Optimal asphalt recycling for low-traffic roads

Dr. L. Sagnol; Prof. Dr.-Ing. M. Stöckner;
Dr.-Ing. H. Herb; Prof. Dr.-Ing. C. Holldorb;
A. Wachsmann, M. Eng., Karlsruhe

Das kommunale Verkehrsnetz in Deutschland erstreckt sich über etwa 230.000 Kilometer (Lippold, 2024) und bildet eine zentrale Grundlage für Mobilität und Infrastruktur. Jedoch weist es vielerorts erhebliche Mängel auf, die deutschlandweit eine zustandsbedingte jährliche Wertminderung von etwa 950 Mio. € verursachen (VIFG, 2012). Angesichts der immer größer werdenden Bedeutung von Klimaschutz und Ressourcenschonung steht die Frage nach nachhaltigen Bauweisen und Recyclingverfahren im Mittelpunkt. Ein 100%iges Recycling von Ausbauasphalt ohne zusätzliche Wärme- oder Ressourcenzufuhr ist nach aktuellem Stand der Technik noch unüblich. Mit der Entwicklung der ORRAP-Methode (Optimal Recycling of Reclaimed Asphalt Pavement) wurde eine innovative Methode etabliert, die das 100%ige Recycling von Ausbauasphalt als Kaltrecyclingmethode ermöglicht. Im Rahmen der Entwicklung dieser Methode wurden umfangreiche Laboruntersuchungen durchgeführt, darunter die Ermittlung des optimierten Wassergehalts für den Einbau des ORRAP-Materials, die Bestimmung der California Bearing Ratio (CBR), die Charakterisierung von rückgewonnenem Bitumen, Triaxialversuche zur Untersuchung von Verdichtungseigenschaten sowie Untersuchungen hinsichtlich der Spurrinnenbildung. Die Ergebnisse dieser Analysen bildeten die Basis für den Bau von Teststrecken in Frankreich und der Schweiz, auf denen das ORRAP-Material als gebundene Schicht zum Einsatz kam. In Frankreich wurde eine Oberflächenbehandlung über die ORRAPSchicht aufgetragen, während in der Schweiz eine 4 cm dicke Deckschicht darüber eingebaut wurde. Diese Maßnahmen sollen das Risiko von Abplatzungen verhindern. Alle Teststrecken wurden über einen Zeitraum von einem Jahr beobachtet. Bereits nach drei Monaten zeigte sich eine Verbesserung der Tragfähigkeit. Es wurden keinerlei Schäden festgestellt, was die Praxistauglichkeit und Zuverlässigkeit der Methode bestätigt. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die ORRAP-Methode eine vielversprechende Innovation für Straßen mit geringem bis mittlerem Verkehrsaufkommen darstellt. Besonders hervorzuheben ist, dass das Kaltrecycling nicht nur eine nachhaltige Verwertung von Ausbauasphalt ermöglicht, sondern auch die Wiederverwendung von PAK-haltigen Materialien unterstützt. Die ORRAP-Methode trägt durch ihre ressourcen- und energiesparende Verarbeitung maßgeblich zur Entwicklung nachhaltiger Bauweisen im kommunalen Straßenbau bei. Zur Förderung der Verbreitung und weiteren Nutzung wurde ein Leitfaden zur ORRAP-Methode erstellt, der verschiedenen Stakeholdern Empfehlungen zur Anwendung des Materials bietet.

The municipal transport network in Germany spans approximately 230,000 kilometers [Lippold, 2024] and forms a central foundation for mobility and infrastructure. However, it exhibits significant deficiencies in many places, resulting in an annual depreciation of around 950 million euros nationwide due to its condition [VIFG, 2012]. Given the growing importance of climate protection as well as resource conservation, the focus is on sustainable construction methods and recycling processes. A 100% recycling of reclaimed asphalt without additional heat or resource input is not yet common practice. An innovative approach has been established with the development of the ORRAP method, which enables 100% recycling of reclaimed asphalt as a cold recycling method. As part of the development of this method, extensive laboratory investigations were conducted. These included determining the optimized moisture content for the installation of ORRAP material, measuring the California Bearing Ratio (CBR), characterizing recovered bitumen, performing triaxial tests to analyze compaction properties, and examining rutting behavior. The results of these analyses formed the basis for constructing test sections both in France and Switzerland, where the ORRAP material was used as a bound layer. In France, a surface treatment was applied over the ORRAP layer while in Switzerland, a 4 cm thick wearing course was installed on top. These measures are intended to prevent the risk of spalling. All test sections were monitored over a period of one year. An improvement in load-bearing capacity was observed after three months. No damage was detected during the observation period, confirming the method’s practical suitability and reliability. The results demonstrate that the ORRAP method is a promising innovation for roads with low to moderate traffic volumes. Notably, cold recycling not only enables sustainable reuse of reclaimed asphalt but also supports the recycling of PAH-containing materials. The ORRAP method significantly contributes to the development of sustainable construction practices in municipal road building through its resource- and energyefficient processing. To promote its wider adoption and use, a ORRAP-guide has been created, offering recommendations for various stakeholders on how to use the material.

