Einsatz von Ausbauasphalt – Ein ASFINAG Pilotprojekt im Knoten Graz West

Im Zuge der steigenden bzw. stark schwankenden Rohölpreise und damit einhergehend die Verteuerung des Bitumens, wurde durch die ASFINAG nach neuen bzw. anderen Wegen gesucht um noch umweltfreundlicher und wirtschaftlich optimaler zu Sanieren. Im Jahr 2008 wurde begonnen die Möglichkeiten aus zu loten (wie im Bauseminar 2009 berichtet) mit dem Ergebnis, dass ein Pilotprojekt zum Thema Wiederverwendung von Ausbauasphalt für die Mischgutherstellung am A+S Netz gestartet wurde.

In Österreich wurden bzw. werden rund 1,5 Millionen Tonnen Ausbauasphalt jährlich gewonnen. Geht man von einer Rückgewinnung beim Bitumen von 3,5% und einem Mischpreis von 450 Euro pro Tonne Bitumen aus, so ergäbe das ein Einsparungspotential von 24 Millionen Euro pro Jahr! Die ALSAG für Ausbauasphalt wurde heuer auf über 9 €/to angehoben.

Die Normen ließen 2009 eine Zugabe von Ausbauasphalt im Mischgut nur in geringen Mengen und in den unteren Lastklassen zu (10% bis LKIII und somit für das höherrangige Streckennetz nicht zulässig). In Holland bzw. Norddeutschland wird aufgrund der Rohstoffknappheit bis zu 80% RC dem Mischgut zugegeben. Somit lohnte es sich, hier über die Grenzen zu blicken und hier das know how aus dem Ausland auf zu nehmen.

Seit 2009 wurden

• die Normen sowie auch die Anforderungen an das Bitumen und die Gesteinsqualität angepasst

• die Forschung vorangetrieben unter anderem auch durch das Pilotprojekt der ASFiNAG
• die Leistungspositionen erstellt
• Recycling als Qualitätskriterium im Bieterverfahren angedacht
• auch die Verfahrenstechnik optimiert

Das gesamte ASFiNAG Streckennetz beträgt rund 2.200km und somit stehen sehr große Mengen an hochwertigem Baustoff bei den Projekten am Bestand zur Verfügung. Der Bitumenpreis hat sich in den letzten Jahren stark verteuert. Durch die Wiederverwendung von Ausbauasphalt sollten sich die Baukosten senken lassen. Auch der Umweltgedanke ist ständig ein wesentlicher Aspekt.
Das Pilotprojekt selber wurde im Knoten Graz West im Herbst 2009 ausgeführt und zwar im Schnittpunkt der A2 Südautobahn und der A9 der Phyrnautobahn im Westen von Graz. Gewählt wurde dieses Bauvorhaben deshalb, da hier eine stark befahrene Strecke mit hohem LKW Anteil vorliegt. Des weiteren waren hier zwei vergleichbar lange Rampen zu sanieren.

In Abb. 1 ist die Rampe G ersichtlich, die als Referenzstrecke mit klassischem Mischgut herstellt wurde. Daneben die Rampe E, bei der der nördliche Bereich mit 15% Zugabe von RC Material im Mischgut in der Binderschicht  und 20% in der Tragschichte errichtet wurde und der südliche Bereich mit 20% Beigabe in der Binderschicht und 30 % in der Tragschichte. Die Zustandserhebung ist ein wesentlicher Teil der Vorbereitungen und wurde verdichtet ausgeführt, d.h. es wurden ca. 50% mehr Bohrkerne als sonst üblich gezogen.

Das Ergebnis der Zustandserhebung ist beispielhaft in Abb. 2 dargestellt. In den ersten beiden Spalten die Schichtstärken der Rampen, dann die Mischgutsorte und danach die Eignung. Zwei Schichten waren für die Wiederverwendung geeignet. Bei den anderen Schichten war auf Grund des Alters des Bitumens bzw. der Gesteinsqualität (Rundkorn) eine Wiederverwendung nicht sinnvoll. Erkennbar ist, dass diese Rampen eher älter waren und mehrmals saniert wurden. Im Laufe der Zeit ist die Asphaltstärke auf eine Gesamtstärke von rund 30 cm angewachsen. Die Schicht zwischen 5 und 11 cm wurde zur Wiederverwendung herangezogen. Somit war ein schichtenweises Fräsen notwendig.

