Die Qualitätssicherung wird im Bereich des Straßen- und Wegebaus derzeit in verschiedenen Gremien und Organisationen diskutiert. Vielfach wird in diesem Zusammenhang z. B. auch eine nachlassende Dauerhaftigkeit von Asphaltstraßen thematisiert. Hiervon sind überwiegend Asphaltdeckschichten, zum Teil aber auch Asphaltbinderschichten betroffen. Die in den „Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen“ (RPE-Stra 01) genannten Anhaltswerte zur Abschätzung des Zeitraums zwischen dem Neubau bzw. der letzten Erneuerung und dem Eingreifzeitpunkt für Außerortsstraßen der Bauklassen SV, I und II für Asphaltdeckschichten aus Asphaltbeton (12 Jahre) und Splittmastixasphalt (16 Jahre) werden daher in der letzten Zeit häufig nicht erreicht. Mit dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau Nr. 11/2012 hat das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung hierauf reagiert. In dem ARS werden Änderungen und Ergänzungen für wesentliche technische Regelwerke (ZTV Asphalt-StB 07, TL Asphalt-StB 07, TL Bitumen-StB 07) des Asphaltstraßenbaus, die innerhalb der FGSV erarbeitet wurden, behandelt. Hierbei wurden u. a. ergänzende Regelungen zur Güteüberwachung des Bitumens, zum Bindemittelgehalt der Asphaltmischgüter und zum Verdichtungsgrad der Asphaltschichten getroffen. Diese kurzfristig getroffenen Festlegungen sollen durch mittelfristige Anpassungen ergänzt werden. Bei diesen handelt es sich um weitergehende Schritte, die unter anderem aufgrund von noch auszuwertenden Untersuchungen (z. B. Analyse von Kontrollprüfungsergebnissen in den Bundesländern) definiert werden sollen. Die Einführung eines kalkulatorischen Bindemittelgehaltes wird in diesem Zusammenhang ebenfalls diskutiert. Es ist daran gedacht, diese mittelfristigen Anpassungen etwa ab 2014 in die Praxis umzusetzen, da zu diesem Zeitpunkt voraussichtlich aufgrund von Änderungen in den Europäischen Normen für den Asphaltstraßenbau eine Überarbeitung der ZTV Asphalt-StB und TL Asphalt-StB zu erwarten ist.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

1 Einleitung

Die Belastungen des alternden Straßennetzes wie z. B. durch die zunehmende Anzahl an Fahrzeugen, insbesondere des Schwerverkehrs, werden in den nächsten Jahren weiter steigen. In Folge dieser Belastungen und der sich daraus ergebenden Beanspruchungen in der Straßenkonstruktion reduziert sich die Nutzungszeit der Straßenaufbauten. Dies wiederum führt zu steigenden Kosten bei den Baulastträgern, da die entsprechenden Streckenabschnitte früher als erwartet in die Erhaltungsplanung aufgenommen werden müssen.

Unabhängig von diesem grundsätzlichen Problem hat die Dauerhaftigkeit der Asphaltstraßen in Deutschland in den letzten Jahren deutlich nachgelassen. Betroffen sind überwiegend Asphaltdeckschichten, zum Teil aber auch Asphaltbinderschichten. Die in den „Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen“ (RPE-Stra 01) [1] genannten Anhaltswerte zur Abschätzung des Zeitraums zwischen dem Neubau bzw. der letzten Erneuerung und dem Eingreifzeitpunkt für Außerortsstraßen der Bauklassen SV, I und II für Asphaltdeckschichten aus Asphaltbeton (12 Jahre) und Splittmastixasphalt (16 Jahre) werden in der letzten Zeit nicht erreicht. Das Bild 1 zeigt exemplarische Aufnahmen von Bohrkernen einer Strecke, die ca. ein Jahr unter Verkehr liegt. Die erkennbare „offenporige“ Struktur der Bohrkerne schlägt sich bei den entsprechenden Kenngrößen, wie dem Verdichtungsgrad und dem Hohlraumgehalt der fertigen Schicht nieder. Außerdem wurden bei der Prüfung des Schichtenverbundes die bauvertraglichen Anforderungen nicht erfüllt.

Bild 1: Bohrkerne einer ca. ein Jahr unter Verkehr liegenden Asphaltdeckschicht

Es ist festzustellen, dass es sich bei der Problematik der unzureichenden Dauerhaftigkeit nicht um ein Thema handelt, das nur lokal begrenzt in einigen Gegenden Deutschlands auftritt und somit eine „Ausnahme“ darstellt, die sich z. B. mit baustoffspezifischen Besonderheiten erklären ließe. Bei der genannten Problematik handelt es sich um ein bundesweites Thema, wobei sowohl Bundesfern- und Landesstraßen als auch Straßen in kommunaler Baulast betroffen sind. Außerdem ist festzuhalten, dass es sich bei den entsprechenden Strecken in der Regel nicht um Baumaßnahmen handelt, bei denen schon im Zuge der Bauabwicklung Probleme aufgetreten sind. Bei den der jeweiligen Abnahme zugrunde liegenden Kontrollprüfungen wurden in der Mehrzahl der Fälle keine über die vertraglich festgelegten Grenzwerte und Toleranzen hinausgehenden Abweichungen festgestellt. Die Strecken befinden sich zum Teil innerhalb der Verjährungsfrist für die Geltendmachung von Mängelansprüchen.

