Das Themenheft beinhaltet folgende Beiträge:
Editorial
M. P. Wistuba, TU Braunschweig
Strategien in Deutschland zur Verbesserung der Ökobilanz von Asphalt
J. Büchner, M. P. Wistuba, TU Braunschweig
In Deutschland werden jährlich ca. 38 Mio. t Asphalt produziert, wofür etwa 3 Mio. t Bitumen benötigt werden und die Asphaltherstellung etwa 2,5 Mio. t CO₂-Äquivalente verursacht. Vor dem Hintergrund des European Green Deal strebt die Asphaltbranche an, diese Emissionen deutlich zu senken, ohne Qualität und Dauerhaftigkeit der Straßen zu beeinträchtigen. Zentrale Strategien sind die möglichst hohe Wiederverwendung von Ausbauasphalt, die Absenkung der Herstelltemperaturen von Asphalt um bis zu 30 °C und die flächendeckende Umsetzung von Warmasphalt-Technologien sowie die Reduktion des Bitumeneinsatzes durch den Einsatz von biobasierten Materialien. Dazu beleuchtet der Fachbeitrag den aktuellen Stand der Entwicklungen.
Gummimodifiziertes Bitumen: Eine Analyse von Dauerhaftigkeit, Ökobilanz und Wiederverwendbarkeit
L. Antczak, CTS Bitumen
Dieser Beitrag beschreibt, wie technologisch weiterentwickelte, vorreagierte gummimodifizierte Bitumengranulate (GRM) die Alterungsprozesse im Bindemittel verlangsamen, die Nutzungsdauer von Asphaltschichten nachweislich verlängern und dadurch die ökologische sowie ökonomische Gesamtbilanz des Asphaltstraßenbaus entscheidend verbessern können. Die Aussagen stützen sich auf Laboruntersuchungen, Langzeit-Praxisbeispiele und eine ganzheitliche Ökobilanzierung.
Chemische Analyse von biobasierten Ölen als Zusatz in Bitumen
I. Citic, F. Sprachowitz, L. Mortier, S. Werkovits, H. Grothe, TU Wien
Aus Straßen zurückgewonnenes Asphaltmischgut (Ausbauasphalt; engl. RAP für Reclaimed Asphalt Pavement) bildet eine wertvolle Rohstoffquelle für neue asphaltbasierte Baustoffe. Das im Ausbauasphalt enthaltene Bitumen (Altbitumen oder RAP-Bitumen) ist jedoch durch oxidative Alterungsprozesse meist stark gealtert, spröde und rissanfällig. Um diesen Effekt zu mindern, werden dem RAP-Bitumen (Altbitumen) in geringen Mengen Regeneratoren (auch Rejuvenatoren, Verjüngungsmittel) zugesetzt. Bislang ist nicht vollständig geklärt, wie diese Regeneratoren die Alterungseigenschaften von Bitumen chemisch verändern. Am Christian Doppler Labor für Chemo-Mechanische Analyse von bituminösen Materialien in Wien wurden die chemischen Auswirkungen der Alterung unter Temperatureinfluss auf drei Bindemittel untersucht, die aus RAP-Bitumen und Regeneratoren aus biobasierten Ölen zusammengemischt wurden. Die Sauerstoffaufnahme wurde mittels Infrarotspektroskopie bestimmt, der Abbau aromatischer Strukturen über Fluoreszenzspektroskopie verfolgt und die Reaktivität der Bio-Öl-eigenen Alkene durch Kernresonanzspektroskopie charakterisiert. Als Referenz diente ein RAP-Bitumen ohne Zusätze. Die Ergebnisse zeigen deutliche Veränderungen im Alterungsverhalten gegenüber den unmodifizierten Bitumenproben. Sie erweitern damit das Verständnis um die molekularen Wirkmechanismen von biobasierten Regeneratoren und unterstützen die Entwicklung nachhaltiger Strategien zur hochwertigen Wiederverwendung von Asphalt.
Teilsubstitution von Bitumen durch Lignin: Eine gesamtheitliche Betrachtung des Gebrauchsverhaltens
F. Otto; A. Rink; S. Stelter, V. Rosauer, U. Stöckert, BASt
Zu den zentralen gegenwärtigen Herausforderungen im Straßenbau zählen die Ressourcenschonung, die Reduzierung von Treibhausgasemissionen und die Abkehr von fossilen Rohstoffen. Mögliche Ansätze zur Bewältigung dieser Herausforderungen bestehen in der teilweisen oder vollständigen Substitution von Bitumen durch Produkte, welche auf nachwachsenden Rohstoffen basieren. Lignin als Biopolymer bietet aufgrund seiner chemischen Ähnlichkeit zum Bitumen ein hohes Potenzial der zumindest teilweisen Substitution von Bitumen. Für einen zweckmäßigen und zielgerichteten Einsatz ist jedoch die grundlegende Erforschung relevanter Verfahren zur chemischen Charakterisierung von Lignin als Rohstoff, der Methoden zur Vermischung von Lignin mit Bitumen und der Bewertung der Eigenschaften des hieraus resultierenden alternativen Bindemittels erforderlich. Einige dieser Fragestellungen wurden im Rahmen der Eigenforschung an der Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen adressiert und werden nachfolgend ausführlicher vorgestellt. Die hieraus generierten Erkenntnisse zeigen, dass Lignin ein hohes Potenzial hat, als Komponente in einem alternativen Bindemittel eingesetzt zu werden. Über einen ganzheitlichen Einsatz wurde der Fokus auf die Auswirkung von Lignin auf die Veränderung von Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften eines konventionellen Straßenbaubitumens gelegt. Diese Erkenntnisse dienen als Grundlage für weitere Forschungs- und Entwicklungsansätze auf diesem Gebiet und sollen einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung des Straßenbaus hin zu mehr Nachhaltigkeit leisten.
