einer physikalischen Verbindung auch eine chemische Wechselwirkung, vor allem mit den Asphalt- und Harzkomponenten des Bitumens. Diese Wechselwirkung kann die Wasserempfindlichkeit des Asphalts verringern, die Haftfähigkeit des Bitumens verbessern, die oxidative Alterung verzögern und das mechanische Verhalten der Asphaltmischung positiv beeinflussen.

Die Ligninmischungen wurden zur Verstärkung der bestehenden Gleisanlage verwendet. Nach dem 4 Zentimeter tiefen Profilfräsen wurden zwei neue Schichten eingebaut:

• 4 cm AC 11-Schleifscheibe (mF) PmB 45/80-65 + Lignin-Schleifschicht;
• 5 cm AC 16 Bindemittel (mF) PmB 45/80-65 + Lignin-Bindeschicht

Die Temperaturempfindlichkeit von Lignin hat auch die Herstellungstechnologie bestimmt: Die mit Zusatzstoffen versetzten Mischungen wurden unter Einsatz einer moderaten Erhitzung hergestellt.

Die Gummi-Bitumen-Schichten werden auf einem kurvigen Abschnitt untersucht

Bei der dritten Versuchsvariante wurden alle Asphaltschichten der Fahrbahnkonstruktion aus einer Mischung hergestellt, die mit dem Gummibitumen-Bindemittel GmB hergestellt wurde. Die Wahl des Standorts war hier besonders wichtig: Die Technologie wurde auf einem kurvenreichen Straßenabschnitt eingesetzt, der einer hohen Belastung und erheblichen Scherkräften ausgesetzt war.
Ziel war es, die vorteilhaften Eigenschaften des Gummibitumens unter Bedingungen zu nutzen und zu bestätigen, unter denen der Schwerlastverkehr eine erhöhte Beanspruchung der Fahrbahn darstellt.

Die verwendete Gleisanlage:

• 4 cm AC 11 Verschleißschicht (mF) GmB 45/80-55 Verschleißschicht;
• 7 cm AC 22 Bindeschicht (mF) GmB 45/80-55 Bindeschicht;
• 8 cm AC 22 Bindemittel (mF) GmB 45/80-55 Bindeschicht;
• 20 cm Ckt-4 hydraulische Unterbau-Schicht mit Spannungsausgleich

Entwicklung und Nachhaltigkeit in den Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten des Projekts STRABAG

Der Bau der Testabschnitte in Komló kann als erster Schritt im Rahmen der praktischen Erprobung der Entwicklungen angesehen werden. Bei der Ausführung wurden auch Erfahrungen hinsichtlich der Einbaubarkeit gesammelt. Zur Bewertung der Haltbarkeit und des Verhaltens unter Belastung ist jedoch eine langfristige Zustandsüberwachung erforderlich.
Das Projekt fügt sich in die praxisorientierte Forschungs- und Entwicklungsarbeit des Konzerns STRABAG ein, bei der neben technologischen Entwicklungen auch Lösungen zur Förderung der Nachhaltigkeit einen hohen Stellenwert einnehmen. Von Zeit zu Zeit können wir über die Entwicklungsergebnisse des STRABAG-Konzerns berichten. Ein Beispiel hierfür war zuvor die Rejuvenator-Technologie roxit (früher Bitunova), die eine bahnbrechende Lösung für die Straßenbelagsinstandhaltung darstellt. Durch die Verbesserung der Eigenschaften von gealtertem Bitumen kann diese Technologie die Lebensdauer von Asphaltbelägen verlängern und so die Notwendigkeit eines vollständigen Belagserneuerungsvorgangs hinauszögern. Die Fachleute des Unternehmens haben im Rahmen einer Konsortialbeteiligung eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung digitaler Lösungen zur Unterstützung der Realisierung von linienförmigen Bauvorhaben übernommen.