Häufig ist festzustellen, dass die eingebauten Schichten hohe Hohlraumgehalte aufweisen. Außerdem zeigen sie ein schnelles Alterungsverhalten. Vielfach wurde bei Untersuchungen nach dem Auftreten der Schäden ein Zusammenhang zwischen hohen Hohlraumgehalten in der eingebauten Schicht, die jedoch häufig noch innerhalb des bauvertraglich zulässigen Bereiches liegen, und dem frühzeitigen Auftreten von Rissen festgestellt. Außerdem werden vielfach in diesem Zusammenhang zu geringe Bindemittelgehalte festgestellt.

Die Forschungsgesellschaft für das Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) hat sich daher wie auch der Deutsche Asphaltverband (DAV) und die Straßenbauverwaltung der Länder im Herbst 2011 mit der aufgezeigten Fragestellung befasst. Hierbei wurde von der FGSV einerseits festgestellt, dass die Regelungen in den TL Asphalt-StB 07 [2] und in den ZTV Asphalt-StB 07 [3] grundsätzlich ausreichend sind, um dauerhafte Asphaltstraßen bauen zu können. Andererseits zeigen die Erfahrungen aus der Praxis aber auch, dass die Auswahlmöglichkeiten und die Schwankungsbreiten in den Eigenschaften der gewählten Baustoffe, bei der Asphaltmischgutproduktion und beim Einbau sehr groß sind und daher die fertige Leistung nicht die gewünschten Eigenschaften hat, auch wenn rein formal das Werk mängelfrei ist.

Innerhalb der FGSV wurden vor diesem Hintergrund im Arbeitskreis „Vertragliche Regelungen - Dauerhaftigkeit“ (AK 7.1.4) die vertraglichen Anforderungen in den TL Asphalt-StB 07 und ZTV Asphalt-StB 07 überprüft und Vorschläge erarbeitet, um diese Anforderungen in einem technisch sinnvollen Rahmen anzupassen. Hierbei ist es das Ziel, die Dauerhaftigkeit von Asphaltschichten zu verbessern. Die Vorschläge des Arbeitskreises fanden Eingang in das Allgemeine Rundschreiben Straßenbau Nr. 11/2012 „Änderungen und Ergänzungen des Technischen Regelwerkes Asphaltstraßen“ (ARS 11/2012) [4], welches im August 2012 veröffentlicht wurde. Im Folgenden werden die damit verbundenen Zielsetzungen und Erwartungen noch einmal zusammenfassend dargestellt.

Zusätzlich werden auch mittelfristig umzusetzende Vorschläge zur Anpassung des Regelwerkes vorgestellt, um eine Verbesserung der Dauerhaftigkeit zu bewirken. Bei den mittelfristigen Anpassungen handelt es sich um weitergehende Schritte, die aufgrund von Untersuchungen (vorliegende bzw. noch laufende Forschungsprojekte sowie z. B. Analyse von Kontrollprüfungsergebnissen in den Bundesländern) definiert werden sollen. Hier ist daran gedacht, diese in die Praxis umzusetzen, wenn aufgrund von Änderungen in den Europäischen Normen für den Asphaltstraßenbau eine Überarbeitung der ZTV Asphalt-StB und TL Asphalt-StB erfolgen muss. 

2 Zielsetzung des Allgemeinen Rundschreibens Straßenbau Nr. 11/2012

Das primäre Ziel der Festlegungen im ARS 11/2012 liegt in der Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Asphaltschichten, insbesondere von Asphaltdeckschichten.

Dieses Ziel kann aus Sicht des Einbaus erreicht werden, in dem das Asphaltmischgut hochwertig eingebaut und verdichtet wird. Hierbei gilt es, die Bedeutung der Verdichtung sowie den Zusammenhang zwischen dem Hohlraumgehalt der fertigen Schicht und dem zugehörigen Verdichtungsgrad herauszustellen.

Vor dem Hintergrund der konzeptionellen Zusammensetzung des Asphaltmischgutes sind in Bezug auf die genannte Zielsetzung zu „offene“ und zu „magere“ Asphaltmischgüter zu vermeiden. Neben einer unzureichenden Verdichtung gehen Probleme in Bezug auf die Dauerhaftigkeit aus asphalttechnologischer Sicht auch mit zu hohen Hohlraumgehalten des Asphaltmischgutes am Marshall-Probekörper (MPK) und zu geringen Bindemittelgehalten einher. Dies ist vielfach bei Asphaltschichten, die besonderen Beanspruchungen ausgesetzt sind bzw. bei „S“-Mischgütern der Fall.