Festlegungen in der Ausschreibung waren:

• Alle Ergebnisse der Zustandserhebungen wurden den Bietern zur Verfügung gestellt.
• Die Zugabemengen, die Fräs- und Lagerungsbedingungen des Ausbauasphaltes (ausschlaggebend für die Qualität des Mischgutes) waren genau einzuhalten.
• Die Qualitätskriterien an das Mischgut bzw. an die Asphaltschichten wurden deklariert, wichen jedoch nicht von denen der RVS ab.
• Wesentlich waren auch die Vorgaben der Qualitätssicherung. Hier insbesondere die begleitende Kontrolle durch den AN, die Überwachung durch den AG, die Festlegung der Abnahmeprüfung gemäß RVS.

Eine wesentliche Festlegung in der Ausschreibung war die geforderte Zugabemenge. Die Zugabe erfolgte über eine Bandwaage bzw. Chargenwaage und diese hat maschinentechnisch eine gewisse Streuung in der Messgenauigkeit. An die Einhaltung der Zugabemenge wurde die Pönalregelung gekoppelt.

Bei Nichtverwendung von Ausbauasphalt wäre demnach eine sehr hohe Pönale fällig gewesen. Es ist aber keine Pönale fällig worden, da die Leistungen vertragsgemäß erbracht wurden. Der erste Schritt der Bauausführung war das schichtenweise Fräsen bei trockener Witterung. Das trocken gewonnene Material wurde gebrochen, aufbereitet und trocken gelagert. Die Eigenfeuchte lag bei rund 3-4%.

Bei einer klassischen Mischanlage kommen die Zuschlagstoffe über Förderbänder von den Doseuren über die Trockentrommel in den Mischturm.

Das RC Material wurde bei diesem Projekt vom Doseur über ein Förderband und eine Waage getrennt zugeführt (siehe Abb. 4).

Die Zugabe erfolgte kalt und feucht, d.h. nicht über eine Paralleltrommel. Dies wurde deshalb so gewählt, da es sehr wenige Mischanlagen in Österreich mit einer Paralleltrommel gibt und somit der Bieterkreis eingeengt gewesen wäre.

Hierin ist auch die Begründung zu finden warum das RC Material so trocken wie möglich sein sollte, da sonst bei hohen Mengen maschinentechnische Probleme durch Verpuffungen auftreten hätte können, bzw. die Temperatur angehoben werden muss und dies weitere Gefahren für die Qualität mit sich bringt wie z.B. das Verbrennen des Bitumens. Die  Grundlage für die erweiterte Erstprüfung durch den Mischguthersteller waren die Normen und die technischen Vertragsbestimmungen der ASFINAG.
Der AN hat für die Tragschichte ein weiches Bitumen zugegeben  (160/220) um die Anforderungen zu erreichen, bei der Binderschicht war keinerlei Zugabe von anderen Bindemittelsorten bzw. Additiven notwendig.

Die Qualität der Gesteinskörnung wurde im Zuge der Zustandserhebungen geprüft und hat allen Anforderungen entsprochen. Der Einbau erfolgte mittels Kettenfertiger und nach Draht in herkömmlicher Bauweise. Es waren keine zusätzlichen Geräte bzw. Maschinen (Verdichtungsgeräte) für den Einbau notwendig. Optisch war kein Unterschied zu einem herkömmlichen Mischgut erkennbar.

Die Abnahmeprüfungen erfolgten nach RVS. Geprüft wurden die Mischguteigenschaften am entnommenen Mischgut und die Schichteigenschaften anhand der Bohrkerne. Die vergleichende Prüfung der Bindemitteleigenschaften am rückgewonnenen Bitumen wurde ebenfalls einer Prüfung unterzogen so wie auch das Hochtemperaturverhalten mit dem Spurrinnentest.

