Asphalt
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Asphalt (von griech. α privativum und σφαλής, sfalés, „trügerisch“, d.h. „nicht trügerisch“ → „fest“) bezeichnet sowohl eine natürliche als auch eine technisch hergestellte Mischung aus Bitumen und Gesteinen, die im Straßenbau verwendet wird. Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen sind Asphaltbefestigungen in verschiedenartige Schichten unterteilt: Trag-, Binder- und Deckschicht. Je nach Dicke und Lage liefern sie ihren Anteil zur Tragfähigkeit der Gesamtkonstruktion, sofern alle Schichten zu einem kompakten Baukörper verbunden sind. Die technischen Regelungen finden sich in der ZTV-Asphalt und in den TL Gestein-StB. Ein Strassenbelag enthält rund 300 chemische Verbindungen.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Herstellung
[Bearbeiten] Natürlicher Asphalt
Der natürliche Asphalt (auch Erdpech oder Bergteer genannt) entsteht aus Erdöl durch Sauerstoffaufnahme, wobei die leichtflüchtigen Bestandteile verdunsten. Asphalt wurde bereits vor rund 5000 Jahren von Babyloniern und Sumerern zur Abdichtung von Bauwerken verwendet. Die Ägypter benutzten ihn zur Mumifizierung.
Große Naturasphaltvorkommen sind der Asphaltsee in Trinidad, Ursprung des Trinidad-Naturasphalts, der Lago de Guanoco in Venezuela, in den Schweizer Gemeinden Buttes und Travers und im Elsass. Natürliche Asphalte findet man auch z. B. auf Kuba, Kalifornien, Colorado, Argentinien, Syrien, am Toten Meer, Alberta, Kanada (Ölsande); eine deutsche Lagerstätte ist u. a. in Vorwohle bei Hannover. Derzeit befindet sich im niedersächsischen Holzen der einzige Naturasphalt-Untertagebau in Deutschland. Die weiteren ca. 15 Abbaugebiete sind in den 1950er und 1960er Jahren aus wirtschaftlichen Gründen geschlossen worden.
Die häufigste Verwendung von Asphalt ist die Deckschicht. In Deutschland wurde 1838 erstmals eine Straße asphaltiert (Hamburg, Jungfernstieg). 1851 wurde ein 78 Meter langes Stück der Fernstraße von Travers nach Paris asphaltiert. 20 Jahre später war Paris fast vollständig asphaltiert, wenig später auch andere europäische Großstädte.
Neben dem Straßenbelag bietet Asphalt noch weitere Einsatzmöglichkeiten auf Verkehrsflächen wie Flughäfen, Parkplätze, bei Schienenwegen (Einfassung von Straßenbahngleisen, beim Eisenbahnoberbau die Feste Fahrbahn) 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.
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.
[Bearbeiten] Technisch hergestellter Asphalt
Heutzutage wird als Straßenbelag fast ausschließlich technisch hergestellter Asphalt verwendet, der aus Bitumen - ein Produkt, das bei der Erdölverarbeitung entsteht - und Gesteinskörnungen besteht und in mehreren Schichten eingebaut wird. Bei der Wahl der Schichten und ihrer Dicke ist die RStO zu beachten. Die Herstellung erfolgt meist in Asphaltmischanlagen. Beim Einbau muss die Unterlage sauber, trocken, schnee- und eisfrei sein.
[Bearbeiten] Asphalttragschicht
Asphalttragschichten werden im Oberbau des Straßenkörpers eingebaut. Sie befinden sich zwischen dem darunter liegenden Planum und der darüber liegenden Binder- oder Deckschicht. Wie alle Tragschichten werden sie in Deutschland bemessen nach der ZTVT-StB 95/02 und der RStO.
Asphalttragschichten sollen Binder- und/oder Deckschicht eine gleichmäßige, standfeste Unterlage bieten. Während der Nutzungsdauer 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, beträgt die Mindestdicke von 8 cm. Beim Überbauen alter (unebener) Fahrbahnbefestigungen sollten in Ausgleichschichten 6 cm Dicke auch an Einzelstellen nicht unterschritten werden.