doi.org/10.53184/STA1-2026-1

Literaturverzeichnis

A r n d t , W. - H . ; S c h n e i d e r, S . (2023): Investitionsbedarfe für ein nachhaltiges Verkehrssystem: Schwerpunkt kommunale Netze, Difu Impulse 7/2023, Deutsches Institut für Urbanistik (Difu), Berlin. repository.difu.de/items/0552fb5a-2988-40f2-819a-8654d204c78b. Zuletzt geprüft am 19.1.2025.

Association française de normalisation (AFNOR) (2019): NF P 98-086 Dimensionnement structurel des chaussées routières – Application aux chaussées neuves, AFNOR, Saint Denis

BlueGreenStreets (BGS)(2022): BlueGreenStreets Toolbox – Teil A & B. Multifunktionale Straßenraumgestaltung urbaner Quartiere, Erstellt im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Stadtquartiere für die Zukunft“, Hamburg. repos.hcu-hamburg.de/handle/hcu/638. Zuletzt geprüft am 19.1.2025.

C h a z a l l o n , C . e t  a l . (2020): ORRAP – Optimal recycling of reclaimed asphalt pavement – Technischer Leitfaden für die Verwendung von optimalem Recycling-Asphaltbelag (ORRAP) in der Oberrheinregion. Https://www.cerema.fr/system/files/documents/2021/01/de.pdf. Zuletzt geprüft am 19.1.2025.

Deutscher Asphaltverband (DAV) e. V. (2021): Technisches Informationspapier des Deutschen Asphaltverbandes (DAV) e. V.  - Niedrigtemperaturasphalt (NTA), Bonn. https://www.asphalt.de/fileadmin/user_upload/downloads/TIP_NTA_2021-10-26.pdf. Zuletzt geprüft am 19.1.2025.

Deutsches Institut für Normung e. V. (2010): DIN EN 13286-2 Ungebundene und hydraulisch gebundene Gemische – Teil 2: Laborprüfverfahren zur Bestimmung der Referenz-Trockendichte und des Wassergehaltes – Proctorversuch, Deutsche Fassung EN 13286-2:2010 + AC:2012, Beuth-Verlag, Berlin.

Deutsches Institut für Normung e. V (2012): DIN EN 13286-47 Ungebundene und hydraulisch gebundene Gemische - Teil 47: Prüfverfahren zur Bestimmung des CBR-Wertes (California bearing ratio), des direkten Tragindex (IBI) und des linearen Schwellwertes; Deutsche Fassung EN 13286-47:2021, Beuth-Verlag, Berlin.

Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2009): Richtlinien für die rechnerische Dimensionierung des Oberbaus von Verkehrsflächen in Asphaltbauweise, Ausgabe 2009 (RDO Asphalt 09/24). FGSV Verlag, Köln.

Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2012): Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen, Ausgabe 2012, (RStO 2012/24), FGSV Verlag, Köln

G a i l l a r d , L . ; C h a z a l l o n , C . ; H o r n y c h , P. ; Q u e z a d a , J . C . (2019): Study of the Mechanical Behaviour of Reclaimed Asphalt
Aggregates Without Binder Addition, E3S Web of Conferences, 92, 7th International Symposium on Deformation Characteristics of Geomaterials, Glasgow.

H e r b, H . ; S t ö c k n e r, M . (2021): Technische Aspekte einer Kaltrecyclingbauweise von Asphalt ohne Zusatz von Bindemittel. TAE Kolloquium
Straßenbau in der Praxis, Heft 1, expert Verlag Renningen 85–88.

H e s s , R . ; S c h w e i b e n z , B . ; S t ö c k n e r , M. ; Z a n d e r , U . (2018): Infrastrukturmanagement Straße: Erhaltungsmaßnahmenkoordination – Maßnahmenkoordination - Wirtschaftlichkeit – Vermögensbewertung, Kirschbaum Verlag, Bonn, 365.

