Das F&E Vorhaben hat das Ziel, ein innovatives Fertigteilsystem zur Ertüchtigung von Straßenbefestigungen unter Einsatz neuartiger Werk- und Baustoffe zu erforschen und zu erproben. Dabei sollen hybride multifunktionale Oberbauten von Straßen entstehen, die den erhöhten Anforderungen der Belastungen aus Verkehr und Witterung (Klimawandel) in der Zukunft dauerhaft standhalten. Neben der Dauerhaftigkeit und Langlebigkeit der Konstruktion wird auch eine Erhaltungsarmut, Betriebsfreundlichkeit und eine geringe Bauzeit (Nutzerkosten) angestrebt. Die Baukosten können in Relation zur Nutzungsdauer optimiert werden und es ist eine gute Wiederherstellbarkeit nach Aufgrabungen (spezielle Unterhaltungskosten) möglich. Letztlich wird eine Wiederverwendbarkeit der eingesetzten Baustoffe (Recyclingkosten) angestrebt. Nach dem Vorbereiten des Untergrundes und dem Verlegen der Platten müssen diese an jeder Stelle fest auf dem Untergrund aufliegen. Da sich aber kein vollständiges Aufliegen auf der Tragschicht durch die Vorbereitung des Untergrundes sowie das industrielle Herstellen der Platten gewährleisten lässt, muss dieser Verbund im Nachhinein speziell an das Bauvorhaben angepasst hergestellt werden, da selbst geringste Unebenheiten in kürzester Zeit unter Verkehrsbelastung zu Schäden führen. Hierzu wird durch ausgesparte Injektionslöcher ein spezielles, schnell härtendes Unterpressmaterial in die Hohlräume unter der Platte injiziert, damit ein vollständiger Verbund von Platte und Tragschicht hergestellt werden kann. Wenn dieser Teil abgeschlossen ist, muss letztendlich ein Eindringen von Oberflächenwasser unter die Platten verhindert werden, indem die Fugen mittels entsprechendem Fugenmaterial abgedichtet werden.
Ziel des Vorhabens ist es ein Thomasphosphat der 2. Generation (ThoPhos2) durch eine ressourcen- und energieeffiziente Aufbereitung mineralischer Sekundärrohstoffe (Klärschlammasche und LD-Schlacke) herzustellen und zu vermarkten. Durch den geplanten Ausstieg aus der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung wird die Menge an Klärschlammasche drastisch zunehmen. Ohne ein geeignetes Verfahren, müsste diese Asche deponiert werden. In den deutschen Stahlwerken wurde im Jahr 2013 3,1 Mio. t LD-Schlacke produziert, die genügen würde, um einen P-Recyclingdünger und einen neuartigen Straßenbaustoff in großen Mengen herzustellen. Durch das zu fördernde Verfahren könnte wichtiger Deponieraum eingespart werden. Den KMU-Unternehmen für Schlackenaufbereitung würden zwei weitere Absatzgebiete eröffnet. Durch eine einzelne derartige Anlage in einem LD-Stahlwerk könnte eine Klärschlammaschenmenge von fast 40.000 t/a und eine Schlackenmenge von 130.000 t/a in einen hochwirksamen Phosphatdünger oder ein Straßenbaumaterial umgewandelt werden. Da Deutschland über keine Phosphatvorkommen verfügt, würde der erforderliche Import um eine Menge von 8.000 t Phosphat entlastet und die knappe Ressource Phosphat somit geschont werden. Dieses Verfahren könnte ohne zusätzlichen Energieaufwand betrieben werden und darüber hinaus arbeitet eine solche Anlage so gut wie rückstandsfrei und CO2 neutral. Durch die Herstellung von zwei Produkten in nur einer Produktionsanlage könnte die Wirtschaftlichkeit gegeben sein um seitens der KMU Investitionen zu tätigen. 1. Auswahl geeigneter Rohstoffe für die Herstellung eines Phosphatdüngemittels 2. Aufbereitung der hergestellten, P-angereicherten Schlacken 3.Herstellung von Düngemitteln 4. Untersuchungen zur pflanzen-physiologischen Verfügbarkeit des Phosphats und Düngewirksamkeit der Produkte 5. Wirtschaftliche Beurteilung 6. Berichterstellung und zuammenfassende Beurteilung 7. Aufstellung und Korrektur des Verwertungsplanes 8. Projektleitung.
