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Recyclingmaterialien in ungebundenen Schichten des Straßen- und Wegebaus:

Frostschutzschicht (FSS), Schottertragschicht (STS), kombinierte Frostschutz-Tragschicht (KFT)

Eine Frostschutzschicht muss sicherstellen, dass das unter der gebundenen Tragschicht befindliche Material möglichst hohe Drainageeigenschaften und eine entsprechend geringe Wasseraufnahmefähigkeit aufweist. Nur so können Frostschäden vermieden werden, die im Extremfall zu Beschädigungen der darüber liegenden Schichten führen könnten. Der zulässige Feinkornanteil derartiger Materialien ist entsprechend der geltenden Regelwerke im Straßenbau stärker limitiert. Wichtig ist neben der Sieblinie des Ausgangsmaterials auch die Kornstabilität, damit eine Veränderung des Feinanteils durch Kornzerrieb infolge mechanischer Belastung bei Herstellung und Gebrauch der Schichten ausgeschlossen werden kann. Sollen diese Schichten auch als Schottertragschicht (KFT) dienen, sind die Anforderungen an das Ausgangsmaterial entsprechend hoch. In aller Regel wird Betonbruch oder aufbereiteter Straßenschotter als Ausgangsmaterial eingesetzt, der bis zu 30% Körnungen aus gemischtem Bauschutt enthalten kann.

Das im Prinzip für den Straßenbau hergestellte Frostschutzmaterial kann die gleichen Eigenschaften aufweisen wie das Frostschutzmaterial für den Einsatz unter Fundament- und Bodenplatten. Daher ist dies ebenfalls ein typischer Einsatzbereich für RC-Materialien in ungebundenen Schichten. In der Praxis wird das so aufbereitete Frostschutzmaterial für beide Fälle eingesetzt.

Mindestanforderungen an die bauphysikalischen Eigenschaften und an die stoffliche Zusammensetzung der eingesetzten Materialien werden sowohl in der TL SoB-StB 04 (Baustoffgemische) als auch in der TL Gestein StB 04 (Gesteinskörnungen) beschrieben. Bei möglicherweise auftretenden Überschneidungen von Anforderungen in den Regelwerken ist die TL SoB-StB 04 anzuwenden.

Die Anforderungen an die stoffliche Zusammensetzung der drei Schichten (FSS, STS, KFT) unterscheiden sich nicht und sind in Tabelle B1 der TL Gestein-StB 04 geregelt. Danach sind die Anteile größer 4 mm an Asphaltgranulat oder Klinker, Ziegel und Steinzeug auf jeweils maximal 30% begrenzt. Problematische mineralische Stoffe wie beispielsweise Putze und Kalksandstein dürfen zu maximal 5% , Leichtbaustoffe bis max. 1% enthalten sein. Der Anteil an Fremdstoffen wie beispielsweise Holz oder Gummi muss unter 0,2% liegen. Mit Straßenpech und pechhaltigen Bindemitteln gebundene Stoffe sind auszuschließen.

Hinsichtlich der bauphysikalischen Eigenschaften gibt es jedoch anwendungsspezifische Unterschiede. So sind beispielsweise unterschiedliche Baustoffgemische zulässig. Für eine Schottertragschicht darf nur 0/32, 0/45, 0/56 eingesetzt werden. Für Frostschutzschichten sind erheblich mehr Möglichkeiten zulässig. Auch bei Widerstand gegen Frostbeanspruchung und gegen Schlagzertrümmerung unterscheiden sich die Werte von Frostschutzschicht und Schottertragschicht.

Das im Prinzip für den Straßenbau hergestellte Frostschutzmaterial kann die gleichen Eigenschaften aufweisen wie das Frostschutzmaterial für den Einsatz unter Fundament- und Bodenplatten. Daher ist dies ebenfalls ein typischer Einsatzbereich.

Deckschichten ohne Bindemittel werden bevorzugt im ländlichen Wegebau oder beispielsweise für Fuß- und Radwege eingesetzt. Es handelt sich hierbei um eine Schicht die nur aus abgestuften Mineralgemisch ausgeführt wird und keinerlei hydraulische oder bituminöse Bindemittel enthält.

