Die Wiederverwendung von Asphalt ist ein echtes Erfolgsmodell. Seit gut 20 Jahren werden etwa 80 % des angefallenen Ausbauasphaltes bei der Heißmischgutherstellung wiederverwendet, wobei die Recyclinganteile in Asphalttragschichten deutlich über denen in Binder- bzw. Deckschichten liegen. Künftig ist eine deutliche Verschiebungen der Asphaltproduktionsmengen zu erwarten – weniger Asphalttragschichtmischgut und dafür mehr Asphaltbinder- und vor allem Asphaltdeckschichtmischgut. Die bestehenden Möglichkeiten der Wiederverwendung müssen deshalb konsequent bei jeder Baumaßnahme genutzt werden, andernfalls reichen die Haldenkapazitäten an den Mischwerken bald nicht mehr aus und unsere funktionierende Kreislaufwirtschaft gerät in ein Ungleichgewicht. Wir haben die Verpflichtung mit den uns zur Verfügung stehenden finanziellen und ökologischen Ressourcen achtsam umzugehen. Ausschreibungen die die Wiederverwendung ausschließen oder unsinnig einschränken verstoßen gegen die Grundsätze wirtschaftlichen und ökologischen Handelns und müssen der Vergangenheit angehören. Die Aufgabenstellung der Zukunft liegt in der Wiederverwendung von Asphaltgranulaten der zweiten und dritten Generation mit stark gealterten Recyclingbitumen. In Hamburg wird deshalb seit einigen Jahren anhand von Untersuchungsstrecken ein neuer Weg erprobt. Über den Einsatz sogenannter Verjüngungsmittel werden dem durch Oxidation und Verdunstung gealterten Recyclingbitumen jene Eigenschaften zurückgegeben, die im Laufe der Liegezeit des Asphaltes verloren gegangen sind. Das Recyclingbitumen wird über diesen alternativen Weg wieder annähernd in den Ursprungszustand zurückversetzt, so dass auch bei starkem Alterungsgrad hohe Recyclinganteile ohne Qualitätseinbußen möglich sind. Hamburg verfolgt das langfristige Ziel einer nachhaltigen Materialwirtschaft im Straßenbau, die es ermöglicht, unabhängig von aktuellen Straßenprojekten auf auskömmliche Mengen aufbereiteter Asphaltgranulate für die Wiederverwendung zugreifen zu können. Die Erkenntnisse aus vielen eigenen Untersuchungsstrecken zeigen, dass die Bitumenverjüngung gelingt und der erzielte Effekt auch über Jahre erhalten bleibt. Der generelle Ausschluss von Ausbauasphalten mit stark oxidierten Bitumen ist vor dem Hintergrund der langfristigen Verfügbarkeit von Bitumen für die Zukunft nicht zielführend. Wir sind zuversichtlich die Bitumenverjüngung mittelfristig im technischen Regelwerk verankern zu können.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

Seit über 30 Jahren ist die Wiederverwendung von Asphalt ein echtes Erfolgsmodell. Sie stellt die vorbildliche Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft auf höchstem Wertschöpfungsniveau dar und übt nachweislich einen positiven Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Asphaltbauweise aus. Ökologisch und Ökonomisch liegen die Vorteile des Asphaltrecycling klar auf der Hand. Die Ausbeutung wertvoller Primärrohstoffe und damit verbundene umweltbelastende Transporte können deutlich reduziert und die langfristige Verfügbarkeit von Asphalt zu wettbewerbsfähigen Konditionen gewährleistet werden. Für den Straßenbaulastträger wird damit eine größtmögliche Wertschöpfung erzielt. Die Recyclinganteile von Ausbauasphalt liegen in Deutschland bereits auf hohem Niveau. Seit Jahren werden etwa 80 % des angefallenen Ausbauasphaltes bei der Heißmischgutherstellung wiederverwendet, wobei dem neuen Asphalt im Mittel über alle Asphaltmischgutarten ca. 20 % Ausbauasphalt zugegeben werden. Angestrebt wird den Recyclinganteil weiter zu erhöhen auf 30 % bis 50 % auch bei Deck- und Binderschichten. Die Aufgabenstellung der Zukunft wird dabei vor allem in der Wiederverwendung von Asphaltgranulaten der zweiten und dritten Generation mit stark gealterten bitumenhaltigen Bindemitteln liegen. Zielsetzung hier ist die Reaktivierung des Bitumens durch Zugabe von geeigneten Produkten, um die wertvollen Rohstoffe gemäß Kreislaufwirtschaftsgesetz wieder höchstwertig einsetzen zu können.

