Referenzen
Asphalt
Asphalt (über lat. und frz. aus griechisch ásphaltos ἄσφαλτος, etwa ‚unzerstörbar‘, zu sphállesthai σφάλλεσθαι ‚zu Fall kommen‘) bezeichnet eine natürliche oder technisch hergestellte Mischung aus dem Bindemittel Bitumen und Gesteinskörnungen, die im Straßenbau für Fahrbahnbefestigungen, im Hochbau für Fußbodenbeläge, im Wasserbau und seltener im Deponiebau zur Abdichtung verwendet wird. Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen sind Asphaltbefestigungen in verschiedenartige Schichten unterteilt. Hierbei werden Asphalttrag-, Asphaltbinder-, und Asphaltdeckschichten unterschieden. Je nach Dicke und Lage liefern sie ihren Anteil zur Tragfähigkeit der Gesamtkonstruktion, sofern alle Schichten zu einem kompakten Baukörper verbunden sind. Asphalt verhält sich chemisch nahezu inert (träges Reaktionsverhalten) und weist ein thermoplastisches Verhalten auf.
Begriffsabgrenzung
Der Baustoff Asphalt wird landläufig fälschlicherweise mit der Substanz Teer gleichgesetzt. Anders als der Asphalt, dessen Bindemittel Bitumen aus Erdöl gewonnen wird, findet das Bindemittel Teer seinen Ursprung jedoch in der Steinkohle (Steinkohlenteer). Teer, der aufgrund seiner Herkunft auch Steinkohlenteerpech genannt wird, gilt als stark gesundheitsgefährdend und seine Verwendung ist in Deutschland im Straßenbau seit 1984 verboten. Festgeschrieben ist dieser Sachverhalt in den Technische Regel für Gefahrstoffe 551. In der Zeit vor dem Verbot war Teer ein häufig verwendeter Baustoff im Bauwesen.
Äußerlich unterscheiden sich die beiden Stoffe durch Geruch und Aussehen geringfügig. So besitzt Bitumen einen neutralen Geruch und eine schwarze Farbe, Teer dagegen riecht leicht süßlich und besitzt eine leichte Braunfärbung.
Auch bei der Wiederverwertung muss teerhaltiges Material gesondert entsorgt werden. Die europaweit geltende Abfallverzeichnis-Verordnung stuft teerhaltige Abfallstoffe als gefährlichen Abfall ein. Ausgebaute Asphalte dagegen können ohne Bedenken wiederverwertet werden.
Werkstoffkennwerte
Die Festigkeit von Asphalt wird von den Temperaturverhältnissen bestimmt. Bei tiefen Temperaturen (Winter) verhält er sich elastisch, bei hohen Temperaturen (Sommer) dagegen viskoelastisch. Dieses Temperaturverhalten hat unmittelbaren Einfluss auf Elastizitätsmodul und Schubmodul des Asphalts. Der Elastizitätsmodul beschreibt die Spannung im Asphalt, die infolge einer lastbedingten Verformung auftritt. So schwankt der E-Modul zwischen 1000 N/mm² im Sommer und 9000 N/mm² im Winter. Der Schubmodul gibt die Spannungen wieder, die infolge von Schubkräften im Asphalt erzeugt werden.
Die Werkstoffkennwerte von Asphalt sind abhängig von dem Mischungsverhältnis und den Eigenschaften der beiden Bestandteile Bitumen und Gesteinskörnung. Das Mischungsverhältnis liegt grob bei 95 % Gesteinskörnung und 5 % Bitumen, dieses Verhältnis kann jedoch nach oben oder unten geringfügig verändert werden. Die beigegebene Menge (so genannter Bindemittelgehalt) und die Härte (also die Bindemittelsorte) des Bitumens verändern das Materialverhalten wesentlich. Die Bindemittelsorte bestimmt weiter auch den Erweichungspunkt, welcher mit dem Ring- und Kugelversuch nachgewiesen werden kann, die Bindemittelhärte wird mit der Nadelpenetration ermittelt.
Die Gesteinskörnung übernimmt die Stützfunktion im Asphalt und muss in ihrer Korngrößenzusammensetzung, der so genannten Sieblinie, auf die Belastung abgestimmt werden. Fehlen gewisse Korngrößen, also Kornanteile, in der Sieblinie, wie beispielsweise im offenporigen- oder Splittmastixasphalt, so spricht man von einer Ausfallkörnung. Um ein gutes Tragverhalten zu erzielen, ist die Kornzusammensetzung so einzustellen, dass eine möglichst dichte Gesteinsmischung entsteht. Zusammen mit einer sachgemäßen Verdichtung beim Einbau wird so ein hohlraumarmer (Ausnahme offenporiger Asphalt) Asphalt erstellt. Des Weiteren müssen die Gesteinkörnungen frostbeständig und im Falle einer Asphaltdeckschicht polierresistent sein.
Statistik
Der Baustoff Asphalt trägt den wesentlichen Anteil an den Straßenbaustoffen. So sind beispielsweise in der Bundesrepublik Deutschland 95 % aller befestigten Straßen mit einer Asphaltdecke ausgestattet.[2] Bei genauerer Betrachtung erkennt man, dass dort ungefähr 75 % der Gemeinde- und Stadtstraßen sowie die Bundesautobahnen mit Asphalt befestigt sind.[3] Die übrigen 25 % besitzen eine Pflaster- oder Betondecke. Auf Bundesstraßen ist der Asphalt in Deutschland sogar nahezu konkurrenzlos vertreten.
Anders die Zahlen in der Schweiz. Dort sind etwa 25 % der Verkehrsflächen mit Asphalt befestigt.[4] Dieser geringe Anteil kommt zustande, da in der Schweiz Autobahnen häufig mit Betondecken befestigt werden.
Im Jahr 2006 wurden in Deutschland 57 Mio. Tonnen Asphaltmischgut produziert. Davon waren 20 % Ausbauasphalt, der wiederverwertet wurde.[5] In Österreich beläuft sich die Asphaltmischgutproduktion auf 7 Mio. Tonnen jährlich.[6]
Technisch hergestellter Asphalt
Der Großteil des eingebauten Asphalts wird in Asphaltmischanlagen hergestellt. Eine Anlage kann dabei je nach Erfordernis entweder stationär oder mobil ausgeführt sein. Ihre Leistungsfähigkeit bewegt sich im Bereich von 130 bis 350 Tonnen Mischgut pro Stunde.[14] Des Weiteren ist es möglich, dem Herstellungsprozess ausgebauten Asphalt beizugeben und so wiederzuverwerten.
Die Herstellung des Mischgutes erfolgt in einem elektronisch gesteuerten Prozess, in welchem die einzelnen Bestandteile des Asphaltmischgutes gezielt zusammengesetzt und vermischt werden. Hierfür werden zunächst die Gesteinskörnungen in vordosierter Menge der Trockentrommel zugegeben. Hier wird die enthaltene Feuchtigkeit des Gesteins verdampft und die erforderliche Temperatur des Asphalts erzeugt. Der in der Mischanlage, insbesondere in der Trockentrommel anfallende Feinstaubanteil (so genannter Füller) wird mit Hilfe einer Entstaubungsanlage abgetrennt und kann später wieder abgewogen zugesetzt werden. Das vordosierte Mineralstoffgemisch verlässt die Trockentrommel und gelangt in den Mischturm. Dort erfolgt die genaue Dosierung der warmen Mineralstoffe, meist nach vorheriger Absiebung in verschiedene Korngrößen. Ist die gewünschte Kornzusammensetzung durch die Waage zusammengestellt, wird das heiße Bitumen in den Mischbehälter eingedüst und ungefähr 15 Sekunden[15] lang mit den Mineralstoffen vermischt. Anschließend kann das frische Mischgut mit Temperaturen, die meist in einer Größenordnung zwischen 160 und 180 °C liegen über Verladesilos oder direkt auf die Ladefläche eines Lkws gebracht werden.
Herstellung
Natürlicher Asphalt
Natürlicher Asphalt (auch Erdpech oder Bergteer genannt) entsteht aus Erdöl oder Ölsanden durch Aufnahme von Luftsauerstoff (Oxidation genannt) und Verdunstung von leichtflüchtigen Bestandteilen. Je nach Mineralstoffanteil wird zwischen Asphaltgestein (hoher Anteil) und Asphaltit (geringer Anteil) unterschieden.
Große Naturasphaltvorkommen befinden sich in Trinidad (der Asphaltsee ist der Ursprung des Trinidad-Naturasphalts), in Venezuela der Lago de Guanoco, in den Schweizer Gemeinden Buttes und Travers sowie im Elsass. Pechelbronn im Elsass war der Ort im europäischen Kulturkreis, an dem zuerst Erdöl gewonnen wurde. Die Erdpechquelle ist seit 1498 belegt. Das aus den Pechelbronner Schichten stammende Erdöl wurde zunächst medizinisch bei Hauterkrankungen benutzt. Die kommerzielle Nutzung aber begann 1735 und endete 1970.
Natürliche Asphalte existieren des Weiteren in Kalifornien (beispielsweise in La Brea), Colorado, Argentinien, Syrien, Alberta, Kanada (Ölsande), auf Kuba, am Toten Meer, in Ägypten und Albanien. Bekannt ist auch der Gilsonite genannte Naturasphalt, der seit Mitte des 19. Jahrhunderts im US-Bundesstaat Utah abgebaut wird. Mit seiner Hilfe können die Griffigkeit und Dauerhaftigkeit von technisch hergestelltem Asphalt verbessert werden.
Eine deutsche Naturasphaltlagerstätte liegt zum Beispiel in Vorwohle im Landkreis Holzminden in Niedersachsen. Derzeit befindet sich im niedersächsischen Holzen der einzige Naturasphalt-Untertagebau in Deutschland. Verarbeitet wird dieser Asphalt in Eschershausen. Die übrigen 15 Abbaugebiete sind in den 1950er und 1960er Jahren aus wirtschaftlichen Gründen geschlossen worden.
Technisch hergestellter Asphalt
Der Großteil des eingebauten Asphalts wird in Asphaltmischanlagen hergestellt. Eine Anlage kann dabei je nach Erfordernis entweder stationär oder mobil ausgeführt sein. Ihre Leistungsfähigkeit bewegt sich im Bereich von 130 bis 350 Tonnen Mischgut pro Stunde.[13] Des Weiteren ist es möglich, dem Herstellungsprozess ausgebauten Asphalt beizugeben und so wiederzuverwerten.