[Bearbeiten] Asphaltbinderschicht
Eine Asphaltbinderschicht wird bei stärker belasteten Straßen (ab Bauklasse III) zwischen der darunterliegenden, grobkörnigen Asphalttragschicht und der darüber liegenden, feinkörnigen Asphaltdeckschicht eingebaut. Sie überträgt die durch den Verkehr verursachten Kräfte in die unteren Schichten der Straße und verhindert Verformungen.
Bei geringer belasteten Straßen (bis Bauklasse IV) wird Asphaltbinder 0/11 zum Profilausgleich verwendet. Das erleichtert den Einbau einer gleichmäßig dicken Deckschicht mit der benötigten Ebenheit.
Es gibt vier Sorten von Asphaltbindern: 0/22S, 0/16S, 0/16, 011. Sie bestehen aus einer abgestuften Gesteinkskörnung - Edelsplitt, Edelbrechsand, Natursand und Gesteinsmehl - und Straßenbaubitumen oder polymermodifiziertem Bitumen als Bindemittel. Die Zusammensetzung der Asphaltbinder regelt die ZTV Asphalt-StB. Die RStO empfehlen je nach Bauklasse eine Schichtdicke von 4 bis 8 cm.
| Asphaltbinder | 0/22S | 0/16S | 0/16 | 0/11 |
|---|---|---|---|---|
| Korngröße in mm | 0-22 | 0-16 | 0-16 | 0-11 |
| Anteil < 0,09 mm in M.-% | 4-8 | 4-8 | 3-9 | 3-9 |
| Anteil > 2 mm in M.-% | 70-80 | 70-75 | 60-75 | 50-70 |
| Anteil > 8 mm in M.-% | 0 | 0 | 0 | 20 |
| Anteil > 11,2 mm in M.-% | 0 | 25 | 20 | 10 |
| Anteil > 16 mm in M.-% | 25 | 10 | 10 | 0 |
| Anteil > 22,4 mm in M.-% | 10 | 0 | 0 | 0 |
| Verhältnis Brechsand:Natursand | 1:0 | 1:0 | ≥ 1:1 | ≥ 1:1 |
| Bitumensorte | 50/70 30/45 PmB 45 |
50/70 30/45 PmB 45 |
50/70 70/100 30/45 |
50/70 70/100 |
| Bitumengehalt in M.-% | 4,0 - 5,0 | 4,2 - 5,5 | 4,0 - 6,0 | 4,5 - 6,5 |
| Verdichtungstemperatur in °C am Marshall-Probekörper |
135 ± 5 | |||
| Hohlraumgehalt in V.-% | 5,0 - 7,0 | 4,0 - 7,0 | 3,0 - 7,0 | 3,0 - 7,0 |
| Einbaudicke in cm oder Einbaugewicht in kg/m² |
7,0 - 10,0 170 - 250 |
5,0 - 8,5 125 - 210 |
4,0 - 8,5 95 - 210 |
|
| Verdichtungsgrad in % | ≥ 97 | ≥ 97 | ≥ 97 | ≥ 96 |
[Bearbeiten] Asphaltdeckschicht
Asphaltdeckschichten sind die obersten, direkt beanspruchten Schichten der Asphaltbefestigungen. Sie unterliegen den unmittelbaren Einwirkungen des Verkehrs, der Witterung und der Auftaumittel.
Der Einbau der Deckschichten wird in Deutschland geregelt nach ZTV Asphalt-StB und RStO. 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: Mindesteinbaustärke = Größtkorn x3). Da die Asphaltdeckschicht speziell für die Abnutzung durch den täglichen Verkehr vorgesehen ist, sollte sie in regelmäßigen Abständen im Rahmen eines sogenannten 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. Beim Einbauverfahren wird unterschieden zwischen Walzasphalt und Gussasphalt. Nachfolgend werden die verschiedenen Asphaltdeckschichten erläutert.
[Bearbeiten] Asphaltbeton (Heißeinbau)
Asphaltbeton wird im Straßenbau als Deckschicht verwendet und ist für Straßen der Bauklassen II bis VI und Wege aller Art sowie für andere Verkehrsflächen geeignet. Er wird aus den Edelsplitt, Edelbrechsand, Natursand, Füller und Bitumen hohlraumarm zusammengesetzt. Die Korngröße des mineralischen Anteils kann dabei bis zu 16 mm betragen.