1 Einleitung

Die Wiederverwendung von Asphalt ist ein echtes Erfolgsmodell. Seit über 30 Jahren stellt sie die vorbildliche Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft auf höchstem Wertschöpfungsniveau dar. Sie übt nachweislich einen positiven Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Asphaltbauweise aus. So zeigt sich seit Jahren eine erhebliche Diskrepanz zwischen den amtlichen Preisindizes für Bitumen und für Asphalt. Nach den Zahlen des Statistischen Bundesamtes hat sich der Bitumenpreisindex allein in den Jahren von 2005 bis 2016 um ein Delta von 181 % erhöht. Der Asphaltpreisindex stieg im selben Zeitraum hingegen nur um 31 %, dies obwohl der wertmäßige Anteil des Bitumens am Baustoff Asphalt bis zu 50 % der Gesamtstoffkosten beträgt.

Bild 1: Preisindizes für Bitumen und für Asphalt – das Jahr 2005 bildet den Stand 100 Prozent (eigene Darstellung,  Grundlage Statistisches Bundesamt 2016)

Die Wiederverwendung von beispielsweise 70.000 Tonnen Ausbauasphalt im Jahr mit durchschnittlich 5 M.-% Bitumen reduziert den Frischbitumenbedarf um 3.500 t/a, was in etwa 1 Mio. € entspricht. Ohne das Asphaltrecycling hätte der Asphaltpreisindex in den Jahren von 2005 bis 2016 realistischer Weise in einer Größenordnung von 70 % bis 90 % ansteigen müssen. Durch intelligentes Asphaltrecycling bringen die substanziellen Investitionen der Vergangenheit so eine erneute Rendite.

Die ökologischen und ökonomischen Vorteile des Asphaltrecycling liegen damit klar auf der Hand. Im Idealfall kann die Ausbeutung wertvoller Primärrohstoffe und damit verbundene umweltbelastende Transporte deutlich reduziert sowie die langfristige Verfügbarkeit von Asphalt zu wettbewerbsfähigen Konditionen gewährleistet werden. Für den Straßenbaulastträger wird damit eine größtmögliche Wertschöpfung erzielt.

Bauvertraglich ist die Wiederverwendung von Ausbauasphalt bereits seit vielen Jahren mit den FGSV-Regelwerken ZTV Asphalt-StB, TL Asphalt-StB, TL AG-StB und M WA grundsätzlich klar geregelt. Die Zahlen des DAV belegen, dass in den vergangenen 20 Jahren gleichbleibend etwa 80 % des angefallenen Ausbauasphaltes bei der Heißmischgutherstellung wiederverwendet wurde. In den tieferen und materialbezogen etwas weniger anspruchsvollen Asphalttrag- bzw. Binderschichten lagen die Recyclinganteile in der Regel mit 40 % bis 60 % deutlich über denen bei Asphaltdeckschichtmischgut. Im Mittel über alle Asphaltmischgutarten wurde dem neuen Asphalt in den vergangenen 20 Jahren gleichbleibend ca. 20 % Ausbauasphalt zugegeben.