Die Herstellung des Mischgutes erfolgt in einem elektronisch gesteuerten Prozess, in welchem die einzelnen Bestandteile des Asphaltmischgutes gezielt zusammengesetzt und vermischt werden. Hierfür werden zunächst die Gesteinskörnungen in vordosierter Menge der Trockentrommel zugegeben. Hier wird die enthaltene Feuchtigkeit des Gesteins verdampft und die erforderliche Temperatur des Asphalts erzeugt. Der in der Mischanlage, insbesondere in der Trockentrommel anfallende Feinstaubanteil (so genannter Füller) wird mit Hilfe einer Entstaubungsanlage abgetrennt und kann später wieder abgewogen zugesetzt werden. Das vordosierte Mineralstoffgemisch verlässt die Trockentrommel und gelangt in den Mischturm. Dort erfolgt die genaue Dosierung der warmen Mineralstoffe, meist nach vorheriger Absiebung in verschiedene Korngrößen. Ist die gewünschte Kornzusammensetzung durch die Waage zusammengestellt, wird das heiße Bitumen in den Mischbehälter eingedüst und ungefähr 15 Sekunden[14] lang mit den Mineralstoffen vermischt. Anschließend kann das frische Mischgut mit Temperaturen, die meist in einer Größenordnung zwischen 160 und 180 °C liegen, über Verladesilos oder direkt auf die Ladefläche eines Lkws gebracht werden.
Nutzung nachwachsender Rohstoffe
Als Rapsasphalt wird ein Asphalt bezeichnet, der eine nennenswerte Menge Rapsöl im Bitumenanteil enthält. Er wird wie normaler Asphalt als eine Mischung aus dem Bindemittel Bitumen und Gesteinskörnungen hergestellt und kann auch in den gleichen Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Er unterscheidet sich von Asphalt also nur in der Zusammensetzung des Bindemittels. Eine weitere Entwicklung stellt das Produkt Vegecol dar, bei dem nach Angaben der Hersteller der gesamte Bitumenanteil durch Produkte nachwachsender Rohstoffe ersetzt wurde.
Verwendung
Am häufigsten wird Asphalt zur Befestigung einer Bodenfläche verwendet. Hierbei unterscheidet man zwischen Walzasphalt und Gussasphalt. Walzasphalt erhält den geforderten Verdichtungsgrad erst durch den Einsatz von Straßenwalzen, Gussasphalt lässt sich dagegen flüssig verarbeiten und muss nicht verdichtet werden.
Neben der Verwendung im Straßen- und Wegebau bietet Asphalt noch weitere Einsatzmöglichkeiten. So eignet er sich für Verkehrsflächen auf Flughäfen, Parkplätzen, bei Schienenwegen als Tragschicht unterhalb des Schienenweges aber auch als Abdichtungssystem im Wasserbau und beim Deponiebau. In der Garten- und Landschaftsarchitektur wird zum Beispiel farbiger Asphalt eingesetzt, um Wege, Plätze und Freizeitanlagen zu gestalten.
Abgesehen von den oben genannten Anwendungsfällen dient Asphalt auch als Belag für Renn- und Teststrecken. In diesem Fall werden besonders hochwertige und polierresistente Mineralstoffe sowie ein durch Kunststoffadditive veredeltes Bitumen, ähnlich dem Polymerbitumen im Straßenbau, herangezogen. Der mehrschichtig aufgebaute Belag wird durch die regelmäßigen Brems- und Beschleunigungsvorgänge stark beansprucht, des Weiteren werden hohe Anforderungen an die Griffigkeit der Oberflächenschicht gestellt. Eine neuartige Entwicklung stellt in diesem Zusammenhang die Beigabe von Wolfram im Mischgut dar. Das Ergebnis, eine extrem raue Asphaltoberfläche, wird auf den Auslaufzonen des Circuit Paul Ricard genutzt, um von der Strecke abgekommene Fahrzeuge rasch und ohne wesentlichen Schaden abzubremsen.[15]
Bei einer speziellen Technik der Radierung, Aquatinta genannt, wird Asphaltstaub verwendet. Die weltweit erste erhaltene Fotografie, die Heliographie von Joseph Nicéphore Nièpce beruht auf der Lichtempfindlichkeit bestimmter Asphaltschichten.[16]
Asphalttragschicht
Asphalttragschichten (selten auch als Bitukies oder Bitumenkies bezeichnet) werden als erste gebundene Asphaltschicht im Straßenoberbau eingebaut und übernehmen die tragende Funktion des befestigten Asphaltpaketes. Sie liegen auf einer weiteren, ungebundenen Tragschicht (z. B. Frostschutzschicht) oder einer evtl. hydraulisch gebundenen Tragschicht (z. B. Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln) bzw. bei entsprechenden Bauweisen direkt auf dem Planum. Die Asphalttragschicht wird in aller Regel mit der Fahrbahndecke, bestehend aus Binder- und Deckschicht oder nur mit einer Deckschicht überbaut.
Asphalttragschichten geben der Binder- und/oder Deckschicht eine gleichmäßige, standfeste Unterlage. Während der Nutzungsdauer (bei sachgerechter Herstellung bis zu 50 Jahre)[17] sollen sie im festen Verbund mit Binder- und Deckschicht die Verkehrslasten abtragen und so auf die Unterlage verteilen, dass die gesamte Straßenbefestigung keinen Schaden nimmt. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist eine Mindestdicke von 8 cm erforderlich. Beim Überbauen alter (unebener) Fahrbahnbefestigungen sollten in Ausgleichschichten 6 cm Dicke an Einzelstellen nicht unterschritten werden.
Es werden bei der Asphalttragschicht zwischen verschiedenen Mischgutsorten unterschieden, als Bindemittel wird dabei ein Bitumen 50/70 oder 70/100 nach DIN EN 12591 verwendet.
Eine Abwandlung der Asphalttragschicht ist die Asphaltfundationsschicht. Es handelt sich hierbei um eine bituminös gebundene Tragschicht an die geringe Anforderungen gestellt werden und als Ersatz für hochwertige ungebundene Tragschichten oder Bodenverfestigungen verwendet werden. Diese Tragschicht besteht zu einem großen Teil aus Ausbauasphalt und kann im Heiß- und im Kalteinbau hergestellt werden.
Asphaltbinderschicht
Eine Asphaltbinderschicht wird bei stärker belasteten Straßen (bis Bauklasse III) zwischen der darunterliegenden, grobkörnigen Asphalttragschicht und der darüber liegenden, feinkörnigen Asphaltdeckschicht eingebaut. Sie überträgt die durch den Verkehr verursachten Kräfte (darunter besonders die Schubkräfte) in die unteren Schichten der Straße und verhindert Verformungen. Ursprünglich wurde die Binderschicht zur Bindung von ungebundenen Tragschichten genutzt, um eine ebene Oberfläche zu erhalten. Von dieser Nutzung leitet sich der Name der Binderschicht ab.
Bei geringer belasteten Straßen (Bauklassen IV bis VI) wird Asphaltbinder 0/11 zum Profilausgleich verwendet. Das erleichtert den Einbau einer gleichmäßig dicken Deckschicht mit der benötigten Ebenheit.
Es gibt drei unterschiedliche Sorten von Asphaltbindern. Sie bestehen aus einer abgestuften Gesteinskörnung – Edelsplitt, Edelbrechsand, Natursand und Gesteinsmehl – und Straßenbaubitumen oder polymermodifiziertem Bitumen als Bindemittel. Die RStO empfehlen je nach Bauklasse eine Schichtdicke von 4 bis 8 cm.
Asphaltdeckschicht
Asphaltdeckschichten (selten auch als Verschleißschichten bezeichnet) sind die obersten, direkt beanspruchten Schichten der Asphaltbefestigungen. Sie unterliegen den unmittelbaren Einwirkungen des Verkehrs, der Witterung und der Auftaumittel.
Die dort für Deckschichten vorgesehene einheitliche Dicke von 4 cm ist nicht für alle Mischgutsorten zweckmäßig: Sehr grobkörnige Mischgutsorten sollten dicker, sehr feinkörnige können dünner eingebaut werden (Faustregel: Mindesteinbaudicke = Größtkorn x2,5). Da die Asphaltdeckschicht speziell für die Abnutzung durch den täglichen Verkehr vorgesehen ist, sollte sie in regelmäßigen Abständen im Rahmen eines so genannten Deckenbauprogrammes erneuert werden, um die Straße zu erhalten.
Verkehrsflächen sind so zu bauen, dass sie unter Beachtung der Wirtschaftlichkeit die gestellten Anforderungen nicht nur bei Inbetriebnahme, sondern auf Dauer erfüllen, sich leicht warten lassen und überhaupt einen geringen Erhaltungsaufwand erfordern. Dafür gibt es unterschiedliche Mischgutarten. Der Unterschied besteht in der Zusammensetzung der Gesteinskörnungen und dem Bindemittelgehalt. Nachfolgend werden die verschiedenen Asphaltdeckschichten erläutert.
Asphaltbeton (Heißeinbau)
Asphaltbeton (veraltet je nach Korngröße auch Asphaltfeinbeton oder Asphaltgrobbeton) wird im Straßenbau als Deckschicht verwendet und ist für Straßen der Bauklassen II bis VI und Wege aller Art sowie für andere Verkehrsflächen nach den RStO geeignet. Er wird aus Edelsplitt, Edelbrechsand, Natursand, Füller und Bitumen hohlraumarm zusammengesetzt. Die Korngröße des mineralischen Anteils kann dabei bis zu 16 mm betragen.
Damit die Decke aus Asphaltbeton eine angemessene Rauheit aufweist, muss sie abgestumpft werden. Dies ist besonders zur Erhöhung der Anfangsgriffigkeit erforderlich. Zum Abstumpfen wird Splitt auf die noch heiße Deckschicht gestreut und mit Walzen fest eingedrückt. Abstreumaterial, das nicht gebunden wurde, muss anschließend entfernt werden.
Die geforderten Eigenschaften für den Bau von Asphaltbeton in Verkehrsflächen nach den RStO werden in den ZTV Asphalt-StB geregelt. Für Asphaltbeton in ländlichen Wegen gelten die ZTV LW. Nach Anforderung unterscheidet sie verschiedene Typen von Asphaltbeton und gibt Korngrößenverteilung, Art und Menge des Bindemittels, Eigenschaften des Mischgutes (Verdichtungstemperatur, Hohlraumgehalt) und Eigenschaften der Schicht (Einbaudicke, Einbaugewicht, Verdichtungsgrad, Hohlraumgehalt) an. Die Wahl der Mischgutsorte richtet sich nach der Verkehrsbelastung und der gewünschten Oberflächenstruktur (fein- bis grobrau).
Asphaltbeton wird ferner bei Bauwerken, insbesondere zur Abdichtung von Talsperren, verwendet.
Asphaltbeton (Warmeinbau)
Asphaltbeton im Warmeinbau ist eine veraltete Mischgutsorte und ist in der aktuellen Richtlinie nicht mehr enthalten. Sie eignet sich für Deckschichten der Bauklassen IV bis VI, also Verkehrsflächen mit geringer Verkehrsbelastung. Von einer Verwendung auf Fahrbahnen sollte abgesehen werden. Nach dem Einbau und der Verdichtung erreicht der Asphaltbeton seine endgültige Dichtigkeit erst durch die Nachverdichtung unter Verkehr. Inhaltlich setzt sich der Asphaltbeton im Warmeinbau aus einem Mineralgemisch 0/5, 0/8 oder 0/11 sowie einem Fluxbitumen FB 500 zusammen. Zur Verbesserung der Oberflächengriffigkeit sollte die Deckschicht nach dem Einbau mit Splitt abgestumpft werden. Der Einbau erfolgt bei einer Mischguttemperatur von ungefähr 60 °C, Asphaltbeton im Heißeinbau wird dagegen bei 120 °C verarbeitet.
