Einfluss von Kornform und Wachsmodifikation auf technische, oekonomische und oekologische Eigenschaften von Gussasphalt (Teile 1 und 2)

Impact of aggregate shape and wax modification on technical, ecological and economic performance of mastic asphalt mixtures

Durch Temperaturabsenkung in der Gussasphalt-Produktion ist es moeglich, Kosten und Energieverbrauch sowie den Ausstoss gesundheitsrelevanter Aerosole ueber den gesamten Lebenszyklus zu verringern. Die Wachsmodifizierung von Bitumen zur Temperaturabsenkung ist eine Methode, die inzwischen in den Stand der Technik uebergegangen ist. In einem interdisziplinaeren Forschungsprojekt an der Technischen Universitaet Wien wurde eine effiziente Alternative zur Temperaturabsenkung von Gussasphalt entwickelt. Dazu wurden umfangreiche Untersuchungen zum Gebrauchsverhalten und zur Partikelemission sowie eine Lebenszyklusanalyse an verschiedenen temperaturabgesenkten Gussasphalten durchgefuehrt und mit einem Referenz-Mischgut verglichen. Zur Anwendung kamen eine Bitumenmodifizierung mittels Amidwachs sowie die neu entwickelte Methode, bei der Kantkorn gezielt durch Rundkorn ersetzt wird. Dabei zeigt sich, dass fuer beide Methoden eine Temperaturabsenkung von 30 Grad Celsius erreicht werden kann. Werden beide Methoden kombiniert, also Wachsmodifikation und Einsatz von Rundkorn, so kann die Temperatur um 50 Grad Celsius abgesenkt werden. In Bezug auf das Gebrauchsverhalten zeigt sich, dass der Widerstand gegen bleibende Verformungen nicht durch die Kornform beeinflusst wird, und dass die Amidwachs-Modifikation zu einer Verdopplung des Verformungswiderstands fuehrt. Der Widerstand gegen Kaelterisse wird weder durch die Kornform noch durch Amidwachs-Beigabe beeinflusst. Die Emissionsanalyse zeigt, dass mehr als 80 Prozent der bei der Produktion ausgestossenen Partikel kleiner als 2,5 Mikrometer sind. Aus der Sicht der Lebenszyklusanalyse ist die Hauptmotivation fuer Temperaturabsenkung die deutliche Verringerung der Partikelemissionen. Bei 50 Grad Celsius Absenkung reduzieren sich die PM10-Emissionen um 80 Prozent. Zudem koennen 20 Prozent der Produktionsenergie eingespart werden. Der Einsatz von Wachs reduziert Energiekosten bei der Produktion, erhoeht jedoch bei Beruecksichtigung der Materialkosten die Gesamtkosten. Insgesamt legen die untersuchten Varianten nahe, dass der Einsatz von Wachsadditiven als kontrovers, der Ersatz von Kantkorn durch Rundkorn als vorteilhaft einzustufen ist. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: Temperature reduction of mastic asphalt (MA) mixtures has the potential to decrease cost and energy demand as well as health-relevant emissions of particulate matter throughout the life cycle. The state-of-the-art method for temperature reduction is wax modification of the bituminous binder to reduce its viscosity. In this paper, the results of an extensive study on mechanical performance, particulate matter emission and life-cycle analysis of temperature-reduced MA are presented. Therefore, a reference MA is compared to three temperature-reduced MAs: a state-of-the-art reduction by modification with amide wax and an alternative method by substituting crushed by rounded aggregates. For both methods, a temperature reduction of 30 K can be realized. In addition, a combination of both methods, wax modification and use of rounded aggregates, is investigated, for which a reduction of 50 K is possible. The results show that the resistance to permanent deformation is not decreased by using rounded aggregates and that it can be doubled by employing amide wax regardless of the aggregate shape. Resistance to low-temperature cracking is affected by neither of the employed methods for temperature reduction. Emission analysis reveals that more than 80 percent of the emitted particulates are below 2.5 μm. From a life cycle perspective, a main benefit of temperature-reduced MAs is the significant decrease in particulate emissions, and that a reduction of 50 K reduces PM10 emissions by 80 percent. Also, up to 20 percent of production process energy can be saved when the mixing temperature is reduced by 50 K. Application of a wax additive reduces process energy costs, but increases the total life cycle costs. Based on the considered scenarios, the application of additives is controversial and the substitution of crushed aggregates by round aggregates seems to be beneficial. (A)

  • Availability:
  • Authors:
    • Hofko, B
    • Dimitrov, M
    • Schwab, O
    • Weiss, F
    • Kaspar-Giebl, A
    • Rechberger, H
    • Grothe, H
  • Publication Date: 2016

Language

  • German
  • English

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 264-70 & pp 374-80
  • Serial:
    • Straße und Autobahn
    • Volume: 67
    • Issue Number: 4&5
    • Publisher: KIRSCHBAUM VERLAG GMBH
    • ISSN: 0039-2162

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01610232
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jul 19 2016 3:06AM