Kalkhydrat - Mischgut für das hochrangige Straßennetz

Erfahrungen in der Praxis

Mittlerweile sind 6 Jahre vergangen, seit in Österreich die ersten Strassen mit Kalkhydrat modifizierten Mischgut hergestellt wurden. 50 Bauvorhaben über 6 Bundesländer verteilt wurden dabei von 17 unterschiedlichen Straßenbauunternehmen erfolgreich abgewickelt. Die praxisgerechte Mischgutherstellung wurde auf 36 verschiedenen Mischanlagen vor Ort bestätigt. Dabei sind die positiven Eigenschaften des Kalkhydrates bei der Verwendung als hochqualitativer Füllstoff in der Asphaltindustrie außerhalb Österreichs seit mehreren Jahrzehnten erprobt und anerkannt. In den USA ist die Anwendung im Asphalt bereits seit 1910 bekannt. In 9 Bundesstaaten ist die Verwendung im Asphaltmischgut bereits verpflichtend.
Ausschlaggebend für den Siegeszug sind die haftungsverbessernde Wirkung besonders bei Feuchtigkeitseinfluss, sowie die geringere Versprödung bei der Bitumenalterung. Die Versteifende Wirkung und damit verbundene höhere Verformungsbeständigkeit wurde erst später entdeckt.
In den letzten Jahren hat auch die Verwendung in Europa stark zugenommen. Vor allem am hochrangigen Straßennetz wird der bewährte Baustoff gerne eingesetzt.

Vorteile von Asphalt mit Kalkhydrat

Zahlreiche Untersuchungen zeigen, dass durch die Zugabe von 3 M-% Kalkhydrat eine Verbesserung der Eigenschaften der hergestellten Asphalte erzielt wird. Deutliche Verbesserungen sind im Wesentlichen bei den folgenden 4 Punkten zu beobachten:

• Quellverhalten (Wasserempfindlichkeit)
• Zugfestigkeit (Haftungsverhalten)
• Bitumenalterung (Versprödung)
• Plastische Verformungen (Spurrinnen)

Steigende Verkehrsbelastung

Auch wenn zuletzt, aufgrund der allgemeinen Wirtschaftskrise, das Verkehrsaufkommen auf Österreichs Straßen nicht zugenommen hat, so ist in den letzen Jahren trotzdem ein rasanter Anstieg des Schwerverkehrs zu beobachten. Zukunftsprognosen zufolge wird auch in den nächsten Jahren der LKW-, vor allem der Transitverkehr zunehmen. Diese steigenden Verkehrsbelastungen können die bisher bekannten Baustoffe auf Dauer nicht mehr aufnehmen. Dadurch ermüden die Straßen nach kürzerer Zeit und es sinkt die Lebensdauer. In der RVS 02.01.22 wird für Asphaltstraßen eine Abschreibungszeit von 20 Jahren angesetzt. Eine wirtschaftliche Möglichkeit diese Vorgabe auch weiterhin erfüllen zu können, ist der Einsatz von Kalkhydrat als im Asphaltmischgut. Dies hat auch bereits Einzug in die Mischgutbezeichnung gefunden. So gibt es in der aktuellsten RVS 08.97.05 die Mischgutbezeichnung AC binder H2 G4, für mit Kalkhydrat modifizierte Binderschichten. Auf dem hochrangigen Straßennetz haben sich bisher aber die Mischgutsorten mit polymermodifizierten Bitumen und Kalkhydratfüller bewährt.

Referenzen im hochrangigen Straßennetz

Baustellenberichte

S6 – Semmeringer Schnellstraße

In beiden Fahrtrichtungen wurde im Sommer 2009 von Km 0,0 bis km 10,0 auf der Semmeringer Schnellstraße wie auch die angrenzenden Zubringer Abschnittsweise die gesamte Deckschichte erneuert. Dort wo es möglich war die Schichtdicke gering zu halten, wurde auf ca. 31.000 m² eine Dünnschichtdecke aufgebracht. Auf den restlichen 170.000 m²  wurde ein SMA 11 45/80-65 S1, G1 eingebaut. Das Mischgut wurde von der Mischanlage AMS in Loipersbach hergestellt. Die Zugabe von Kalkhydrat wurde zur Erhöhung der Lebensdauer von der TPA empfohlen um letztendlich die Sicherheiten der Ausführenden Baufirma (Arge Swietelsky-Strabag) bei der Einhaltung der Gewährleistung zu vergrößern.