H o l l d o r b, C . C y p r a , S . ; B r z u s k a , A . (2020): ORRA – Wirtschaftliche und umweltbezogene Bewertung der Anwendung der ORRAP-Methode in der Oberrheinregion, Teil: Ergebnisse der Hochschule Karlsruhe. Institut für Verkehr und Infrastruktur der Hochschule Karlsruhe.

J a c o b s o n , T . (2003): Återvinning av krossad asfalt som bär- och förstärkningslager. Del 2 – Erfarenheter från fältstudier. VTI Notat, 32, 2002,
Linköping.

J a c o b s o n , T . (2007): Återvinning av tjärasfalt och krossad asfaltbeläggning vid motorvägsby-gget på E4, Markaryd. VTI Notat 9, 2007, Linköping.

J a c o b s o n , T. ; Wa l d e m a r s o n , A . (2011): Återvinning av asfaltgranulat vid motorvägsbygget på E4, Markaryd – Uppföljningar åren 2005-2010, VTI Notat 25, 2010.

J o h a n n s e n , K . (2024): Reifezeugnis für Innovationen – Hindernis oder Hilfestellung. Kongressband Deutscher Straßen- und Verkehrskongress,
Bonn. FGSV Verlag, Köln.

K u g o t h , J . (2025): Klima Asphalt in der Warteschleife. Tagesspiegel Background – Verkehr und Smart Mobility.Tagesspiegel, Berlin. background.tagesspiegel.de/verkehr-und-smart-mobility/briefing/klima-asphalt-in-der-warteschleife. Zuletzt geprüft am 19.1.2025.

L e G u e r n , M . ; C h a i l l e u x , E . ; F a r c a s , F. ; D r e e s s e n , S . ; M a b i l l e , I . (2010): Physicochemical analysis of five hard bitumens: Identification of chemical species and molecular organization before and after artificial aging, Fuel, 89, 11, 3330-3339.

L i p p o l d , C . (2024): Der Elsner: Handbuch für Straßen- und Verkehrswesen. Teil B. Straßenstatistik, Ausgabe 2025, Elsner-Verlag, Dieburg

L o t t m a n n , A . (2003): Tragfähigkeit und Frostempfindlichkeit von kalkbehandelten bindigen Böden im Planumsbereich von Verkehrsflächen, Dissertation, Technische Universität Cottbus, 48, Cottbus.

L u , X . ; I s a c s s o n , U . (2002): Effect of ageing on bitumen chemistry and rheology. Construction and Building Materials, 16, 1, 2002, 15-22.

R a a b , C . ; P a r t l , M. (2020): Laboratory Evaluation and Construction of Fully Recycled Low-Temperature Asphalt for Low-Volume Roads, Advances in Materials Science and Engineering, 2020, 1-12.

R a a b, C . ; O d e o n , H . ; F e e s e r, A . (2020): Optimales Recycling von Ausbauasphalt auf verkehrsschwachen Straßen. Bericht zu den Teststrecken. Final Annual Meeting, Strasbourg.

Rechnungshof Rheinland-Pfalz (2020): Systematische Erhaltungsplanung von Gemeindestraßennetzen - Gutachten nach § 111 Abs. 1 LHO., Speyer

Schweizerische Normen Vereinigung (SNV) (2014): SN 640430 Walzasphalt Konzeption, Ausführung und Anforderungen an die eingebauten
Schichten, Verband der Straßen- und Verkehrsfachleute VSS

S t ö c k n e r , M. (2024): Teil H: Bau und Erhaltung von Verkehrsflächen. In: Der Elsner 2025: Handbuch für Straßen- und Verkehrswesen. 79. Aufl., Lippold C. (Hrsg.), Otto Elsner Verlagsgesellschaft 2024, Dieburg

S t ö c k n e r, M.; S a g n o l, L.; B r z u s k a, A.; W e l l n e r, F.; B l a s l, A.; S o m m e r, V.; K r a u s e, G.; K o m m a, C.: Abschätzung des Restwertes im PMS am Ende des Bewertungszeitraums. BASt-Bericht S 150, 2021. 

