Nachhaltiger HighTech-Asphalt: Schadstoff- und lärmmindernd mit neuer Materialverarbeitung und -überwachung
01.07.2015 bis 31.12.2018
Technische Universität Berlin
Das Ziel dieses Projektes liegt in der Konzeption von nachhaltigen Verkehrswegen in der Asphaltbauweise. Durch die Zusammenarbeit von Großunternehmen, KMU und Hochschulen sollen die Straßen durch die Schaffung photokatalytischer Eigenschaften zur Reduzierung der Schadstoffbelastung, durch die Minderung des verkehrsbedingten Lärmpegels, durch eine dauerhafte Konzeption sowie durch angepasste Verarbeitungs- und Überwachungstechniken verbessert werden. Auf diese Weise wird die Aufrechterhaltung der Verkehrsinfrastruktur unterstützt, die Lebensqualität in Bereichen mit stark befahrenen Verkehrswegen nachhaltig verbessert und die Güte bei der Bauausführung optimiert. Zum Erreichen der Ziele wurden die folgenden Ansätze erarbeitet:
Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Baustoffe und Bauchemie
Sekretariat TIB1-B4
Gustav-Meyer-Allee 25 (Gebäude 13b), 13355 Berlin
Prof. Dr. rer. nat. Dietmar Stephan
T: +49-30-31472-100 | F: +49-30-31472-110
13N13109
Im Rahmen dieses Teilvorhabens soll unter Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern eine lärm und schadstoffreduzierende, photokatalytische Asphaltoberfläche konzipiert werden, die die Anforderungen des Straßenbaus erfüllt und speziell auch auf das Alterungsverhalten des Bitumens hin untersucht wird. Das Hauptanliegen ist es dabei, die Gebrauchseigenschaften von Asphaltbelägen im Verkehrswegebau mit neuen Ansätzen für den Bauprozess wesentlich zu verbessern. Insbesondere sollen, neben der schadstoffreduzierenden Oberfläche, die Funktionseigenschaften der Verkehrswege, wie Lärmarmut, Verkehrssicherheit (Griffigkeit) und die Gebrauchsdauer Berücksichtigung finden.
Die Aufgaben der TUB ergeben sich dabei zum einen in der theoretisch-wissenschaftlichen Beratung und Betreuung der Partner des Moduls 1. Zum anderen wirkt die TUB bei der Konzeption eines multifunktionalen Einbaumaterials (Photokatalyse, Aufhellung) mit, führt Untersuchung der veränderten Bitumenalterung durch TiO2 und durch Verjüngungsmittel zur Optimierung der Dauerhaftigkeit und der Recyclingfähigkeit des Materials durch, erarbeitet eine nachhaltige Konzeption des Einbaumaterials unter Berücksichtigung der Gebrauchs- und Substanzwerte für eine ausreichende Dauerhaftigkeit der Oberflächeneigenschaften und garantiert die Abstimmung und das Management zwischen den einzelnen Partnern zur Berücksichtigung aller relevanter Oberflächeneigenschaften bei der Erarbeitung der Materialien.
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Gruppe PSS – ProzessStabilität im Straßenbau
Hermann Kirchner Straße 6, 36251 Bad Hersfeld
Dipl.-Ing. (FH) Martin Muschalla
T: +49-6621-162153 | F: +49-6621-162331
13N13317
Das Ziel des Teilvorhabens ist die dauerhafte Positionierung hochwertiger Materialien in Asphaltoberflächen. Die hochwertigen Materialien haben die Eigenschaften, die Schadstoffbelastung zu reduzieren. Um diese Eigenschaft der Asphaltoberfläche langfristig gewährleisten zu können, muss das Material dauerhaft eingebunden werden. Zur optimalen und dauerhaften Einbindung, ist es notwendig, dass das Einbaumaterial vor dem ersten Walzübergang in die Asphaltoberfläche eingebunden wird. Nur wenn die Asphaltoberfläche im ausreichend heißen Zustand ist, kann eine dauerhafte Einbindung der hochwertigen Materialien erreicht werden. Daher ist eine Temperaturüberwachung des Asphaltmischgutes vor dem Einbau durch den Straßenfertiger notwendig.
Zur Realisierung dieser Ideen muss eine maschinentechnische Lösung verwirklicht werden, die in den Prozess des Asphaltstraßenbaus integriert werden kann. Dazu soll am Straßenfertiger eine Zusatzeinrichtung konstruiert werden, die das Positionieren des hochwertigen Einbaumaterials automatisiert durchführt.