A23 – Altmannsdorfer Ast

Ein weiteres Baulos befindet sich im Bereich wo die A 23 auf die Altmannsdorfer Straße trifft wurden die Abbiegespuren im Kreuzungsbereich, 2007 mit einer neuen Trag- und Deckschichte versehen.
Es ist bekannt, dass vor Kreuzungen durch die Verzögerungs- und Reibungskräfte eine erhöhte Beanspruchung der Fahrbahn erfolgt. Kalkhydrat als Füller trägt dabei maßgeblich zu einer leistungsstarken und somit dauerhaften Asphaltschicht bei. Selbst bei Lufttemperaturen um die 40 °C, wie sie im Juli 2007 herrschten, muss die Fahrbahn eine lange Nutzungsdauer aufweisen. Die letzten 150 m der A23 wurden aufgrund der erhöhten Belastung mit Kalkhydrat modifizierten Mischgut (grün), der Rest mit herkömmlichem PmB - Mischgut (schwarz), hergestellt.

Im Frühjahr 2008 wurden, an vor Ort entnommenen Bohrkernen, Spurbildungstest durchgeführt. Das Ergebnis korreliert mit den bereits bekannten Ergebnissen aus dem Prüfbericht von Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Ronald Blab (TU-Wien). Um bis zu 12 % geringere Verformungen (proportionale Spurrinnentiefe) bei mit Kalkhydrat modifizierten PmB-Mischgut.

Ergebnisse des Spurbildungstest nach 10.000 Belastungszyklen  (nach EN 12697-22)

   
A21 Alland (2007)

Auch auf der A21, im Bereich Autobahnabfahrt Alland, wurden in Fahrtrichtung St. Pölten (Km 12,480 – 13,400), im Herbst 2007, Kalkhydrat mit Polymerbitumen modifiziertem Mischgut eingebaut.
Die ca. 3000 To Mischgut wurden von der AWW Wöllersdorf gemischt und geliefert. Eingebaut wurde von der ARGE A21, Deckensanierung (Held & Franke – Lang & Menhofer) an insgesamt 5 Tagen, von 25.10 bis 14.11.
Auch hier wurde wie schon auf der A23 die Trag- und Deckschicht erneuert. Als Tragschicht wurde AC 22 binder 45-80/65 H1 G4 gewählt, als Deckschicht SMA 11 45-80/65 S1 G1 beide jeweils mit 3 M-% Kalkhydrat.

A21 Steinhäusl (2009)

Aufgrund der positiven Erfahrungen wurde auch im heurigen Jahr auf der A 21 ein Baulos mit Kalkhydrat von der ASFINAG ausgeschrieben. Diesmal eine besondere Herausforderung bei der Rezepturerstellung, da als Deckschichte ein offenporiger und lärmmindernder SMA 11 PmB 45/80-65 S3 G1 gewählt wurde. Der erste Teil wurde in Fahrtrichtung St. Pölten bereits im Frühjahr 2009 eingebaut. In Fahrtrichtung Wien wird der Rest der 65.000m² im Herbst folgen.

S35 – Brucker Schnellstraße

Im Sommer 2008 wurde auf der S 35 (Brucker - Schnellstraße) in Fahrtrichtung Bruck an der Mur die Fahrbahn zur Gänze neu aufgebaut. Auf das fertig gestellte Planum der oberen Tragschichte folgte im September die Asphaltkonstruktion. Dabei wurde von der ASFINAG in allen 4 Lagen (1x 9,5 cm trag, 2x 6cm binder, 1x  3,5cm SMA) die Verwendung von Kalkhydrat ausgeschrieben. Das Baulos erstreckte sich von km 25,5 bis km 26,5 in einer Breite von 10,5m, was eine Fläche von 10.500 m² ergibt, bei 25 cm Dicke errechnen sich ca. 6800 To Mischgut.
Das Mischgut entstammt der Mischanlage Graz Nord und wurde von der STRABAG in 2 Fertigerbahnen nebeneinander eingebaut.

