Herstellung und Laboruntersuchungen von TiO2-haltigem Abstreumaterial zum Stickstoffdioxidabbau

Vorgestellt werden die Ergebnisse eines Forschungsvorhabens zum Einsatz von Gesteinskoernungen auf Fahrbahnbelaegen, die Titandioxid enthalten. Durch Lichteinwirkungen wird das Titandioxid aktiviert und die emittierten Stickoxide aus den Kraftfahrzeugabgasen schnell und effektiv abgebaut. Mit dem erarbeiteten Verfahren ist ein langfristiger Abbau von Stickoxiden mit photokatalytischen Eigenschaften erzielbar; es entsteht ein umweltfreundlicher Strassenbelag. In den letzten Jahren wurde in verschiedenen nationalen und internationalen Forschungsvorhaben die Tauglichkeit von Titandioxid zum Abbau von Stickoxiden bei Fahrbahnbelaegen intensiv erforscht. Das vorgestellte Projekt baut auf den Erkenntnissen dieser Forschungen anhand einer Literaturrecherche auf. Spezielles Ziel ist es, das Titandioxid dauerhaft auf die Oberflaeche von Asphaltbelaegen aufzubringen. Hierzu wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem das Titandioxid mit dem Abstreumaterial vermischt und mit einem Epoxidharz aufgebracht wird. Im Rahmen einer Voruntersuchung wurden verschiedene titandioxidhaltige Abstreumaterialien im Labor hergestellt und dem Zement von Probeplatten mit den Abmessungen 100 Millimeter x 50 Millimeter x 10 Millimeter beigegeben. Der Titandioxidgehalt im Zement betrug 4 Masseprozent. Nach einer ausreichenden Trocknungszeit wurden die Probeplatten hinsichtlich ihrer photokatalytischen Eigenschaften ueberprueft. Die Messung der Eliminierung der Stickoxide in Anlehnung an die Richtlinie ISO 22197-1 wird im Einzelnen vorgestellt. Die realitaetsnahe Abbildung der polierenden Wirkung der Reifenueberfahrten wurde mittels des Aachener-Rafeling-Testers simuliert. Nach dieser polierenden Beanspruchung bewertete man Mikrostruktur, Makrostruktur und Griffigkeit mit adaequaten Pruefverfahren. Zur Analyse der photokatalytischen Eigenschaften der titandioxidhaltigen Abstreukoerner wurden diese auf mit Epoxidharz bestrichenen Asphaltplatten mit den Abmessungen 320 Millimeter x 260 Millimeter x 40 Millimeter aufgestreut. Der Richtwert fuer die Dicke des Epoxidaufstrichs betrug 50 Prozent des Durchmessers des Groesstkorns des Abstreumaterials. Die Dauerhaftigkeit der photokatalytischen Eigenschaften ueberpruefte man nach einer fuenfstuendigen Polierbeanspruchung. Der Stickoxidabbau wurde sowohl vor als auch nach dieser Beanspruchung ermittelt. Unterschiedliche Abstreumaterialien fuehrten zu unterschiedlichen Verminderungen des Stickoxidabbaus. Es zeigte sich, dass es erstrebenswert ist, dem Zement mehr als 4 Prozent Titandioxid beizugeben, um hoehere Abbauraten von Stickoxiden zu generieren. Aber bereits bei einem Gehalt von 4 Masseprozent koennen theoretisch 10 bis 15 Prozent der gesamten Stickstoffemission aus Kraftfahrzeugen waehrend der Nutzungsdauer abgebaut werden. Das Aufbringen des Abtreumaterials kann innerhalb weniger Stunden erfolgen. Weitere Forschungen zur Dauerhaftigkeit der abgestreuten Deckschicht sollten erfolgen. ABSTRACT IN ENGLISH: Within the scope of this study, variants of titanium dioxide (TiO2)-containing aggregates were produced and tested in terms of their durability of the photocatalytic and mechanic performance. The aggregates were spread on the asphalt road surface coated with epoxy resin in order to decompose the emitted nitric oxides (NOx) in the exhaust gas of the vehicles as quickly and effectively as possible. From the results, it was ascertained that durable NOx degradation can be achievable by using the TiO2 in the spreading materials following the developed procedure. Thus, an important step of building environment-friendly road surfaces with NOx degradation is taken. (A)