Die TL Asphalt-StB und ZTV Asphalt-StB nehmen in den Abschnitten Prüfungen und Konformitätsnachweis Bezug auf die Europäische Asphaltprüfnorm DIN EN 12697. In dieser Prüfnorm sind in bis jetzt 43 Teilen alle die Prüfverfahren enthalten, die europäisch zur Anwendung kommen können. Da eine europäische Harmonisierung aller Normen wegen der in Europa unterschiedlich gewählten Asphaltspezifikationssysteme (empirische Spezifikation bzw. gebrauchsorientierte Spezifikation) aber auch wegen unterschiedlich angelegter nationaler Interessen nur unvollständig stattgefunden hat, sind eine Reihe der Europäischen Normen für Deutschland zurzeit nicht relevant. Darüber hinaus lassen die Europäischen Asphaltprüfnormen verfahrenstechnische Freiheiten und Interpretationsspielräume. Durch Umsetzung der Europäischen Asphaltprüfnorm in „Technische Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau (TP A-StB)“ sollen eindeutige Prüfvorschriften auf Grundlage der Europäischen Norm geschaffen werden, die nicht im Widerspruch zu den Vorgaben der Europäischen Norm stehen dürfen. Umgesetzt wurden zurzeit alle die Normenteile, die sich im Wesentlichen mit den Prüfvorschriften zur Probenahme, zur Mischgutherstellung im Laboratorium, zur Herstellung von Asphalt-Probekörpern, zur Bestimmung der Dichte (Rohdichte, Raumdichte) und zur Asphaltmischgutanalyse (Bindemittelgehalt, Korngrößenverteilung) befassen. Als Ersatzverfahren zur Ansprache mechanischer Eigenschaften sind bisher der Spurbildungsversuch und das Verfahren zur Feststellung von Marshall-Stabilität und -Fließwert aufgenommen. Die Technischen Prüfvorschriften weichen teilweise verfahrenstechnisch von den bisher geltenden Regelwerken erheblich ab, so dass in einzelnen Fällen die Verfahrenspräzision, aber auch die Auswirkung auf vertragsrelevante Werte unbekannt sind. Zu nennen sind beispielsweise andere Verdichtungstemperaturen bei der Herstellung von Asphalt-Probekörpern, die Bestimmung der Rohdichte mit Wasser statt mit Trichlorethen, andere Destillationsbedingungen bei der Bindemittelrückgewinnung und andere Prüfprozeduren bei der Bestimmung der Raumdichte. Die Nummerierung der einzelnen Teile der TP A-StB entspricht der Nummerierung der Teile der DIN EN 12697. Die bisher erarbeiteten Teile der TP A-StB werden vorgestellt, Abweichungen zu den bisherigen Verfahrensgängen herausgearbeitet und auf mögliche Auswirkungen auf die Prüfergebnisse hingewiesen.

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

1  Spezifikationssysteme

Die Umsetzung der Europäischen Norm in das Deutsche Regelwerk soll Anfang 2008 greifen. Bisher wurden in den betroffenen Arbeitsausschüssen und Arbeitskreisen der Forschungsgesellschaft für das Straßenwesen erhebliche Anstrengungen unternommen, damit die ehrgeizige Zielvorstellung auch tatsächlich realisiert werden kann.

Für den Asphaltstraßenbau wichtige Umsetzungspapiere sind die TL Asphalt-StB, die ZTV Asphalt-StB, die TL Bitumen-StB und die TL Bitumenemulsionen sowie die TP Asphalt-StB.

Die Europäische Norm schafft den Begriff der „wesentlichen Asphalteigenschaften“, die es letztlich nachzuweisen gilt. Am Beispiel des Asphalt Concretes (AC) – hierunter verstehen wir die Asphaltbetone, die Asphaltbinder und die Asphalttragschichten – wird in der DIN EN 13108-1 dargelegt, wie sich Europa den Nachweis dieser Eigenschaften vorstellt und wie baustofftechnische Anforderungen zu formulieren sind.