In den Regelwerken ist der Einbau von Asphalt im Warmeinbau aus Gründen des Umweltschutzes nicht mehr vorgesehen, es kommt nur noch vereinzelt zur Anwendung dieses Materials. Das verwendete Flux- oder Verschnittbitumen ist in Deutschland nicht mehr normiert und vielfach durch Gesetze untersagt.
Splittmastixasphalt
Der Splittmastixasphalt (kurz SMA) ist eine spezielle Sorte des Asphalts für Deckschichten mit einem höheren Bitumen- und Splittgehalt. Es kann entweder gewöhnliches Straßenbaubitumen oder auch polymermodifiziertes Bitumen (kurz PmB) beigegeben werden. So soll die Haltbarkeit erhöht werden, wodurch er für hohe Verkehrsbelastungen wie auf Autobahnen geeignet ist. Zusätzlich müssen noch stabilisierende Zusätze (z. B. Zellulose- oder synthetische Fasern) beigemischt werden. Diese Zusätze haben die Aufgabe, das sozusagen „überdosierte“, in dieser Menge aber benötigte Bitumen während Herstellung, Transport und Einbau an den Mineralstoffen festzuhalten und am Ablaufen zu hindern. Die Oberflächenstruktur ist grobkörnig und ähnlich der von Drainasphalt.
Entwickelt wurde diese Asphaltsorte in den 1960er Jahren in Deutschland, als man Asphaltmastixdecken zur Erhöhung der Standfestigkeit mit Splitt abstreute und diesen einwalzte. Das reduzierte auch den Abrieb durch die damals noch zugelassenen Spikes wesentlich.
Für Splittmastixasphalt in Verkehrsflächen der Bauklasse SV bis III mit besonderen Beanspruchungen müssen besonders polierresistente grobe Gesteinskörnungen (PSV min 53) eingesetzt werden, da die Splittkörner stärker durch Polieren beansprucht werden. Dies liegt an dem im Vergleich zu Asphaltbeton deutlich niedrigeren Sandanteil und der geringeren Berührungsfläche zwischen Reifen und Fahrbahn.
Splittmastixasphalt verträgt in Hinblick auf Verdichtbarkeit und Verformungsbeständigkeit größere Schwankungen der Schichtdicke – zum Beispiel bei unebener Unterlage – als Asphaltbeton, da er relativ unempfindlich gegenüber Nachverdichtung und Verformung ist.
Zu den Einsatzgebieten von Splittmastixasphalt zählen:
• Hoch beanspruchte Straßen
• Verkehrsflächen, die nur kurzfristig dem Verkehr entzogen werden können
• Im Rahmen der Instandsetzung auf unebener Unterlage mit entsprechenden
Schwankungen der Einbaudicke
• Wohn- und Erschließungsstraßen im kommunalen Bereich
Gussasphalt
Gussasphalt ist ein Asphalt, der sich durch seinen hohen Anteil von Bitumen und Gesteinskörnern kleiner als 0,063 Millimeter (dem so genannten „Füller“) auszeichnet. Er besteht aus groben und feinen Gesteinskörnungen, Gesteinsmehl und Bitumen. Korngrößenverteilung und Bindemittelgehalt sind so eingestellt, dass die Hohlräume des Gesteinskörnungsgemisches vollständig mit Bitumen ausgefüllt sind und darüber hinaus noch ein geringfügiger Bitumenüberschuss besteht. Dadurch lässt er sich im Gegensatz zu den anderen Asphaltarten flüssig verarbeiten, d. h. er muss nicht verdichtet werden.
Gussasphalt wird vor allem beim Bau hoch beanspruchter Straßen (Autobahnen) und häufig auf Brücken verwendet. Der Vorteil bei der Verwendung auf Brücken ist insbesondere, dass die Brücken zum Zeitpunkt des Einbaus noch nicht mit einem Asphaltfertiger oder Straßenwalzen befahrbar sein müssen. Die Brücke kann daher vor der Fertigstellung der Straße bereits vollständig fertig gestellt werden.
Der Einbau erfolgt mit speziellen Einbaubohlen oder von Hand. Damit eine ausreichende Griffigkeit erreicht wird, muss beim Einbau feinkörniger Splitt aufgestreut und eingewalzt werden. Dabei verbessert heller Splitt die Sichtverhältnisse bei Nacht und vermindert außerdem die Erwärmung der Oberfläche bei starker Sonneneinstrahlung, was sich günstig auf die Verformungsstabilität auswirkt.
Gussasphalt besitzt kein in sich abgestütztes Korngerüst. Die Lastabtragung erfolgt größtenteils über den Mörtel, der dazu erheblich steifer sein muss (härteres Bitumen, mehr Füller) als zum Beispiel beim Asphaltbeton. Der steife Mörtel erfordert deutlich höhere Herstellungs- und Einbautemperaturen. Durch Variation der Zusammensetzung lassen sich die Verarbeitbarkeit und Verformungsbeständigkeit in weitem Rahmen steuern, während die Griffigkeit vom eingebundenen Abstreusplitt abhängt.
Asphaltmastix
Asphaltmastix ist eine Mischung aus Bitumen und Gesteinen mit einer Korngröße unter 2 mm. Im Wasserbau wird er zum Verfüllen der Fugen von Steinschüttungen verwendet. Überwiegend dient er zur Abdichtung von Bauwerken, wobei die Verwendung in den 1990er Jahren stark zurückgegangen ist. Eine Normung in der aktuellen Richtlinie ist nicht mehr enthalten. Asphaltmastix mit einem geringeren Bitumenanteil (ungefähr 12–14 %) wird im Straßenbau gelegentlich als Reparaturmaterial zur Oberflächenverbesserung eingesetzt.
Asphalttragdeckschicht
Das Tragdeckschichtmischgut ist eine Asphaltsorte, die die Funktionen von Asphaltdecke und Asphalttragschicht vereint. Es wird vor allem im landwirtschaftlichen Wegebau sowie auf Rad- und Gehwegen eingesetzt, wo wegen des relativ geringen Verkehrsaufkommens eine Befestigung mit gutem Kosten/Nutzen-Verhältnis benötigt wird. Es können gebrochene und ungebrochene Gesteinskörnungen verwendet werden. Falls nach dem Einbau mit starker Verschmutzung zu rechnen ist, wie z. B. bei landwirtschaftlichen Wegen, soll die heiße Oberfläche mit rohem oder bindemittelumhülltem Sand abgestreut werden, um die Rauheit zu verbessern.
Offenporiger Asphalt
Offenporiger Asphalt (kurz OPA) wird auch als Drainasphalt (teilweise auch Dränasphalt), Flüsterasphalt oder lärmoptimierter Asphalt bezeichnet. Der offenporige Asphalt ist eine spezielle Art des Asphaltbetons, die in den 1980er Jahren entwickelt wurde.
Die Zusammensetzung zeichnet sich durch ihren hohen Anteil von groben Gesteinskörnungen aus, der einen hohen Gehalt an zusammenhängenden Hohlräumen zur Folge hat. Durch diese Hohlräume kann das Regenwasser nach unten abgeleitet werden. Eine Abdichtung aus Bitumen verhindert, dass das Wasser in den Untergrund oder in den Straßenkörper abläuft. Diese besteht aus polymermodifiziertem oder gummimodifiziertem Bitumen und wird zur Befahrbarkeit mit Edelsplitt 8/11 oder 5/8 abgestreut. Diese Schicht wird im englischen Sprachraum Stress Absorbing Membrane Interlayer (kurz SAMI) genannt. Das Oberflächenwasser wird durch die Schrägneigung (mindestens 2,5 %) – einer Kombination aus Längs- und Querneigung – der Straße seitlich abgeleitet. Um das anfallende Wasser sicher ableiten zu können, werden am Rand der Straße entweder spezielle Entwässerungsrinnen eingebaut, oder der befestigte Straßenrand, wie zum Beispiel eine gepflasterte Gosse, muss um Deckschichtstärke tiefer liegen, damit das Wasser ungehindert abfließen kann. Insgesamt bildet sich auf der Fahrbahnoberfläche durch all diese Maßnahmen nur ein sehr dünner Wasserfilm. Dies hat erhebliche positive Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit: zum einen verringert sich die Sprühfahnenbildung, was zu wesentlich besseren Sichtverhältnissen führt und zum anderen wird die Aquaplaning-Gefahr deutlich reduziert.
Der hohe Anteil an Hohlräumen absorbiert außerdem den Schall der Fahrgeräusche und verhindert teilweise überhaupt deren Entstehung (durch Luftableitung), weshalb er auch Flüsterasphalt genannt wird. Dieser Effekt macht sich besonders bei Straßen bemerkbar, bei denen die Reifen-Fahrbahn-Geräusche die Hauptgeräuschquelle darstellen, wie z.B. bei Autobahnen. Es werden Lärmreduzierungen von rund 5 bis 10 dBA erreicht, was für das menschliche Hörempfinden etwa einer Reduzierung um ein Drittel bis zur Halbierung entspricht. Die lärmmindernde Wirkung lässt jedoch nach etwa sechs bis acht Jahren nach, da Straßenschmutz und Reifenabrieb die Poren verstopfen. Da eine Reinigung der Poren bisher nicht möglich ist, sind andere Lösungsansätze in Form von Schmutz abhaltenden bzw. abweisenden Schichten in der Erprobung.
Heute üblich ist der Einsatz von zweilagigem offenporigem Asphalt (kurz ZWOPA oder 2OPA). Dieser Asphalt wurde in Deutschland beispielsweise auf der A 9 bei Garching und der A 30 im Bereich Osnabrück erprobt. Dieser Baustoff besteht aus zwei Lagen offenporigen Asphalts, die untere mit der Körnung 0/16 und die obere Lage mit der Körnung 0/8.
Die Haltbarkeit von doppellagigem offenporigem Asphalt bei Verwendung neu entwickelter, hochwertiger Bitumenmischungen ist besser als die einer einlagigen offenporigen Asphaltschicht. OPA der neuen Generation wird in Deutschland beispielsweise auf der A 61 auf einem 6km langen Stück zwischen der Anschlussstelle Miel und dem Kreuz Meckenheim seit dem 29. August 2007 erprobt.
Während der praktischen Anwendung sind bisher im europäischen Ausland kaum Probleme aufgetreten. So ist die Beständigkeit gegenüber Spurrinnenbildung sehr gut, es tritt jedoch bei sehr niedrigen Temperaturen erhöhter Verschleiß durch Schneekettennutzung auf. Die Schneeketten können Teile der Asphaltschicht beschädigen. Was bei normaler feuchter Witterung ein positiver Effekt ist, nämlich das schnellere Ablaufen des Wassers, führt im Winter zu erhöhtem Salzverbrauch, in alpinen Regionen um durchschnittlich 40 % mehr Salzverbrauch.
