Grundlegende Erforschung polymerer Werkstoffe sowie innovativer Herstellungs- und Einbautechnologien für Straßendeckschichtsysteme
01.09.2015 bis 31.08.2018
HUESKER Synthetic
Das Ziel des Projektes "Grundlegende Erforschung polymerer Werkstoffe sowie innovativer Herstellungs- und Einbautechnologien für Straßendeckschichtsysteme" ist die grundlegende Erforschung neuer Werkstoffe für aufrollbare Straßendeckschichten, sowie der erforderlichen Einbau- und Fertigungstechnologien und -verfahren. Dies erfolgt durch eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von öffentlichen und industriellen Forschungseinrichtungen und Unternehmen.
Grundlegender Forschungsansatz ist es, dies durch die Verwendung polymerbasierter Werkstoffe in Verbindung mit textilen Bewehrungsstrukturen zu realisieren. Die Dauerhaftigkeit und Gebrauchseigenschaften, die Griffigkeit und insbesondere die akustischen Eigenschaften gebräuchlicher lärmreduzierender Straßendeckschichten, wie beispielsweise des Offenporigen Asphaltes, sind signifikant zu übertreffen. Angestrebt wird eine dauerhafte lärmreduzierende Wirkung von mindestens 10 dB(A) mit einer akustischen und bautechnischen Lebensdauer von mindestens 25 Jahren. Dies entspricht einer gefühlten Halbierung des Verkehrsaufkommens und im Vergleich zu heute üblichen lärmreduzierenden Bauweisen einer vierfach längeren akustischen Lebensdauer.
Die Deckschicht wird in einem mehrschichtigen Aufbau konzipiert, um die Anforderungen an die aus Vorprojekten bereits bekannten akustischen Eigenschaften zu erfüllen. Eine obere Texturschicht reduziert die Schallentstehung, während mindestens eine darunter befindliche Absorptionsschicht zusätzlich Lärm absorbiert.
Nach erfolgreichem Abschluss des Forschungsprojektes ermöglicht das neue Deckschichtkonzept, eine entsprechende Übernahme der Ergebnisse in die Baupraxis vorausgesetzt, dass die Eingriffe in den Verkehr und die damit verbundenen Umwelt- und Verkehrsbeeinträchtigungen sowie die daraus resultierenden betriebswirtschaftlichen und volkswirtschaftlichen Kosten (Zeitverluste infolge Stau) vermindert werden. Der Baufortschritt wird beschleunigt. Die Qualität steigt. Verkehrsbehinderungen werden reduziert.
Institut für Straßenwesen
Mies-van-der-Rohe-Straße 1, 52074 Aachen
Univ. Prof. Dr.-Ing. Markus Oeser
T: +49-241-80-25220 | F: +49-241-80-22141
13XP5001F
Teilvorhaben: Grundlagen der konstruktiven Gestaltung, Struktur sowie neuer polymerer Werkstoffe in Straßendeckschichtsystemen
Das wissenschaftliche und technische Ziel der RWTH besteht in der Realisierung eines vorab hergestellten Hochleistungs-Straßenbelages. Die Grundlagen der konstruktiven Gestaltung, Struktur sowie neuer polymerer Werkstoffe für Straßendeckschichtsysteme sind zu erarbeiten. Das Deckschichtsystem soll die Dauerhaftigkeit und die akustischen Eigenschaften heute üblicher "leiser" Straßendeckschichten weit übertreffen.
Realisiert werden soll dies durch einen mehrschichtigen Aufbau von INNO-PAVE hergestellt durch polymere Werkstoffe in Verbindung mit textilen Bewehrungsstrukturen. Eine obere Texturschicht reduziert die Schallentstehung infolge der Anregung des Reifens zu mechanischen Schwingungen sowie aerodynamischer Anregungseffekte im Kontaktbereich zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche. Die Entstehung von Reifen-Fahrbahngeräuschen wird an der Emissionsquelle vermindert. Die Deckschicht ist hierfür im Herstellungsprozess lärmreduzierend zu strukturieren. Erforderliche polymerbasierte und textile Werkstoffe und Herstellungs- und Einbautechnologien sind grundlegend zu erforschen.
Eine darunter angeordnete, mehrlagige offene Absorptionsschicht absorbiert zusätzlich entstehenden Lärm. Die Schallausbreitung und Schallabstrahlung werden reduziert. Die Zusammenstellung der Absorptionsschicht ist unter Berücksichtigung der Akustik, der Dauerhaftigkeit sowie geeigneter Einbau- und Verdichtungstechnologien zu optimieren.
Durch die Integration textiler Bewehrungsstrukturen in den zu erforschenden Hochleistungswerkstoff werden zwei Ziele verfolgt. Zum einen ermöglicht die Bewehrung die Handhabung der vorab hergestellten Schichten der Fahrbahn durch ihre Funktion als flexible Trägerstruktur. Zum anderen wird durch die Bewehrung die Dauerhaftigkeit der Fahrbahn gesteigert, indem Zugkräfte aufgenommen und das Entstehen von Rissen und Verformungen infolge mechanischer Belastung und Temperatur verhindert werden.