Zum Verarbeiten wird die Gesteinskörnung zunächst erhitzt und dadurch getrocknet. Die Bitumenzugabe erfolgt in Mischern, in denen alles zu einer plastischen Masse verarbeitet, welche ca. 180° Celsius heiß sein sollte. In LKW wird er zur Baustelle transportiert, wo er - noch heiß - normalerweise von einem Fertiger eingebaut und anschließend durch Walzen verdichtet wird. Auf kleinen Flächen wird der Asphaltbeton auch manuell eingebaut. Nach dem Erkalten ergibt sich eine abriebfeste, verkehrssichere und strapazierfähige Deckschicht.
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 werden in der ZTV Asphalt StB geregelt. Nach Anforderung unterscheidet sie verschiedene Typen von Asphaltbeton (0/5, 0/8, 0/11, 011S, 0/16S) und gibt Korngrößenverteilung, Art und Menge des Bindemittels, Eigenschaften des Mischgutes (Verdichtungstemperatur, Hohlraumgehalt) und Eigenschaften der Schicht (Einbaudicke, Einbaugewicht, Verdichtungsgrad, Hohlraumgehalt) an.
Die mit „S“ gekennzeichneten Sorten sind besonders verformungsbeständig zusammengesetzt. Die Wahl der Mischgutsorte richtet sich nach der Verkehrsbelastung und der gewünschten Oberflächenstruktur (fein- bis grobrau).
Asphaltbeton wird auch bei Bauwerken, insbesondere Talsperren, zum Abdichten verwendet.
| Asphaltbetontyp | 0/16S | 0/11S | 0/11 | 0/8 | 0/5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Gesteinskörnung | |||||
| Korngröße in mm | 0/16S | 0/11S | 0/11 | 0/8 | 0/5 |
| Anteil kleiner 0,09 mm in M.-% | 6 - 10 | 6 - 10 | 7 - 13 | 7 - 13 | 8 - 15 |
| Anteil größer 2 mm in M.-% | 55 - 65 | 50 - 60 | 40 - 60 | 35 - 60 | 30 - 50 |
| Anteil größer 5 mm in M.-% | 0 | 0 | 0 | ≥ 15 | ≤ 10 |
| Anteil größer 8 mm in M.-% | 25 - 40 | 15 - 30 | ≥ 15 | ≤ 10 | 0 |
| Anteil größer 11,2 mm in M.-% | ≥ 15 | ≤ 10 | ≤ 10 | 0 | 0 |
| Anteil größer 16 mm in M.-% | ≤ 10 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Verhältnis Brechsand:Natursand | ≥ 1:1 | ≥ 1:1 | ≥1:1 | ≥1:1 | 0 |
| Bindemittel (Bitumen) | |||||
| Bindemittelsorte | 50/70 (70/100) |
50/70 (70/100) |
70/100 (50/70) |
70/100 (50/70) |
70/100 (160/220) |
| Bindemittelgehalt M.-% | 5,2 - 6,5 | 5,9 - 7,2 | 6,2 - 7,5 | 6,4 - 7,7 | 6,8 - 8,0 |
| Mischgut | |||||
| Marshall-Probekörper Verdichtungstemperatur in °C |
135 ± 5 | ||||
| Hohlraum am Marshall-Probekörper in V.-% Bauklasse II und III | 3,0 - 5,0 | 3,0 - 5,0 | - | - | - |
| Hohlraum am Marshall-Probekörper in V.-% Bauklasse III und IV | - | - | 2,0 - 4,0 | 2,0 - 4,0 | - |
| Hohlraum am Marshall-Probekörper in V.-% Bauklasse V und VI, Wege | - | - | 1,0-3,0 | 1,0-3,0 | 1,0-3,0 |
| Schicht | |||||
| Einbaudicke in cm | 5,0 - 6,0 | 4,0 - 5,0 | 3,5 - 4,5 | 3,0 - 4,0 | 2,0 - 3,0 |
| oder Einbaugewicht in kg/m² | 120 - 150 | 95 - 125 | 85 - 115 | 75-100 | 45-75 |