Da eine Harmonisierung der Europäischen Normen bisher nur ansatzweise stattgefunden hat, gestattet die EN zurzeit noch zwei unterschiedliche Ansätze der Erfüllung der Anforderungen, wobei die Begriffe

• General Requirement
• Performance-relatet requirement und
• Performance-based requirement

verwendet werden und auf zwei unterschiedliche Systeme der Asphaltspezifikation führen, nämlich auf die empirische Spezifikation und auf die fundamentale Spezifikation.

Die empirische Spezifikation greift auf Erfahrungen mit dem Asphaltbaustoff zurück und schließt von der Zusammensetzung des Asphaltes und der Dichtemerkmale auf die mutmaßlichen Asphalteigenschaften. Unterstützt wird die empirische Spezifikation von performance-related mechanischen Prüfungen, die lediglich indirekt auf die mutmaßlichen Eigenschaften schließen lassen. Als Beispiele hierfür werden der Marshall-Stabilitäts- und Fließwertversuch und der Stempeleindringversuch genannt.

So gesehen ist dieses empirische Spezifikationssystem durch verhältnismäßig enge Vorgaben für die Zusammensetzung des Asphaltmischgutes und verhältnismäßig wenigen und einfachen mechanischen Tests – den performance-related tests – charakterisiert.

Die fundamentale Spezifikation stützt sich auf die direkte Ansprache von Asphalteigenschaften durch anspruchsvolle Versuchssysteme und lässt bei der Wahl der Asphaltzusammensetzung verhältnismäßig große Freiheiten. Das fundamentale Spezifikationssystem ist also dadurch charakterisiert, dass bei Vorgabe eines groben Rahmens für die Zusammensetzung Anforderungen an die Merkmalsgrößen für die mechanischen Eigenschaften formuliert werden. Hierzu werden performance-based Prüfverfahren angewendet; Prüfverfahren, die in die Kategorie „high-tech“-Prüfung fallen und experimentell sowie monetär sehr aufwändig sind.

Deutschland hat sich für die einfachere empirische Asphaltspezifikation entschieden, um die langjährigen und die in den ZTV Asphalt-StB niedergeschriebenen Erfahrungen auch weiter nutzen zu können.

Europa geht aber davon aus, dass sich die Anwender mit wachsender Erfahrung beim Umgang mit dem performance-based Prüfverfahren in zunehmendem Maße für die fundamentale Spezifikation entscheiden werden.

Diese indirekte Aufforderung nehmen wir Asphalttechnologen sehr ernst. Wir beschäftigen uns mit dem performance-based Prüfverfahren sehr intensiv und werden versuchen, die bereits in Vorbereitung befindliche, zweite Generation der Europäischen Asphaltnorm für die fundamentale Spezifikation mitzugestalten.

2    Die Technischen Prüfvorschriften Asphalt

2.1 Allgemeines

Die für die Erfüllung dieses empirischen Spezifikationssystems durchzuführenden Prüfungen sind in der DIN EN 12697 „Asphalt-Prüfverfahren für Heißasphalt“ in 44 Teilen beschrieben.

Wie bereits eingangs ausgeführt, ist die DIN EN 12697 noch nicht vollständig harmonisiert. Das heißt, es sind teilweise unterschiedliche Verfahren und unterschiedliche Prüfbedingungen vorhanden, aus denen sich die EU-Länder bedienen können. Auch gibt es ungenaue Beschreibungen von Prüfgängen. Es gibt Prüfverfahren, die wir in Deutschland überhaupt nicht benötigen und Prüfverfahren, die wir erst später für die Nutzung im Rahmen der fundamentalen Spezifikation benötigen werden.