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Fabrikstraße 13-15, 48712 Gescher
Daniel Hilpert
13XP5001A
Teilvorhaben: Grundlagen textiler Bewehrungsstrukturen und Beschichtungssysteme
Das Ziel des Projektes "Grundlegende Erforschung polymerer Werkstoffe sowie innovativer Herstellungs- und Einbautechnologien für Straßendeckschichtsysteme" ist die grundlegende Erforschung neuer Werkstoffe für aufrollbare Straßendeckschichten, sowie der erforderlichen Einbau- und Fertigungstechnologien und -verfahren. Dies erfolgt durch eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von öffentlichen und industriellen Forschungseinrichtungen und Unternehmen.
Grundlegender Forschungsansatz ist es, dies durch die Verwendung polymerbasierter Werkstoffe in Verbindung mit textilen Bewehrungsstrukturen zu realisieren. Die Dauerhaftigkeit und Gebrauchseigenschaften, die Griffigkeit und insbesondere die akustischen Eigenschaften gebräuchlicher lärmreduzierender Straßendeckschichten, wie beispielsweise des Offenporigen Asphaltes, sind signifikant zu übertreffen. Angestrebt wird eine dauerhafte lärmreduzierende Wirkung von mindestens 10 dB(A) mit einer akustischen und bautechnischen Lebensdauer von mindestens 25 Jahren. Dies entspricht einer gefühlten Halbierung des Verkehrsaufkommens und im Vergleich zu heute üblichen lärmreduzierenden Bauweisen einer vierfach längeren akustischen Lebensdauer.
Die Deckschicht wird in einem mehrschichtigen Aufbau konzipiert, um die Anforderungen an die aus Vorprojekten bereits bekannten akustischen Eigenschaften zu erfüllen. Eine obere Texturschicht reduziert die Schallentstehung, während mindestens eine darunter befindliche Absorptionsschicht zusätzlich Lärm absorbiert.
Nach erfolgreichem Abschluss des Forschungsprojektes ermöglicht das neue Deckschichtkonzept, eine entsprechende Übernahme der Ergebnisse in die Baupraxis vorausgesetzt, dass die Eingriffe in den Verkehr und die damit verbundenen Umwelt- und Verkehrsbeeinträchtigungen sowie die daraus resultierenden betriebswirtschaftlichen und volkswirtschaftlichen Kosten (Zeitverluste infolge Stau) vermindert werden. Der Baufortschritt wird beschleunigt. Die Qualität steigt. Verkehrsbehinderungen werden reduziert.
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Robert-Bosch-Str. 17, 65582 Diez
Dipl. Betriebswirt (FH) Hans-Joachim Leimer
13XP5001B
Teilvorhaben: Erforschung polymerer Werkstoffformulierungen (Grundlagen der konstruktiven Gestaltung, Struktur sowie neuer polymerer Werkstoffe für Straßendeckschichtsysteme)
Das wissenschaftliche und technische Ziel der SWARCO Limburger Lackfabrik GmbH (SLL) besteht in der Erforschung und Realisierung einer neuartigen Kaltplastikformulierung (Grundbestandteile: Bindemittel, verschiedenste Füllstoffe, Pigment, Additive und Härter) für das befahrene Deckschichtsystem. Die hierzu erforderlichen Bindemittel werden vom Projektpartner Evonik Industries AG entwickelt und bereit gestellt. Diese Bindemittel und die damit herzustellende Deckschichtkaltplastik und Deckschichtstruktur hat eine Reihe von besonderen mechanischen Leistungskriterien abzudecken, die bisher nur von den klassischen Straßendeckschicht abgedeckt wurden.
Die Deckschicht ist gemäß schalltechnischer und andere Anforderungen gestaltet und hat die auftretenden Kräfte der Fahrzeuge aufzunehmen. Dies macht die Entwicklung einer neuen Deckschicht-Fertigungstechnologie (vom Projektpartner: ADM Isobloc GmbH zu entwickeln) notwendig. Die befahrbare Kaltplastikdeckschicht erhält eine textile Einlage (Projektpartner: Huesker Synthetic GmbH), diese ist im Zuge der maschinellen Deckschichtherstellung einzubringen.
Die Deckschicht ist werksseitig zu produzieren und bauseits mittels neuer Einbautechniken zu verlegen.
Weiterhin ist die Deckschicht auf der unterseitigen Absorbtionsschicht bauseits zu verkleben, der hier zu einzusetzende Kaltplastikklebstoff stellt ein weiteres SLL-Forschungsziel dar.