Pilotprojekt zur Erprobung einer nachhaltigen Asphaltbauweise – Asphalttragschicht aus 100 M.-% Asphaltgranulat
T. Patzak, TU München
J. Eicher, München
A. Alisov, BAM
Auf einem Testgelände in der Nähe von München wurde ein innovatives, ressourcenschonendes Konzept für Asphalttragschichten erfolgreich realisiert. Das Asphaltmischgut bestand vollständig aus Asphaltgranulat zuzüglich geeigneter Zusätze. Ziel war neben der ökologischen Optimierung eine Reduzierung der Produktionstemperatur um mindestens 25 °C im Vergleich zu konventionellem Asphaltmischgut sowie ein uneingeschränkter, praxisgerechter Einbau. Die Untersuchungen bestätigen die Einhaltung der Anforderungen des Technischen Regelwerks. Ergänzende Performanceprüfungen verdeutlichen zugleich die Grenzen der Anwendbarkeit dieses Konzepts.
Vom Asphaltrechner-Schweiz bis zum SABINA-Bilanzrechner: Praxisnahe Ökobilanzierung für die Straßeninfrastruktur von morgen
T. Pohl, Umtec
M. P. Wistuba, TU Braunschweig
A. Weninger-Vycudil, HCW
Klimaneutralität im Straßeninfrastrukturbereich erfordert belastbare Informationen über Umweltwirkungen von Bauweisen, Materialien und Aufbauvarianten. Der Beitrag zeigt, wie Ökobilanzen – gestützt durch digitale Werkzeuge wie den Asphaltrechner-Schweiz und den kürzlich neu entwickelten SABINA-Bilanzrechner – fundierte und vergleichbare Bewertungen ermöglichen. Neben produktspezifischen CO₂-Werten werden auch Systemvergleiche (Asphalt- vs. Betonbauweise) sowie direkte und indirekte Emissionen über den gesamten Lebenszyklus betrachtet. Am Beispiel eines 10 km langen Autobahnabschnitts wird illustriert, wie differenziert solche Bewertungen ausfallen können – und welche Potenziale in der frühzeitigen Integration ökologischer Kriterien in Planung und Ausschreibung liegen. Für Deutschland eröffnen sich daraus praxisnahe Ansätze zur Umsetzung von Klimazielen im Straßenbau.
Straßenbau neu gedacht: effektive Maßnahmen zur CO2e-Minderung
E. Thudt, R. Zimmermann, Autobahn GmbH
Das Klimaschutzgesetz schreibt bis 2030 eine Reduzierung der Treibhausgase (CO2e) um 65 % gegenüber 1990 vor. Im Asphaltstraßenbau bringt die Autobahn GmbH Niederlassung Südwest dieses Ziel in greifbare Nähe: Der Ansatz: Bei der Vergabe eines Pilotprojekts wurde neben dem Preis auch der CO2e-Fußabdruck gewertet – eine Möglichkeit zur Bewertung der Nachhaltigkeit. Die Berechnung erfolgte im Zuge der Ausschreibung softwarebasiert auf Grundlage von belastbaren CO2e-Stammdaten für alle Baustoffe und Zusätze. Um die vertraglich vereinbarten Gesamtemissionen einzuhalten, kamen in der Bauphase mehrere Instrumente und Technologien zum Einsatz, darunter temperaturabgesenkter Asphalt, ein auf genauer Vorerkundung basierendes, maximales Recycling des Asphalts aus der Bestandsfahrbahn, digitale Steuerung und Optimierung der Bauprozesse sowie Biobrennstoffe in den Asphaltmischwerken und Biokraftstoffe in den Lkws. Das Erreichen der vereinbarten Gesamtemissionen wurde mit Hilfe einer KI-gestützten Nachbilanzierung geprüft. Das Pilotprojekt auf der A6 zeigt, dass mit heutigen Verfahren mehr als 70 % CO2e-Reduktion gegenüber 1990 möglich sind. Im Beitrag wird beschrieben, dass mit Hilfe von temperaturabgesenktem Asphalt, Wiederverwendung von hohen Asphaltgranulatzugaben und alternativen Brennstoffen an Asphaltmischanlagen und in der Logistik die Klimaschutzziele erreicht werden können.