Preisgünstig, umweltschonend und nachhaltig: «Gestrickte» Strassen
Der Stoff Bitumen hält den Kies in Strassenbelägen zusammen. Er gilt allerdings nicht als umweltfreundlich. Nun soll Bindfaden stattdessen eingesetzt werden.
Das Wichtigste in Kürze
- Der Stoff Bitumen hält normalerweise Kies in Strassenbelägen zusammen.
- Allerdings hat Bitumen einige Nachteile.
- Nun wird stattdessen Bindfaden als nachhaltige Lösung für Bindemittel untersucht.
Strassenbeläge benötigen Bitumen als Bindemittel. Aber auch Schnur ist ein Bindemittel - ohne Witz! - und kann Kies ganz ohne Beton zusammenhalten: genauso stabil, flexibler, durchlässiger für Regenwasser und umweltverträglicher. Empa-Forscher experimentieren damit.
Bitumen hat Schwächen
Bitumen, der Stoff, der den Kies in Strassenbelägen zusammenhält, hat viele Nachteile: Da er aus Rohöl gewonnen wird, entstehen bei seiner Herstellung umweltschädliche Gase.
Bitumen macht Strassenbeläge ausserdem anfällig für Risse und Verformungen und zudem undurchlässig für Regenwasser. Und darüber hinaus sind Strassenbeläge mit Bitumen - anders als Kiesel-Schnur-Beläge - nicht wiederverwendbar.
Bindfaden als Bindemittel
Die Idee, Bindfaden als Bindemittel zu verwenden, wurde aus der Kunst geboren, dem Kunstprojekt «Rock Print Pavillon»: stabile, mit Packschnur zusammengehaltene Säulen aus Kies.
Das Kiesfadenpaket wird dann mit einem Drehteller und mit Druck belastet. Dieser Belastungstest zeigt: Indem die einzelnen Kieselsteine mit dem Faden umschlungen werden, hält das Paket einem Druck von 5 kN stand. Das entspricht einer halben Tonne und geschieht, ohne dass sich die Steine viel bewegen.
Schottersäulen mit einer Höhe von 80 cm und einem Durchmesser von 33 cm halten einem Druck von 200 kN stand. Das zeigten Laborversuche. Einer Last von 20 Tonnen entspricht das. Die Schnur-«Lismete» besorgte beim Kunstprojekt ein Roboter.
Kiesfadenpaket mithilfe eines Roboters
Auch bei den Empa-Forschern Martin Arraigada und Saeed Abbasion sorgt ein Roboterarm für die Auslegeordnung: Er legt die Schnur in einem programmierten Muster auf die übereinander gestapelten Schotterschichten. Das finden die beiden Forscher aus der Abteilung «Beton & Asphalt» in derzeit laufenden Experimenten heraus. Für die mechanischen Tests werden fünf dieser Schichten aus Kies und Faden übereinander in einer Testbox mit Gummiboden platziert.
Normalerweise übernimmt im Asphalt das Bindemittel Bitumen diese Aufgabe. Dynamische Belastungstests mit Rolldruck, ähnlich den extremen Bedingungen, denen Strassenbeläge standhalten müssen, sollen demnächst durchgeführt werden.
Weitere Details werden im 3D Modell erforscht
Parallel zu ihren Laborexperimenten modellieren die Forscher alles in 3D am Computer mit der Diskreten-Elemente-Methode (DEM). Das soll die Verschiebung einzelner Steine und die auf das Gewinde wirkenden Zugkräfte aufzeigen. Das kann im Labor nicht untersucht werden. Ausserdem sollen verschiedene Muster und Maschenweiten und deren Auswirkungen auf die Stabilität des Pflasters näher untersucht werden.
