Series of pilot projects on sustainable asphalt road construction – A contribution to climate protection and resource conservation (Part 2)

Prof. Dr.-Ing. A. Buttgereit, Oldenburg
Dr.-Ing. D. Gogolin, Dortmund-Wickede

Im Teil 1 Pilotprojektserie zum nachhaltigen Asphaltstraßenbau – Ein Beitrag zum Klima- und Ressourcenschutz sind die Motivation, die Ziele, die Herangehensweise sowie die Umsetzung bis einschließlich der Resultateder Kontrollprüfungen beschrieben worden. Aufbauend auf den Erfahrungen aus mehreren Versuchsstrecken der letzten Jahre im untergeordneten Kommunalen Straßennetz ist bei dieser Pilotstrecke im Hauptverkehrsstraßennetz temperaturabgesenkter Asphaltbeton mit und ohne Asphaltgranulat in der Deck- und Binderschicht verbaut worden. Im vorliegenden Teil 2 erfolgt eine Zusammenfassung der wichtigsten Laborergebnisse zur labortechnischen Ermittlung von performanceorientierten Kennwerten und Bestimmung der  Eingangsparameter für die Dimensionierungs- und Prognoserechnungen an bitumenhaltigen Bindemitteln und an Asphalten, wobei letztere aus Varianten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen bestehen. Diese basieren einerseits auf einer Reduzierung der Herstellungs- und Einbautemperatur, durch die Verwendung entsprechender viskositätsveränderter Bindemittel, und andererseits auf einer Zugabe eines Rejuvenators. Dazu wurde das Produkt VIATOP® plus RC des Herstellers J. Rettenmaier & Söhne (JRS) verwendet. In der hier betrachteten Asphaltdeck- und Asphaltbinderschicht wurde jeweils das viskositätsveränderte Polymermodifizierte Bindemittel PmB 25/45 VL verwendet. Insgesamt steht dabei eine vergleichende Analyse der einzelnen Asphaltvarianten im Vordergrund, um Aussagen in Bezug auf den materialtechnologischen Mehrwert, wie beispielsweise die Verformungsbeständigkeit, Dauerhaftigkeit und den Ermüdungswiderstand der Asphaltbefestigung, vor dem Hintergrund einer reduzierten Herstellungs- und Einbautemperatur, zu treffen. Das Themen Dimensionierungs- und Prognoserechnungen sowie erneute Wiederverwendung der eingesetzten Materialien („Re-Recycling“), welches durch eine Simulation der Alterung im Labor abgeschätzt werden soll (Asphalt-Performance vor und nach Alterung), soll in einem dritten Teil dargestellt werden.

In Part 1 Series of pilot projects on sustainable asphalt road construction - A contribution to climate protection and resource conservation (Part 1), the motivation, objectives, approach and implementation up to and including the results of the control tests have been described. Based on the experience gained from several test sections in recent years in the secondary municipal road network, temperature-reduced asphalt concrete with and without asphalt granulate was used in the surface and binder layers of this pilot section in the main road network. In this part 2, a summary of the most important laboratory results is given for the laboratory determination of performance-oriented characteristic values and determination of the input parameters for the dimensioning and prognosis calculations on bituminous binders and on asphalts, the latter consisting of variants with diff erent compositions. These are based, on the one hand, on a reduction of the manufacturing and paving temperature, through the use of appropriate viscosity modifi ed binders, and, on the other hand, on an addition of a rejuvenator. For this purpose, the product VIATOP® plus RC from the manufacturer J. Rettenmaier & Söhne (JRS) was used. The viscosity modified polymer modified binder PmB 25/45 VL was used in both the asphalt wearing layer and the asphalt binder layer under consideration. Overall, the focus is on a comparative analysis of the individual asphalt variants in order to make statements with regard to the material-technological added value, such as the deformation resistance, durability and fatigue resistance of the asphalt pavement, against the background of a reduced production and installation temperature. The topic of dimensioning and prognosis calculations as well as reuse of the materials used ("re-recycling"), which is to be estimated by simulating aging in the laboratory (asphalt performance before and after aging), will be presented in a third part.