Neben der grundsätzlichen Forderung nach „dichten“ und nicht zu „mageren“ Asphaltmischgütern gilt es, die in den ZTV Asphalt-StB festgelegten Toleranzen zu hinterfragen.

Zur Zielsetzung des ARS 11/2012 gehört außerdem die Erweiterung des Erfahrungshintergrundes zum Verbesserungspotenzial von Bitumen. Zu deren differenzierteren labortechnischen Ansprache sind zusätzliche Prüfungen durchzuführen.

Vor diesem Hintergrund nimmt das ARS 11/2012 Bezug auf die jeweils tangierten Regelwerke (Bild 2). Hierbei handelt es sich um die „Technischen Lieferbedingungen für Straßenbaubitumen und gebrauchsfertige Polymermodifizierte Bitumen“ (TL Bitumen-StB 07) [5] sowie die „Technischen Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen“ (TL Asphalt-StB 07) und die „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt“ (ZTV Asphalt-StB 07).

Bild 2: Darstellung der von den Festlegungen im ARS 11/2012 betroffenen Regelwerke 

3 Zusammenfassende Darstellung der Inhalte

Im Folgenden werden die wesentlichen Inhalte des ARS 11/2012, die die Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Asphaltschichten zum Ziel haben, dargestellt und erläutert (Bild 3). Hierbei werden Inhalte, die auf mehrere Regelwerke Bezug nehmen (also z. B. die TL Asphalt-StB und die ZTV Asphalt-StB betreffen) zusammenfassend behandelt.

Bild 3: Zusammenfassende Darstellung der im ARS 11/2012 behandelten Themen zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Asphaltschichten

– Anforderungen an den Verdichtungsgrad

Die Anforderungen an den Verdichtungsgrad wurden für Asphalttragschichten, Asphaltbinderschichten und Asphaltdeckschichten aus Asphaltbeton (außer AC 5 D L) und Spilttmastixasphalt um 1,0 % von 97,0 % auf 98,0 % angehoben. Für Asphalttragdeckschichten und Asphaltdeckschichten aus Asphaltbeton AC 5 D L wurde die Anforderung an den Verdichtungsgrad ausgehend von dem bisherigen Anforderungsniveau ebenfalls angehoben und auf 97,0 % festgelegt. Im Bild 4 ist dies exemplarisch für Asphaltbinderschichten dargestellt.

Die Anhebung des Verdichtungsgrades unterstreicht hierbei unabhängig von der Verkehrsbeanspruchung die Bedeutung einer ausreichenden Verdichtung für die Dauerhaftigkeit von Asphaltschichten. Mit der Anhebung des Verdichtungsgrades wird die Notwendigkeit zur Erhöhung der Verdichtungsarbeit betont, ohne dass damit eine reale Verschärfung der derzeitigen Situation vorgenommen wird.

Für Asphaltdeckschichten aus Offenporigem Asphalt wurde eine derartige Anpassung nicht vorgenommen, da die Anforderungen an den Verdichtungsgrad und den Hohlraumgehalt in Zusammenhang mit den angestrebten Lärm mindernden Eigenschaften dieser Schichten zu sehen sind [6].

Bild 4: Darstellung der Anforderungen an Asphaltbinderschichten gemäß dem ARS 11/2012

– Anhebung der Mindest-Bindemittelgehalte/Änderung der Toleranzen

In Zusammenhang mit der Reduzierung der Dauerhaftigkeit von Asphaltschichten ist festzustellen, dass vermehrt Asphaltmischgutzusammensetzungen zur Anwendung kommen, deren Bindemittelgehalte sich primär an dem in den TL Asphalt-StB genannten Mindest-Bindemittelgehalt orientieren. Diese sind jedoch aus asphalttechnologischen Gründen häufig als zu gering zu bezeichnen.

Im ARS 11/2012 werden daher die in den TL Asphalt-StB in den Tabellen 4 bis 10 angegebenen Mindestbindemittelgehalte nach Berücksichtigung der entsprechenden Rohdichte des Gesteinskörnungsgemisches (siehe TL Asphalt-StB 07, Abschnitt 3.1, Absatz 4) für die Asphaltmischgutarten und -sorten AC T, AC 22 B S, AC 16 B S, AC 16 B N, AC 11 D S, SMA 11 S, SMA 8 S und SMA 8 N um 0,1 M.-% angehoben.

Vor diesem Hintergrund der Entwicklungen in der Praxis sind auch die im Abschnitt 4.1. der ZTV Asphalt-StB 07 angegeben Toleranzen für den Einzelwert und das arithmetische Mittel des Bindemittelgehaltes geändert worden. Das Bild 5 zeigt die entsprechenden Toleranzen gemäß ARS 11/2012.

Bild 5: Darstellung der Toleranzen für den Einzelwert und das arithmetische Mittel des Bindemittelgehaltes gemäß dem ARS 11/2012

Die Toleranzen wurden im Vergleich zu den bisherigen Festlegungen in Abhängigkeit von der Anzahl der Prüfergebnisse um 0,05 bzw. 0,1 M.-% reduziert.