Lokale Schädigungen werden derzeit durch den Austausch der Deckschicht behoben. Die Möglichkeiten zur groß- und kleinflächigen Sanierung von geschädigten OPA-Belägen befinden sich in Deutschland noch im Versuchsstadium. Alle neu gebauten italienischen Autobahnen werden seit 2003 mit offenporigen Asphalten versehen. Dänemark, Österreich, die Schweiz, und andere europäische Länder, vor allem die Niederlande, setzen offenporigen Asphalt seit Jahren in großem Umfang ein. In Österreich gibt es bereits 240 km Autobahn mit herkömmlichem OPA, der jedoch nicht weiter ausgebaut wird, da es vermehrt Schädigungen durch Spikes und Schneeketten gab.
In den Medien wurde oft berichtet, dass offenporiger Asphalt, speziell der sogenannte Flüsterasphalt, eine geringere Griffigkeit habe und damit ein Problem für die Verkehrssicherheit darstelle. Bei intaktem OPA sind diese Behauptungen falsch. Mischgutarten mit kleineren Gesteinskörnungen haben zwar tendenziell bessere Griffigkeiten, eine ausreichende Griffigkeit kann aber auch mit gröberer Gesteinskörnung erreicht werden. Da jedoch das Einzelkorn bei gröberen Mischgutarten erhöhter Polierbeanspruchung und damit Verschleiß ausgesetzt ist, nimmt die Griffigkeit von OPA schneller als bei herkömmlichem Asphalt ab. Um diesen Verschleiß zu verlangsamen, müssen höhere Anforderungen an die Qualität des Mischgutes gestellt werden, wobei man jedoch nicht an die Haltbarkeit von herkömmlichem Asphalt guter Qualität heran kommt. Gealterter und verschlissener OPA kann daher eine für die Verkehrssicherheit zu geringe Griffigkeit aufweisen. In diesem Zusammenhang wurden zum Beispiel nach Unfallhäufungen auf der A 8 bei Karlsbad die Beschaffenheit und Qualität des Belages vom Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr Baden-Württemberg im Jahr 2004 überprüft, da vermutet wurde, dass die auffällig schnelle Abnahme der Griffigkeit an fehlerhaftem oder minderwertigem Mischgut liegen könnte.
Durch die höheren Anforderungen an OPA der neuen Generation sind die Herstellungskosten etwa dreimal so hoch wie bei herkömmlichem Asphalt bei gleichzeitig geringerer Haltbarkeit. Deshalb ist ein flächendeckender Einsatz bisher nicht geplant.
Niedrigtemperaturasphalt
Vor allem um Energie bei der Herstellung von Asphaltmischgut zu sparen und damit den Ausstoß an Kohlendioxid (CO2) zu reduzieren, aber auch unter dem Aspekt des Gesundheits- und Arbeitsschutzes werden seit einiger Zeit Niedrigtemperaturasphalte (kurz NTA) erprobt. Der normalen Asphaltrezeptur werden Zusätze in Form von Wachsen oder Zeolithen zugegeben (Additive), die es ermöglichen, den Asphalt bei niedrigeren Temperaturen zu mischen und einzubauen, ohne dass dabei seine Verarbeitungseigenschaften und seine Gebrauchseigenschaften beeinträchtigt werden. Die NTA wurden in Deutschland entwickelt und mittlerweile auch in den USA, Frankreich und zahlreichen anderen Ländern erfolgreich eingesetzt. Eine um 10 °C abgesenkte Herstellungstemperatur spart bis zu 10 % Energie. Außerdem entweichen dem Asphalt exponentiell mit ansteigender Temperatur mehr Dämpfe und Aerosole aus dem Bitumen. Eine Gesundheitsgefährdung durch diese Dämpfe und Aerosole konnte bisher nicht nachgewiesen werden, jedoch können sie eine Geruchsbelästigung darstellen. Durch den Einsatz von NTA werden die Arbeitsbedingungen auf den Baustellen deutlich verbessert. Seit dem Mai 2006 regelt das „Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt – M TA“ der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) den Einsatz und die Ausführung von temperaturabgesenkten Asphalten.
Flüssigkeitsundurchlässiger Asphalt
Es kann die Notwendigkeit bestehen, Asphaltbefestigungen so auszubilden, dass ein Eindringen von wassergefährdenden Stoffen (wie etwa Kraftstoffe oder andere Gefahrstoffe) in den Untergrund nicht möglich ist. Diese Art von Asphaltbefestigung kann beispielsweise bei Abfüllanlagen oder Tankstellen eingebaut werden. Es werden in diesem Fall spezielle Anforderungen an die Bindemittel, Gesteinkörnung und die Ausbildung von Fugen gestellt. Die Bezeichnung „flüssigkeitsundurchlässig“ kann nur verwendet werden, wenn die ausgetretenen Stoffe vom Zeitpunkt des Erkennens bis zum Zeitpunkt der Beseitigung höchstens zu zwei Dritteln der Dicke der Asphaltschicht eingedrungen sind.[18]
Recycling von Ausbauasphalt
Aufgrund der Tatsache, dass es sich bei Asphalt um einen thermoplastischen Baustoff handelt, kann dieser zum Teil auch mehrfach wiederverwendet werden. Hierzu ist der Asphalt beispielsweise durch Abfräsen (Fräsasphalt) oder Aufbrechen (Aufbruchasphalt) auszubauen und – ggf. nach Aufbereitung durch Brechen – erneut dem Herstellungsprozess beizugeben. Voraussetzung dafür ist, dass der Ausbauasphalt frei von Fremdstoffen und gesundheitsschädlichen Substanzen (beispielsweise Teer) ist. Rechtliche Grundlage für die Wiederverwendung von Asphalt bildet in Deutschland das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz. In der Schweiz und Österreich gelten die entsprechenden Merkblätter zum Umgang mit Ausbauasphalt.
Neben der Wiederverwertung im Mischwerk (so genanntes Recycle in Plant) kann der Asphaltbelag auch an Ort und Stelle erneuert werden (Recycle in Place). Bei dieser Methode kommen verschiedene Heißrecycling-Verfahren zur Anwendung, bei denen die Asphaltschicht erwärmt und anschließend aufgelockert wird. Im nächsten Arbeitsgang können gegebenenfalls Zusatzstoffe beigegeben und das Mischgut wieder eingebaut und verdichtet werden.
Etymologie
Das Wort leitet sich vom altgriechischen ἄσφαλτος ásphaltos „Asphalt“, „Erdharz“ ab, das als Lehnwort in die Sprache eingegangen ist.[19] Dieses Wort hat eine zweite Bedeutung Abstand, die zurückgeführt wird auf das Verb σφάλλειν sphállein „zum Fallen bringen“,[20][Anmerkung 1] dem ein die Bedeutung umkehrendes Alpha privativum vorangesetzt ist.
Normen und Standards
Europa:
• EN 12697 Prüfverfahren für Heißasphalt
Deutschland (FGSV-Verlag):
• Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Tragschichten im Straßenbau (ZTV T-StB)
• Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB 07)
• Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Befestigung ländlicher Wege (ZTV LW)
• Technische Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau (TL Gestein–StB)
• Technische Lieferbedingungen für Asphaltgranulat (TL AG-StB)
• Technische Lieferbedingungen für Straßenbaubitumen und gebrauchsfertige Polymermodifizierte Bitumen (TL Bitumen-StB)
• Richtlinie für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen (RStO 01)
• Richtlinie für den ländlichen Wegebau (RLW)
• Richtlinie für die Anlage von Straßen (RAS)
• Merkblatt für die Verwertung von Asphaltgranulat (M VAG)
• Merkblatt Dünne Schichten im Heißeinbau auf Versiegelung (M DSH-V)
• Merkblatt für den Bau kompakter Asphaltbefestigungen (M KA)
• Merkblatt für den Bau griffiger Asphaltdeckschichten
• Merkblatt für Eignungsprüfungen an Asphalt
Österreich:
• ÖNORM B 3580 bis B 3586 Asphaltmischgut – Mischgutanforderungen
• ÖNORM EN 1097 Prüfverfahren für mechanische und physikalische Eigenschaften von Gesteinskörnungen
Schweiz:
• SN 670401 bis SN 670443 Prüfverfahren für Heissasphalt
• SN 670141 Ausbauasphalt
• SN 640431 Verschiedene Asphaltsorten
Literatur
• Ed. Graefe: Der Asphaltsee auf der Insel Trinidad und Verwertung des Trinidadasphalts. Zeitschrift für angewandte Chemie 26, S. 233–239 (1913), ISSN 0932-2132
• Eduard Zirkler: Asphalt. Ein Werkstoff durch Jahrtausende. Giesel-Verlag, Isernhagen 2001. ISBN 3-87852-010-7
• Wie gehe ich mit Ausbauapshalt um? Merkblatt, Aushub-, Rüchbau- und Recycling-Verband Schweiz (ARV)
Einzelnachweise
1. Gefährdungen und Schutzmaßnahmen im Straßenbau, Wissensportal TU Dresden, Seite 2
2. Felix Kern: Faszination Strassenbau, Motorbuch Verlag, 2005, ISBN 3-613-02499-3, Seite 52
3. D. Richter, M. Heindel: Straßen- und Tiefbau, Teubner Verlag, 2004, ISBN 3-519-35621-X, Seite 11
4. Statistik zur Asphaltproduktion in Deutschland, herausgegeben vom Deutschen Asphalt Verband
5. Studie des Austrian Bioenergy Centre GmbH, 2006, Seite 13
6. Eduard Zirkler: Asphalt, ein Werkstoff durch die Jahrtausende, Giesel Verlag (2001), Seite 49
7. Microsoft Corporation: Microsoft Encarta Professional 2003, Artikel: Asphalt
8. Eduard Zirkler: Asphalt, ein Werkstoff durch die Jahrtausende, Giesel Verlag (2001), Seite 82 ff.
9. A. Burton: Dampfmaschinen – Veteranen der Technik, Bechtermünz-Verlag, 2000, ISBN 3-8289-5368-9, Seite 111
10. Gout & Region, Couvet: Mines d'Asphalte de Travers, (Stand Mai 2008)
11. Felix Kern: Faszination Strassenbau, Motorbuch Verlag (2005), Seite 12
12. Felix Kern: Faszination Strassenbau, Motorbuch Verlag (2005), Seite 16
13. Frey, August, Günter: Bautechnik Fachkunde Bau, 10. Auflage Europa Lehrmittelverlag (2003) Seite 97
14. J. Hutschenreuther, T. Werner: Asphaltim Straßenbau, Verlag für Bauwesen (1998)
15. Bericht von FIA Institute zum neuen Circuit Paul Ricard
16. Eduard Zirkler: Asphalt, ein Werkstoff durch die Jahrtausende, Giesel Verlag (2001), Seite 109
17. Asphaltschichten und ihre Aufgaben – Asphalttragschichten (Informationen vom DAV)
18. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Begriffsbestimmungen, Teil: Straßenbautechnik, 2003, FGSV-Verlag, Begriffsbestimmung „Flüssigkeitsundurchlässige Bauweise“
19. Wilhelm Gemoll: Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch. München/Wien 1965.
20. Henry George Liddell, Robert Scott: A Greek-English Lexicon. 1940, abgerufen am 25. Oktober 2010 (Englisch).
Überzeugen Sie sich von unseren Produkten für Ihre Anwendungen.
