New Streets from Old Tires in Cameroon
Entwicklung eines Kohlenwasserstoffbindemittels für den Straßenbau unter Verwendung von Kunststoffabfällen und alten Reifen
Dieses Projekt wird im Rahmen einer Doktorarbeit des Teamleiters durchgeführt und baut daher auf Voruntersuchungen auf.
Es zielt darauf ab, biologisch nicht abbaubare Abfälle (undurchsichtige, transparente und farbige Plastikflaschenabfälle, Reifenabfälle) zu recyceln, um ihre Wiederverwendung oder ihren Einsatz bei der Herstellung eines kostengünstigeren und widerstandsfähigeren Materials für den Bau neuer asphaltierter Straßen in Kamerun zu ermöglichen. Zu diesem Zweck wird ein Kohlenwasserstoff-Bindemittel entwickelt. Damit zielt das Projekt auch auf die Schonung von Ressourcen ab, insbesondere von nicht erneuerbaren Zuschlagstoffen (Kies und Sand), die beim Bau neuer Asphaltstraßen in geringeren Mengen anfallen werden.
Die Unterziele dieses Forschungsprojekts sind:
- Verringerung des Plastikmülls und Bereitstellung einer alternativen Methode zur Wiederverwertung von Plastik, das in Kamerun normalerweise nur verbrannt wird
- Schonung der nicht erneuerbaren Ressourcen, die für den Straßenbau in Kamerun benötigt werden
- Senkung der Kosten für den Bau von geteerten Straßen in Kamerun
Erstes Quartal
Das Studierendenteam mobilisierte das gesamte für die Forschung benötigte Material und führte erste grundlegende Tests an mit Kunststoffabfällen formulierten Probekörpern aus bituminösem Beton durch. In diesem Quartal wurden zwei Hauptversuche durchgeführt, um die Mischung der mit Kunststoffabfällen formulierten bituminösen Betonproben zu testen und weiter zu charakterisieren. Alle Versuche wurden in Zusammenarbeit mit einem akkreditierten Labor in Kamerun durchgeführt.
Durchführung der Duriez-Tests
Ziel dieses Tests ist es, den Wasserwiderstand der mit Kunststoffabfällen formulierten bituminösen Betonprobekörper zu messen. Diese Beständigkeit ist wichtig, weil sie sicherstellt, dass die Versuchsmischung sowohl bei trockenem als auch bei regnerischem Wetter in zufriedenstellender Weise im Straßenbau eingesetzt werden kann. Die Maßnahme besteht aus zwei Hauptphasen. Im ersten Schritt werden die Prüfkörper vorbereitet. Dazu werden Zylinder mit dem Versuchsgemisch hergestellt. Im nächsten Schritt werden Messungen der Druckfestigkeit des Gemischs durchgeführt. Ein Teil der Probekörper wird während der Messungen in Wasser getaucht. Diese werden mit den Ergebnissen der trockenen Prüfkörper verglichen. Die Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser wird durch das Verhältnis der Widerstände mit und ohne Eintauchen charakterisiert. Die einfache Druckfestigkeit bei einer bestimmten Temperatur, mit oder ohne Eintauchen, ist das Verhältnis zwischen der maximalen Belastung und dem kreisförmigen Querschnitt der Probekörper. Sie ist der Durchschnitt von vier oder fünf Messungen, je nach Größe des zu prüfenden Kohlenwasserstoffgemisches.
Abbildung 1: Zerkleinern eines Duriez-Probekörpers
Durchführung der Marshalltests
Ziel dieses Tests ist es, die Konformität der Herstellung von Probekörpern aus Bitumen-Beton mit Kunststoffabfällen zu gewährleisten, da das in der Produktionsstätte hergestellte Versuchsgemisch zu dem Ort transportiert werden muss, an dem sie verwendet oder geprüft wird. Es muss daher (wegen der großen Entfernungen) sichergestellt werden, dass die Eigenschaften des Versuchsgemischs am Ausgang der Produktionsstätte durch den Transport nicht zu stark beeinträchtigt werden. Dies wird durch die Kriechstabilität überprüft. Auch für den Marshall-Test werden zylindrische Prüfkörper aus dem Versuchsgemisch für die Durchführung der Stabilitäts- und Verformungsprüfung hergestellt. Bei der Verformungsprüfung wird die Verformung des Betons untersucht, wenn er lang anhaltenden mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Ziel des Marshall-Tests ist es also, für eine bestimmte Verdichtung die Stabilität und die Verformung eines Probekörpers mit bestimmten Abmessungen zu bestimmen. Er ist auf alle heißen Versuchsgemische anwendbar, die keine Zuschläge von mehr als 20 mm enthalten.
Abbildung 2: Zerbrechen eines Marshall-Probekörpers
Unter Berücksichtigung der Fehlermarge wurden die Duriez- und Marshall-Tests an insgesamt vier Versuchsmischungen durchgeführt, die im Durchschnitt positive Ergebnisse lieferten.
Zweites Quartal
Im zweiten Quartal setzten die Studierenden ihre Experimente an den Versuchsmischungen von bituminösen Betonprobekörpern fort, die mit Kunststoffabfällen formuliert wurden, um das Kohlenwasserstoffgemisch weiter zu charakterisieren.