| Verdichtungsgrad in % | ≥ 97 | ≥ 97 | ≥ 97 | ≥ 97 | ≥ 96 |
| Hohlraumgehalt in Vol.-% | ≤ 7,0 | ≤ 7,0 | ≤ 6,0 | ≤ 6,0 | ≤ 6,0 |
| Korngrößenverteilung | |||
|---|---|---|---|
| Asphaltbetontyp | 0 / 11 | 0 / 8 | 0 / 5 |
| Korngröße in mm | 0-11 | 0-8 | 0/5 |
| Anteil kleiner 0,09 mm in % | 4 - 10 | 5 - 10 | 6 - 11 |
| Anteil größer 2 mm in % | 45 - 70 | 40 - 65 | 30 - 55 |
| Anteil größer 5 mm in % | 0 | > 15 | < 10 |
| Anteil größer 8 mm in % | > 10 | < 10 | 0 |
| Anteil größer 11,2 mm in % | < 10 | 0 | 0 |
| Natursandanteil | < 15 | < 15 | < 15 |
| Bitumensorte | FB500 | FB500 | FB500 |
| Einbaugewicht in kg/m² | 45 - 55 | 35 - 45 | 25 - 35 |
[Bearbeiten] Asphaltbeton (Warmeinbau)
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- bzw. Verschnittbitumen ist in Deutschland nicht mehr normiert und vielfach durch Gesetze untersagt.
[Bearbeiten] Splittmastixasphalt
Der Splittmastixasphalt ist eine spezielle Sorte des Asphalts für Deckschichten mit einem höheren Bitumen- und Splittgehalt. Dadurch soll die Haltbarkeit erhöht werden, wodurch er für hohe Verkehrsbelastungen wie auf Autobahnen geeignet ist. Zusätzlich müssen allerdings 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.
Der Anteil dieser Zusätze beträgt bei allen Sorten zwischen 0,3 und 1,5 % der Gesamtmasse.
| Splittmastixasphalt | 0/11S | 0/8S | 0/8 | 0/5 |
| Korngröße in mm | 0-11 | 0-8 | 0-8 | 0-5 |
| Anteil kleiner 0,09 mm in % | 9-13 | 10-13 | 8-13 | 8-13 |
| Anteil größer 2 mm in % | 73-80 | 73-80 | 70-80 | 60-70 |
| Anteil größer 5 mm in % | 60-70 | 55-70 | 45-70 | <10 |
| Anteil größer 8 mm in % | 40 | 10 | 10 | - |
| Anteil größer 11,2 mm in % | 10 | - | - | - |
| Verhältnis Brechsand:Natursand | 1:0 | 1:0 | >1:1 | >1:1 |
| Bitumensorte | 50/70 (PmB 45) |
50/70 (PmB 45) |
70/100 | 70/100 160/220 |
| Hohlraum am Marshall-Probekörper in % | 3,0-4,0 | 3,0-4,0 | 2,0-4,0 | 2,0-4,0 |
| Einbaudicke in cm | 3,5-4,0 | 3,0-4,0 | 2,0 - 4,0 | 2,0 - 4,0 |
| Einbaugewicht in kg/m² | 85 - 100 | 70 - 100 | 45 - 100 | 45 - 75 |
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.
Einsatzgebiete von Splittmastixasphalt:
- 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
- Auf innerstädtischen Geh- und Radwegen: Splittmastixasphalt 0/5
[Bearbeiten] Gussasphalt
Gussasphalt ist ein Asphalt, der sich durch seinen hohen Anteil von Bitumen und Gesteinskörnern kleiner 0,09 Millimetern („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.
Gussasphalt wird vor allem beim Bau hoch beanspruchter Straßen (Autobahnen) und, wegen seiner relativen Wasserdichtigkeit, häufig auch auf Brücken verwendet. Durch seinen hohen Anteil an Mörtel (Füller und Bitumen) bekommt er eine optisch glatte Oberfläche.