Kreisverkehr B50 bei Jois

Nach den positiven Erfahrungen mit Kalkhydrat im Asphalt auf der B 62, wo seit 2004 in jährlichen Abständen die Verformung im Vergleich zu PmB beobachtet wird, entschloss man sich bei  der Burgenländischen Landesregierung erstmals auch einen Kreisverkehr mit Kalkhydrat modifizierten Mischgut auszuführen.
Dabei wurde bei Km 21,10 auf der B 50 im Ortsgebiet von Jois ein Kreisverkehr neu errichtet. Die Asphaltierungsarbeiten wurden von der Teerag Asdag Parndorf ausgeführt. Die 250 Tonnen Deckschicht (3cm AC 11 deck PmB 45/80-65 A2 G1 Ka25) sowie die 400 Tonnen Binderschicht (9cm AC 32 binder PmB 25/55-65 H1 G4 Ka25) wurden von der AMW Parndorf gemischt. Diesmal muss Kalkhydrat im Asphalt durch das Längsgefälle der Straße, der Querneigung im Kreisverkehr und zusätzlich den Scherkräften welche in einem Kreisverkehr auftreten, besonderen Belastungen standhalten.

Eine Vielzahl von Vorteilen

Vorteil Nr. 1 – Höher Verformungswiderstand:
Durch die Zugabe von 2,5 Masse-% Kalkhydrat zum Mischgut wird eine wesentlich längere Lebensdauer erreicht. Die Widerstandsprüfungen gegen plastische Verformung der TU - Wien zeigen das bei einer Verformung von 1,2%, das Mischgut ohne Kalkhydrat 7.500 Lastwechseln, hingegen das Mischgut mit Kalkhydrat 20.000 Lastwechseln standhält. Die höhere Verformungsbeständigkeit bei Mischgut mit Kalkhydrat wurde auch auf mehreren Versuchsstrecken durch Spurbildungstests bestätigt.

Vorteil Nr. 2 – Geringeres Quellverhalten:

Kalkhydrat reagiert ähnlich wie im Bereich der Bodenstabilisierung mit dem Bitumen und verdrängt unerwünschte quellfähige Bestandteile. Zusätzlich reagiert Kalkhydrat mit den ladungshöherwertigen Molekülen des Bitumens und verhindert dadurch die Bildung von wasserlöslichen Seifen. Diese Seifen bewirken eine Verminderung der Bindekraft und führen so zu Schäden durch Feuchtigkeit. Die durch Kalkhydrat gebildeten unlöslichen Calciumseifen ziehen dagegen kein Wasser ins System.

Vorteil Nr. 3 – Höhere Haftzugfestigkeiten:

Durch die Zugabe von Kalkhydrat erhöht sich auch die Haftzugfestigkeit zwischen Bindemittel und Gestein. Besonders bei saurem Gestein ist durch die hohe Alkalität eine deutliche Verbesserung der Affinität zu beobachten. Auch eine Erhöhung der Kontaktfläche des Bindemittelfilms ist dabei zu beobachten.

Vorteil Nr. 4 – Geringere Versprödung des Bitumens:

Kalkhydrat verringert die Alterungsgeschwindigkeit des Asphaltes, indem es die Oxidation des Bitumens verlangsamt. Dieser Effekt entsteht durch die Reaktion des Kalkhydrates mit den ladungshöherwertigen Molekülen des Bitumens. Dadurch werden die Veränderungen im Chemismus des Bitumens verlangsamt. Als Folge bleibt der Asphalt während der Gerbrauchsdauer elastischer und über Jahre gegen Versprödungsrisse besser geschützt.

Vorteil Nr. 5 – Kosten sparen und Lebensdauer erhöhen:

Durch die ersten 4 Vorteile lässt sich Kalkhydrat im Asphalt für Bauherrn wie Baufirma gewinnbringend einsetzen. Durch die längere Lebensdauer erhält die ausführende Firma mehr Sicherheit bei der Gewährleistung und der Bauherr bessere und sichere Straßen.

WOPFINGER BAUSTOFFINDUSTRIE GmbH
DI. Christof KUNESCH
Ing. Stefan NEUMANN
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