Die Anhebung der Mindest-Bindemittelgehalte sowie die Änderungen der Toleranzen für den Einzelwert und das arithmetische Mittel des Bindemittelgehaltes verfolgen das Ziel, unter den Randbedingungen der Praxis die Konzeptionierung und Produktion von „zu mageren“ Asphaltmischgutzusammensetzungen zu vermeiden.

– Wahl der Bindemittelart und Bindemittelsorte

In der Praxis zeigt sich zunehmend, dass es in Bezug auf die Wahl der zweckmäßigen Bindemittelart und -sorte sinnvoll sein kann, eine Baumaßnahme in Teilabschnitte zu unterteilen, in denen unterschiedliche Bindemittelarten und -sorten verwendet werden können. Vor diesem Hintergrund enthält das ARS 11/2012 in Bezug auf die Wahl der Bindemittelart und -sorte einen ergänzenden Richtlinientext. Dieser bezieht sich auf die Tabelle 2 der ZTV Asphalt-StB 07 und ermöglicht es, in der Baubeschreibung für eine Schicht innerhalb eines Bauabschnitts unterschiedliche Bindemittelarten und/oder Bindemittelsorten zu wählen. Hierbei können im Ausnahmefall auch andere als in den TL Asphalt-StB genannten Bindemittelarten und-sorten verwendet werden. Als Beispiel für örtliche Besonderheiten werden wechselnde klimatische Einflüsse (z. B. durch Übergang von Waldstrecke zur freien Strecke), Wechsel zwischen normalen und besonderen Beanspruchungen und Wechsel in der topografischen Lage genannt. Falls diese Möglichkeiten bei einer Baumaßnahme genutzt werden sollen, sind in der Baubeschreibung entsprechende Angaben vorzusehen und im Leistungsverzeichnis für die jeweilige Schicht eine gesonderte Ordnungszahl aufzunehmen.

– Anforderungen an den Hohlraumgehalt von Asphaltbeton für Asphaltdeckschichten und den Hohlraumgehalt von Asphaltdeckschichten aus Asphaltbeton/Änderung der Toleranz

Im ARS 11/2012 werden die Anforderungen an den maximalen Hohlraumgehalt am Marshall-Probekörper von Asphaltbeton für Asphaltdeckschichten AC 11 D S auf V_max 3,5 geändert. Dies entspricht im Vergleich zu den bisherigen Festlegungen einer Reduzierung um 1,0 Vol.-%. Korrespondierend dazu werden die Anforderungen an den zulässigen Hohlraumgehalt der fertigen Asphaltdeckschicht aus Asphaltbeton von 6,5 Vol.-% um 1,0 Vol.-% auf 5,5 Vol.-% reduziert. Im Bild 6 sind die Änderungen der Anforderungen an Asphaltdeckschichten aus Asphaltbeton zusammengefasst.

Bild 6: Darstellung der Anforderungen an Asphaltdeckschichten aus Asphaltbeton gemäß dem ARS 11/2012

Die beschriebenen Änderungen wurden aufgrund von Berichten über Asphaltdeckschichten aus Asphaltbeton AC 11 D S, die eine unzureichende Dauerhaftigkeit aufweisen, vorgenommen. In der Praxis zeigt sich, dass das Asphaltmischgut für derartige Schichten häufig sehr hohe Hohlraumgehalte am Marshall-Probekörper aufweist und sich in der Folge relativ „offene“ Asphaltdeckschichten mit aus asphalttechnologischer Sicht zu hohen Hohlraumgehalten in der fertigen Schicht einstellen. Vor dem Hintergrund dieser Erfahrungen waren die beschriebenen Änderungen erforderlich.

Für Asphaltdeckschichten aus Splittmastixasphalt wurden derartige Änderungen im ARS 11/2012 nicht vorgenommen, da entsprechende Reduzierungen der zulässigen Hohlraumgehalte am Marshall-Probekörper und der fertigen Schicht schon während der Erarbeitung der TL Asphalt-StB 07 und ZTV Asphalt-StB 07 erfolgten. Diese Änderungen wurden mit dem Ziel vorgenommen, die schon zum damaligen Zeitpunkt für Asphaltdeckschichten aus Splittmastixasphalt geforderten Qualitätsverbesserungen in Bezug auf deren Dauerhaftigkeit zu erreichen [6]. Da außerdem die im Zusammenhang mit der aktuellen Diskussion zur Dauerhaftigkeit von Asphaltdeckschichten aus Splittmastixasphalt betrachteten Strecken in der Regel vor Veröffentlichung der TL Asphalt-StB 07 und ZTV Asphalt-StB 07 gebaut wurden, sind in diesem Zusammenhang derzeit weitere Änderungen im technischen Regelwerk nicht erforderlich.