Der Einbau erfolgt mit speziellen Einbaubohlen oder von Hand. Damit die Griffigkeit gewährleistet bleibt, wird beim Einbau des Asphalts feinkörniger Splitt aufgestreut und eingewalzt. Heller Splitt wirkt außerdem aufhellend und vermindert so die Erwärmung bei starker Sonneneinstrahlung.
| Gussasphalt | 0/11 S | 0/11 | 0/8 | 0/5 |
|---|---|---|---|---|
| Gesteinskörnung | Edelsplitt, Edelbrechsand, Natursand, Gesteinsmehl |
|||
| Körnung in mm | 0 - 11 | 0 - 8 | 0 - 5 | |
| Anteil < 0,09 mm in M.-% | 20 - 30 | 22 - 32 | 24 - 34 | |
| Anteil > 2 mm in M.-% | 45 - 55 | 40 - 50 | 35 - 45 | |
| Anteil > 5 mm in M.-% | - | ≥ 15 | ≤ 10 | |
| Anteil > 8 mm in M.-% | ≥ 15 | ≤ 10 | - | |
| Anteil > 11,2 mm in M.-% | ≤ 10 | - | - | |
| Verhältnis Brechsand:Natursand | ≥ 1:2 | - | - | - |
| Bitumensorte | 30/45 (20/30) |
30/45 (50/70) |
||
| Bitumengehalt in M.-% | 6,5 - 8,0 | 6,8 - 8,0 | 7,0 - 8,5 | |
| Erweichungspunkt RuK in °C | ≤ 71 | ≤ 71 | ≤ 71 | ≤ 71 |
| Einbaudicke (incl. Abstreumaterial) in cm oder Einbaugewicht (incl. Abstreumaterial) in kg/m² |
3,5 - 4,0 80 - 100 |
2,5 - 3,5 65 - 85 |
2,0 - 3,0 45 - 75 |
|
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 aber 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. (Siehe auch den Hauptartikel Gussasphalt)
[Bearbeiten] 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 letzten Jahren stark zurückgegangen ist. Asphaltmastix mit einem geringeren Bitumenanteil (ca. 12-14 %) wird im Straßenbau auch als Reparaturmaterial zur Oberflächenverbesserung eingesetzt.
| Asphaltmastixtyp | 0/2 |
| Korngröße in mm | 0-2 |
| Anteil kleiner 0,09 mm in % | 30-60 |
| Anteil größer 2 mm in % | 15 |
| Bitumensorte | 50/70 70/100 (30/45) (160/220) |
| Einbaugewicht in kg/m² | 15 - 25 |
[Bearbeiten] Asphalttragdeckschicht
Der Tragdeckschichtasphalt ist ein Asphalt, der die Funktionen von Asphaltdecke und Asphalttragschicht vereint. Er 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. Auf die nötige Oberflächenrauheit ist zu achten. Falls nach dem Einbau mit starker Verschmutzung zu rechnen ist, wie z.B. bei landwirtschaftlichen Wegen, soll die heiße Oberfläche mit rohem oder bindemittelumhüllten Sand abgestreut werden, um die Rauheit zu verbessern.
| Tragdeckschichtasphalt | 0/16 |
| Korngröße in mm | 0-16 |
| Anteil kleiner 0,09 mm in % | 7-12 |
| Anteil größer 2 mm in % | 50-70 |
| Anteil größer 11,2 mm in % | 10-20 |
| Anteil größer 16 mm in % | < 10 |
| Korngröße in mm | 0-16 |
| Hohlraum am Marshall-Probekörper in % | 1,0-3,0 |
| Bitumensorte | 70/100 160/220 |
| Einbaudicke in cm | 5,0-10,0 |
| Einbaugewicht in kg/m² | 120-250 |
[Bearbeiten] Offenporiger Asphalt
Offenporiger Asphalt (OPA) wird auch als Drain- oder Flüsterasphalt bezeichnet, allerdings sind letztere ehemalige Produktnamen von Baustofffirmen. Der Offenporige Asphalt ist eine spezielle Art des Asphaltbetons, welche in den 1980ern entwickelt wurde.