Wir empfehlen die folgenden DÜRHOLDT-Qualitätsprodukte für Ihr Durchflussmedium:
Kugelhähne und Kükenhähne
Schieber
Begriffsabgrenzung
Der Baustoff Asphalt wird landläufig fälschlicherweise mit der Substanz Teer gleichgesetzt. Anders als der Asphalt, dessen Bindemittel Bitumen aus Erdöl gewonnen wird, findet das Bindemittel Teer seinen Ursprung jedoch in der Steinkohle (Steinkohlenteer). Teer, der aufgrund seiner Herkunft auch Steinkohlenteerpech genannt wird, gilt als stark gesundheitsgefährdend und seine Verwendung ist in Deutschland im Straßenbau seit 1984 verboten. Festgeschrieben ist dieser Sachverhalt in den Technische Regel für Gefahrstoffe 551. In der Zeit vor dem Verbot war Teer ein häufig verwendeter Baustoff im Bauwesen.
Äußerlich unterscheiden sich die beiden Stoffe durch Geruch und Aussehen geringfügig. So besitzt Bitumen einen neutralen Geruch und eine schwarze Farbe, Teer dagegen riecht leicht süßlich und besitzt eine leichte Braunfärbung.
Auch bei der Wiederverwertung muss teerhaltiges Material gesondert entsorgt werden. Die europaweit geltende Abfallverzeichnis-Verordnung stuft teerhaltige Abfallstoffe als gefährlichen Abfall ein. Ausgebaute Asphalte dagegen können ohne Bedenken wiederverwertet werden.
Werkstoffkennwerte
Die Festigkeit von Asphalt wird von den Temperaturverhältnissen bestimmt. Bei tiefen Temperaturen (Winter) verhält er sich elastisch, bei hohen Temperaturen (Sommer) dagegen viskoelastisch. Dieses Temperaturverhalten hat unmittelbaren Einfluss auf Elastizitätsmodul und Schubmodul des Asphalts. Der Elastizitätsmodul beschreibt die Spannung im Asphalt, die infolge einer lastbedingten Verformung auftritt. So schwankt der E-Modul zwischen 1000 N/mm² im Sommer und 9000 N/mm² im Winter. Der Schubmodul gibt die Spannungen wieder, die infolge von Schubkräften im Asphalt erzeugt werden.
Die Werkstoffkennwerte von Asphalt sind abhängig von dem Mischungsverhältnis und den Eigenschaften der beiden Bestandteile Bitumen und Gesteinskörnung. Das Mischungsverhältnis liegt grob bei 95 % Gesteinskörnung und 5 % Bitumen, dieses Verhältnis kann jedoch nach oben oder unten geringfügig verändert werden. Die beigegebene Menge (so genannter Bindemittelgehalt) und die Härte (also die Bindemittelsorte) des Bitumens verändern das Materialverhalten wesentlich. Die Bindemittelsorte bestimmt weiter auch den Erweichungspunkt, welcher mit dem Ring- und Kugelversuch nachgewiesen werden kann, die Bindemittelhärte wird mit der Nadelpenetration ermittelt.
Die Gesteinskörnung übernimmt die Stützfunktion im Asphalt und muss in ihrer Korngrößenzusammensetzung, der so genannten Sieblinie, auf die Belastung abgestimmt werden. Fehlen gewisse Korngrößen, also Kornanteile, in der Sieblinie, wie beispielsweise im offenporigen- oder Splittmastixasphalt, so spricht man von einer Ausfallkörnung. Um ein gutes Tragverhalten zu erzielen, ist die Kornzusammensetzung so einzustellen, dass eine möglichst dichte Gesteinsmischung entsteht. Zusammen mit einer sachgemäßen Verdichtung beim Einbau wird so ein hohlraumarmer (Ausnahme offenporiger Asphalt) Asphalt erstellt. Des Weiteren müssen die Gesteinkörnungen frostbeständig und im Falle einer Asphaltdeckschicht polierresistent sein.
Statistik
Der Baustoff Asphalt trägt den wesentlichen Anteil an den Straßenbaustoffen. So sind beispielsweise in der Bundesrepublik Deutschland 95 % aller befestigten Straßen mit einer Asphaltdecke ausgestattet.[2] Bei genauerer Betrachtung erkennt man, dass dort ungefähr 75 % der Gemeinde- und Stadtstraßen sowie die Bundesautobahnen mit Asphalt befestigt sind.[3] Die übrigen 25 % besitzen eine Pflaster- oder Betondecke. Auf Bundesstraßen ist der Asphalt in Deutschland sogar nahezu konkurrenzlos vertreten.
Anders die Zahlen in der Schweiz. Dort sind etwa 25 % der Verkehrsflächen mit Asphalt befestigt.[4] Dieser geringe Anteil kommt zustande, da in der Schweiz Autobahnen häufig mit Betondecken befestigt werden.
Im Jahr 2006 wurden in Deutschland 57 Mio. Tonnen Asphaltmischgut produziert. Davon waren 20 % Ausbauasphalt, der wiederverwertet wurde.[5] In Österreich beläuft sich die Asphaltmischgutproduktion auf 7 Mio. Tonnen jährlich.[6]
Technisch hergestellter Asphalt
Der Großteil des eingebauten Asphalts wird in Asphaltmischanlagen hergestellt. Eine Anlage kann dabei je nach Erfordernis entweder stationär oder mobil ausgeführt sein. Ihre Leistungsfähigkeit bewegt sich im Bereich von 130 bis 350 Tonnen Mischgut pro Stunde.[14] Des Weiteren ist es möglich, dem Herstellungsprozess ausgebauten Asphalt beizugeben und so wiederzuverwerten.
Die Herstellung des Mischgutes erfolgt in einem elektronisch gesteuerten Prozess, in welchem die einzelnen Bestandteile des Asphaltmischgutes gezielt zusammengesetzt und vermischt werden. Hierfür werden zunächst die Gesteinskörnungen in vordosierter Menge der Trockentrommel zugegeben. Hier wird die enthaltene Feuchtigkeit des Gesteins verdampft und die erforderliche Temperatur des Asphalts erzeugt. Der in der Mischanlage, insbesondere in der Trockentrommel anfallende Feinstaubanteil (so genannter Füller) wird mit Hilfe einer Entstaubungsanlage abgetrennt und kann später wieder abgewogen zugesetzt werden. Das vordosierte Mineralstoffgemisch verlässt die Trockentrommel und gelangt in den Mischturm. Dort erfolgt die genaue Dosierung der warmen Mineralstoffe, meist nach vorheriger Absiebung in verschiedene Korngrößen. Ist die gewünschte Kornzusammensetzung durch die Waage zusammengestellt, wird das heiße Bitumen in den Mischbehälter eingedüst und ungefähr 15 Sekunden[15] lang mit den Mineralstoffen vermischt. Anschließend kann das frische Mischgut mit Temperaturen, die meist in einer Größenordnung zwischen 160 und 180 °C liegen über Verladesilos oder direkt auf die Ladefläche eines Lkws gebracht werden.
Herstellung
Natürlicher Asphalt
Natürlicher Asphalt (auch Erdpech oder Bergteer genannt) entsteht aus Erdöl oder Ölsanden durch Aufnahme von Luftsauerstoff (Oxidation genannt) und Verdunstung von leichtflüchtigen Bestandteilen. Je nach Mineralstoffanteil wird zwischen Asphaltgestein (hoher Anteil) und Asphaltit (geringer Anteil) unterschieden.
Große Naturasphaltvorkommen befinden sich in Trinidad (der Asphaltsee ist der Ursprung des Trinidad-Naturasphalts), in Venezuela der Lago de Guanoco, in den Schweizer Gemeinden Buttes und Travers sowie im Elsass. Pechelbronn im Elsass war der Ort im europäischen Kulturkreis, an dem zuerst Erdöl gewonnen wurde. Die Erdpechquelle ist seit 1498 belegt. Das aus den Pechelbronner Schichten stammende Erdöl wurde zunächst medizinisch bei Hauterkrankungen benutzt. Die kommerzielle Nutzung aber begann 1735 und endete 1970.
Natürliche Asphalte existieren des Weiteren in Kalifornien (beispielsweise in La Brea), Colorado, Argentinien, Syrien, Alberta, Kanada (Ölsande), auf Kuba, am Toten Meer, in Ägypten und Albanien. Bekannt ist auch der Gilsonite genannte Naturasphalt, der seit Mitte des 19. Jahrhunderts im US-Bundesstaat Utah abgebaut wird. Mit seiner Hilfe können die Griffigkeit und Dauerhaftigkeit von technisch hergestelltem Asphalt verbessert werden.
Eine deutsche Naturasphaltlagerstätte liegt zum Beispiel in Vorwohle im Landkreis Holzminden in Niedersachsen. Derzeit befindet sich im niedersächsischen Holzen der einzige Naturasphalt-Untertagebau in Deutschland. Verarbeitet wird dieser Asphalt in Eschershausen. Die übrigen 15 Abbaugebiete sind in den 1950er und 1960er Jahren aus wirtschaftlichen Gründen geschlossen worden.
Technisch hergestellter Asphalt
Der Großteil des eingebauten Asphalts wird in Asphaltmischanlagen hergestellt. Eine Anlage kann dabei je nach Erfordernis entweder stationär oder mobil ausgeführt sein. Ihre Leistungsfähigkeit bewegt sich im Bereich von 130 bis 350 Tonnen Mischgut pro Stunde.[13] Des Weiteren ist es möglich, dem Herstellungsprozess ausgebauten Asphalt beizugeben und so wiederzuverwerten.
Die Herstellung des Mischgutes erfolgt in einem elektronisch gesteuerten Prozess, in welchem die einzelnen Bestandteile des Asphaltmischgutes gezielt zusammengesetzt und vermischt werden. Hierfür werden zunächst die Gesteinskörnungen in vordosierter Menge der Trockentrommel zugegeben. Hier wird die enthaltene Feuchtigkeit des Gesteins verdampft und die erforderliche Temperatur des Asphalts erzeugt. Der in der Mischanlage, insbesondere in der Trockentrommel anfallende Feinstaubanteil (so genannter Füller) wird mit Hilfe einer Entstaubungsanlage abgetrennt und kann später wieder abgewogen zugesetzt werden. Das vordosierte Mineralstoffgemisch verlässt die Trockentrommel und gelangt in den Mischturm. Dort erfolgt die genaue Dosierung der warmen Mineralstoffe, meist nach vorheriger Absiebung in verschiedene Korngrößen. Ist die gewünschte Kornzusammensetzung durch die Waage zusammengestellt, wird das heiße Bitumen in den Mischbehälter eingedüst und ungefähr 15 Sekunden[14] lang mit den Mineralstoffen vermischt. Anschließend kann das frische Mischgut mit Temperaturen, die meist in einer Größenordnung zwischen 160 und 180 °C liegen, über Verladesilos oder direkt auf die Ladefläche eines Lkws gebracht werden.