2 Vor welche Aufgaben stellt uns die Zukunft?

Von den Kommunen bereits seit vielen Jahren praktiziert, greift aktuell auch der Bund das Motto für die Zukunft auf: „Erhalt vor Neubau“ – auf diese simple Formel kann der neue Bundesverkehrswegeplan gebracht werden. Deutliche Verschiebungen in den Asphaltproduktionsmengen werden die Folge sein – weniger Asphalttragschichtmischgut und mehr Asphaltbinder- und vor allem Asphaltdeckschichtmischgut. Bis dato wurden in den Tragschichten aber neben dem Ausbauasphalt aus Tragschichten häufig auch Ausbauasphalte aus nicht sortenrein gewonnenen Deck- und Binderschichten wiederverwendet. Durch den sinkenden Bedarf an Asphalttragschichtmischgut wird dies künftig immer schwieriger. Die bestehenden Möglichkeiten der Wiederverwendung müssen deshalb konsequent bei jeder Baumaßnahme genutzt werden, andernfalls reichen die Haldenkapazitäten an den Mischwerken bald nicht mehr aus und unsere funktionierende Kreislaufwirtschaft gerät in ein Ungleichgewicht. Ausschreibungen, bei denen der anfallende Ausbauasphalt zwar der Wiederverwendung zugeführt werden soll, die Mischgutpositionen aber eine Wiederverwendung ausschließt bzw. unsinnig einschränkt, müssen der Vergangenheit angehören. Ohne deutliche Anstrengungen auf Seiten der Auftragnehmer aber auch auf Seiten der Auftraggeber stehen dem Erfolgsmodell Asphaltrecycling schwere Zeiten bevor. Denkbar ungünstig wäre, wenn Ausbauasphalt künftig den Eingang in ungebundene RC-Baustoffe findet und damit für eine Wiederverwendung in Asphalt für immer verloren geht. Um dies zu verhindern muss womöglich die Bauweise Asphaltfundationsschichten im Heißeinbau künftig eine Renaissance erhalten.

3 Wie können wir besser werden?

Unabhängig vom Alter bzw. den Komponenten der Ausbauasphalte werden an alle aufbereiteten Asphaltgranulate die gleichen Anforderungen für die Wiederverwendung gestellt (FGSV 2009). Der maximal mögliche Recyclinganteil im neuen Mischgut ist dabei maßgeblich durch die Eigenschaften des alterungsbedingt veränderten Bitumens im Ausbauasphalt begrenzt. Bei der Mischgutkonzeption (Erstprüfung) werden die harten Eigenschaften des Recyclingbitumens klassisch über die Zugabe weicherer Frischbitumen kompensiert, so dass sich im resultierenden Bitumengemisch des neuen Asphaltes der gewünschte „Härtegrad“ einstellt. Über diesen Weg ist der maximal mögliche Recyclinganteil aber stets vom Verhärtungsgrad des Recyclingbitumens abhängig.

In Hamburg wird seit einigen Jahren anhand von Untersuchungsstrecken ein neuer Weg erprobt. Über den Einsatz sogenannter Verjüngungsmittel werden dem durch Oxidation und Verdunstung gealterten Recyclingbitumen jene Eigenschaften zurückgegeben, die im Laufe der Liegezeit des Asphaltes verloren gegangen sind. Das Recyclingbitumen wird über diesen alternativen Weg wieder annähernd in den Ursprungszustand zurückversetzt, so dass auch bei starkem Alterungsgrad hohe Recyclinganteile ohne Qualitätseinbußen möglich sind.

Erstmals wurde dieses Verfahren im Jahr 2009 auf der Versuchsstrecke Saseler Weg erprobt, hier wurde ein Asphalttragschichtmischgut aus 50 M.-% stark  gealtertem Asphaltgranulat (EP RuK 82,6 °C, Pen 11 in 1/10mm) hergestellt. Zur zielsicheren Absenkung des Erweichungspunktes um ca. 28 °C wurden 1,4 M.-% Verjüngungsmittel und 0,6 M.-% Frischbitumen 50/70 (EP RuK 52,0) verwendet. Das resultierende Bitumen (EP RuK 55,0 °C, Pen 49 in 1/10 mm) lag zum Zeitpunkt der Kontrollprüfung fast noch innerhalb der zulässigen Lieferspannen für ein unbeanspruchtes Originalbitumen 50/70.

Die Untersuchungen nach 5 Jahren Liegezeit ergaben eine unauffällige Alterung des Bindemittels (EP RuK 56,6 °C, Pen 36 in 1/10 mm). Auch die auf dem Saseler Weg nach diesem Verfahren gebaute Asphaltbinder- und Asphaltdeckschicht zeigten nach 5 Jahren Liegezeit ein moderates Alterungsverhalten, die Ergebnisse der kommenden Nachuntersuchungen werden mit Spannung erwartet.