Durch eine frühzeitige Erprobung in Feldversuchen können die Einflüsse der Baupraxis mit berücksichtigt werden und aufbauend auf diesen Erfahrungen sollen Optimierungen oder eventuelle neue Verfahren realisiert werden. Entscheidend dabei ist, dass die aktuellen Fortschritte zu jeder Zeit mit dem ersten Modul abgestimmt werden. Dadurch findet eine Harmonisierung der beiden Module (Material und Maschine) statt, so dass alle Erfahrungen zu einem gemeinsamen Ziel führen. Das hochwertige Einbaumaterial muss prozesssicher, definiert und dauerhaft in die Asphaltoberfläche eingebunden werden.
Die Ergebnisse werden zeitnah in Feldversuchen umgesetzt mit dem Ziel der Ausführung einer Untersuchungsstrecke innerhalb des Forschungsvorhabens unter realen Baustellenbedingungen. Anhand dieser Untersuchungsstrecke soll die Effektivität und Dauerhaftigkeit der Ergebnisse dokumentiert werden. So kann eine Umsetzung in die Baupraxis bewertet werden.
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Kapellenstr. 15, 65555 Limburg
Dipl.- Ing. Alfons Horn
T: +49-6431-9577-131 | F: +49-6431-9577-177
13N13320
Das beantragte Projekt teilt sich in zwei Module. Das erste Modul umfasst die Materialforschung, indes wird im zweiten Modul die Materialverarbeitung mittels automatisierter Einzelkornablegeeinrichtung mit integrierter Qualitätsüberwachung für die Einbaubohle eines Straßenfertigers und einer Vibrationswalze sowie die Herstellung der Automatisierungs- und Qualitätsüberwachungsmodule als Demonstratoren zum Einbautest betrachtet.
Wie sich in früheren anwendungsorientierten Forschungsprojekten mit materialtechnischem Hintergrund gezeigt hat, scheitert die spätere Anwendung innovativer Materialien häufig an deren Verarbeitungsmöglichkeit. Dies soll im beantragten Projekt in besonderem Maße berücksichtigt werden, indem im zweiten Modul neben der Ausführung des Demonstrators die Verarbeitungstechniken des erforschten Materials und dessen Wechselwirkung mit dem Einbauwerkzeug und dessen automatisierten Bearbeitungsprozess der Einzelkornablegeeinrichtung im Mittelpunkt stehen. Dadurch soll eine zügige, auch großtechnische Umsetzung der Forschungsergebnisse nach der Erstellung der Demonstratoren ermöglicht werden. Die Forschung und Erstellung von geeigneten Sensoren für die zu realisierenden Automatisierungs- und Qualitätsüberwachungsmodule übernimmt die MOBA Mobile Automation AG. Mit diesen Modulen soll eine prozesssichere Einzelkornverteilung und Einarbeitungstechnik an einer Vibrationswalze und Einbaubohle eines Straßenfertigers realisiert werden.
Zusätzlich soll zur Kontrolle und Verbesserung der Verarbeitungsqualität eine Scaneinheit entworfen werden, die durch Sensoren idealerweise sowohl die Farbverteilung, das Tiefenprofil (Textur) als auch die Querschnittsbreite der Asphaltschicht aufnehmen kann. Durch diese Informationen steht der Arbeitskolonne ein Instrument zur kontinuierlichen Qualitätskontrolle zur Verfügung, um Fehler frühzeitig zu beheben bzw. Korrekturen zur Optimierung zeitnah vorzunehmen. So können fehlerbehaftete Bereiche klein gehalten werden. Innerhalb des Projektes steht die oberste Schicht des Straßenaufbaus als wesentlicher Träger der betrachteten gebrauchsverbessernden Eigenschaften im Vordergrund.
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Gustav-Heinemann-Ufer 54, 50968 Köln
Prof. Dr.- Ing. Alfred Ulrich
T: +49-173-3005897 | F: +49-221-8275-4218
13N13318
Die Hauptaufgabe des Projektpartners Fachhochschule Köln liegt in der Konzipierung sowie im Bau eines geeigneten mobilen Einbausimulators (mobile Testeinrichtung) zur Erforschung und Validierung der von den Partnern Bomag, TPA sowie MOBA erstellten Demonstratoren. Um den Ansprüchen des Projektes zu genügen, ist dieser variabel zu gestalten, so dass es möglich ist, einen kompletten Einbauzyklus mit integrierter Granulatapplizierung durchzuführen. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise durch den Einsatz direkt an einem Mischwerk auch vielfältige Einbaureihen, bei geringem logistischem sowie finanziellem Aufwand, durchgeführt werden können. Der Forschungsschwerpunkt bezüglich des mobilen Einbausimulators bezieht sich auf eine vollständige Prozessautomatisierung bei der Versuchsdurchführung und –auswertung.