Nutzung nachwachsender Rohstoffe
Als Rapsasphalt wird ein Asphalt bezeichnet, der eine nennenswerte Menge Rapsöl im Bitumenanteil enthält. Er wird wie normaler Asphalt als eine Mischung aus dem Bindemittel Bitumen und Gesteinskörnungen hergestellt und kann auch in den gleichen Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Er unterscheidet sich von Asphalt also nur in der Zusammensetzung des Bindemittels. Eine weitere Entwicklung stellt das Produkt Vegecol dar, bei dem nach Angaben der Hersteller der gesamte Bitumenanteil durch Produkte nachwachsender Rohstoffe ersetzt wurde.
Verwendung
Am häufigsten wird Asphalt zur Befestigung einer Bodenfläche verwendet. Hierbei unterscheidet man zwischen Walzasphalt und Gussasphalt. Walzasphalt erhält den geforderten Verdichtungsgrad erst durch den Einsatz von Straßenwalzen, Gussasphalt lässt sich dagegen flüssig verarbeiten und muss nicht verdichtet werden.
Neben der Verwendung im Straßen- und Wegebau bietet Asphalt noch weitere Einsatzmöglichkeiten. So eignet er sich für Verkehrsflächen auf Flughäfen, Parkplätzen, bei Schienenwegen als Tragschicht unterhalb des Schienenweges aber auch als Abdichtungssystem im Wasserbau und beim Deponiebau. In der Garten- und Landschaftsarchitektur wird zum Beispiel farbiger Asphalt eingesetzt, um Wege, Plätze und Freizeitanlagen zu gestalten.
Abgesehen von den oben genannten Anwendungsfällen dient Asphalt auch als Belag für Renn- und Teststrecken. In diesem Fall werden besonders hochwertige und polierresistente Mineralstoffe sowie ein durch Kunststoffadditive veredeltes Bitumen, ähnlich dem Polymerbitumen im Straßenbau, herangezogen. Der mehrschichtig aufgebaute Belag wird durch die regelmäßigen Brems- und Beschleunigungsvorgänge stark beansprucht, des Weiteren werden hohe Anforderungen an die Griffigkeit der Oberflächenschicht gestellt. Eine neuartige Entwicklung stellt in diesem Zusammenhang die Beigabe von Wolfram im Mischgut dar. Das Ergebnis, eine extrem raue Asphaltoberfläche, wird auf den Auslaufzonen des Circuit Paul Ricard genutzt, um von der Strecke abgekommene Fahrzeuge rasch und ohne wesentlichen Schaden abzubremsen.[15]
Bei einer speziellen Technik der Radierung, Aquatinta genannt, wird Asphaltstaub verwendet. Die weltweit erste erhaltene Fotografie, die Heliographie von Joseph Nicéphore Nièpce beruht auf der Lichtempfindlichkeit bestimmter Asphaltschichten.[16]
Asphalttragschicht
Asphalttragschichten (selten auch als Bitukies oder Bitumenkies bezeichnet) werden als erste gebundene Asphaltschicht im Straßenoberbau eingebaut und übernehmen die tragende Funktion des befestigten Asphaltpaketes. Sie liegen auf einer weiteren, ungebundenen Tragschicht (z. B. Frostschutzschicht) oder einer evtl. hydraulisch gebundenen Tragschicht (z. B. Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln) bzw. bei entsprechenden Bauweisen direkt auf dem Planum. Die Asphalttragschicht wird in aller Regel mit der Fahrbahndecke, bestehend aus Binder- und Deckschicht oder nur mit einer Deckschicht überbaut.
Asphalttragschichten geben der Binder- und/oder Deckschicht eine gleichmäßige, standfeste Unterlage. Während der Nutzungsdauer (bei sachgerechter Herstellung bis zu 50 Jahre)[17] sollen sie im festen Verbund mit Binder- und Deckschicht die Verkehrslasten abtragen und so auf die Unterlage verteilen, dass die gesamte Straßenbefestigung keinen Schaden nimmt. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist eine Mindestdicke von 8 cm erforderlich. Beim Überbauen alter (unebener) Fahrbahnbefestigungen sollten in Ausgleichschichten 6 cm Dicke an Einzelstellen nicht unterschritten werden.
Es werden bei der Asphalttragschicht zwischen verschiedenen Mischgutsorten unterschieden, als Bindemittel wird dabei ein Bitumen 50/70 oder 70/100 nach DIN EN 12591 verwendet.
Eine Abwandlung der Asphalttragschicht ist die Asphaltfundationsschicht. Es handelt sich hierbei um eine bituminös gebundene Tragschicht an die geringe Anforderungen gestellt werden und als Ersatz für hochwertige ungebundene Tragschichten oder Bodenverfestigungen verwendet werden. Diese Tragschicht besteht zu einem großen Teil aus Ausbauasphalt und kann im Heiß- und im Kalteinbau hergestellt werden.
Asphaltbinderschicht
Eine Asphaltbinderschicht wird bei stärker belasteten Straßen (bis Bauklasse III) zwischen der darunterliegenden, grobkörnigen Asphalttragschicht und der darüber liegenden, feinkörnigen Asphaltdeckschicht eingebaut. Sie überträgt die durch den Verkehr verursachten Kräfte (darunter besonders die Schubkräfte) in die unteren Schichten der Straße und verhindert Verformungen. Ursprünglich wurde die Binderschicht zur Bindung von ungebundenen Tragschichten genutzt, um eine ebene Oberfläche zu erhalten. Von dieser Nutzung leitet sich der Name der Binderschicht ab.
Bei geringer belasteten Straßen (Bauklassen IV bis VI) wird Asphaltbinder 0/11 zum Profilausgleich verwendet. Das erleichtert den Einbau einer gleichmäßig dicken Deckschicht mit der benötigten Ebenheit.
Es gibt drei unterschiedliche Sorten von Asphaltbindern. Sie bestehen aus einer abgestuften Gesteinskörnung – Edelsplitt, Edelbrechsand, Natursand und Gesteinsmehl – und Straßenbaubitumen oder polymermodifiziertem Bitumen als Bindemittel. Die RStO empfehlen je nach Bauklasse eine Schichtdicke von 4 bis 8 cm.
Asphaltdeckschicht
Asphaltdeckschichten (selten auch als Verschleißschichten bezeichnet) sind die obersten, direkt beanspruchten Schichten der Asphaltbefestigungen. Sie unterliegen den unmittelbaren Einwirkungen des Verkehrs, der Witterung und der Auftaumittel.
Die dort für Deckschichten vorgesehene einheitliche Dicke von 4 cm ist nicht für alle Mischgutsorten zweckmäßig: Sehr grobkörnige Mischgutsorten sollten dicker, sehr feinkörnige können dünner eingebaut werden (Faustregel: Mindesteinbaudicke = Größtkorn x2,5). Da die Asphaltdeckschicht speziell für die Abnutzung durch den täglichen Verkehr vorgesehen ist, sollte sie in regelmäßigen Abständen im Rahmen eines so genannten Deckenbauprogrammes erneuert werden, um die Straße zu erhalten.
Verkehrsflächen sind so zu bauen, dass sie unter Beachtung der Wirtschaftlichkeit die gestellten Anforderungen nicht nur bei Inbetriebnahme, sondern auf Dauer erfüllen, sich leicht warten lassen und überhaupt einen geringen Erhaltungsaufwand erfordern. Dafür gibt es unterschiedliche Mischgutarten. Der Unterschied besteht in der Zusammensetzung der Gesteinskörnungen und dem Bindemittelgehalt. Nachfolgend werden die verschiedenen Asphaltdeckschichten erläutert.
Asphaltbeton (Heißeinbau)
Asphaltbeton (veraltet je nach Korngröße auch Asphaltfeinbeton oder Asphaltgrobbeton) wird im Straßenbau als Deckschicht verwendet und ist für Straßen der Bauklassen II bis VI und Wege aller Art sowie für andere Verkehrsflächen nach den RStO geeignet. Er wird aus Edelsplitt, Edelbrechsand, Natursand, Füller und Bitumen hohlraumarm zusammengesetzt. Die Korngröße des mineralischen Anteils kann dabei bis zu 16 mm betragen.
Damit die Decke aus Asphaltbeton eine angemessene Rauheit aufweist, muss sie abgestumpft werden. Dies ist besonders zur Erhöhung der Anfangsgriffigkeit erforderlich. Zum Abstumpfen wird Splitt auf die noch heiße Deckschicht gestreut und mit Walzen fest eingedrückt. Abstreumaterial, das nicht gebunden wurde, muss anschließend entfernt werden.
Die geforderten Eigenschaften für den Bau von Asphaltbeton in Verkehrsflächen nach den RStO werden in den ZTV Asphalt-StB geregelt. Für Asphaltbeton in ländlichen Wegen gelten die ZTV LW. Nach Anforderung unterscheidet sie verschiedene Typen von Asphaltbeton und gibt Korngrößenverteilung, Art und Menge des Bindemittels, Eigenschaften des Mischgutes (Verdichtungstemperatur, Hohlraumgehalt) und Eigenschaften der Schicht (Einbaudicke, Einbaugewicht, Verdichtungsgrad, Hohlraumgehalt) an. Die Wahl der Mischgutsorte richtet sich nach der Verkehrsbelastung und der gewünschten Oberflächenstruktur (fein- bis grobrau).
Asphaltbeton wird ferner bei Bauwerken, insbesondere zur Abdichtung von Talsperren, verwendet.
Asphaltbeton (Warmeinbau)
Asphaltbeton im Warmeinbau ist eine veraltete Mischgutsorte und ist in der aktuellen Richtlinie nicht mehr enthalten. Sie eignet sich für Deckschichten der Bauklassen IV bis VI, also Verkehrsflächen mit geringer Verkehrsbelastung. Von einer Verwendung auf Fahrbahnen sollte abgesehen werden. Nach dem Einbau und der Verdichtung erreicht der Asphaltbeton seine endgültige Dichtigkeit erst durch die Nachverdichtung unter Verkehr. Inhaltlich setzt sich der Asphaltbeton im Warmeinbau aus einem Mineralgemisch 0/5, 0/8 oder 0/11 sowie einem Fluxbitumen FB 500 zusammen. Zur Verbesserung der Oberflächengriffigkeit sollte die Deckschicht nach dem Einbau mit Splitt abgestumpft werden. Der Einbau erfolgt bei einer Mischguttemperatur von ungefähr 60 °C, Asphaltbeton im Heißeinbau wird dagegen bei 120 °C verarbeitet.
In den Regelwerken ist der Einbau von Asphalt im Warmeinbau aus Gründen des Umweltschutzes nicht mehr vorgesehen, es kommt nur noch vereinzelt zur Anwendung dieses Materials. Das verwendete Flux- oder Verschnittbitumen ist in Deutschland nicht mehr normiert und vielfach durch Gesetze untersagt.