Die bauphysikalischen Anforderungen nach TL SoB-StB 04 sind vergleichsweise geringer als bei Frostschutz- und Schottertragschichten, wobei diese wiederum unter den Deckschichten ohne Bindemittel  eingesetzt werden. Für Deckschichten ohne Bindemittel liegt der minimale Feinanteil (< 0,063 mm) bei ≥ 8 Massen-% der maximale Feinanteil (> 0,063 mm) bei ≤ 15 Massen-%.

unter Pflaster und Plattenbelägen

Da beim Einsatz unterhalb von Pflasterdecken und Plattenbelägen die RC-Baustoffe als Bettungs- bzw. Fugenmaterial dienen,  werden vor allem Körnungsgruppen mit geringem Größtkorn eingesetzt, typischerweise Hartsteingemische aus qualifiziert aufbereitetem Hochbauschutt.

Die bauphysikalischen Anforderungen an RC-Baustoffe für Pflasterdecken und Plattenbeläge ähneln denen für einem Einsatz in ungebundenen Schichten und sind ebenfalls den Vorgaben der TL Gestein-StB 04 sowie den TL Pflaster-StB 06 zu entnehmen.

In diesem Einsatzbereich ist das Material Niederschlagswasser und Frost ausgesetzt. Entsprechend wichtig sind gute qualitätsgesicherte RC-Baustoffe, die den hohen umwelttechnischen und bauphysikalischen Eigenschaften genügen. Die Verwendung als Bettungs- und Fugenmaterial ist ein wichtiger Absatzweg für das beim Brechen von bspw. Altbeton anfallende Feinmaterial.

 

 

Recyclingmaterialien in gebundenen Schichten des Straßen- und Wegebaus:

Hydraulisch gebundene Tragschicht (HGT)

Hydraulisch gebundene Tragschichten bestehen aus einem abgestuften Korngerüst aus RC- oder Primärgesteinskörnungen und einem Bindemittel. Für den Einbau werden sog. Fertiger eingesetzt. HGTs kommen hauptsächlich im Unterbau des qualifizierten Straßen- und Wegebaus bei unzureichenden natürlichen Bodeneigenschaften zum Einsatz und finden z. T. unterhalb von bituminös gebundenen Schichten bzw. Betondecken Verwendung. In der Regel erfolgt die Herstellung von hydraulisch gebundenen Tragschichten im Straßenbau aus mineralischen Restmassen aus dem Straßenbau.

Die Anforderungen an die stoffliche Zusammensetzung von RC-Baustoffen sind in Tabelle B1 der TL Gestein-StB 04 geregelt. Danach sind die Anteile größer 4 mm an Asphaltgranulat oder Klinker, Ziegel und Steinzeug auf jeweils maximal 30% begrenzt. Problematische mineralische Stoffe wie beispielsweise Putze und Kalksandstein dürfen zu maximal 5% , Leichtbaustoffe bis max. 1% enthalten sein. Der Anteil an Fremdstoffen wie beispielsweise Holz oder Gummi muss unter 0,2% liegen. Mit Straßenpech und pechhaltigen Bindemitteln gebundene Stoffe sind auszuschließen.

Nach TL Beton-StB 07 sind für hydraulisch gebundene Tragschichten die Baustoffgemische 0/32 und 0/45 zugelassen. Die Anforderungen an die Korngrößenverteilung von hydraulisch gebundenen Tragschichten sind den Bildern 1 und 2 der TL Beton-StB 07 zu entnehmen.

Die Kornform grober Gesteinskörnungen wird nach DIN EN 933-4 als Kornformkennzahl oder nach DIN EN 933-3 als Plattigkeitskennzahl bestimmt. Das Prüfverfahren nach DIN EN 933-3 ist das Referenzprüfverfahren. Kornform- und Plattigkeitskennzahl liegen bei jeweils kleiner gleich 50.

Der Nachweis des ausreichenden Widerstandes gegen Frostbeanspruchung hat durch die Bestimmung der Wasseraufnahme gemäß den Prüfverfahren der DIN EN 1097-6, Anhang B oder falls erforderlich direkt durch die Bestimmung des Widerstandes gegen Frostbeanspruchung zu erfolgen. Wenn die Wasseraufnahme der festgelegten Kategorie Wcm 0,5 entspricht, ist von einer ausreichenden Widerstandsfähigkeit der Gesteinskörnung gegen Frostbeanspruchung auszugehen. Wird die Anforderung der Kategorie Wcm 0,5 nicht eingehalten, ist der Widerstand gegen Frostbeanspruchung nach DIN EN 1367-1 zu bestimmen. Zulässig sind weniger als 4 M.-%.

