4. Kolloquium Straßenbau in der Praxis - Februar 2025 211 Kaltrecycling - Innovative und nachhaltige Straßeninstandsetzung Dipl.-Ing. (FH) Martin Diekmann Wirtgen GmbH, Windhagen Zusammenfassung In vielen Ländern hat man die vielen Vorteile des Kaltrecycling-Verfahrens bereits erkannt, denn in puncto Umweltschutz und Ressourcenschonung, ist kein Verfahren besser geeignet. Damit stellt Kaltrecycling eine kostengünstige und nachhaltige Alternative dar, die bereits in vielen Ländern in Europa, Nordamerika und Asien fester Bestandteil der Ausschreibungen im Straßenbau ist. Obwohl das Kaltrecycling auch in deutschen Regelwerken verankert ist, kommt es hierzulande nur in Ausnahmefällen zum Einsatz. Wirtschaftliche und ökologische Vorteile der Kaltrecycling-Technologie bleiben vielfach ungenutzt, obwohl der hohe Instandsetzungsbedarf nur mit konventionellen Bauverfahren nicht zu leisten ist. Neben dem Investitionsstau in den Kommunen ist vielerorts ein sogenannter Erhaltungsrückstand der Gemeindestraßen zu erkennen. Kaltrecycling bietet Lösungen für die anstehenden kommunalen Herausforderungen im Verkehrswegebau und der wirtschaftlichen Erhaltung des Gemeindestraßennetzes. Ein Netz, das sich über eine Gesamtlänge von über 400.000 km erstreckt. Abb. 1: Wirtschaftliche und ökologische Vorteile der Kaltrecycling-Technologie 1. Einführung Bereits Mitte der 80er Jahre hat Wirtgen die Kaltrecycling-Technologie entwickelt und das herausragende Potenzial erkannt. Schon 1986 kommt der erste Kaltrecycler auf Ketten auf den Markt, der 2000 VC-R. Meilenstein ist die erste mobile Kaltrecyclinganlage KMA 150, die schnell von Baustelle zu Baustelle transportiert werden kann. In jeder der neuen Baureihen steckten innovative Technologien, die Straßenbauprozesse immer umweltfreundlicher und wirtschaftlicher machen. Wirtgen hat sich von Anfang an mit seinen Technologien als Marktführer an die Spitze gesetzt. Vor dem Hintergrund knapper Kassen und der steigenden Rohstoff- und Energiepreise ist die Nachfrage nach der Kaltrecycling-Technologie in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen. Kaltrecycling-Technologien von Wirtgen sind weltweit im Einsatz, um klimaschonend und wirtschaftlich Baustoffe nachhaltig zu recyceln. Für kommunale Straßeninstandsetzung ist die Kaltrecycling-Technologie ebenfalls eine schnelle, kostengünstige und nachhaltige Lösung. Häufig weisen Straßen Schäden in den unteren Schichten auf. Wechselnde Witterung und vor allem ein wachsendes Verkehrsaufkommen führen im Laufe der Jahre zu einer Materialermüdung des Straßenauf baus. Risse und Materialverlust an der Fahrbahnoberfläche sind die ersten sichtbaren Anzeichen, bevor sie als klassisches Schlagloch unübersehbar werden. Weitere gravierendere Schäden sind vorprogrammiert. Das Kaltrecycling Verfahren setzt die gesamte Struktur des Straßenauf baus instand und erhöht dauerhaft dessen Tragfähigkeit. Abb. 2: Im Jahr 1986 kommt der erste Wirtgen Kaltrecycler auf Ketten auf den Markt 2. BSM-Rezeptur mit Schaumbitumen für hohe Dauerhaftigkeit Für Straßen, die im Kaltrecycling-Verfahren instandgesetzt werden, gelten im Hinblick auf deren Nutzungsdauer die gleichen Anforderungen wie für Straßen, die nach konventionellen Verfahren dimensioniert und gebaut werden. Wirtgen hat mit der Entwicklung seines eigenen Laborequipments Lösungen geschaffen, die bereits im Vorfeld die optimale Zusammensetzung des auf bereiteten Mischguts definiert und dessen Qualität und Eigenschaften anhand von Probekörpern in Triaxial- und Spaltzugfestigkeits-Tests direkt untersucht. Auch die Schaumbitumen- Qualität lässt sich bereits vor Baubeginn im Baustofflabor exakt definieren. 