Vor dem Hintergrund der beschriebenen Änderungen wurden im ARS 11/2012 auch die im Abschnitt 4.1 der ZTV Asphalt-StB 07 angegeben Toleranzen für den Hohlraumgehalt des Marshall-Probekörpers jeder aus dem Asphaltmischgut zu entnehmenden Probe angepasst. Die Toleranz wurde bei AC 11 D S von bisher ± 1,5 Vol.-% auf 1,0 Vol.-% reduziert und entspricht jetzt den Anforderungen, die in Bezug auf die Toleranz auch für Splittmatixasphalt gelten. Hierdurch soll die angestrebte Verbesserung in Bezug auf die Dauerhaftigkeit von Asphaltdeckschichten aus Asphaltbeton AC 11 D S unterstützt werden.

– Einbaudicke und Einbaumenge von Asphaltdeckschichten aus Splittmastixasphalt

Neben den Änderungen zu den Anforderungen an der Verdichtungsgrad wurden mit dem ARS 11/2012 auch Änderungen in Bezug auf die Einbaudicke und Einbaumenge von Asphaltdeckschichten aus Splittmastixasphalt vorgenommen (Bild 7). Hier wurden im Vergleich zu den bisherigen Festlegungen aus bautechnischen Gründen die untere Grenze für die Einbaudicke von Asphaltdeckschichten aus Splittmastixasphalt SMA 8 S um 0,5 cm von 3,0 cm auf 3,5 cm angehoben. Korrespondierend wurde die untere Grenze der Einbaumenge von 75 kg/m² auf 85 kg/m² angehoben.

Bild 7: Darstellung der Anforderungen an Asphaltdeckschichten aus Splittmastixasphalt gemäß dem ARS 11/2012

– Aussage zum Haftverhalten zwischen den groben Gesteinskörnungen und der zur Verwendung vorgesehenen Bindemittelart und -sorte

In Bezug auf die Thematik „Erstprüfung“ wurde mit dem ARS 11/2012 der Abschnitt 4.1.3 „Prüfungen“ in den TL Asphalt-StB 07 ergänzt. Hintergrund hierfür waren Erfahrungen und Berichte darüber, dass vor allem bei „S-Mischgütern“ das Haftverhalten bzw. die Affinität der groben Gesteinskörnungen und dem verwendeten Bindemittel in Zusammenhang mit der Diskussion der Dauerhaftigkeit von Asphaltdeckschichten häufig als unzureichend anzusehen ist.

Die im Folgenden beschriebenen Ergänzungen zum Umfang der Erstprüfung verfolgen daher das Ziel, den Produzenten des Asphaltmischgutes für die beschriebene Fragestellung zu sensibilisieren. Er soll sich mit der beschriebenen Fragestellung in Zusammenhang mit der Konzeptionierung des Asphaltmischgutes auseinandersetzen.

Zunächst ist darauf hinzuweisen, dass eine Aussage zum Haftverhalten zwischen den groben Gesteinskörnungen und der zur Verwendung vorgesehenen Bindemittelart und -sorte nur für die Asphaltmischgutarten und -sorten AC 22 B S, AC 16 B S, AC 11 D S, SMA 11 S, SMA 8 S und PA zu treffen ist. Das Haftverhalten ist gemäß TP Asphalt-StB, Teil 11, das heißt mit dem Rolling-Bottle-Test zu untersuchen. Gemäß dem ARS 11/2012 ist die verbleibende Umhüllung nach einer Untersuchungsdauer von 24 Stunden an der Prüfkörnung 8/11 oder 5/8 zu ermitteln. Das Bild 8 zeigt exemplarisch Ergebnisse von Gesteinskörnungen, die mit dem Rolling-Bottle-Test untersucht wurden.

Ergibt sich hierbei eine verbleibende Umhüllung von mindestens 60 % kann ein ausreichendes Haftverhalten angenommen werden.

Liegen für bestimmte Gestein- und Bindemittel-Kombinationen schon entsprechende Ergebnisse vor, können diese verwendet werden. Für den Fall, dass mehrere Lieferkörnungen (das heißt unterschiedliche Gesteine) zum Einsatz kommen, sind die Ergebnisse gewichtet nach dem Anteil im Gesteinskörnungsgemisch zu berechnen. In Bezug auf diese Festlegung gab es eine Anfrage an die Kommentar-Gruppe „Asphaltstraßen“. Diese hat die angesprochene Fragestellung als Fall A 659 im Dezember 2012 behandelt [8].

Ergibt sich bei der Prüfung eine geringere verbleibende Umhüllung als 60 % bedeutet dies nicht, dass das entsprechende Gestein in Kombination mit dem betrachteten Bindemittel nicht verwendet werden darf. In einem solchen Fall sind Maßnahmen zu benennen, durch die ein ausreichendes Haftverhalten sichergestellt wird. Wird in einem solchen Fall beispielsweise ein sogenannter Haftverbesserer eingesetzt, kann das entsprechende Gestein (mit dem Haftverbesserer) und dem betrachteten Bindemittel im Asphaltmischgut zum Einsatz kommen.

Außerdem kann bei einer geringeren verbleibenden Umhüllung als 60 % auch auf vorhandene langjährige positive Erfahrungen mit dem entsprechenden Gestein durch den Asphaltmischgutproduzenten bzw. den Gesteinsproduzenten verwiesen werden.