Die Zusammensetzung zeichnet sich durch seinen hohen Anteil von groben Gesteinskörnen aus, der einen hohen Anteil an zusammenhängenden Hohlräumen zur Folge hat. Durch diese Hohlräume kann das Regenwasser nach unten abgeleitet werden. Eine Abdichtung aus Bitumen verhindert, dass das Wasser nicht 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 international 'Stress Absorbing Membrane Interlayer' genannt. Das Oberflächenwasser wird durch die Schrägneigung - Kombination aus Längs- und Querneigung - der Straße seitlich abgeleitet. Um das anfallende Wasser sicher ableiten zu können, werden spezielle Entwässerungsrinnen eingebaut.
Der hohe Anteil an Hohlräumen absobiert außerdem den Schall der Fahrgeräusche, 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. Zu vernachlässigen ist dieser Effekt bei Fahrzeugen, deren Hauptgeräuschquelle vom Motor und nicht von den Reifen verursacht wird, wie z.B. bei LKW.
In einem solchen Fall können neue Entwicklungen im offenporigen Asphalt, z.B. der Zweilagige Offenporige Asphalt (ZWOPA) eingesetzt werden. Entsprechende Strecken befinden sich derzeit in Deutschland in der Erprobung, beispielsweise auf der A 9 bei Garching und der A 30 im Bereich Osnabrück. Der Zweilagige Offenporige Asphalt besteht aus zwei Lagen offenporigem Asphalt, die untere mit der Körnung 0/16 und die obere Lage mit der Körnung 0/8.
Während der praktischen Anwendung sind verschiedene Probleme aufgetreten. Während die Beständigkeit gegenüber Spurrinnenbildung extrem ausgeprägt ist, treten bei niedrigen Temperaturen Schwierigkeiten auf. So läuft im Winter das salzhaltige Wasser, das durch das Streuen entsteht, zu schnell ab, und die Straße wird nur kurzzeitig enteist. Auch muss die zuständige Feuerwehr auf den Umgang mit offenporigem Asphalt geschult werden. Der Einsatz von gängigen Ölbindemitteln würde die Poren im Asphalt verstopfen und das Entweichen des Wassers unmöglich machen.
Ein weiteres Problem sind Beschädigungen der Fahrbahndecke. Es reicht nicht aus, nur Teilbereiche auszutauschen. Wasser würde sich an den Randbereichen sammeln und im Winter zu gefährlicher Eisglätte führen. Schwierigkeiten bereitet die Sanierung von längeren geschädigten Streckenabschnitten; eine kostengünstige Lösung ist in Deutschland noch nicht gefunden worden. Lokale Schädigungen werden derzeit durch den Austausch der Deckschicht behoben. Die Möglichkeiten zur groß- und kleinflächigen Sanierung von geschädigten OPA-Belägen befindet sich derzeit noch in der Diskussion.
Behauptungen, offenporige Asphalte habe eine geringere Griffigkeit und sei damit ein Problem der Verkehrssicherheit, können bislang nicht gestützt werden. Auch das Argument, der erhöhte Anteil grober Gesteinskörnungen sorge für eine höhere Griffigkeit, stimmt nicht. Für die Griffigkeit des Asphalts ist der Sandanteil verantwortlich, nicht der Anteil an grobem Gestein. Eine Beurteilung der Griffigkeit ist schwierig, da das Messverfahren den Reibwert auf einem aufzubringenden Wasserfilm ermittelt. Dieser Wasserfilm läuft aufgrund des hohen Hohlraumgehaltes deutlich schneller ab. Dies beeinträchtigt neben den Messergebnissen für die Griffigkeit auch die Verkehrssicherheit. Weil das Oberflächenwasser schneller abfließt, kommt es zu geringerer Sprühfahnenbildung, was den anderen Verkehrsteilnehmern suggeriert, die Fahrbahn würde keine Gefahren bergen. Dies gilt besonders bei Regenfällen in Verbindung mit hoher Geschwindigkeit in Abhängigkeit der Liegedauer des OPA-Belages.
[Bearbeiten] Niedrigtemperaturasphalt (NTA)
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 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, allerdings kann 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) www.fgsv.de den Einsatz und die Ausführung von temperaturabgesenkten Asphalten.
