Inhalte | nach oben
Shell Bitumen - Standfeste Asphaltschichten
G. Beecken, Dipl.-Ing., Deutsche Shell Aktiengesellschaft, Hamburg (1996)
Die Standfestigkeit von Walzasphalt hängt sehr von einem standfesten Korngerüst ab. Das Hohlraumminimum des Mineralstoffgemisches sollte in der Eignungsprüfung angestrebt werden. Die Aufgabe des Bindemittels besteht darin, das Mineralstoffgerüst in seiner dichtesten Lagerung dauerhaft zu verkleben. Je besser die Haftung und je härter (und trotzdem elastisch) das Bindemittel ist, desto größer ist der Beitrag des Bindemittels zur Standfestigkeit. Polymermodifizierte Bitumen haben bessere Hafteigenschaften als Normenbitumen und können erfahrungsgemäß ein bis zwei Gruppen härter eingesetzt werden. Ein vorschriftsmäßiger Einbau des Asphaltes ist Voraussetzung für ein gutes Gebrauchsverhalten der Straße.
Einleitung
1975 und 1976 fanden in den verschiedenen Gremien ausführliche Gespräche über die Verbesserung der Standfestigkeit von Walzasphalt statt. Sie führten zu den 1978 herausgegebenen Empfehlungen zur Erhöhung der Standfestigkeit von Walzasphalt. Die Spurrinnenbildung wurde erheblich reduziert, leider traten danach vermehrt Risse auf, die ihren Ursprung in den zu harten und spröden Deckschichten hatten.
Mit der Herausgabe der "Zusätzliche Technische Vorschriften und Richtlinien für den Bau bituminöser Fahrbahndecken" (ZTV bit-StB84) sollten beide Probleme gelöst werden. Leider traten in den Folgejahren, besonders nach der erheblichen Verkehrszunahme durch die Wiedervereinigung Deutschlands, erneut Spurrinnen auf. Das gilt besonders für die neuen Bundesländer. Verstärkt wurde diese Tendenz noch dadurch, dass zum Beispiel für die oft angewandten Splittmastixasphalte (SMA) in später herausgegebenen Empfehlungen sehr große Bindemittelgehalte gefordert wurden, die nur bei einem entsprechend gewählten Mineralstoffaufbau schadlos untergebracht werden konnten. Die warmen Sommer 1994 und 1995 führten wieder verstärkt zu Spurrinnenbildungen und in Teilen der Fachwelt zu der Überzeugung, dass Walzasphalt für Straßen mit besonderen Beanspruchungen nur noch eingeschränkt verwendet werden kann. Zwischenzeitlich wurden die extrem hohen empfohlenen Bindemittelgehalte für SMA in der ZTV Asphalt [1] auf ³ 6,5 Gew.-% festgelegt und 1994 auch neue Hinweise zur Erhöhung der Standfestigkeit von Asphaltbinderschichten [2] herausgegeben. Auch in den 1996 herausgegebenen Empfehlungen für die Zusammensetzung von Splittmastixasphalt wurde der Bindemittelgehalt wieder auf ³ 6,5 Gew.-% herabgesetzt [3].
Standfestigkeit von Walzasphalt
Mineralstoffaufbau
Die Grundvoraussetzung für einen standfesten Asphalt ist ein standfestes "Mineralstoffgerüst". Auf diese wichtige Voraussetzung weist zum Beispiel Peffekoven bereits 1980 hin [4].
Die Mineralstoffzusammensetzung ist so zu wählen, dass der optimale (gewünschte) Bindemittelgehalt im Hohlraumminimum des Mineralstoffgemisches [Min.Hmbit] liegt. Um dieses zu erreichen, ist ggf. eine Änderung der Korngrößenverteilung erforderlich. Denkbar ist auch ein Mineralstoffgemisch mit Ausfallkörnung.
Um zum Beispiel 6,5 Gew.-% Bitumen in einem Splittmastixasphalt schadlos unterbringen zu können, muss das Hohlraumangebot im Mineralstoffgemisch in Abhängigkeit von der Rohdichte der Mineralstoffe etwa 18 Vol.-% betragen. Beispiele für das Hohlraumminimum im Mineralstoffgemisch in Abhängigkeit vom Bindemittelgehalt sind in Abbildung 1 gegeben. Die dichteste Mineralstofflagerung ist für alle Walzasphalte für Verkehrsflächen mit besonderen Beanspruchungen anzustreben.
Bindemittel
Zur Unterstützung der Standfestigkeit des Mineralstoffgemisches sind relativ harte Bindemittel mit guten Hafteigenschaften erforderlich. Voraussetzung für den Einsatz harter Bindemittel ist ein gutes Tieftemperaturverhalten. Polymermodifizierte Bitumen erfüllen diese Anforderungen. In Hamburg liegen hierfür schon seit mehr als zehn Jahren gute Erfahrungen mit rissfreien Asphalten vor. Nach dem bisherigen Wissensstand können polymermodifizierte Bitumen ein bis zwei Klassen härter gewählt werden als Normenbitumen, ohne dass eine Rissgefahr besteht.
Versuche im Labor und in der Praxis haben ergeben, dass beim Einsatz von höher polymerisierten Bitumen, zum Beispiel Cariphalte OPA, für Splittmastixasphalt, auf die Zugabe von zusätzlichen Sperrstoffen verzichtet werden kann. Möglicherweise sind auch geringere Bindemittelgehalte als in der ZTV Asphalt-StB 94 vorgeschrieben ausreichend.
Hohlraumgehalt
Die Hohlräume am Marshallkörper sollten entsprechend den ZTV Asphalt gewählt werden, wobei für Asphaltbinder der untere Bereich von 3-5 Vol.-% vorteilhaft erscheint.
Literatur
[1]Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB 94).
[2]Hinweise für die Zusammensetzung, die Herstellung und den Einbau von Asphaltbinderschichten für Straßen der Bauklassen SV und I sowie für Verkehrsflächen mit besonderen Beanspruchungen.
[3]Empfehlungen für die Zusammensetzung, die Herstellung und den Einbau von Splittmastixasphalt.
[4]Peffekoven, W.: Standfeste bituminöse Beläge. Bitumen 3/1980.