Ziel des Vorhabens ist es ein Thomasphosphat der 2. Generation (ThoPhos2) durch eine ressourcen- und energieeffiziente Aufbereitung mineralischer Sekundärrohstoffe (Klärschlammasche und LD-Schlacke) herzustellen und zu vermarkten. Durch den geplanten Ausstieg aus der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung wird die Menge an Klärschlammasche drastisch zunehmen. Ohne ein geeignetes Verfahren, müsste diese Asche deponiert werden. In den deutschen Stahlwerken wurde im Jahr 2013 3,1 Mio. t LD-Schlacke produziert, die genügen würde, um einen P-Recyclingdünger und einen neuartigen Straßenbaustoff in großen Mengen herzustellen. Durch das zu fördernde Verfahren könnte wichtiger Deponieraum eingespart werden. Den KMU-Unternehmen für Schlackenaufbereitung würden zwei weitere Absatzgebiete eröffnet. Durch eine einzelne derartige Anlage in einem LD-Stahlwerk könnte eine Klärschlammaschenmenge von fast 40.000 t/a und eine Schlackenmenge von 130.000 t/a in einen hochwirksamen Phosphatdünger oder ein Straßenbaumaterial umgewandelt werden. Da Deutschland über keine Phosphatvorkommen verfügt, würde der erforderliche Import um eine Menge von 8.000 t Phosphat entlastet und die knappe Ressource Phosphat somit geschont werden. Dieses Verfahren könnte ohne zusätzlichen Energieaufwand betrieben werden und darüber hinaus arbeitet eine solche Anlage so gut wie rückstandsfrei und CO2 neutral. Durch die Herstellung von zwei Produkten in nur einer Produktionsanlage könnte die Wirtschaftlichkeit gegeben sein um seitens der KMU Investitionen zu tätigen. 1. Auswahl geeigneter Rohstoffe für die Herstellung eines Phosphatdüngemittels 2. Aufbereitung der hergestellten, P-angereicherten Schlacken 3.Herstellung von Düngemitteln 4. Untersuchungen zur pflanzen-physiologischen Verfügbarkeit des Phosphats und Düngewirksamkeit der Produkte 5. Wirtschaftliche Beurteilung 6. Berichterstellung und zuammenfassende Beurteilung 7. Aufstellung und Korrektur des Verwertungsplanes 8. Projektleitung.
Durch die Schaffung eines mobilen Einbausimulators zum Einbau von Asphalt, mittels verschiedener Aggregate, wie Bohle, Walze, integrierter Einzelkornablege- und Einarbeitungseinrichtung sowie einer Nachverdichtungseinheit, wird die Grundlage gelegt, kosteneffizient Demonstratoren bzw. Einbauverfahren auf ihre Tauglichkeit hin zu untersuchen. Durch diese Forschung wird die Möglichkeit geschaffen, einen mobilen Prüfstand den beteiligten Partnern zur Verfügung zu stellen, mit dem eine kosteneffiziente Erforschung einer automatisierten Einzelkornablege- und Einarbeitungseinrichtung möglich ist. Gemeinsam mit den Projektpartnern werden alle erforderlichen analytischen Betrachtungen zu den zu erstellenden Modulen durchgeführt. Dieses gilt insbesondere für die Automatisierungseinrichtungen, sowie dem Messsystem zur Qualitätsermittlung. Die Arbeitsplanung lässt sich in 6 Arbeitspakete zusammenfassen. In AP0 werden die notwendigen Funktionsanalysen durchgeführt und das Lasten-/Pflichtenheft erstellt. Im AP1 wird an der geometrischen und mechanischen Struktur des Eizellkornes mitgearbeitet. Im AP5 wird an der Forschung, Erstellung und Test der Demonstratoren maßgeblich mitgewirkt. In den Arbeitspaketen AP06 und AP07 werden die analytischen Arbeiten für die Automatisierungs- und Qualitätsüberwachungsmodule durchgeführt. Im Arbeitspaket AP8 erfolgen die notwendigen Einbautests auf dem Bauhof und Baustellen.