[Bearbeiten] Gestaltung der Oberfläche
Durch die Verwendung von farbigen Gesteinskörnungen, Farbpigmenten und/oder einfärbbaren Bindemitteln kann die Asphaltoberfläche den jeweiligen Anforderungen an die farbliche Gestaltung angepasst werden. Die Textur der Asphaltdeckschicht lässt sich über die Größe der Gesteinskörnungen variieren. Weitere Möglichkeiten, optische Effekte zu erzeugen, sind auftragende oder abtragende Verfahren.
Zusätzlich kann die Oberfläche durch verschiedene patentierte Verfahren strukturiert werden. Im StreetPrint-Verfahren werden Stahlschablonen mit einer Rüttelplatte in den noch warmen Asphalt geprägt. Mit diesem Verfahren kann beinahe jedes Pflastersteinmuster imitiert werden.
Im DuraTherm-Verfahren wird der Asphalt mithilfe von speziellen Heizgeräten aufgeheizt. Die Art der Erhitzung spielt hierbei eine wichtige Rolle. Es ist wichtig, dass der Asphalt nicht nur oberflächig erhitzt wird, sondern die Wärme tief eindringt. Nur so ist gewährleistet, dass beim Einprägen einer Plastikschablone das Korn nicht beschädigt wird. Bei zu großer Hitze würde das Bitumen verbrennen. Diesen Mittelweg zwischen tiefgehender Erhitzung ohne Verbrennung der Oberfläche erfüllen nur qualitativ hochwertige Heizgeräte. Nach der Erhitzung wird eine Plastikschablone mit breiten Stegen mittels einer Rüttelplatte in den Aspahlt geprägt. In die entstandenen Fugen wird ein thermoplastisches Material eingelegt. In einem zweiten Heizgang wird dieses Thermoplast mit dem Asphalt verschweißt. Wichtig ist, dass bei diesem Verfahren das thermoplastische Material ca. 1 mm tiefer als die Asphaltoberfläche liegt. Die Hauptlast des Verkehrs liegt also auf dem Asphalt, nicht auf dem Thermoplast. Diese Art der Gestaltung hält daher hohen Verkehrsbelastungen stand.
Das A.R.T.-Stone-Verfahren versiegelt den darunter liegenden Asphalt. Ein epoxybasierender Kunstharz wird auf den Asphalt aufgetragen und mit farbigem Splitt bestreut. Das Ergebnis nach der Aushärtung ist eine dekorative farbliche Oberfläche, die verkehrsbeständig ist.
[Bearbeiten] Geschichte
| Jahr | Ort | Ereignis |
| 10.000 v. Chr | Mesopotamien | Verwendung als Kitt für Waffen und Geräte sowie als Farbe für Schmuck und Skulpturen |
| 6.000 v. Chr | Mesopotamien | Herstellung von Gefäßen, Booten und Hauswänden mit Asphalt als Dichtmaterial und Mörtel für Lehmziegel |
| 3.000 v. Chr | Mesopotamien | Verwendung für Kunstwerke |
| 2.000 v. Chr | Mesopotamien und Indien | Dichtmaterial für Bäder, Boote, Kanäle, Toiletten und Uferböschungen |
| 700 v. Chr | Assyrien und Babylon | Deck- und Tragschichten von Prachtstraßen werden mit Asphalt vergossen |
| 700 v. Chr. | China | Mörtel für Teile der Chinesischen Mauer |
| 100 v. Chr. | Pompeji | Asphalt als Fugenmaterial für Straßen |
| 50 v. Chr. | Seyssel und Val de Travers | Naturasphaltbergwerke der Römer |
| 50 n. Chr. | Rom/Palästina | Plinius der Ältere gibt dem Asphalt den Namen "Bitumen Iudaicum" (Judenpech) |
| 1000 | Arabien | Herstellung von Bitumen aus Naturasphalt |
| 1400 | Peru | Verwendung in der Medizin |
| 22. März 1595 | Trinidad | Sir Walter Raleigh entdeckt den Asphaltsee |
| 1694 | Pitchford | Erste Fabrik zur Gewinnung von Bitumen aus Naturasphalt |
| 1721 | Val-de-Travers und Paris | Der Grieche Eirini d'Eyrinys begründet mit seinen Untersuchungen die moderne Asphalttechnologie |