212 4. Kolloquium Straßenbau in der Praxis - Februar 2025 Kaltrecycling - Innovative und nachhaltige Straßeninstandsetzung Abb. 3: Wirtgen Schaumbitumen Laborequipment 2.1 Ausgangsstoff für BSM ist in der Regel Ausbauasphalt bzw. der in der Fahrbahn vorhandene Asphalt. Er wird in einem speziellen Kaltaufbereitungsprozess und ohne vorherige Trocknung unter Zugabe von ca. 2 bis 2,5 (M %) Massenprozent Schaumbitumen zu einem neuen innovativen Straßenbaustoff. Um trotz des relativ geringen Bindemittelgehalts eine gute Dispersion zu erhalten, wird das heiße Bitumen unmittelbar vor der Zugabe in den Mischer mit Wasser aufgeschäumt. Dazu wird eine geringe Menge Wasser (in der Regel ca. 2 bis 3 (M %) des Bitumens) über eine Düse unter Druck in das Bitumen injiziert. Dies führt dazu, dass das heiße Bitumen aufschäumt und sich auf ein Vielfaches seines ursprünglichen Volumens ausdehnt bzw. aufschäumt. Schaumbitumen wird mit Hilfe modernster Technik aus ca. 175 °C heißem Normalbitumen erzeugt. Die Zugabe des Bindemittels in ein Mineralstoffgemisch erfolgt bei in-situ-Bauweise innerhalb der Wirtgen Kaltrecycler der CR-Baureihe über mikroprozessorgesteuerte Einsprühanlagen. Außerdem wird während des Mischprozesses Wasser zugesetzt, um die Verdichtungswilligkeit des Materials zu gewährleisten. Das hergestellt bituminöse Mischgut wird als BSM (Bitumen stabilisiertes Material) bezeichnet. Nach Einbau und abschließender Verdichtung zeichnet es sich durch eine langfristige und hohe Tragfähigkeit aus. Diese bilden im Straßenoberbau die perfekte Grundlage für den abschließenden Asphaltüberbau mit reduzierter Schichtdicke Abb. 4: Labormischer (WLM30) mit BSM Abb. 5: Laborverdichter (WLV-1) Abb. 6: BSM Probekörper Abb. 7: Einbau des BSM-Mischgutes nach festgelegter Rezeptur auf einer Autobahn in Dänemark 4. Kolloquium Straßenbau in der Praxis - Februar 2025 213 Kaltrecycling - Innovative und nachhaltige Straßeninstandsetzung 3. Kaltrecycling in-plant Die Auf bereitung in-plant wird in der Regel dort durchgeführt, wo zuvor aus vorhandenen Belägen gewonnenes Material recycelt und zum Bau einer neuen Belagsschicht verwendet werden soll. Auch wenn das mit Schaumbitumen auf bereitete Material zur späteren Verwendung bevorratet wird oder wenn Ergänzungsstoffe eingemischt werden sollen, kommt die in-plant Version zum Einsatz. Die mobile Kaltmischanlage KMA 240(i) macht die Herstellung hochwertigen Mischguts vor Ort effizient. Neben bitumengebundenem Mischgut lassen sich auch hydraulisch gebundene Mischgüter wirtschaftlich herstellen. Die mobile Kaltrecycling-Mischanlage KMA 240(i) von Wirtgen ermöglicht die ressourcenschonende Herstellung des bituminösen Mischgutes (in-plant) im Durchlauf betrieb mit 240 t/ h Mischleistung. Sie können für den Autobahnbau über den Straßen- und Wegebau bis hin zum Bau von Parkplätzen oder Industrieflächen verwendet werden. Die KMA 240(i) kann die verschiedensten nicht bindigen Ausgangsstoffe verarbeiten. Als Baustoffe können Asphaltfräsgut oder andere granulare Stoffe, die aus altem Straßenoberbau wiedergewonnen wurden, sowie Materialien aus der RC-Auf bereitung umweltfreundlich genutzt werden. Die 100-prozentige Wiederverwendung sorgt für hohe CO 2 - und Energieeinsparungen bei minimalen Baukosten und Bauzeiten. Vielerorts fällt Asphaltfräsgut bei Instandsetzungsarbeiten an und wird meist nur zu geringen Teilen wiederverwendet. Die Auf bereitung mittels Schaumbitumentechnologie zu bituminös stabilisiertem Material (BSM) kann jederzeit mit einer Kaltrecycling-Mischanlage KMA 240(i) vorgenommen werden. Dank einfacher Transporteigenschaften kann die Anlage direkt zum Lagerort des Asphaltgranulates gefahren und innerhalb kurzer Zeit in den Einsatz gebracht werden. Das ist vielerorts besonders günstig, weil der