No-Waste-Technology

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Gummiasphalt

Modifizierung von Bitumen im Straßenbau

Was im allgemeinen Sprachgebrauch als Asphalt bezeichnet wird, ist ein Bauelement, das normalerweise aus za. 95% genau abgestimmter Gesteins- und Sandmischungen besteht und aus 5% Bitumen, das in diesem Gebrauchsfall als Bindemittel bezeichnet wird. Dieses Bauelement wird im Straßenbau wegen seiner Elastizität, seiner Verlegung ohne Fugen, seiner geringen Wartung und seiner außergewöhnlichen Bequemlichkeit für den Benutzer hoch geschätzt.

Dagegen steht ein anderes Bauelement mit niedrigeren Preisen und höheren Tragkapazitäten, der Beton oder andere Zementstabilisierungen, die starke innere Bewegungen in der Straßenstruktur mit sich bringen, die Rissbildungen verursachen und die eine sorgfältige Behandlung mit Fugen in der Verlegung und eine genaue Wartung verlangen.

Der Asphalt hat jedoch auch einige mit seiner Natur verknüpfte Schwächen, aus denen ganz elementar der Umstand herausragt, dass z. B. bei hoher Temperatur, im Sommer, der Asphaltbelag erweicht und bei niedriger Temperatur, im Winter, der Belag reißt. Dieser Nachteil kann teilweise durch die Benutzung von harten oder weichen Bitumen in heißen oder kalten Zonen kompensiert werden, große Temperaturunterschiede sind jedoch nicht beherrschbar.

Seit über 40 Jahren gibt es erfolgreiche Verfahren, die sog. Bitumen-Modifizierungen, um dem Asphalt diese natürlichen Schwächen zu nehmen und in diesem Moment besteht die meistbenutzte Methode darin, dem Bitumen vor der Mischung mit dem Gestein einen Prozentsatz zwischen 3% und 5% von synthetischen Kautschuk zuzusetzen. Dieser Zusatz wird normalerweise in der Erdölraffinerie dem Bitumen beigegeben, und die sich ergebende Mischung ist stabil und kann per Tankwagen zur Asphaltmischanlage transportiert und dort bis zur Benutzung gelagert werden.

Der Zusatz von synthetischem Kautschuk, der ebenfalls ein Produkt der Erdölraffination ist, führt zu einer perfekten Beherrschung großer Temperaturunterschiede und verlängert durch hohe Elastizität die Lebensdauer der Straße. Besonders dieser hohen Elastizität ist es jedoch auch zuzuschreiben, dass diese Art der Bitumen-Modifizierung nur in den oberen Schichten, also Verschleiß-Schichten der Straße, Anwendung findet, da bei Benutzung in den unteren Schichten, den sog. Binde- und Tragschichten, die Straße an Tragkapazität verlieren würde.

Eines der interessantesten Studienobjekte für den Gebrauch in Bitumen-Modifizierungen ist auch seit mehr als 40 Jahren der Altreifen. Die Komponenten des abgenutzten Reifens nach Entfernung des Metalls und der Fasern, also natürlicher und synthetischer Kautschuk, Ruß (carbon black) und etwas Schwefel, könnten der Straße Elastizität und Resistenz gegen den Einfluss der Sonnenbestrahlung verleihen und als Antioxidationsmittel die Veralterung hinausschieben. Die sich ergebende Frage war jedoch, wie man diese Eigenschaften auf die Straße übertragen könnte.

Besonders in den U.S.A. und speziell im Staat Arizona war man auf diesem Forschungsgebiet sehr aktiv und man kann sagen, dass zum heutigen Tag Arizona und Kalifornien die Staaten sind, die die größte Anzahl von Strecken mit Deckschichten aufweisen können, in denen Altreifengranulat verwendet wurde.