Verkehrsinfrastrukturfinanzierungsgesellschaft (VIFG) (2012): Bericht der Kommission „Zukunft der Verkehrsinfrastrukturfinanzierung“ (Daehre-Bericht). Dezember 2012, Verkehrsinfrastrukturfinanzierungsgesellschaft, Berlin.

v o n L o e b e n , W. (2019): Präsentation „ORRAP Test Section CH“, General ORRAP Meeting, Strasbourg.

PCR – The rules of the game are here

Marco Bokies, LL. M., Bonn

Aufgrund der Diskussionen zu den erforderlichen Maßnahmen zum Schutze des Klimas rückt auch die Verkehrsinfrastruktur in den Fokus der Betrachtung eines möglichst nachhaltigen Straßenbaus. Die Verwendung von Asphalt spielt aufgrund des hohen Anteils am Gesamtvolumen der Straßen in Deutschland hierbei eine herausragende Rolle. Um Potenziale zur Verbesserung insbesondere ökologischer Nachhaltigkeitsaspekte zu erkennen, bedarf es der Erfassung zuverlässiger Daten zur Identifizierung und Beschreibung von Größenordnungen von Umweltindikatoren. Dabei besteht eine große Herausforderung darin, diese Nachhaltigkeitsaspekte ferner bewertbar und vergleichbar zu machen. Ein Instrument zur Darstellung maßgeblicher Umweltwerte im Lebenszyklus einer mit Asphalt gebauten Straße ist die Erstellung sog. Umweltproduktdeklarationen. Umweltproduktdeklarationen (bzw. englisch) EPDs stellen quantifizierte umweltbezogene Informationen aus dem Lebensweg eines Produktes dar, um
damit Vergleiche zwischen Produkten gleicher Funktion zu ermöglichen. Sie beruhen auf unabhängig überprüften Daten aus Ökobilanzen und bewegen sich innerhalb festgelegter Normvorgaben wie etwa der EN 15804+A2, die eine Verifikation der darin aufgeführten Angaben ermöglichen. Im Baustoffsektor sind EPDs bereits seit vielen Jahren im Hochbau eingeführt. Nun hat der Deutsche Asphaltverband e. V. (DAV) die Voraussetzungen geschaffen, dass auch für Asphaltmischgut auf nationaler Ebene EPDs erstellt werden können. Ein wesentlicher Schritt war dafür die Erstellung nationaler sog. Product Category Rules – kurz PCR – Teil B für Asphalt. Daneben ist ein Begleitdokument erstellt worden, welches mit der Auftraggeberseite abgestimmt und innerhalb der Gremien der FGSV diskutiert wurde. Diese c-PCR enthalten die wesentlichen Berechnungsgrundlagen und -methoden, welche die EPDs einer Vergleichbarkeit zuführen. Der Beitrag beschreibt einerseits die Grundlagen und Perspektiven des Einsatzes von Umweltproduktdeklarationen beim Asphaltstraßenbau und andererseits die Voraussetzungen zur Erarbeitung einer EPD für Asphaltmischgut. Darüber hinaus wird ein Ausblick auf die zukünftige Bedeutung von Umweltindikatoren bei der Produktion gegeben.

Due to discussions on the measures required to protect the climate, transport infrastructure is also becoming the focus of attention in the quest for road construction that is as sustainable as possible. The use of asphalt plays a prominent role here due to its high share of the total volume of roads in Germany. In order to identify potential for improvement, particularly in terms of ecological sustainability, reliable data must be collected to identify and describe the magnitude of environmental indicators. A major challenge here is to make these sustainability aspects assessable and comparable. One tool for presenting relevant environmental values in the life cycle of an asphalt road is the creation of socalled environmental product declarations. Environmental product declarations (EPDs) present quantified environmental information from the life cycle of a product in order to enable comparisons between products with the same function. They are based on independently verified data from life cycle assessments and comply with established standards such as EN 15804+A2, which enable the information contained therein to be verified. In the building materials sector, EPDs have already been in use in building construction for many years. Now, the German Asphalt Association (DAV) has created the conditions for EPDs to be produced for asphalt mixes at the national level. An important step in this direction was the creation of national Product Category Rules (PCR) Part B for asphalt. In addition, an accompanying document has been created, which has been agreed upon with the client side and discussed within the FGSV committees. These c-PCRs contain the essential calculation bases and methods that make the EPDs comparable. The presentation describes the basics and prospects of using environmental product declarations in asphalt road construction on the one hand, and the requirements for developing an EPD for asphalt mix on the other. In addition, it provides an outlook on the future significance of environmental indicators in production.

doi.org/10.53184/STA1-2026-2