| 1722 | Rheinland-Pfalz | Asphalt wird analog zum Schiffbau zur Abdichtung von Dächern verwendet |
| 1729 | Preußen und Dublin | Die ersten Schlosszufahrten werden mit Asphalt befestigt |
| 1796 | Sunderland | Erstmals wird ein Asphaltbelag auf einer Holzbrücke verwendet |
| 1807 | Seyssel | Verwendung als Abdichtung von Pulvermagazinen |
| 1810 | Lyon | Der erste Asphaltmastixbelag wird auf dem Pont Morand eingebaut |
| 1820 | Genua | Der Vorläufer der Bitumendachpappe wird entwickelt |
| 1822 | Chalon-sur-Saône | Joseph Nicéphore Nièpce entwickelt die Fotografie mit Hilfe von Bitumen |
| 1832 | Grosny | Es wird erstmals Bitumen durch Destillation aus Erdöl gewonnen |
| 1837 | Bordeaux | Erste Versuche mit Asphalt für Landstraßen |
| 1839 | Wien | Die Recyclingfähigkeit von Asphalt wird entdeckt |
| 1842 | Innsbruck | Der Vorläufer von Gussasphalt wird entwickelt |
| 1851 | Potsdam | Erste Straßen mit Gussasphaltbelag |
| 1853 | Seyssel | Léon Malo prägt den Begriff Asphaltbeton |
| 1873 | Baku | Die Destillation von Bitumen aus Erdöl wird industriell betrieben |
| 1906 | Deutschland | Die Bitumenemulsion wird patentiert |
| 1907 | USA | Die ersten Asphaltmischanlagen werden gebaut |
| 1914 | Berlin | Die AVUS bekommt einen Asphaltbelag |
| 1923 | USA | Asphalt wird zur Abdichtung von Talsperren verwendet |
| 1924 | Kalifornien | Der Straßenfertiger wird erfunden |
| 1936 | USA | Der Versuch Erweichungspunkt Ring und Kugel wird erfunden |
| 1937 | Berlin | Der Brechpunkt nach Fraaß wird definiert |
| 1941 | USA | Der Marshall-Test wird erfunden |
| 1950 | Europa | Das Kaltmischgut wird entwickelt |
| 1957 | Iowa | Die Schaumbitumen werden entwickelt |
| 1959 | Österreich | Die zerstörungsfreie Dickenmessung mittels Isotopen wird entwickelt |
| 1963 | England | Der erste Drainasphalt wird auf einem Flughafen eingebaut |
| 1967 | Österreich | Die polymermodifizierten Bitumen werden erstmals verwendet |
| 1970 | USA | Das Asphaltrecycling wird verstärkt durchgeführt |
| 1979 | Schweiz | Erste Abdichtungen von Deponien mittels Asphalt |
| 1998 | Österreich | Die neue Kunstrichtung Asphalt-Art entsteht. Michael Scheirl verwendet Asphalt als Basismaterial für seine Asphaltbilder. |
[Bearbeiten] 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
- Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken aus Asphalt - ZTV Asphalt-StB 01, Herausgeber: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe „Asphaltstraßen“; FGSV-Verlag, Köln
- Technische Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau - TL Gestein-StB
- Richtlinien für die Standadisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen - RStO 01, Herausgeber: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe "Fahrzeug und Fahrbahn"; FGSV-Verlag, Köln
- Zirkler, Eduard: Asphalt: ein Werkstoff durch Jahrtausende. Isernhagen: Giesel-Verlag, 2001. ISBN 3-87852-010-7
[Bearbeiten] Weblinks
- http://www.arbit.de Arbeitsgemeinschaft der Bitumen-Industrie e.V.
- http://www.bitumen-magazin.de
- http://www.asphalt.de Deutscher Aspaltverband DAV e.V.
- http://www.agh-im-netz.de Aktionsgemeinschaft Gussasphalt im Hochbau
- http://www.ecopave.com.au GEO320 MRH Asphalte
- http://www.aspha-min.com aspha-min - Additiv zur Herstellung von Niedrigtemperatur-Asphalt
- http://www.asphaltberatung.de
- http://www.tfh-berlin.de/labore/asphalte/index.html Technische Fachhochschule Berlin
- Museé de Petrole, Merkwiller Pechelbronn