• Technische Prüfvorschriften für die empirische Spezifikation

Die für die Erfüllung der Prüfungen und der Konformitätsnachweise gemäß TL Asphalt-StB und ZTV Asphalt-StB erforderlichen Prüfvorschriften werden in eine Technische Prüfvorschrift Asphalt umgesetzt. Zum einen, um die textlichen Formulierungen in einen für den deutschen Baustoffprüfer gewöhnten, präzisen Textfluss zu bringen und zum anderen die Technischen Prüfvorschriften Asphalt von allem dem zu befreien, was in Deutschland nicht erforderlich ist. Die Technischen Prüfvorschriften befassen sich letztlich mit den Bereichen

• Probenahme und Probevorbereitung,
• Mischgutherstellung im Laboratorium,
• Herstellung von Asphaltprobekörpern,
• Wasserempfindlichkeit,
• Rohdichte, Raumdichte, Hohlraumgehalt, Verdichtungsgrad,
• mit der Analyse der Mischgutzusammensetzung.

Im Einzelnen handelt es sich um all diejenigen Prüfverfahren, die erforderlich sind, um die „wesentlichen“ Asphalteigenschaften im Sinne der empirischen Spezifikation zu beschreiben.

Die Nummerierung der einzelnen Teile der „Technischen Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau“ (TP Asphalt-StB) erfolgt analog zur Nummerierung der Teile der DIN EN 12697. Der teilweise unlogische Fortlauf der Nummerierung – so sind zum Beispiel Mischgutherstellung und Probenahme in einem der letzten Nummernteile abgelegt – ist mit der historischen Entwicklung der DIN EN 12697 zu begründen, die scheinbar nicht planvoll erfolgte, sondern je nach Bedarf fortgeschrieben wurde.

Die TP Asphalt-StB erscheint als Lose-Blatt-Sammlung in einem Sammelordner nach einem einheitlichen Gliederungssystem.

In einer TP A Teil 0 werden allgemeine Angaben mit Erläuterungen und mit Bezügen zu anderen Normenteilen und Formalitäten zur Angabe der Ergebnisse zusammengestellt, um die Technischen Erläuterungen in den einzelnen Teilen der Prüfvorschriften nicht unnötig mit Formalitäten zu belasten.

Die gewählte Form der Lose-Blatt-Sammlung hat den großen Vorteil, dass verhältnismäßig schnell auf sogenannte „changes“ in der Europäischen Norm reagiert werden kann und Änderungen durch Austausch nur eines Blattes in die Technischen Prüfvorschriften eingearbeitet werden können.

2.3 Inhalt der ersten Serien der TP A

Die erste Serie der TP A ist vom zuständigen Gremium der FGSV bearbeitet worden und befindet sich in der Bund-Länder-Umfrage. Die Bearbeitung kann aber schon deswegen nicht gänzlich abgeschlossen sein, da immer noch Änderungen redaktioneller, aber auch technischer Art an den Europäischen Normen vorgenommen werden.

Die Inhalte sind aus den bisher geltenden DIN 1996 und aus Arbeitsanleitungen oder aus Technischen Prüfvorschriften grundsätzlich bekannt. Teilweise weichen die in den TP A genannten, verfahrenstechnischen Einzelheiten von den bisher geltenden Regelwerken erheblich ab. Dieser Umstand ist damit zu begründen, dass die Europäische Prüfnorm andere Verfahrensweisen vorschreibt und wir davon nicht abweichen dürfen.

2.4 Abweichungen vom bisherigen Regelwerk

Aufgrund der bisherigen Erkenntnisse sind Abweichungen ergebnisrelevant bei den folgenden Prüfverfahren

• Verfahren der Bindemittelrückgewinnung,
• Rohdichtebestimmung,
• Herstellungstemperatur der Marshall-Probekörper und der Asphalt-Probeplatten,
• Raumdichtebestimmung und den sich hieraus ergebenden Hohlraumgehalt und Verdichtungsgrad sowie
• Spurbildungsversuch.