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Rheinhard-Wirtgen-Str. 2, 53578 Windhagen
Dr.-Ing. Ralf Schug
T: +49-2645-131-350 | F: +49-2645-131-313
13XP5001C
Das wissenschaftliche und technische Arbeitsziel der WIRTGEN GmbH besteht in der Erforschung und Realisierung einer fachgerechten, anwendungsbezogenen und nachhaltigen maschinellen Einbautechnologie für die INNO-PAVE-Absorptionsschicht und die konzeptionelle Betrachtung der maschinellen Einbautechnologie für die Texturschicht des INNO-PAVE-Belags. Grundlegende Forschungsschwerpunkte umfassen hierbei die Abstimmung der Einbauverfahren die zum Einsatz kommenden Bindematerialien sowie die INNO-PAVE-Werkstoffe. Einbauqualität, Handling der Werkstoffe sowie ein sicherer Einbauprozess stehen hier im Fokus der Forschung. Die Konstruktion und Bereitstellung der Technologie für den Bau von Demonstrator 2 soll die Umsetzbarkeit demonstrieren.
Darüber hinaus sind auch Aspekte wie die chemische Zusammensetzung der Bindematerialien und die Einbaurandbedingungen, wie die Einbautemperatur und die Verdichtung sowie die dabei zum Einsatz kommenden Verdichtungsverfahren zu berücksichtigen.
Durch die WIRTGEN GmbH werden nachfolgende Fragestellungen hinsichtlich der INNO-PAVE-Absorptionschicht grundlegend erforschen:
Die o.g. Forschungsschwerpunkte der WIRTGEN GmbH werden im Rahmen des Vorhabens interagierend mit den Verbundpartnern erforscht.
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Weihersfeld 47, 41379 Brüggen
T: 02163-9542-0
Sabrina Aust
13XP5001F
Teilvorhaben: Herstellungsverfahren und -Technologien für neuartige Straßendeckschichtsysteme
Das wissenschaftliche und technische Ziel der ADM-ISOBLOC GmbH besteht in der grundlegenden Erforschung und Realisierung einer Herstellungstechnologie für polymerbasierte Straßendeckschichten mit definierter Gestalt. Grundlegende Forschungsschwerpunkte umfassen den Mischprozess der polymeren Werkstoffe, d.h. das Mischen von Bindemittel, Füllstoffen, Härtern und Additiven, die Austragung und Formung des Werkstoffes sowie die Integration der beschichteten textilien Bewehrungsstrukturen in den INNO-PAVE-Belag. Vorhandene Technologien der ADM-ISOBLOC GmbH sind grundlegend zu modifizieren und auf die Materialströme im Herstellungsprozess aufeinander in noch zu erforschender Weise abzustimmen. Rohstoffseitig ist eine enge Zusammenarbeit mit der EVONIK Industries AG und prüftechnisch mit den RWTH-Instituten vorgesehen.
Bei der Erforschung der Maschinentechnologie sind die erforschten Werkstoffe und deren Eigenschaften zu berücksichtigen. Grundlegender Bestandteil der Forschungstätigkeiten der ADM-ISOBLOC GmbH ist demnach eine kontinuierliche Abstimmung der eigenen Forschnungsansätze und -konzepte mit den Verbundpartnern.
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Rodenbacher Chaussee 4, 63457 Hanau
Dr. Alexander Klein
T: +49-6181-59-2093 | F: +49-6181-59-72093
alexander.ak.klein(at)evonik.com
13XP5001E
Teilvorhaben: Untersuchung polymerer Bindemittelsysteme
Das wissenschaftliche und technische Ziel von Evonik Industries AG besteht in der Erforschung neuer polymerer Bindemittelsysteme für hoch verkehrsbelastete Straßendecken mit dauerhaft lärmmindernden Eigenschaften.
Diese Eigenschaften müssen durch maßgeschneiderte Bindemittel in Verbindung mit einer textilen Bewehrungstruktur und einer untergebauten Absorptionsschicht erreicht werden. Die technischen Eigenschaften heute üblicher "leiser Deckschichten" sollen weit übertroffen werden.
An die neuen Kaltplastikmassen und Klebetechnologien werden Anforderungen gestellt, wie:
Mit dem Stand der Technik können diese Eigenschaften nicht erreicht werden. Das angestrebte Eigenschaftsprofil erfordert völlig neue Materialien, welche durch Kombination verschiedener Materialtechnologien (Textilbewehrung, Kaltplastik- und Klebetechnologie) und innovativer Fertigungs- und Verarbeitungsverfahren erzielt werden sollen.
Ein Erforschen der Fertiguns- und Verarbeitungsverfahren wird in enger Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern erfolgen müssen.
Neben der Erforschung des neuartigen polymeren Bindemittelsystems wird im Rahmen des Projektes von Evonik Industries AG eine Kosten – Nutzenanalyse für INNO-PAVE im Vergleich zu alternativen Technologien lärmmindernder Straßenbeläge und eine Bewertung der Nachhaltigkeit auf Basis von Ökobilanzen gemäß ISO 14040 durchgeführt.
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