Die beschriebene Vorgehensweise (das heißt die beschriebenen „Öffnungsklausen“) wurde bewusst gewählt, um insbesondere bewährte Gesteine nicht von der Verwendung auszuschließen.

Bild 8: Exemplarische Darstellung von Untersuchungsergebnissen mit dem Rolling-Bottle-Test [7]

Gemäß den Festlegungen im ARS 11/2012 ist das Ergebnis der Prüfung vom Produzenten des Asphaltmischgutes im Erstprüfungsbericht anzugeben. In der Folge ist das Ergebnis der Prüfung auch im Eignungsnachweis, der gemäß Abschnitt 2.3.2 der ZTV Asphalt-StB 07 vom Auftragnehmer zum Nachweis der Eignung der vorgesehenen Baustoffe und Baustoffgemische zu erstellen ist, anzugeben.

Die beschriebenen Festlegungen im ARS 11/2012, die bewusst eine „gestufte“ Vorgehensweise bei der Bewertung des Haftverhaltens zwischen den groben Gesteinskörnungen und der zur Verwendung vorgesehenen Bindemittel vorsehen, werden nach bisher vorliegenden Erfahrungen in der Praxis nicht immer in der vorgesehen Weise umgesetzt.

Daher sei an dieser Stelle noch einmal deutlich darauf hingewiesen, dass die Festlegungen im ARS 11/2012 das Ziel verfolgen, den Produzenten des Asphaltmischgutes für die beschriebene Fragestellung zu sensibilisieren. Die von ihm gegebenenfalls beschriebenen Maßnahmen zur Sicherstellung des Haftverhaltens des Asphaltmischgutes (z. B. die Zugabe eines Haftverbesserers) sind in Bezug auf ihre Wirkungsweise nicht im Rolling-Bottle-Test nachzuweisen. Außerdem sind in diesem Zusammenhang gemäß dem ARS 11/2012 keine Kontrollprüfungen durch den Auftraggeber vorgesehen.

– Zusätzliche Prüfungen am Bitumen zur Erfahrungssammlung

In Zusammenhang mit der Dauerhaftigkeit von Asphaltschichten wird vielfach die These aufgestellt, dass die Bindemittel in Bezug auf die Materialqualität schlechtere Eigenschaf ten aufweisen als in der Vergangenheit und dass die Eigenschaften innerhalb der einzelnen Bindemittelsorten erheblich variieren. Vor diesem Hintergrund werden im ARS 11/2012 zur Sammlung von Erfahrungen zum Verbesserungspotenzial zusätzliche Prüfungen an Straßenbaubitumen und Polymermodifizierten Bitumen festgeschrieben. Hierbei ist es das Ziel, die Bindemitteleigenschaften durch gezielte Bindemitteluntersuchungen besser zu erfassen. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die Prüfungen zur Erfahrungssammlung sowohl beim Bindemittelhersteller (Regelungen im ARS betreffen TL Bitumen-StB 07), beim Hersteller des Asphaltmischgutes (Regelungen im ARS betreffen TL Asphalt-StB 07) sowie beim Auftraggeber der Baumaßnahme (Regelungen im ARS betreffen ZTV Asphalt-StB 07) anfallen.

Das Ziel, mit zusätzlichen Prüfverfahren neue Erfahrungen zu sammeln, ist nicht erst durch die Festlegungen im ARS 11/2012 im Regelwerk verankert. In den TL Bitumen-StB 07 wird im Abschnitt 5 ausgeführt, dass mit den in den Technischen Lieferbedingungen angegebenen Prüfverfahren Erfahrungen für weitere Entwicklungen gesammelt werden sollen und die gezielte Ansprache der Eigenschaften bitumenhaltiger Bindemittel ermöglicht werden soll.

Das Bild 9 enthält die zusätzlichen Prüfverfahren zur Erfahrungssammlung, die für Straßenbaubitumen schon seit Veröffentlichung der TL Bitumen-StB 07 im September 2008 (ARS 19/2008) zur Anwendung kommen sollen. Es handelt sich um Prüfverfahren zur Ermittlung der Kraftduktilität bzw. der Formänderungsarbeit sowie zur Erfassung des Verformungsverhaltens im dynamischen Scherrheometer (DSR) und des Verhaltens bei tiefen Temperaturen im Biegebalkentheometer (BBR). Durch diese Erfahrungssammlung sollte es möglich werden, die Eigenschaften der Bitumen besser beurteilen zu können. Dies gilt auch für deren Leistungsfähigkeit in der Asphaltmischung (Performance-Eigenschaften) [6].

Die im ARS 11/2012 konkretisierte Vorgehensweise zur Sammlung von Erfahrungen mit zusätzlichen Prüfverfahren ist daher nicht grundsätzlich als neu zu bezeichnen.