Hauptbestandteil, das Asphaltgranulat, bereits auf dem Bauhof vorhanden und somit kostenlos ist. Die Vorteile von BSM-Mischgut sind die lange Verarbeitbarkeit, Belastbarkeit und Langlebigkeit. Kaltrecycling ist damit ein echter Gewinn im kommunalen Materialmanagement. Abb. 8: Übersicht - Wirtgen Produktionssystem Kaltrecycling in-plant 4. Kaltrecycling in situ/ in-place Wenn aus einer alten Straße eine neue entstehen soll, bietet sich das Kaltrecycling „in-situ“ an. Beim Kaltrecycling-Verfahren in-situ oder in-place (an Ort und Stelle), verlässt das Ausbaumaterial die Baustelle nicht, sondern wird vor Ort auf bereitet und gleich wieder eingebaut. Das erspart nicht nur viele LKW-Fahrten zur Auf bereitungsstelle, sondern verkürzt auch die Bauzeiten. Beim Fräsvorgang im Downcut-Verfahren rotiert die Fräse im Gleichlauf, das ermöglicht eine präzise Stückgrößenkontrolle, gerade bei sehr brüchigen, alten Asphaltstraßen. Unter Zugabe von Bindemitteln, wie Schaumbitumen und der Verwendung des bestehenden Asphaltoberbau wird ein neuer, hochwertiger Baustoff an Ort und Stelle produziert. Abb. 9: Übersicht - Wirtgen Produktionssystem Kaltrecycling in-situ Für den in-situ-Einsatz wird ein Einbauzug verwendet. Dieser besteht aus: Zementstreuer, Wassertankwagen, Bitumentankwagen, Kaltrecycler (Fräs- und Mischmaschine), Asphaltfertiger (baut das neue Mischgut profil- und lagegerecht ein) und schließlich Tandemwalzen und Gummiradwalze, um eine gute Verdichtung über die gesamte Tiefe der Schicht sicherzustellen. Im Anschluss wird typischerweise eine Deckschicht aus Heißasphalt darüber eingebaut. Das Verfahren benötigt weder zum Trocknen noch zum Erhitzen der Gesteinskörnungen Energie - ganz im Gegensatz zu Heißasphalt. Darüber hinaus entfällt bei der BSM-Produktion durch die Nutzung von Ausbauasphalt aus lokalen Ressourcen der Import bzw. Transport dieser Rohstoffe. Somit zeichnet sich BSM im Vergleich zu herkömmlichem Heißmischgut durch ein überaus interessantes Nachhaltigkeitsprofil sowie einen sehr niedrigen CO 2 -Fußabdruck aus. Abb. 10: Detaildarstellung des Fräs- und Mischprozess in-situ 214 4. Kolloquium Straßenbau in der Praxis - Februar 2025 Kaltrecycling - Innovative und nachhaltige Straßeninstandsetzung 5. Perspektiven Mit der wachsenden Weltbevölkerung wächst auch der Bedarf an Infrastruktur. Um den Anforderungen des modernen Verkehrs- und Transportwesens gerecht zu werden, braucht es vor allem langlebige und sichere Verkehrsflächen. Gleichzeitig ist das globale Straßennetz vielerorts sichtbar in die Jahre gekommen, einhergehend mit dem rasanten Anstieg des Schwerlastverkehrs. Um die Funktionsfähigkeit der Straßeninfrastruktur langfristig zu erhalten, bedarf es zunehmend einer strukturellen Instandsetzung des Straßenauf baus. Innovative Technologien und Verfahren wie das Kaltrecycling sind hier eine nachhaltige Lösung und Wegbereiter für mehr Mobilität weltweit. EU-Politische Ziele für eine nachhaltige Entwicklung von Straßenverkehrsinfrastrukturen sind im Weißbuch zum Verkehr, der Agenda 2030, dem Übereinkommen von Paris und dem Green Deal definiert. Im Straßenbau der Zukunft müssen alle Aspekte gleichermaßen berücksichtigt werden. Für Bauunternehmen bedeutet das, nachhaltig zu arbeiten, natürliche Ressourcen zu schonen, mit einem Höchstmaß an Effizienz. Vor allem hinsichtlich der aktuellen weltweiten Klimakrise müssen neue Konzepte entwickelt werden und es muss auch im Straßenbau ein Umdenken erfolgen. Bei der Straßeninstandsetzung ist Kaltrecycling bereits State-of-the Art. Dieses Verfahren wird den Anforderungen an technischer Qualität, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit zu 100-% gerecht. Abb. 11: Wirtgen W380CRi Kaltrecyclingzug im Einsatz