Studies on the construction method of asphalt intermediate layer under concrete pavements

Dr.-Ing. S. Wiedemann
Prof. Dr. S. Freudenstein, München

Die Bauweise Asphaltzwischenschicht unter Betondecken (AZSuB) kann nach aktuell gültigem Regelwerk anstelle der Bauweise Betondecke auf Vliesstoff und hydraulisch gebundener Tragschicht gebaut werden. Die Betondeckendicke kann dann um 10 mm reduziert werden. Die Schichtdicke der Asphaltzwischenschicht (AZS) darf auf die Schichtdicke der Frostschutzschicht oder der Schicht aus frostunempfindlichem Material angerechnet werden. Tiefergreifende Anforderungen an die Bauweise AZSuB sind im Regelwerk bisher nicht enthalten. Aufbauend auf Ergebnissen eines Forschungsprojektes am Lehrstuhl und Prüfamt für Verkehrswegebau der Technischen Universität München wurden im Rahmen der Forschungsarbeit weiterführende Untersuchungen an der Bauweise AZSuB hinsichtlich Trag-, Verformungs-, Verbund-, Entwässerungs- und Erosionsverhalten durchgeführt. Nach bisherigem Kenntnisstand ist ein Einsatz der Bauweise AZSuB aufgrund der hohen Tragfähigkeit besonders bei hoch belasteten Strecken empfehlenswert. Weiter hat sich die Bauweise AZSuB in anderen Ländern bereits bewährt. In Deutschland wird der Bau einer AZS bei durchgehend bewehrten Betondecken bereits empfohlen und sollte auch bei einer verdübelten Bauweise vermehrt Anwendung finden.

The construction method asphalt intermediate layer under concrete pavements (AZSuB) can be built instead of the construction method concrete pavement on non-woven and hydraulically bound base layer according to the currently valid regulations. The thickness of the concrete pavement can then be reduced by 10 mm. The layer thickness of the asphalt intermediate layer (AZS) may be counted towards the layer thickness of the frost protection layer or the layer of frost-resistant material. The regulations do not yet contain any more detailed requirements for the AZSuB construction method. Based on the results of a research project at the Chair and Institute of Road Construction at the Technical University of Munich, further investigations of the AZSuB construction method were carried out within the scope of the research work with regard to load-bearing, deformation, composite, drainage and erosion behaviour. According to the current state of knowledge, the use of the AZSuB construction method is particularly recommended for highly loaded stretches due to its high load-bearing capacity. Furthermore, the AZSuB construction method has already proven itself in other countries. In Germany, the construction of an AZS is already recommended for continuously reinforced concrete slabs and should also be increasingly used for a doweled construction method.

Construction Concepts for Dynamic Inductive Charging of Electric Vehicles on Concrete Pavements

Dr.-Ing. F. Otto, J. Rickwärtz, M. Sc., Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. M. Oeser, Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dres. h.c. K. Hameyer, Aachen

Zur Verringerung des Ausstoßes klimaschädlicher Treibhausgase wird aktuell im Straßengüterverkehr die Umstellung vom Verbrennungsmotor auf Elektroantriebe angestrebt. Hierbei werden als zentrale Herausforderung die begrenzten Reichweiten sowie die gleichzeitig lückenhaft ausgebaute Ladeinfrastruktur gesehen. Als ein Lösungsansatz kommt die ergänzende Ausstattung der Straßeninfrastruktur durch Systeme zur dynamischen induktiven Energieübertragung zwischen Fahrbahn und Fahrzeug in Frage. Derartige Systeme ermöglichen das kontaktlose Laden von Elektrofahrzeugen während der Fahrt, sodass auch bei moderaten Batteriegrößen hohe Reichweiten, insbesondere für Elektroschwerlastfahrzeuge, erreicht werden können. Für eine wirtschaftliche Integration einer solchen Ladeinfrastruktur in die Fahrbahn fehlen derzeit jedoch noch elementare Konzepte, Werkstoffe und Verfahren. Das hier vorgestellte Konzept befasst sich vorwiegend mit der Ausstattung von Betonfahrbahnen und schlägt eine modulare Vorgehensweise durch den Einsatz von Fertigteilen vor.

In order to reduce emissions of climate-damaging greenhouse gases, efforts are currently being made in road freight transport to switch from combustion engines to electric drives. The central challenge in this case lies in the limited range and a charging infrastructure with limited availability. One possible solution would be to equip the road infrastructure with systems for dynamic inductive energy transfer between the road and the vehicle. Such systems enable contactless charging of electric vehicles while driving, so that high ranges can be achieved while keeping the batteries at moderate size, in particular for heavy-duty electric vehicles. However, elementary concepts, materials and construction processes allowing an economical integration of such a charging infrastructure
into the pavement are still missing. The concept presented here deals primarily with the equipment of concrete roadways and proposes a modular approach through the use of precast elements.