Bild 2: Saseler Weg 2009 – Asphalttragschicht aus stark gealtertem Asphaltgranulat

Aufbauend auf den Erkenntnissen des Saseler Weges wurde im Jahr 2010 erstmalig eine Deckschicht aus über 90 % Asphaltgranulat und ohne Zugabe von Frischbitumen hergestellt (Denck, Nölting et al. 2012).

Bild 3: Pollhornweg 2010 – Asphaltbeton aus 91 % Asphaltgranulat

Seitdem wurden jedes Jahr ein bis zwei weitere Versuchsstrecken dieser Art gebaut, betreut und ausgewertet. Die Auswahl bestimmter Strecken erfolgte dabei bewusst auch mit dem Fokus der Öffentlichkeitswirksamkeit. So wurde im Jahr 2012 auch die mit hohem Busverkehr belastete Einkaufsmeile Mönckebergstraße vom Rathaus bis zum Hauptbahnhof mit einem Splittmastixasphalt aus 85 % Asphaltgranulat erneuert.

Bild 4: Mönckebergstraße 2012 – Splittmastixasphalt aus 85 % Asphaltgranulat

Ebenfalls 2012 konnten, basierend auf den Erkenntnissen eines externen Forschungsprogramms zur Produktvorauswahl (Bartholomäus, Çetinkaya et al. 2015), auf der Versuchsstrecke Neuländer Straße mehrere Verjüngungsmittel unter direkten Vergleichsbedingungen erprobt werden (Bartholomäus, Çetinkaya et al. 2016). Alle Abschnitte weisen trotz hoher Verkehrsbelastungen auch im 4. Winter ein sehr gutes Erscheinungsbild auf.

Bild 5: Neuländer Straße 2012 – Splittmastixasphalte mit unterschiedlichen Verjüngungsmitteln

Die genannten Strecken zeigen exemplarisch Hamburgs Bemühungen zur Fortentwicklung des Asphaltrecyclings auf. Der Blick ist weiter nach vorne gerichtet mit dem Ziel, die Wiederverwendung weiter zu optimieren – so wurde die aktuellste Versuchsstrecke im November 2016 realisiert.

Bild 6: Peute Straße 2016 – Splittmastixasphalt aus 70 % Asphaltgranulat (Deutsche Asphalt 2016)

Hamburg verfolgt das langfristige Ziel einer nachhaltigen Materialwirtschaft im Straßenbau, die es ermöglicht, unabhängig von aktuellen Straßenprojekten auf auskömmliche Mengen aufbereiteter Asphaltgranulate (Sekundärrohstoffe) für die Wiederverwendung zugreifen zu können. Die Erkenntnisse aus vielen eigenen Untersuchungsstrecken zeigen, dass die Bitumenverjüngung gelingt und der erzielte Effekt auch über Jahre erhalten bleibt. Der generelle Ausschluss von Ausbauasphalten mit stark oxidierten Bitumen ist vor dem Hintergrund der langfristigen Verfügbarkeit von Bitumen für die Zukunft ganz sicher nicht zielführend.

4 Die Zukunft hat bereits begonnen

Die Aufgabenstellung der Zukunft liegt in der Wiederverwendung von Asphaltgranulaten der zweiten und dritten Generation mit stark gealterten Recyclingbitumen. Zielsetzung dabei ist die Reaktivierung des Bitumens durch Zugabe geeigneter Produkte, um die wertvollen Rohstoffe gemäß Kreislaufwirtschaftsgesetz möglichst höchstwertig einsetzen zu können. Aber auch die Frage nach dem Einfluss der seit Jahren zur Anwendung kommenden Additive wird zu beantworten sein. Hierfür ist die Entwicklung eines geeigneten Prüfverfahrens bereits weit vorangeschritten.

Die Hamburger Projekte haben seitens der Fachwelt und der Politik für große Aufmerksamkeit gesorgt und einen regelrechten Wissensdurst ausgelöst. So steht der vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur finanzierte und von den Universitäten Bochum und Braunschweig bearbeitete Forschungsauftrag 07.250 „Einsatz von Rejuvenatoren bei der Wiederverwendung von Asphalt“ kurz vor dem Abschluss. Die großtechnische Umsetzung für dieses Forschungsprojekt wurde im Jahr 2015 auf einer Versuchstrecke in Hamburg realisiert.