Die Änderungen bei der Überprüfung der Wasserempfindlichkeit hinsichtlich Verdichtungsarbeit der Probekörper und der Temperatur bei der Spaltzugprüfung sind nicht problematisch, weil in Deutschland mit diesem Verfahren ohnehin ein nur geringer Bewertungshintergrund existiert.

Bei der Bindemittelgehaltsbestimmung nach TP A-01 ist zunächst erwähnenswert, dass die geschlossenen Extraktionsanlagen nur dann als solche bezeichnet werden, wenn sie tatsächlich weitgehend im geschlossenen Kreislauf arbeiten. Der Extraktionsautomat mit stehendem Siebturm wird nicht als solche bezeichnet.

Die Bindemittelrückgewinnung erfolgt nach TP A-03 gegenüber der DIN 1996 schonender, insbesondere durch eine höhere Rotationsgeschwindigkeit und durch eine im Regelfall geringere Destillations-Endtemperatur von 160 °C statt 175 °C; ein Umstand, der ersten Untersuchungen zufolge auf geringere Werte für den Erweichungspunkt Ring und Kugel des aus dem Asphalt zurückgewonnenen Bindemittels führt. Darüber hinaus wird ein Ölbad als Temperiermedium zwingend vorgeschrieben, was den Prüfvorgang wegen längerer Wartezeiten bis zum Starten des nächsten Versuches erschwert.

Die Rohdichte des Asphaltes wird nach TP A-05 ausschließlich mit Wasser als Prüfmittel bestimmt. Das bisher in der Arbeitsanleitung beschriebene Verfahren sieht einen Korrekturfaktor vor, der nach TP A-05 aber nicht mehr angesetzt wird. Gegenüber der mit Tri bestimmten Rohdichte ist bei der Rohdichtebestimmung mit Wasser tendenziell mit kleineren Werten für die Rohdichte zu rechnen. Für diesen Versuch bietet der Prüfgerätehandel inzwischen einen Automaten an, so dass die Versuchsstreuung und die Abweichungen zur mit Trichlorethylen bestimmten Rohdichte geringgehalten werden kann. Einflüsse auf die Ergebnisse rühren nur noch aus der Intensität des Granulierens des Asphaltes durch den Laboranten.

Die Herstellung der Marshall-Probekörper gemäß TP A-30 hat sich gegenüber dem DIN-Verfahren hinsichtlich der anzuwendenden Verdichtungstemperatur erheblich geändert. Diese ist bei Straßenbaubitumen viskositätsabhängig in der Größenordnung zwischen 135 °C (Bitumen 160/220) und 180 °C (Bitumen 20/30). Für polymermodifizierte Bitumen gilt diese strenge Viskositätsabhängigkeit nicht. Der Bindemittelhersteller war zu befragen, so dass man sich auf Verdichtungstemperaturen zwischen 135 °C (120/200-40) und 175 °C (10/40-65) einigte.

Gegenüber den bisherigen Verdichtungstemperaturen – bei Straßenbaubitumen 135 °C und bei PmB 45 A 145 °C – sind das erhebliche Unterschiede, die sich in einer leichteren Verdichtbarkeit des Asphaltes äußern und sich somit in höheren Raumdichten ausdrücken müssten.

Da unterschiedliche Temperaturen vorgehalten werden müssen, kommt auf die Prüfstellen ein erhöhter apparativer Aufwand zu.

Etwas unverständlich ist die Vorgabe, dass sich die Verdichtungstemperatur nicht nach der tatsächlichen Viskosität des zu verdichtenden Asphaltes richtet, sondern danach, welches Bindemittel laut Konformitätsnachweis/Eignungsnachweis vorgesehen ist; unabhängig davon, was während der Herstellung, des Transportes und der Lagerung mit dem Asphalt geschehen ist.