Splittmastixasphalt
Der Splittmastixasphalt (kurz SMA) ist eine spezielle Sorte des Asphalts für Deckschichten mit einem höheren Bitumen- und Splittgehalt. Es kann entweder gewöhnliches Straßenbaubitumen oder auch polymermodifiziertes Bitumen (kurz PmB) beigegeben werden. So soll die Haltbarkeit erhöht werden, wodurch er für hohe Verkehrsbelastungen wie auf Autobahnen geeignet ist. Zusätzlich müssen noch stabilisierende Zusätze (z. B. Zellulose- oder synthetische Fasern) beigemischt werden. Diese Zusätze haben die Aufgabe, das sozusagen „überdosierte“, in dieser Menge aber benötigte Bitumen während Herstellung, Transport und Einbau an den Mineralstoffen festzuhalten und am Ablaufen zu hindern. Die Oberflächenstruktur ist grobkörnig und ähnlich der von Drainasphalt.
Entwickelt wurde diese Asphaltsorte in den 1960er Jahren in Deutschland, als man Asphaltmastixdecken zur Erhöhung der Standfestigkeit mit Splitt abstreute und diesen einwalzte. Das reduzierte auch den Abrieb durch die damals noch zugelassenen Spikes wesentlich.
Für Splittmastixasphalt in Verkehrsflächen der Bauklasse SV bis III mit besonderen Beanspruchungen müssen besonders polierresistente grobe Gesteinskörnungen (PSV min 53) eingesetzt werden, da die Splittkörner stärker durch Polieren beansprucht werden. Dies liegt an dem im Vergleich zu Asphaltbeton deutlich niedrigeren Sandanteil und der geringeren Berührungsfläche zwischen Reifen und Fahrbahn.
Splittmastixasphalt verträgt in Hinblick auf Verdichtbarkeit und Verformungsbeständigkeit größere Schwankungen der Schichtdicke – zum Beispiel bei unebener Unterlage – als Asphaltbeton, da er relativ unempfindlich gegenüber Nachverdichtung und Verformung ist.
Zu den Einsatzgebieten von Splittmastixasphalt zählen:
• Hoch beanspruchte Straßen
• Verkehrsflächen, die nur kurzfristig dem Verkehr entzogen werden können
• Im Rahmen der Instandsetzung auf unebener Unterlage mit entsprechenden
Schwankungen der Einbaudicke
• Wohn- und Erschließungsstraßen im kommunalen Bereich
Gussasphalt
Gussasphalt ist ein Asphalt, der sich durch seinen hohen Anteil von Bitumen und Gesteinskörnern kleiner als 0,063 Millimeter (dem so genannten „Füller“) auszeichnet. Er besteht aus groben und feinen Gesteinskörnungen, Gesteinsmehl und Bitumen. Korngrößenverteilung und Bindemittelgehalt sind so eingestellt, dass die Hohlräume des Gesteinskörnungsgemisches vollständig mit Bitumen ausgefüllt sind und darüber hinaus noch ein geringfügiger Bitumenüberschuss besteht. Dadurch lässt er sich im Gegensatz zu den anderen Asphaltarten flüssig verarbeiten, d. h. er muss nicht verdichtet werden.
Gussasphalt wird vor allem beim Bau hoch beanspruchter Straßen (Autobahnen) und häufig auf Brücken verwendet. Der Vorteil bei der Verwendung auf Brücken ist insbesondere, dass die Brücken zum Zeitpunkt des Einbaus noch nicht mit einem Asphaltfertiger oder Straßenwalzen befahrbar sein müssen. Die Brücke kann daher vor der Fertigstellung der Straße bereits vollständig fertig gestellt werden.
Der Einbau erfolgt mit speziellen Einbaubohlen oder von Hand. Damit eine ausreichende Griffigkeit erreicht wird, muss beim Einbau feinkörniger Splitt aufgestreut und eingewalzt werden. Dabei verbessert heller Splitt die Sichtverhältnisse bei Nacht und vermindert außerdem die Erwärmung der Oberfläche bei starker Sonneneinstrahlung, was sich günstig auf die Verformungsstabilität auswirkt.
Gussasphalt besitzt kein in sich abgestütztes Korngerüst. Die Lastabtragung erfolgt größtenteils über den Mörtel, der dazu erheblich steifer sein muss (härteres Bitumen, mehr Füller) als zum Beispiel beim Asphaltbeton. Der steife Mörtel erfordert deutlich höhere Herstellungs- und Einbautemperaturen. Durch Variation der Zusammensetzung lassen sich die Verarbeitbarkeit und Verformungsbeständigkeit in weitem Rahmen steuern, während die Griffigkeit vom eingebundenen Abstreusplitt abhängt.
Asphaltmastix
Asphaltmastix ist eine Mischung aus Bitumen und Gesteinen mit einer Korngröße unter 2 mm. Im Wasserbau wird er zum Verfüllen der Fugen von Steinschüttungen verwendet. Überwiegend dient er zur Abdichtung von Bauwerken, wobei die Verwendung in den 1990er Jahren stark zurückgegangen ist. Eine Normung in der aktuellen Richtlinie ist nicht mehr enthalten. Asphaltmastix mit einem geringeren Bitumenanteil (ungefähr 12–14 %) wird im Straßenbau gelegentlich als Reparaturmaterial zur Oberflächenverbesserung eingesetzt.
Asphalttragdeckschicht
Das Tragdeckschichtmischgut ist eine Asphaltsorte, die die Funktionen von Asphaltdecke und Asphalttragschicht vereint. Es wird vor allem im landwirtschaftlichen Wegebau sowie auf Rad- und Gehwegen eingesetzt, wo wegen des relativ geringen Verkehrsaufkommens eine Befestigung mit gutem Kosten/Nutzen-Verhältnis benötigt wird. Es können gebrochene und ungebrochene Gesteinskörnungen verwendet werden. Falls nach dem Einbau mit starker Verschmutzung zu rechnen ist, wie z. B. bei landwirtschaftlichen Wegen, soll die heiße Oberfläche mit rohem oder bindemittelumhülltem Sand abgestreut werden, um die Rauheit zu verbessern.
Offenporiger Asphalt
Offenporiger Asphalt (kurz OPA) wird auch als Drainasphalt (teilweise auch Dränasphalt), Flüsterasphalt oder lärmoptimierter Asphalt bezeichnet. Der offenporige Asphalt ist eine spezielle Art des Asphaltbetons, die in den 1980er Jahren entwickelt wurde.
Die Zusammensetzung zeichnet sich durch ihren hohen Anteil von groben Gesteinskörnungen aus, der einen hohen Gehalt an zusammenhängenden Hohlräumen zur Folge hat. Durch diese Hohlräume kann das Regenwasser nach unten abgeleitet werden. Eine Abdichtung aus Bitumen verhindert, dass das Wasser in den Untergrund oder in den Straßenkörper abläuft. Diese besteht aus polymermodifiziertem oder gummimodifiziertem Bitumen und wird zur Befahrbarkeit mit Edelsplitt 8/11 oder 5/8 abgestreut. Diese Schicht wird im englischen Sprachraum Stress Absorbing Membrane Interlayer (kurz SAMI) genannt. Das Oberflächenwasser wird durch die Schrägneigung (mindestens 2,5 %) – einer Kombination aus Längs- und Querneigung – der Straße seitlich abgeleitet. Um das anfallende Wasser sicher ableiten zu können, werden am Rand der Straße entweder spezielle Entwässerungsrinnen eingebaut, oder der befestigte Straßenrand, wie zum Beispiel eine gepflasterte Gosse, muss um Deckschichtstärke tiefer liegen, damit das Wasser ungehindert abfließen kann. Insgesamt bildet sich auf der Fahrbahnoberfläche durch all diese Maßnahmen nur ein sehr dünner Wasserfilm. Dies hat erhebliche positive Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit: zum einen verringert sich die Sprühfahnenbildung, was zu wesentlich besseren Sichtverhältnissen führt und zum anderen wird die Aquaplaning-Gefahr deutlich reduziert.
Der hohe Anteil an Hohlräumen absorbiert außerdem den Schall der Fahrgeräusche und verhindert teilweise überhaupt deren Entstehung (durch Luftableitung), weshalb er auch Flüsterasphalt genannt wird. Dieser Effekt macht sich besonders bei Straßen bemerkbar, bei denen die Reifen-Fahrbahn-Geräusche die Hauptgeräuschquelle darstellen, wie z.B. bei Autobahnen. Es werden Lärmreduzierungen von rund 5 bis 10 dBA erreicht, was für das menschliche Hörempfinden etwa einer Reduzierung um ein Drittel bis zur Halbierung entspricht. Die lärmmindernde Wirkung lässt jedoch nach etwa sechs bis acht Jahren nach, da Straßenschmutz und Reifenabrieb die Poren verstopfen. Da eine Reinigung der Poren bisher nicht möglich ist, sind andere Lösungsansätze in Form von Schmutz abhaltenden bzw. abweisenden Schichten in der Erprobung.
Heute üblich ist der Einsatz von zweilagigem offenporigem Asphalt (kurz ZWOPA oder 2OPA). Dieser Asphalt wurde in Deutschland beispielsweise auf der A 9 bei Garching und der A 30 im Bereich Osnabrück erprobt. Dieser Baustoff besteht aus zwei Lagen offenporigen Asphalts, die untere mit der Körnung 0/16 und die obere Lage mit der Körnung 0/8.
Die Haltbarkeit von doppellagigem offenporigem Asphalt bei Verwendung neu entwickelter, hochwertiger Bitumenmischungen ist besser als die einer einlagigen offenporigen Asphaltschicht. OPA der neuen Generation wird in Deutschland beispielsweise auf der A 61 auf einem 6km langen Stück zwischen der Anschlussstelle Miel und dem Kreuz Meckenheim seit dem 29. August 2007 erprobt.
Während der praktischen Anwendung sind bisher im europäischen Ausland kaum Probleme aufgetreten. So ist die Beständigkeit gegenüber Spurrinnenbildung sehr gut, es tritt jedoch bei sehr niedrigen Temperaturen erhöhter Verschleiß durch Schneekettennutzung auf. Die Schneeketten können Teile der Asphaltschicht beschädigen. Was bei normaler feuchter Witterung ein positiver Effekt ist, nämlich das schnellere Ablaufen des Wassers, führt im Winter zu erhöhtem Salzverbrauch, in alpinen Regionen um durchschnittlich 40 % mehr Salzverbrauch.
Lokale Schädigungen werden derzeit durch den Austausch der Deckschicht behoben. Die Möglichkeiten zur groß- und kleinflächigen Sanierung von geschädigten OPA-Belägen befinden sich in Deutschland noch im Versuchsstadium. Alle neu gebauten italienischen Autobahnen werden seit 2003 mit offenporigen Asphalten versehen. Dänemark, Österreich, die Schweiz, und andere europäische Länder, vor allem die Niederlande, setzen offenporigen Asphalt seit Jahren in großem Umfang ein. In Österreich gibt es bereits 240 km Autobahn mit herkömmlichem OPA, der jedoch nicht weiter ausgebaut wird, da es vermehrt Schädigungen durch Spikes und Schneeketten gab.