Erst unter dem Druck der enormen Überschüsse von Altreifen, die in Mengen von Millionen auf Halden liegen und ein ernstes Umweltproblem darstellen, ist besonders in den hochindustrialisierten Ländern eine wellenartige Bewegung für die Benutzung der Altreifen im Straßenbau aufgekommen, die in den USA begann, sich nach Australien und Südafrika ausbreitete und nun Europa erfasst.

Aus vielen, oft nur lokal benutzten Methoden der Integrierung des Altreifengranulats oder -mehls im Straßenbau haben sich folgende herauskristallisiert

Die sog. "trockene Methode":
Ein Gummigranulat aus Altreifen mit einer Größe von 1 bis 1,4 mm wird auf der Asphalt-Mischanlage der Gesteinsmischung beigegeben, bevor diese mit dem Bitumen gemischt wird.
Die Resultate dieser Modifizierungsart sind sehr umstritten und ihre Anwendung verliert an Bedeutung.

Die sog. "nasse Methode" :
Dieses System sieht eine Beimischung des Gummigranulats oder Gummimehls im Bitumen vor und nicht im Gestein, und das so modifizierte Bitumen wird danach mit dem Gestein vermischt.
Diese "nasse" Methode hat sich nach vielen Jahren erfolgreicher Anwendung durchgesetzt und ihre technische Durchführung hat folgenden Ablauf:

In einer auf der Asphalt-Anlage aufgestellten mobilen Mischeinheit wird dem Bitumen 20% Altreifengranulat zugesetzt, und diese Mischung wird ungefähr 1 bis 2 Stunden bei einer Mindesttemperatur von 190/200ºC in einem Rührtank bewegt, bis sich eine gewünschte chemisch-physikalische Reaktion ergeben hat, und das Bitumen als modifiziert gelten kann. Von diesem Moment an kann dieses modifizierte Bindemittel in das Rohrsystem der Asphalt-Mischanlage gepumpt und mit dem Gestein vermischt werden.
In den U.S.A. werden 90% der mit Kautschuk aus Altreifen modifizierten Bindemittel mit diesem Verfahren hergestellt, und das Verhalten der damit produzierten Asphaltmischungen erfüllt perfekt die gewünschten Ziele.

Für Europäische Verhältnisse hat diese Methode einige Nachteile, die eine Akzeptanz bei Straßenbauern und Behörden verringern, das Gummi in den Asphalt einzubringen:

1. Die lange Reaktionszeit im Rührtank, die stark die Stundenproduktion verringert, was dazu führt, dass mehrere Tanks größeren Ausmaßes aufgebaut werden müssen, was den normalen Arbeitsablauf auf der Anlage stört und wozu oft kein Platz vorhanden ist.

2. Die Beigabe von Gummigranulat zum Bitumen bringt einen starken Anstieg der Viskosität mit s ich, was andererseits dazu führt, dass der Bindemittelgehalt stark angehoben werden muss und zwar von normalerweise 5,5% auf 7,5-9%. In einigen speziellen Mischungen ist ein solch hoher Bindemittelgehalt gewünscht, in den meisten Fällen jedoch keinesfalls und bringt nur eine enorme Erhöhung der Kosten mit sich.

3. Die Methode benötigt jedoch zur Erreichung der gewünschten Reaktion eine Mindesttemperatur von 190ºC, die meistens in der Praxis zur Erhöhung der Produktion bei 200ºC liegt. Zur Erreichung dieser Temperatur sind die Produktionstanks für die Modifizierung mit eigenen Brennern versehen, die für jede Ladung diese Temperatur während der genannten 1 bis 2 Stunden halten müssen. Dies steht im krassen Gegensatz zum Kyoto Protokoll.

Nun haben deutsche Experten aus der Gummibehandlung ein System entwickelt, welches diese Hauptnachteile ausschließt und vollständig die Notwendigkeiten des europäischen Marktes erfüllt. 

E-Mail: info(at)No-Waste-Technology.de

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