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: - Die Reduzierung der Schadstoffbelastung erfolgt durch Konzeption eines photokatalytischen Granulats, das durch zwei getrennte Ansätze hergestellt wird. Dabei wird zum einen Titandioxid (TiO2) an natürliche Gesteinskörnung angebunden, während zum anderen ein synthetisches Einbaumaterial aus gebrochenem UHPC gewonnen wird. - Neben der Untersuchung eines Einflusses des TiO2 auf die Bitumenalterung soll weiterhin die Wirkung marktüblicher Verjüngungsmittel zur Optimierung der Dauerhaftigkeit analysiert werden. - Die Lärmreduzierung erfolgt durch die Konzeption einer lärmmindernden Textur, die durch die Modellierung der Reifenabrollprozesse unterstützt wird. Zudem wird die Dauerhaftigkeit der lärmmindernden Textur durch die Erweiterung des Pavement-Management-Systems (PMS) bewertet. - Durch Anwendung eines neuen Einbauverfahrens zur Einarbeitung des photokatalytischen Einbaumaterials in die zeitgleich eingebaute Fahrbahnoberfläche sollen die angestrebten neuen Eigenschaften der Asphaltdeckschicht erreicht werden. - Ein mobiles Qualitätsmesssystem, angeordnet an einer Walze, soll schon während des Einbauprozesses die vorgegebene Fahrbahngriffigkeit, Lärmabsorbtion, Fahrbahnhelligkeit und -oberflächenstruktur gezielt ermitteln.
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.
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.
Mit dem FuE-Projekt 'Untersuchung multifunktionaler Straßenbaumaterialien und Verbundwerkstoffe zur Nutzung solarer Energie und Verbesserung der Dauerhaftigkeit' (SEDA) soll das Potential von Straßenbefestigungen als Energiequelle untersucht werden. Das Teilprojekt befasst sich mit der Untersuchung eines multifunktionalen Kollektorsystems zum Entzug von Wärme aus Asphaltflächen bei gleichzeitiger Bewehrungswirkung zur mechanischen Stabilisierung und Erhöhung der Nutzungsdauer. Dafür sollen neuartige Verbundwerkstoffe aus Asphaltmaterialien mit metallischen Wärmeleitstrukturen eingesetzt werden. Zielstellung ist die Untersuchung eines multifunktionalen thermischen Asphaltsolarkollektors auf der Basis von neuen Asphalt-Verbundwerkstoffen mit metallischen Wärmeleitstrukturen, der neben dem Wärmeentzug auch eine Bewehrungswirkung im Asphalt - und somit eine höhere Lebensdauer des Gesamtsystems - ermöglicht. Dafür wird ein Versuchsstand konzipiert und aufgebaut, mit dem das thermische Verhalten der Asphalt-Verbundwerkstoffe mit metallischen Lamellen oder Rippen untersucht wird. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Stadtbauwesen und Straßenbau der TU Dresden erfolgt eine Untersuchung und Bewertung der mechanischen Eigenschaften. Anschließend wird eine Teststrecke zur großmaßstäblichen Analyse einer solchen Kollektorvariante auf dem duraBASt realisiert.
Mit dem FuE-Projekt 'Untersuchung multifunktionaler Straßenbaumaterialien und Verbundwerkstoffe zur Nutzung solarer Energie und Verbesserung der Dauerhaftigkeit' soll das Potential von Straßenbefestigungen als Energiequelle untersucht werden. Die beiden Teilprojekte der TU Dresden befassen sich mit der Charakterisierung des thermischen und mechanischen Verhaltens von Asphalt-Verbundwerkstoffen. Schwerpunkte sind die Auswirkungen der reduzierten thermischen Belastungen durch die Kühlung der Straßenkonstruktion auf deren Dauerhaftigkeit sowie die Bewertung verschiedener Nutzungsszenarien von Asphaltkollektoren unter Aspekten der Energieeffizienz und Integration in städtebauliche Versorgungskonzepte. Für die Untersuchung des thermischen und mechanischen Verhaltens verschiedener Asphalt-Verbundwerkstoffe sowie Bauarten von Asphaltsolarkollektoren werden geeignete numerische Modelle erstellt und Simulationsrechnungen unter Variation von Kollektorparametern durchgeführt. Parallel erfolgt die messtechnische Bestimmung relevanter Stoffdaten sowie mechanischer Charakteristika von Asphaltwerkstoffen zur Parametrierung der Modelle. Anschließend wird eine Modellierung und Simulation des Gesamtsystems aus Kollektor und Wärmeverbrauchern durchgeführt, um verschiedene Nutzungsszenarien zu untersuchen und hinsichtlich Primärenergiebedarf und Treibhausgasemissionen zu vergleichen. Aufbauend auf den Ergebnissen werden gemeinsam mit den Projektpartnern Versuchsstrecken zur großmaßstäblichen Untersuchung ausgewählter Kollektorvarianten auf dem duraBASt realisiert und messtechnisch begleitet.
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| Bund | 26 |
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| Förderprogramm | 26 |
| License | Count |
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| offen | 26 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 26 |
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