In den Medien wurde oft berichtet, dass offenporiger Asphalt, speziell der sogenannte Flüsterasphalt, eine geringere Griffigkeit habe und damit ein Problem für die Verkehrssicherheit darstelle. Bei intaktem OPA sind diese Behauptungen falsch. Mischgutarten mit kleineren Gesteinskörnungen haben zwar tendenziell bessere Griffigkeiten, eine ausreichende Griffigkeit kann aber auch mit gröberer Gesteinskörnung erreicht werden. Da jedoch das Einzelkorn bei gröberen Mischgutarten erhöhter Polierbeanspruchung und damit Verschleiß ausgesetzt ist, nimmt die Griffigkeit von OPA schneller als bei herkömmlichem Asphalt ab. Um diesen Verschleiß zu verlangsamen, müssen höhere Anforderungen an die Qualität des Mischgutes gestellt werden, wobei man jedoch nicht an die Haltbarkeit von herkömmlichem Asphalt guter Qualität heran kommt. Gealterter und verschlissener OPA kann daher eine für die Verkehrssicherheit zu geringe Griffigkeit aufweisen. In diesem Zusammenhang wurden zum Beispiel nach Unfallhäufungen auf der A 8 bei Karlsbad die Beschaffenheit und Qualität des Belages vom Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr Baden-Württemberg im Jahr 2004 überprüft, da vermutet wurde, dass die auffällig schnelle Abnahme der Griffigkeit an fehlerhaftem oder minderwertigem Mischgut liegen könnte.
Durch die höheren Anforderungen an OPA der neuen Generation sind die Herstellungskosten etwa dreimal so hoch wie bei herkömmlichem Asphalt bei gleichzeitig geringerer Haltbarkeit. Deshalb ist ein flächendeckender Einsatz bisher nicht geplant.
Niedrigtemperaturasphalt
Vor allem um Energie bei der Herstellung von Asphaltmischgut zu sparen und damit den Ausstoß an Kohlendioxid (CO2) zu reduzieren, aber auch unter dem Aspekt des Gesundheits- und Arbeitsschutzes werden seit einiger Zeit Niedrigtemperaturasphalte (kurz NTA) erprobt. Der normalen Asphaltrezeptur werden Zusätze in Form von Wachsen oder Zeolithen zugegeben (Additive), die es ermöglichen, den Asphalt bei niedrigeren Temperaturen zu mischen und einzubauen, ohne dass dabei seine Verarbeitungseigenschaften und seine Gebrauchseigenschaften beeinträchtigt werden. Die NTA wurden in Deutschland entwickelt und mittlerweile auch in den USA, Frankreich und zahlreichen anderen Ländern erfolgreich eingesetzt. Eine um 10 °C abgesenkte Herstellungstemperatur spart bis zu 10 % Energie. Außerdem entweichen dem Asphalt exponentiell mit ansteigender Temperatur mehr Dämpfe und Aerosole aus dem Bitumen. Eine Gesundheitsgefährdung durch diese Dämpfe und Aerosole konnte bisher nicht nachgewiesen werden, jedoch können sie eine Geruchsbelästigung darstellen. Durch den Einsatz von NTA werden die Arbeitsbedingungen auf den Baustellen deutlich verbessert. Seit dem Mai 2006 regelt das „Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt – M TA“ der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) den Einsatz und die Ausführung von temperaturabgesenkten Asphalten.
Flüssigkeitsundurchlässiger Asphalt
Es kann die Notwendigkeit bestehen, Asphaltbefestigungen so auszubilden, dass ein Eindringen von wassergefährdenden Stoffen (wie etwa Kraftstoffe oder andere Gefahrstoffe) in den Untergrund nicht möglich ist. Diese Art von Asphaltbefestigung kann beispielsweise bei Abfüllanlagen oder Tankstellen eingebaut werden. Es werden in diesem Fall spezielle Anforderungen an die Bindemittel, Gesteinkörnung und die Ausbildung von Fugen gestellt. Die Bezeichnung „flüssigkeitsundurchlässig“ kann nur verwendet werden, wenn die ausgetretenen Stoffe vom Zeitpunkt des Erkennens bis zum Zeitpunkt der Beseitigung höchstens zu zwei Dritteln der Dicke der Asphaltschicht eingedrungen sind.[18]
Recycling von Ausbauasphalt
Aufgrund der Tatsache, dass es sich bei Asphalt um einen thermoplastischen Baustoff handelt, kann dieser zum Teil auch mehrfach wiederverwendet werden. Hierzu ist der Asphalt beispielsweise durch Abfräsen (Fräsasphalt) oder Aufbrechen (Aufbruchasphalt) auszubauen und – ggf. nach Aufbereitung durch Brechen – erneut dem Herstellungsprozess beizugeben. Voraussetzung dafür ist, dass der Ausbauasphalt frei von Fremdstoffen und gesundheitsschädlichen Substanzen (beispielsweise Teer) ist. Rechtliche Grundlage für die Wiederverwendung von Asphalt bildet in Deutschland das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz. In der Schweiz und Österreich gelten die entsprechenden Merkblätter zum Umgang mit Ausbauasphalt.
Neben der Wiederverwertung im Mischwerk (so genanntes Recycle in Plant) kann der Asphaltbelag auch an Ort und Stelle erneuert werden (Recycle in Place). Bei dieser Methode kommen verschiedene Heißrecycling-Verfahren zur Anwendung, bei denen die Asphaltschicht erwärmt und anschließend aufgelockert wird. Im nächsten Arbeitsgang können gegebenenfalls Zusatzstoffe beigegeben und das Mischgut wieder eingebaut und verdichtet werden.
Etymologie
Das Wort leitet sich vom altgriechischen ἄσφαλτος ásphaltos „Asphalt“, „Erdharz“ ab, das als Lehnwort in die Sprache eingegangen ist.[19] Dieses Wort hat eine zweite Bedeutung Abstand, die zurückgeführt wird auf das Verb σφάλλειν sphállein „zum Fallen bringen“,[20][Anmerkung 1] dem ein die Bedeutung umkehrendes Alpha privativum vorangesetzt ist.
Normen und Standards
Europa:
• EN 12697 Prüfverfahren für Heißasphalt
Deutschland (FGSV-Verlag):
• Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Tragschichten im Straßenbau (ZTV T-StB)
• Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB 07)
• Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Befestigung ländlicher Wege (ZTV LW)
• Technische Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau (TL Gestein–StB)
• Technische Lieferbedingungen für Asphaltgranulat (TL AG-StB)
• Technische Lieferbedingungen für Straßenbaubitumen und gebrauchsfertige Polymermodifizierte Bitumen (TL Bitumen-StB)
• Richtlinie für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen (RStO 01)
• Richtlinie für den ländlichen Wegebau (RLW)
• Richtlinie für die Anlage von Straßen (RAS)
• Merkblatt für die Verwertung von Asphaltgranulat (M VAG)
• Merkblatt Dünne Schichten im Heißeinbau auf Versiegelung (M DSH-V)
• Merkblatt für den Bau kompakter Asphaltbefestigungen (M KA)
• Merkblatt für den Bau griffiger Asphaltdeckschichten
• Merkblatt für Eignungsprüfungen an Asphalt
Österreich:
• ÖNORM B 3580 bis B 3586 Asphaltmischgut – Mischgutanforderungen
• ÖNORM EN 1097 Prüfverfahren für mechanische und physikalische Eigenschaften von Gesteinskörnungen
Schweiz:
• SN 670401 bis SN 670443 Prüfverfahren für Heissasphalt
• SN 670141 Ausbauasphalt
• SN 640431 Verschiedene Asphaltsorten
Literatur
• Ed. Graefe: Der Asphaltsee auf der Insel Trinidad und Verwertung des Trinidadasphalts. Zeitschrift für angewandte Chemie 26, S. 233–239 (1913), ISSN 0932-2132
• Eduard Zirkler: Asphalt. Ein Werkstoff durch Jahrtausende. Giesel-Verlag, Isernhagen 2001. ISBN 3-87852-010-7
• Wie gehe ich mit Ausbauapshalt um? Merkblatt, Aushub-, Rüchbau- und Recycling-Verband Schweiz (ARV)
Einzelnachweise
1. Gefährdungen und Schutzmaßnahmen im Straßenbau, Wissensportal TU Dresden, Seite 2
2. Felix Kern: Faszination Strassenbau, Motorbuch Verlag, 2005, ISBN 3-613-02499-3, Seite 52
3. D. Richter, M. Heindel: Straßen- und Tiefbau, Teubner Verlag, 2004, ISBN 3-519-35621-X, Seite 11
4. Statistik zur Asphaltproduktion in Deutschland, herausgegeben vom Deutschen Asphalt Verband
5. Studie des Austrian Bioenergy Centre GmbH, 2006, Seite 13
6. Eduard Zirkler: Asphalt, ein Werkstoff durch die Jahrtausende, Giesel Verlag (2001), Seite 49
7. Microsoft Corporation: Microsoft Encarta Professional 2003, Artikel: Asphalt
8. Eduard Zirkler: Asphalt, ein Werkstoff durch die Jahrtausende, Giesel Verlag (2001), Seite 82 ff.
9. A. Burton: Dampfmaschinen – Veteranen der Technik, Bechtermünz-Verlag, 2000, ISBN 3-8289-5368-9, Seite 111
10. Gout & Region, Couvet: Mines d'Asphalte de Travers, (Stand Mai 2008)
11. Felix Kern: Faszination Strassenbau, Motorbuch Verlag (2005), Seite 12
12. Felix Kern: Faszination Strassenbau, Motorbuch Verlag (2005), Seite 16
13. Frey, August, Günter: Bautechnik Fachkunde Bau, 10. Auflage Europa Lehrmittelverlag (2003) Seite 97
14. J. Hutschenreuther, T. Werner: Asphaltim Straßenbau, Verlag für Bauwesen (1998)
15. Bericht von FIA Institute zum neuen Circuit Paul Ricard
16. Eduard Zirkler: Asphalt, ein Werkstoff durch die Jahrtausende, Giesel Verlag (2001), Seite 109
17. Asphaltschichten und ihre Aufgaben – Asphalttragschichten (Informationen vom DAV)
18. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Begriffsbestimmungen, Teil: Straßenbautechnik, 2003, FGSV-Verlag, Begriffsbestimmung „Flüssigkeitsundurchlässige Bauweise“
19. Wilhelm Gemoll: Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch. München/Wien 1965.
20. Henry George Liddell, Robert Scott: A Greek-English Lexicon. 1940, abgerufen am 25. Oktober 2010 (Englisch).
Überzeugen Sie sich von unseren Produkten für Ihre Anwendungen.
Wir empfehlen die folgenden DÜRHOLDT-Qualitätsprodukte für Ihr Durchflussmedium:
Kugelhähne und Kükenhähne
Schieber
Produktfinder
- Produkt-Auswahl
- Schlauch-Membranventile
- Schlauch-Quetschventile
- Membranventile
- Absperr- und Regelventile
- Magnetventile
- Rückschlagventile und -klappen
- Schmutzfänger
- Schwimmerventile und Schwimmer
- Schieber
- Kugelhähne und Kükenhähne
- Sicherheitsventile
- Druckminderventile
- Absperrklappen
- Manometer
- Stellantriebe
- Armaturen-Zubehör
- Produktsuche
