Abstract
(Deutsch)
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Recycling im Strassenbau
im Strassenbau werden riesige Mengen an Mineralstoffen benötigt, um Strassenbeläge herzustellen. Die Schweiz ist in der glücklichen Lage, dass sie keinen Mangel an qualitativ guten Mineralstoffen kennt, doch führt der Abbau von so grossen Mengen zu massiven Eingriffen in der Natur. Andere europäische Länder wie die Niederlanden haben einen Mangel an Mineralstoffen und sind'gezwungen3 diese teilweise zu importieren. Andererseits fallen in industriellen Prozessen grosse Mengen an gesteinsähnlichen Materialien an: Schlacken aus der Müllverbrennung und Stahlherstellung, Betonabbruch, etc.. Der Einsatz von solchen alternativen Recyclingprodukten stösst aber aus unterschiedlichen Gründen auf Widerstand:
- Befürchtete Auslaugung von Schadstoffen
- Bedenken bezüglich der mechanischen Qualität der Strassenbeläge zu hohe Preise der Recyclingbaustoffe
Aus volkswirtschaftlichen Überlegungen ist die Wiederverwendung von alternativen Recyclingprodukten wünschenswert, können so natürliche Ressourcen geschont und ehemalige Abfallstoffe als Recyclingprodukte in den Rohstoffkreislauf zurückfliessen.
Ziel des Projektes ALT.MAT
Verschiedene europäische Strassenbauforschungsinstitute waren am Projekt ALT-MAT 'alternative Materialien im Strassenbau' beteiligt, das im Rahmen des 4. Forschungsprogrammes von der Europäischen Gemeinschaft finanziell unterstützt wurde. Das Hauptziel des Projektes war die Verwendung von alternativen Recyclingmaterialien im Strassenbau zu fördern, unter der Voraussetzung, dass die notwendigen mechanischen und ökologischen Bedingungen erfüllt werden.
Forschungsresultate
Untersuchungen an bestehenden Strassen, die mit alternativen Materialien hergestellt wurden, haben gezeigt, dass sich diese oft besser verhielten, als aufgrund von Laboruntersuchungen erwartet werden konnte. insbesondere zeigten ungebundene Belagsschichten aus Betongranulat und zum Teil auch aus Kehrichtschlacken durch einen Selbstbindungseffekt eine Erhöhung der Stabilität, die über die Jahre zunahm. Geeignete Prüfungen um diese Eigenschaft hervorzusagen fehlen allerdings und müssten entwickelt werden. Dies zeigt deutlich, dass sogenannte ,performance based test methods', das heisst Prüfmethoden und Anforderungen, die das ganze System (mindestens eine Schicht oder sogar der ganze Strassenkonstruktion) testen und deshalb von den einzelnen Materialkomponenten im Idealfall unabhängig sind, anzustreben ist. Allerdings sind nur wenige solche Prüfverfahren schon genügend ausgereift und anwendungsbereit; die meisten dieser Prüf'(erfahren befinden sich noch im Entwicklungsstadium. Insbesondere die Vorhersage des Langzeitverhaltens bereitet Schwierigkeiten, da für ihre Evaluation viel Zeit n6twendig ist.
In der Zwischenzeit müssen die für natürliche Mineralstoffe empirisch entwickelten und standardisierten Prüfmethoden auch für alternative Materialien angewendet werden. Aus technischer Sicht gibt es bei der Durchführung von standardisierten Prüfmethoden nur in Einzelfällen Schwierigkeiten mit gewissen Alternativmaterialien. Probleme bieten die teilweise überhöhten Anforderungen an mineralische Baustoffe für untergeordnete Strassenbeläge und Schichten, die von den Eigenschaften natürliche Mineralstoffe abgeleitet wurden, die diese Eigenschaften automatisch erbringen. So wird der Einsatz alternativer Materialien in einigen Fällen ungerechtfertigterweise verhindert.
Beitrag der EMPA
Die Abteilung Strassenbau/Abdichtungen der EMPA, die auf bituminös gebundene Strassenbeläge spezialisiert ist, hat die Frage untersucht, welche Alternativmaterialien in bituminösen Belägen eingesetzt werden könnten. Im Gegensatz zu ungebundenen Schichten müssen die mineralischen Baustoffe höheren qualitativen Anforderungen genügen, weshalb die EMPA gesteinsähnliche Schlacken ausgewählt hat, wie sie in neuen thermischen Verfahren zur Behandlung von Haushaltabfall (z. B. RCP- Verfahren der Firma von Roll) anfallen. Daneben wurden Glasgranulat aus rezykliertem Altglas und, aus Vergleichsgründen, natürliche Mineralstoffe untersucht.
Die Mischgutoptimierung des als Testbelag gewählten Asphaltbetons AB 11, wurde mittels volumetrischem Mixdesign mit dem Gyratorverdichtungsgerät, durchgeführt. Aufgrund der Korngrössenverteilung der verwendeten alternativen Materialien konnten maximal 30% der natürlichen Mineralstoffe im Belag durch alternative Materialien ersetzt werden. Prüfkörper der optimierten Beiträge wurden auf Stabilität, Haftung zwischen Bindemittel und Mineralstoffen, Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Spurrinnenanfälligkeit untersucht. Dabei konnten erhöhte Feuchtigkeitsempfindlichkeit und reduzierte Haftung zwischen Bindemitteln und glatten Partikeloberflächen durch die verwendeten Prüfmethoden klar nachgewiesen werden. Dies führt zur Schlussfolgerung, dass die selben Prüfmethoden für die mechanische Charakterisierung von bituminösem Mischgut und Prüfkörpern werden können', wenn alternative Materialien zugemischt werden. Grundsätzlich zeigten alle getesteten Beläge mit zugemischten alternativen Materialien ausreichende mechanische Eigenschaften und erfüllten die Anforderungen der Schweizer Normen für Asphaltbeton.
Unterschiedliche Eluatversuche wurden durchgeführt um das Auswaschverhalten der alternativen Materialien in der Umwelt vorherzusagen. Die Auswaschung von Schwermetallen und Salzen aus den an der EMPA untersuchten alternativen Materialien im ungebundenen Zustand war aber gering. So wurde auf Eluattests an bituminös gebundenen Prüfkörpern verzichtet, da Messwerte unterhalb der Nachweisgrenze erwartet wurden.
Schlussfolgerungen
Abschliessend kann gesagt werden, dass in Europa das Potential für die Verwendung alternativer Materialien im Strassenbau vorhanden ist und sie ein sinnvoller Ersatz für natürliche Mineralstoffe sein können. Vor der Markteinführung solcher Materialien muss aber ihr mechanisches und ökologische Verhalten für alle vorgesehenen Anwendungen abgeklärt werden. Die Schweiz stellt insofern einen Sonderfall dar, dass momentan ein Überangebot an Recyclingmaterialien aus dem Strassenbau selbst besteht. Aus diesem Grund ist die Einführung von alternativen Materialien im Strassenbau finanziell nicht interessant, ausser wenn dadurch teure Deponiekosten gespart werden können. Durch die zunehmende europäische Verflechtung, die auch im Strassenbau zu bemerken ist, dürften im Ausland eingeführte alternative Materialien mittelfristig aber auch in die Schweiz gelangen und eingesetzt werden.
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