Bereits hieran mag man erkennen, dass die europäische Prüfphilosophie eine andere ist und die Überprüfung des fertigen Produktes – also die Überprüfung der Asphaltschicht – im Vordergrund steht.

Als nächste Prüfvorschrift mit Auswirkungen auf vertragsrelevante Größen ist die TP A-06 „Raumdichte“ zu nennen.

Zum einen hat sich die Prozedur der Tauchwägung geändert – statt des Abtropfens des Wassers bei Halten des Probekörpers zwischen Daumen und Zeigefinger – ist jetzt ein Abwischen auf einem Ledertuch vorgesehen. Zum anderen wird jetzt der Auftrieb des Probekörpers auf eine Temperatur von 25 °C durch den Faktor 0,997 g/cm³ korrigiert. Bereits hieraus sind systematische Unterschiede zum bisherigen Verfahren der Raumdichtebestimmung nach DIN 1996-7 zu erwarten.

Ein wesentlicher weiterer Unterschied ist aber in der Tatsache zu sehen, dass Asphalttragschichten unabhängig vom tatsächlichen Hohlraumgehalt der Tragschicht (3,0 Vol.-% oder 10,0 Vol.-%) die Raumdichten immer durch Ausmessen zu bestimmen sind. Dieser Vorgehensweise musste Deutschland zustimmen, um dem umständlichen Verfahren der Raumdichtebestimmung mittels Paraffinierung zu entgehen. Wie sich das Ausmessverfahren an Tragschichten insbesondere hinsichtlich der Verfahrenspräzision in der Praxis bewährt, muss sich noch zeigen. Der Hohlraumgehalt stellt sich sicherlich auf einem höheren Niveau, der Verdichtungsgrad der fertigen Schicht auf einem niedrigeren Niveau ein.

Das Ausmessverfahren war für offenporige Asphaltdeckschichten schon immer vorgesehen. Einige verfahrenstechnische Unsicherheiten wurden beseitigt – so enthält die TP A-28 „Probenvorbereitung“ klare Anweisungen darüber, dass die Oberfläche unbehandelt bleibt, der Trennschnitt möglichst parallel zur Oberfläche so gesetzt werden muss, dass die Dichtungsschicht gerade abgetrennt wird. Keine zwingende Formulierung konnte gefunden werden, um auszuschließen, dass willentlich zu viel Material abgesägt wird, um den Wert für den Hohlraumgehalt günstig zu beeinflussen.

Die Prüfbedingungen für den Spurbildungsversuch nach TP A-22 haben sich auch in wesentlichen Arbeitsschritten geändert. Geprüft wird jetzt im Luftbad mit einem Gummirad statt im Wasserbad mit einem Stahlrad bei vermutlich einer erhöhten Prüftemperatur von 60 °C gegenüber 50 °C im bisher geltenden Regelwerk.

Einige weitere Details sind noch erwähnenswert, so der Umstand, dass die Verformung auf die Probekörperdicke bezogen wird und neben der Spurrinnentiefe auch eine Spurbildungsrate zur Beurteilung der Verformung des Asphaltes herangezogen wird. Die Erfahrungssammlung mit dieser neuen Prüfprozedur ist noch nicht abgeschlossen, so dass über die Eignung dieses Verfahrens für die deutschen Asphaltarten und -sorten noch nicht berichtet werden kann.

Nach alledem ist festzustellen, dass die „Technischen Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau“ selbst für die Bereiche der empirischen Spezifikation eine ganze Reihe von prüftechnischen Änderungen bringen wird, deren Auswirkungen bisher systematisch nicht erforscht wurden, aber der weiteren Forschung und der Erfahrungssammlung dringend bedürfen.

2.5 Bisher nicht umgesetzte Teile der DIN EN 12697

Von den 44 Teilen der DIN EN 12697 wurden bisher 21 Teile in die „Technischen Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau“ umgesetzt.