Die Anforderungen an die Rohdichte der Gesteinskörnung ergeben sich aus den Randbedingungen des Bauvorhabens. Die Rohdichte der Gesteinskörnungen ist nach DIN EN 1097-6, Anhang A, zu bestimmen und anzugeben.

bituminös gebundene Schichten - Asphalt

Asphalt ist ein technisch hergestelltes Gemisch aus bitumenhaltigen Bindemitteln und Gesteinskörnungen sowie gegebenenfalls weiteren Zusätzen. Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen sind Asphaltbefestigungen in verschiedenartige Schichten unterteilt. Hierbei werden Asphalttrag-, Asphaltbinder- und Asphaltdeckschichten unterschieden. Asphalt mit RC-Anteilen muss die gleichen Anforderungen erfüllen wie herkömmlicher Asphalt.

RC-Gesteinskörnungen im Asphalt

Die bauphysikalischen Anforderungen für die Anwendung von RC-Gesteinskörnungen in bituminös gebundenen Schichten im Straßenbau sind in den TL Asphalt-StB 07/13 sowie in den TL-Gestein-StB 04 dargelegt. Die Verwertung von RC-Gesteinskörnungen aus Beton erfordert gemäß Anhang 1 des Merkblatt über die Wiederverwertung von mineralischen Baustoffen „M RC“ einen besonderen Eignungsnachweis, die Mitverwertung von Klinker/Ziegel/Steinzeug ebenfalls. Die Verwendung anderer RC-Mischungen ist prinzipiell ausgeschlossen.

Die Anforderungen an das Material und die Überwachung (CE-Kennzeichnung) sind ausgesprochen hoch und selbst für RC-Material aus reinem Betonbruch kaum zu erfüllen, daher werden RC-Gesteinskörnungen bisher nicht in bituminös gebundenen Schichten eingesetzt. Eine Ausnahme sind aufbereitete Gleisschotter, die in geringen Mengen teilweise in diesem Bereich eingesetzt werden.

Wiederverwenden von Ausbauasphalt (Fräs- und Aufbruchasphalt)

Die Wiederverwendung von Ausbauasphalt ist in Deutschland seit Jahren Stand der Technik. Fällt Asphalt als Ausbaustoff im Straßenbau an, so  ist er einer stofflichen Verwertung im Zuge von Straßenbaumaßnahmen zuzuführen. Die stofflich höchstwertige Verwertungsart, die grundsätzlich anzustreben ist, ist die Verwendung bei der Herstellung von neuem Asphaltmischgut, weil nur so das darin enthaltene Bindemittel Bitumen wieder als Bindemittel genutzt werden kann. Da Asphalt ein thermoplastischer Baustoff ist, kann dieser zum Teil mehrfach wiederverwendet werden. Voraussetzung für die Wiederverwendung ist unter anderem, dass der Ausbauasphalt frei von Fremdstoffen und gesundheitsschädlichen Substanzen wie beispielsweise Teer ist.

Das Asphaltgranulat ist gemäß den „Technischen Lieferbedingungen für Asphaltgranulat“, Ausgabe 2009 (TL AG-StB 09) zu klassifizieren. Die Ermittlung der maximal möglichen Zugabemengen ist in den TL Asphalt-StB 07/13 geregelt. Weitere Hinweise gibt das „Merkblatt für die Wiederverwendung von Asphalt“, Ausgabe 2009/Fassung 2013 (M WA).

Asphalttragschichten bestehen im Mittel  bereits zu ca. einem Drittel aus wiederverwendetem Ausbauasphalt. Auch in Asphaltbinder- und Asphaltdeckschichten ist der Einsatz von Ausbauasphalt möglich. Nach Forschungsarbeiten ist die Zugabe von Asphaltgranulatanteilen von über 50 M.-% in Asphaltmischgut für Asphaltbinderschichten und Asphaltdeckschichten in der Praxis möglich.

Ausführlichere Informationen sind der Broschüre „Wiederverwenden von Asphalt“ des deutschen Asphaltverbandes e. V.  zu entnehmen.

Schichten aus Beton

Analog zu den Fahrbahnen aus Asphalt gibt es auch bei Fahrbahndecken aus Beton verschiedene Schichten, an die unterschiedliche Anforderungen gestellt werden. In der Praxis wird zwischen der eigentlichen Deck- oder Verschleißschicht und den darunter liegenden Tragschichten unterschieden. Für den gebundenen Einsatz im Straßenbau werden gemäß TL Gestein-StB 04 an die unterschiedlichen Schichten aus Beton die jeweils gleichen Anforderungen an die stoffliche Zusammensetzung gestellt.