Bild 9: Darstellung der Anforderungen an Straßenbaubitumen gemäß den TL Bitumen-StB 07

Neben verschiedenen Zeitpunkten zur Untersuchung und Erfassung der Bindemitteleigenschaften (Bindemittelhersteller, Asphaltmischanlage, Asphalteinbau) werden auch mögliche Prüfverfahren, die im Zuge der bauvertraglichen Abwicklung bisher üblicherweise nicht zur Anwendung kommen, betrachtet (Bild 10). In diesem Zusammenhang sei auf die Anwendung der MSCR-Prüfung (Multiple Stress Creep and Recovery Test) verwiesen. Hierzu wurde eine Arbeitsanleitung zur Durchführung dieser Prüfung erarbeitet.

Hierbei ist zu beachten, dass gemäß ARS 11/2012 derartige Prüfungen für Straßenbaubitumen 30/45, 50/70, 70/100, 160/220 sowie für die Polymermodifizierten Bitumen 25/55-55, 10/40-65 und 40/100-65 durchzuführen sind. Im Zuständigkeitsbereich des Bindemittelherstellers sind die Prüfungen einmal im Quartal durchzuführen. Der Hersteller des Asphaltmischgutes führt diese Prüfungen zum Zuge der Werkseigenen Produktionskontrolle durch. Der Untersuchungsumfang ergibt sich gemäß ARS 11/2012 in Abhängigkeit von der Bindemittelart und -sorte sowie der verwendeten Bindemittelmenge (Bild 10).

Im Rahmen der Kontrollprüfungen sollen vom Auftraggeber der Baumaßnahme am Asphaltmischwerk Proben vom Bindemittel entnommen werden und analog zu den im Bild 10 aufgeführten Prüfverfahren untersucht werden. Ergänzend zu den in Tabelle 26 der ZTV Asphalt-StB 07 aufgeführten Prüfungen sind am rückgewonnenen Bindemittel die folgenden Prüfungen durchzuführen:

• Penetration bei 25°C nach DIN EN 1426,
• Verformungsverhalten im Dynamischen Scherrheometer (DSR) nach Abschnitt 5.3 der TL Bitumen-StB 07,
• Verformungsverhalten im Dynamischen Scherrheometer nach AL MSCR-Prüfung (DSR) und
• Verhalten bei tiefen Temperaturen – Biegebalkenrheometer (BBR) nach Abschnitt 5.4 der TL Bitumen-StB 07.

Bild 10: Darstellung der im Rahmen der Werkseigenen Produktionskontrolle zusätzliche durchzuführenden Prüfungen bei der Anlieferung gemäß ARS 11/2012

In Zusammenhang mit den Prüfungen, die im Zuge der Kontrollprüfungen durchgeführt werden, ist zu beachten, dass diese der Sammlung von Erfahrungen dienen. Diese Daten sollen ebenso wie die beim Bindemittelhersteller und die beim Hersteller des Asphaltmischgutes gewonnenen Daten statistisch ausgewertet werden. Im Rahmen der Kontrollprüfungen ermittelte Daten sind daher nicht bei der bauvertraglichen Abwicklung von Straßenbauprojekten zu verwenden.

Die im Rahmen der zusätzlichen Prüfungen ermittelten Daten werden im Zuge eines Forschungsvorhabens, dessen Dauer auf ca. zwei Jahre angesetzt ist, statistisch ausgewertet. In diesem Zusammenhang werden auch die Ergebnisse der nach den TL Asphalt-StB 07 im Rahmen der Erstprüfung am Asphaltmischgut zur Erfahrungssammlung durchzuführenden Prüfungen berücksichtigt. Hierbei handelt es sich um Angaben zum Hohlraumfüllungsgrad, zur dynamischen Stempeleindringtiefe und zur proportionalen Spurrinnentiefe.

Das Ziel der Sammlung der zusätzlichen Prüfergebnisse sowie der statistischen Auswertung ist es, die Bitumeneigenschaften besser und gezielter ansprechen zu können als dies bisher der Fall ist. Die Berücksichtigung der im Rahmen der Erstprüfung des Asphaltmischgutes erfassten Ergebnisse zielt auch darauf ab, Eigenschaften der jeweiligen Asphaltmischungen besser beurteilen zu können. Insgesamt ist es das Ziel, aufbauend auf den Ergebnissen des genannten Forschungsprojektes neue Anforderungswerte zu formulieren und ins Regelwerk aufzunehmen.

Wegen des bei allen Beteiligten erheblichen prüftechnischen und finanziellen Aufwandes zur Erfassung der entsprechenden Daten ist davon auszugehen, dass im Zuge der Bearbeitung des Forschungsprojektes Überlegungen zur Anpassung des Aufwandes zur Durchführung der zusätzlichen Prüfverfahren zur Erfahrungssammlung angestellt werden und die Festlegungen des ARS 11/2012 gegebenenfalls angepasst werden. 

4 Zukünftige Entwicklungen

Ergänzend zu den im ARS 11/2012 dargelegten kurzfristen Maßnahmen zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Asphaltschichten, werden im AK 7.1.4 diesbezüglich weitere Überlegungen angestellt. Im Folgenden sollen kurz einige der bearbeiteten Themen genannt werden.