Durchführung des Tests PCG – Presse à Compactage Giratoire (Kreiselpresse)
Die PCG-Prüfung ist eine Prüfung zur Charakterisierung der Entwicklung des prozentualen Anteils von Hohlräumen in einer Kohlenwasserstoffmischung, die einer isothermischen Verdichtung unterzogen wird. Diese Verdichtung wird durch die Kombination einer Kreiselschere und einer axialen resultierenden Kraft, die durch einen mechanischen Kopf aufgebracht wird, erreicht. Dieser Test wird auf experimentelle Kohlenwasserstoffmischungen angewandt, die entweder im Labor hergestellt wurden. Ziel dieser Prüfung ist es also, die Eignung der Versuchsmischungen für die Verdichtung zu beurteilen. Dieser Versuch ist wichtig, weil er sicherstellt, dass das Gemisch während und nach dem Verdichtungsvorgang die akzeptablen Eigenschaften beibehält. Für die Durchführung dieses Versuchs werden zylindrische Prüfkörper aus dem Versuchsgemisch hergestellt. Anschließend wurden die Hohlraumindizes in Abhängigkeit von der Anzahl der Gyrationen gemessen.
Abbildung 3: PCG-Gerät (links) und Prüfmuster (rechts)
Für jede Anzahl von Umdrehungen werden der Prozentsatz der Hohlräume und die Kompaktheit bestimmt. Die Werte, die mit dem normativen Intervall zu vergleichen sind, sind die, die bei 100 Umdrehungen erzielt wurden. Auch in diesem Fall entsprechen die Ergebnisse der 4 Versuchsmischungen den Vorgaben, wobei die Fehlermargen berücksichtigt werden.
Da die notwendige Ausrüstung für die Durchführung des Versuchs in Kamerun nicht zur Verfügung stand, wurde der PCG-Test im Tschad durch das SICAL-Labor durchgeführt.
Drittes Quartal
In diesem Quartal konnten die Studierenden den wichtigsten und komplexesten Test durchführen: Die Spurrinnentests, deren Ziel es ist, die Beständigkeit der experimentellen Mischungen von bituminösen Betonproben, die mit Kunststoffabfällen formuliert wurden, gegenüber bestimmten Verformungen zu bestimmen. Dieses Merkmal ist wichtig, weil es die Dauerhaftigkeit des Gemischs in Abhängigkeit von den Belastungszyklen wiedergibt. Sie könnten auch den Abschlussbericht erhalten, der alle Tests zusammenfasst und die Schlussfolgerung des Labors über die Qualität ihrer experimentellen Mischungen von Bitumenbetonprobekörpern mit Kunststoffabfällen enthält.
Durchführung der Spurrinnentests
Ziel dieser Prüfung ist es, die Verformungsanfälligkeit der Versuchsmischungen zu analysieren, indem die Tiefe der Spurrillen gemessen wird, die durch das wiederholte Durchfahren einer Rolllast bei einer festen Temperatur verursacht werden. Diese Prüfung gilt für Mischungen, bei denen die größten Abmessungen der Körner kleiner oder gleich 32 mm sind. Die mit Kunststoffabfällen formulierten Probekörper aus Bitumenbeton werden in eine Form gelegt, wobei ihre Oberfläche mit der Oberseite der Form in Kontakt kommt.
Das Verformungsverhalten von bituminösen Materialien wird anhand der Tiefe der Spurrille bewertet, die sich nach wiederholter Befahrung mit einer Walzlast bei konstanter Temperatur bildet. Nach dieser Norm können drei Arten von Geräten verwendet werden: Großgeräte, übergroße Geräte und kleinegeräte. Bei den großen und extra großen Geräten werden die Probekörper während der Prüfung klimatisiert. Bei kleinen Geräten werden sie entweder in Luft oder in Wasser konditioniert. Unter jedem Rad des Geräts wird der Prozentsatz der Spurrillen bei verschiedenen Zyklen (1.000, 3.000, 10.000 und 30.000) bewertet und muss innerhalb des normativen Bereichs liegen.
Abbildung 4: Spurrillengerät (Spurrillenmaschine)
Für die vorbereiteten Prüfkörper werden die Messungen der Hohlraumindizes in Abhängigkeit von der Anzahl der Gyrationen durchgeführt und die Ergebnisse ausgewertet.
Wie die PCG-Prüfungen wurde auch die Spurrinnenprüfung im Tschad durch das SICAL-Labor durchgeführt und nicht in Kamerun, da die Ausrüstung nicht zur Verfügung stand. Dies war aufgrund des Vertrauensverhältnisses zwischen der Studentengruppe und dem Labor möglich. Die Proben wurden auf der Straße in den Tschad transportiert.
Viertes Quartal
Das vierte Quartal ist noch im Gange. Updates folgen in Kürze!
Fakten
- Land: Kamerun
- Region: Jaunde
- Projektkürzel: CMR-002
- Projektstart/ Projektende: März 2022 – März 2023
- Projektbudget: 7.845.000,00 FCFA
(ca. 12.000,00 € Wechselkurs vom 09.03.2022) - Öffentlicher Zuschuss: –
- Stipendium pro Person: 135.000,00 FCFA pro Quartal
(ca. 205,00€ Wechselkurs vom 09.03.2022) - Universität: Université de Yaoundé I
- Lokaler Partner: FOOTPRINT
- Anzahl Studierende: 5 (2 weiblich)
- Supervisor: Dr. Doedonne Kunwufine
- Mentorin: n/a
- 3E4A-Koordinator: Nathalie Tsafak
SDGs
Primäre SDGs
Sekundäre SDGs