Die Sorten mit Ausbauasphalt wiesen keine signifikanten Unterscheide zum herkömmlichen Mischgut auf. Man erkennt in der Abb. 5, dass der Grenzwert PRDLuft von 5,0 % bei allen Sorten unterschritten wurde. Auch die Griffigkeit war vertragskonform, was die Untersuchungen mit dem Roadstar belegt haben.

Die TU Wien hat 2010 eine gebrauchsverhaltensorientierte Prüfung (kurz: GVO) durchgeführt, um prognostizieren zu können, wie sich das Mischgut in 5 bzw. 10 Jahren verhalten wird.
Geprüft wurde der ausschlaggebende Parameter für die jeweilige Schicht (siehe Abb. 6):

• Das Tieftemperaturverhalten d.h. die Beständigkeit gegen Kälterisse mit der Abkühlprüfung sowie die Biegekriechsteifigkeit.
• Das Steifigkeitsverhalten und das Ermüdungsverhalten wurden mit dem 4-Punkt Biegebalken eruiert.
• Das Hochtemperaturverhalten wurde durch die Beständigkeit gegen bleibende Verformung und durch den komplexen Schermodul und den Phasenwinkel des Bitumens bestimmt.

Abb. 7 zeigt die Beständigkeit gegen Tieftemperaturverhalten des Mischgutes AC22 binder mit 0%,15% bzw. 20% Ausbauasphaltbeigabe. Die Ausfallstemperatur von minus 25 Grad wurde bei allen Sorten unterschritten, zu erkennen war  sogar ein leicht verbessertes Verhalten bei den Mischgutsorten mit RA Material. Die Bruchspannung war bei allen Proben sehr gut und lag zwischen 4 und 3,4 N/mm².

Zusammenfassend kann gesagt werden:

• Der AC22 binder RA zeigte kein schlechteres Kälteverhalten weder in der Mischgutschichte noch bei der Bindemittelprüfung.
• Der AC32 trag RA wies sogar ein leicht verbessertes Kälteverhalten auf. Das lag teilweise daran, dass hier ein sehr weiches Bindemittel zugegeben wurde
• Der AC 22 binder RA erfüllte die Anforderungen der höchsten Kategorien, beim AC32 trag RA war ein leicht reduziertes Ermüdungsverhalten bei Zugabe von 30% Ausbauasphalt erkennbar. Hier dürfte demnach auch zirka die Obergrenze liegen, ohne dass gravierende Qualitätsverluste zu erwarten sind, sofern der Ausbauasphalt nicht über eine Paralleltrommel zugeführt wird.

Mit dem Pilotprojekt wurde bewiesen, dass mit dem Ausbauasphalt im Mischgut ein sehr hochwertiger Asphalt hergestellt  werden kann. Anreize, Ausbauasphalt dem Mischgut beizumengen, könnten zukünftig in der Ausschreibung geschaffen  werden, sofern der Markt aus Preisgründen nicht ohnedies verstärkt Ausbauasphalt dem Mischgut beimengt. Empfohlen wird die Festlegung der Grenzwerte der Bruchtemperatur Tcrack–25Grad in der Ausschreibung und die Überprüfung mit einer GVO Abnahmeprüfung.

Die ASFINAG ist ein wirtschaftlich und ökologisch handelndes Unternehmen und ist bedacht die Ressourcen bestmöglich zu nutzen. Die Wiederverwendung von Ausbauasphalt im Mischgut wird als äußerst sinnvoll und zukunftsweisend betrachtet um diese gesetzten Ziel zu erreichen.

Ing. Franz Q. FEGELIN
ASFiNAG Bau Management GmbH
8074 Graz-Raaba, Fuchsenfeldweg 71
e-mail: franz.fegelin@asfinag.at

DI Gerhard TILLINGER
ASFiNAG Bau Management GmbH
9523 Villach, Steinbruchstraße 2a
e-mail: gerhard.tillinger@asfinag.at