In Zusammenhang mit möglichen zukünftigen volumetrischen Anforderungen und dem Verdichtungsgrad wurde eine Datensammlung initiiert. Im Rahmen einer Umfrage bei verschiedenen Bundesländern wurden Informationen zu Bindemittelgehalten, dem Bitumen-Füller-Verhältnis, den Hohlraumgehalten am Marshall-Probekörper und am Bohrkern sowie zum Verdichtungsgrad erfasst. Insgesamt liegen hierzu ca. 4.400 Datensätze vor, die auf Basis vorliegender Erstprüfungen und Eignungsnachweisen sowie von Ergebnissen von Kontrollprüfungen am Asphaltmischgut sowie am Bohrkern zusammengestellt wurden. Derzeit werden diese Datensätze für verschiedene Asphaltmischgutarten und -sorten ausgewertet. Hierbei werden asphalttechnologische Daten aus den Erst- und Kontrollprüfungen gegenübergestellt.

Zur Beurteilung der Dauerhaftigkeit von Asphaltschichten ist das Füller-Bitumen-Verhältnis von besonderem Interesse. Daher wurden anhand von verschiedenen Rezepturen einzelner Asphaltmischgutarten Füller-Bitumen-Verhältnisse ermittelt und erste Sensitivitätsbetrachtungen (unter Berücksichtigung der zulässigen Toleranzen) durchgeführt. Zusätzlich wurden anhand der Ergebnisse von Eigenüberwachungsprüfungen und Kontrollprüfungen erste Aussagen über mögliche Anforderungs- und Toleranzwerte diskutiert.

Dabei sind die Gesteinsrohdichten – vor allem bei schweren Gesteinen – zu beachten. Außerdem ist eine möglicherweise vorhandene Überbestimmung bei Anforderungen an das Füller-Bitumen-Verhältnis, da schon Anforderungen und Toleranzen sowohl an den Fülleranteil als auch an den Bindemittelgehalt bestehen, zu berücksichtigen.

Über Ergebnisse der beschrieben Arbeiten und weitere Überlegungen zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Asphaltschicht wird zu einem späteren Zeitpunkt berichtet. 

5 Fazit

Die im ARS 11/2012 formulierten Änderungen und Ergänzungen des Technischen Regelwerkes sind nach Auffassung des Verfassers geeignet, einen Beitrag zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Asphaltstraßen zu leisten. Das eingangs formulierte Ziel, Randbedingungen zur Konzeptionierung von dichtem und langlebigem Asphaltmischgut zu formulieren, wurde erreicht. Außerdem wurde die Bedeutung einer hochwertigen Verdichtung noch einmal unterstrichen. Bauvertragliche Anforderungen, die über die im ARS bekanntgegebenen Maßnahmen und Anforderungen hinausgehen, sind nicht zielführend. Hierbei besteht die Gefahr, dass Festlegungen getroffen werden, die z. B. aufgrund der Präzision der Prüfverfahren nicht eingehalten werden oder in der Praxis nicht umgesetzt werden können.

Die Problematik der Dauerhaftigkeit von Asphaltbefestigungen betrifft die Beteiligten im Bereich des Asphaltstraßenbaus insgesamt (Baustoffproduzenten, Auftraggeber, Auftragnehmer, Prüfinstitute, Hochschulen). Daraus folgt, dass die weiter anstehenden Arbeiten konsequent fortzusetzen sind. 

Literaturverzeichnis

1. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen (RPE-Stra 01), Ausgabe 2001, Köln, FGSV 488
2. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen (TL Asphalt-StB 07), Ausgabe 2007, Köln, FGSV 797
3. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB 07), Ausgabe 2007, Köln, FGSV 799
4. Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 11/2012 des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, ARS 11/2012 vom 8. 8. 2012, Änderungen und Ergänzungen des Technischen Regelwerkes Asphaltstraßen, StB 27/7182.8/3-ARS-12/11/1753016, Bonn
5. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Technische Lieferbedingungen für Straßenbaubitumen und gebrauchsfertige Polymermodifizierte Bitumen (TL Bitumen-StB 07), Ausgabe 2007, Köln, FGSV 794
6. Bull-Wasser, R.; Schmidt, H.; W eßelborg, H.-H.: ZTV Asphalt-StB 07/TL Asphalt-StB 07 – Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt/Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen, Handbuch und Kommentar, Kirschbaum Verlag GmbH, Bonn, 1.   Auflage, 2011
7. Uchtmann, E.-M.; Culjak, K.: Untersuchung des Haftverhaltens zwischen Gesteinskörnung und Bindemittel unter Verwendung verschiedener Haftverbesserer und Bitumensorten, Diplomarbeit an der Fachhochschule Münster, 2007, unveröffentlicht
8. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Kommentare und Anregungen zu Technischen Regelwerken und Bauvertragstexten für Asphalt im Straßenbau, Fall 659 „Berechnung zum Haftverhalten“, Dezember 2012, Köln, FGSV 789/28