Zusätzlich soll der mobile Einbausimulator auch als Testeinrichtung für alle Projektbeteiligten des Moduls 1 in diesem Verbundprojekt genutzt werden um damit sicherzustellen, dass alle Forschungsergebnisse des Verbundprojektes "NaHiTAs" zu umsetzbaren Praxisrelevanten Ergebnisse führen werden. Der Aufbau des mobilen Einbausimulators soll derart gestaltet werden, dass schienengebunden mindestens 20 Meter Einbaulänge mit ca. 10 Meter Einlaufbereich realisiert werden können. Dafür soll ein Trägerfahrzeug aufgebaut werden, welches automatisiert die gewünschte Einbaugeschwindigkeit sowie die Nivellier? und Vorlagenhöhe des Einbaumischgutes bereitstellt. Da primär die Erprobung von Demonstratoren im Vordergrund steht, ist eine Einbaubreite von 40 bis 100 cm vorgesehen.
Zusätzlich zur Realisierung eines mobilen Einbausimulators übernimmt der Verbundpartner FH Köln die analytischen Untersuchungen an der zu erforschenden automatisierten Einzelkornablege und Einarbeitungseinrichtung des Moduls 2 in diesem Verbundprojekt. So sollen für die zu erforschenden Demonstratoren der Verbundpartner BOMAG, TPA und MOBA geeignete Simulationsmodelle erstellt um die maßgeblichen Funktionseigenschaften dieser Module zu simulieren. Die hierzu notwendigen Simulationsparameter liefern die Verbundpartner.
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Hellerwald, 56154 Boppard
Dipl.- Ing. Peter Erdmann
T: +49-6742-100581 | F: +49-6742-100520581
13N13319
Das übergeordnete Forschungsziel des Verbundpartners BOMAG ist es, Mechanismen zu erforschen die es erlauben, während des Asphalteinbaus einzelne Gesteinskörner dauerhaft mit einer vorgegebenen Verteilung in die noch heiße Asphaltdeckschicht einzuarbeiten. Bei Verwendung von Kornformen mit einer definierten Korngeometrie, wie z. B mit unterschiedlichen Kopf- und Fußenden ist in der Einzelkornerfassung eine Separiereinrichtung zu integrieren und der Einzelkornimplantiereinrichtung zuzuführen. Die Implantiereinrichtung selbst, stellt einen weiteren Kern des zu erforschenden Systems dar, wobei es hier vor allem um die Erforschung der Wechselwirkung zwischen Gesteinskorn, heißem Asphalt und dem Werkzeug der Implantiereinrichtung geht.
Die Forschungsergebnisse sind dann in Form eines Demonstrators umzusetzen und mit einem Einbausimulator des Verbundpartners der Fachhochschule Köln zu evaluieren. Erst wenn es gelingt ein reproduzierbares Ergebnis der gesetzmäßigen unregelmäßigen Kornverteilung prozesssicher und dauerhaft in der Asphaltdeckschicht einzuarbeiten ist das Ziel dieses Teilvorhabens erreicht.
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Berlin
13N13110
Teilvorhaben: Erforschung performanceorientierter Prüfmethoden
(Derzeit liegt keine Beschreibung des Teilvorhabens vor.)
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Berlin
13N13314
Teilvorhaben: Untersuchungen zur Konzeption eines geometrisch optimierten Demonstrator-Materials auf Zementbasis
(Derzeit liegt keine Beschreibung des Teilvorhabens vor.)
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Planegg
13N13315
Teilvorhaben: Optimierung der akustischen Eigenschaften der Fahrbahnbeläge unter Berücksichtigung einer dauerhaften Konzeption
(Derzeit liegt keine Beschreibung des Teilvorhabens vor.)
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Karlsruhe
13N13316
Teilvorhaben: Modellierung der photokatalytischen Aktivität
(Derzeit liegt keine Beschreibung des Teilvorhabens vor.)
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Limburg
13N13320
Teilvorhaben: Automatisierungs- und Qualitätsüberwachungsmodule für eine Einzelkornablege- und Einarbeitungseinrichtung
(Derzeit liegt keine Beschreibung des Teilvorhabens vor.)
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