Betondeckschicht

Da Fahrbahndecken Tausalz in Verbindung mit Frost ausgesetzt sind, ist die Exposition und Beanspruchung des Baustoffes sehr hoch. Im Allgemeinen werden RC-Gesteinskörnungen nicht zur Herstellung von Betondeckschichten verwendet. Dies gilt auch dann nicht, wenn reiner Altbeton als Ausgangsmaterial verwendet wird. Die entscheidenden limitierenden Randbedingungen sind Widerstand gegen Polieren als auch die Frostbeanspruchung und hier insbesondere der Widerstand gegen Frost-Tausalz-Beanspruchung nach DIN EN 1367-1, Anhang B. 

Betontragschicht (RC-Gesteinskörnung im Unterbeton)

Die Anforderungen an die dort einzusetzende Gesteinskörnung nach TL Gestein-StB 04 unterscheiden sich für viele Parameter nicht von denen, die auch für die Verwendung in ungebundenen Schichten diskutiert wurden. Soll RC-Gesteinskörnung in den Unterbeton eingesetzt werden, ist für den Widerstand gegen die Frostbeanspruchung ein Wert von weniger als 2 M.-% gemäß DIN EN 1367-1 einzuhalten.

Die Gesteinskörnungen müssen ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen Zertrümmerung aufweisen. Der Widerstand gegen Zertrümmerung wird als Schlagzertrümmerungswert gemäß den Prüfverfahren der DIN EN 1097-2, Abschnitt 6, oder als Los-Angeles-Koeffizient gemäß den Prüfverfahren der DIN EN 1097-2, Abschnitt 6, bestimmt. Das Los-Angeles-Prüfverfahren ist das Referenzprüfverfahren. Die Anforderungen liegen bei kleiner gleich 32 bzw. kleiner gleich 40 für die Korngruppen 8/12,5 bzw. 10/14.

Der Nachweis des ausreichenden Widerstandes gegen Frostbeanspruchung hat durch die Bestimmung der Wasseraufnahme, falls erforderlich mit anschließender Bestimmung des Widerstandes gegen Frostbeanspruchung, oder direkt durch die Bestimmung des Widerstandes gegen Frostbeanspruchung zu erfolgen. Wenn die Wasseraufnahme als Kriterium für die Prüfung des Widerstandes gegen Frostbeanspruchung gefordert wird, ist sie gemäß den Prüfverfahren der DIN EN 1097-6, Anhang B zu bestimmen. Wird die Anforderung der Kategorie Wcm 0,5 nicht eingehalten, ist der Widerstand gegen Frostbeanspruchung nach DIN EN 1367-1 zu bestimmen. Der Zielwert liegt bei weniger als 4 M.-%. Die Alkali-Kieselsäure-Reaktivität von Gesteinskörnungen nach DAfStB-Richtlinie „Vorbeugende Maßnahmen gegen schädliche Alkalireaktionen im Beton“ (Alkali-Richtlinie) ist zu bestimmen. Da der Beton im Straßen-Unterbeton in der Regel keiner Wasserbeanspruchung ausgesetzt ist, hat dieser Parameter keine zentrale Bedeutung. Wird in der Betonrezeptur der Anteil an Zement als Bindemittel auf weniger als 300 kg/m³ begrenzt, muss die Reaktivität der Gesteinskörnung nicht beachtet werden.

Die Gesteinskörnung darf keine Bestandteile aufweisen, die das Erstarrungs- und Erhärtungsverhalten des Betons stören. Gesteinskörnungen und Füller, die organische oder andere Stoffe in solchen Mengen enthalten, dass das Erstarrungs- und Erhärtungsverhalten von hydraulisch gebundenen Gemischen verändert wird, müssen in Übereinstimmung mit DIN EN 1744-1, Abschnitt 15.3, hinsichtlich ihres Einflusses auf Erstarrungszeit und Druckfestigkeit beurteilt werden.

Werte zur Rohdichte sind in der TL Gestein-StB 04 nicht vorgeben. Trotzdem stellt die Rohdichte ein entscheidendes Kriterium zur Beurteilung der Eignung einer Gesteinskörnung für die Betonherstellung dar, da darüber wesentlich die Eignung des Betons selbst beeinflusst wird.