Bild 7: Bergedorfer Straße 2015 – Versuchstrecke zum Forschungsauftrag FA 07.250

Ohne der Veröffentlichung vorzugreifen kann schon heute konstatiert werden, dass auch diese Ergebnisse optimistisch stimmen.

Auf dem Markt werden für die Reaktivierung von Recyclingbitumen zahlreiche Produkte angeboten, deren Wirkung und Dauerhaftigkeit bisher nicht ausreichend beleuchtet ist. Wir sind aber auf gutem Wege die Wissenslücken zu schließen und die Bitumenverjüngung mittelfristig auch im Technischen Regelwerk verankern zu können.

5 Grundsätze

Natürlich kann man Asphalt ohne Ausbauasphalt produzieren – es gibt aber absolut keinen nachvollziehbaren Grund dies zu tun.

Die bestehenden Möglichkeiten der Wiederverwendung müssen konsequent bei jeder Baumaßnahme genutzt werden, andernfalls reichen die Haldenkapazitäten an den Mischwerken bald nicht mehr aus und unsere funktionierende Kreislaufwirtschaft gerät in ein Ungleichgewicht. Wir haben die Verpflichtung mit den uns zur Verfügung stehenden finanziellen und ökologischen Ressourcen achtsam umzugehen. Ausschreibungen die die Wiederverwendung ausschließen oder unsinnig einschränken verstoßen gegen die Grundsätze wirtschaftlichen und ökologischen Handelns und müssen der Vergangenheit angehören

Für hohe Wiederverwendungsraten des Ausbauasphaltes ist Folgendes zu beachten:

–  Selektiver Ausbau der unterschiedlichen und zu erneuernden Ausbauschichten durch getrenntes Abfräsen mit anschließendem getrennten Transport zum Mischwerk.

–  Qualifiziertes Annahme- und Haldenmanagement mit sortenreiner und nach Baustellen getrennter Zwischenlagerung.

– Veredelung der Ausbauasphalte durch Granulieren und fraktioniertes Sieben zu homogenen Asphaltgranulaten der Körnungen 0/8, 8/11 und 11/22 mit anschließender getrennter Lagerung des so gewonnenen Sekundärrohstoffes in überdachten Boxen.

– Bestimmung der Sekundärrohstoffeigenschaften, der Homogenität und der maximalen Zugaberate durch Klassifizierung nach den technischen Lieferbedingungen für Asphaltgranulate (FGSV 2009).

–   Erstellung der Erstprüfung für Asphaltmischgut unter Zugabe einer oder mehrerer Sekundärrohstoffe.

–   Bei Zugaberaten über 60 M.-% Asphaltgranulat ist eine Reaktivierung des gealterten Bitumens durch Einsatz geeigneter Verjüngungsmittel notwendig.

–   Schonende Erwärmung des Asphaltgranulates in speziellen Trockentrommeln und ausreichende Mischzeit mit neuem Asphalt.

Literaturverzeichnis

Statistisches Bundesamt (2016), Preise und Preisindizes für gewerbliche Produkte (Erzeugerpreise). Wiesbaden, Fachserie 17, Reihe 2, S. 8–12

Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2009): Technische Lieferbedingungen für Asphaltgranulat (TL AG-StB 06), Ausgabe 2009, Köln, FGSV 749

Denck, C.; Nölting, M.; Riebesehl, G (2012): Ausbauasphalt, es kommt darauf an was man daraus macht, asphalt, 12, 1, Giesel Verlag, Hannover, S. 15–21

Bartholomäus, A.; Çetinkaya, R.; Denck, C. (2015): Einsatz von Verjüngungsmittel bei hohen Zugabeanteilen von Asphaltgranulat auf einer Erprobungsstrecke – Teil 1. Straße und Autobahn, 66, 12, Kirschbaum Verlag, Bonn, S. 874–880

Bartholomäus, A.; Çetinkaya, R.; Denck, C. (2016): Einsatz von Verjüngungsmittel bei hohen Zugabeanteilen von Asphaltgranulat auf einer Erprobungsstrecke – Teil 2. Straße und Autobahn, 67, 1, Kirschbaum Verlag, Bonn, S. 36–42

Bild 6: das Copyright liegt bei der Deutsche Asphalt GmbH