Einige Prüfverfahren werden nicht umgesetzt, weil die DIN EN unmittelbar übernommen werden kann, wie zum Beispiel

• Teil 36: Dicke der Fahrbahnbefestigungen,
• Teil 41: Widerstand gegen chemische Auftaumittel und
• Teil 43: Treibstoffbeständigkeit

Einige Teile der DIN EN 12697 werden überhaupt nicht umgesetzt, weil sie uns nicht betreffen. So zum Beispiel

• Teil 7: Raumdichte mit Gammastrahlen,
• Teil 9: Bezugsraumdichte mittels Gyrator,
• Teil 32: Herstellung von Asphaltprobeplatten mittels Vibrationsverdichtungsgerät,
• Teil 39: Bindemittelgehalt – Thermoanalyse.

Bei einigen erfolgt die Umsetzung zu einem etwas späteren Zeitpunkt.

Dies betrifft insbesondere die Teile 24, 25 und 26 der DIN EN 12697, die sich mit der Ermüdung, den Verformungseigenschaften und der Steifigkeit von Asphalt befassen. Zur Bearbeitung dieser Teile wurde innerhalb des AA 7.6 „Prüfverfahren“ der FGSV ein eigener Arbeitskreis gebildet, der Beiträge für die zukünftige fundamentale Asphaltspezifikation liefern soll.

Einen Sonderfall stellt die DIN EN 12697-25 dar, weil abweichend davon durch Angaben zur Prüfprozedur in der entsprechenden Mischgutnorm DIN EN 13108-6 für Gussasphalt als Spezialfall die Verformungsbeständigkeit von Gussasphalt mit erhöhtem Verformungswiderstand mittels dynamischem Stempeleindringversuch nach den bisher in Deutschland geltenden Technischen Prüfvorschriften durchgeführt werden darf. Die vorhandene Technische Prüfvorschrift wird in eine TP A-25 A unter Berücksichtigung der entsprechenden Teile der Europäischen Norm überführt werden.

3  Zusammenfassung

Die „Technischen Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau“ der ersten Generation sind zunächst weitgehend abgeschlossen. Dem aufmerksamen Zuhörer wird nicht entgangen sein, dass ein Prüfverfahren zur Überprüfung der Kälteeigenschaften bisher nicht auftaucht.

Zur Erarbeitung von entsprechenden Prüfvorschriften wurde ein work item – also ein Arbeitstitel – in den europäischen Gremien eingerichtet. Es ist davon auszugehen, dass diese Prüfvorschrift unter maßgebender deutscher Beteiligung erarbeitet werden kann.

Des Weiteren fehlen Europäische Prüfverfahren für die in DIN EN 13108-1 genannte Eigenschaft „Griffigkeit“ völlig und eine Europäische Prüfvorschrift „Schichtenverbund“. In Deutschland wurden bereits etliche Aktivitäten entfaltet und auch RILEM hat hierzu umfangreich geforscht.

Im Grunde genommen fehlt auch die Ansprache der wesentlichen Eigenschaften „Dauerhaftigkeit der Asphaltbefestigungen“. Die DIN EN 13108-1 schreibt hierzu nur lapidar, dass alle Asphaltbefestigungen die die Anforderungen an die übrigen „wesentlichen Eigenschaften“ erfüllen auch dauerhaft sind. Ich denke, dass diese Dauerhaftigkeit sich aber nur nachweisen lässt, wenn entsprechende Kennwerte aus den performance basierenden Prüfverfahren ermittelt werden und über rechnerische Modellansätze die Dauerhaftigkeit nachgewiesen werden kann.

Wir alle dürfen gespannt sein, wie uns ab 2008 die Arbeit mit den neuen Prüfvorschriften TL Asphalt-StB, ZTV Asphalt-StB und TP Asphalt-StB gelingt. Auch dürfen wir gespannt sein, wie gut sich Deutschland für die zweite Generation der Europäischen Norm rüstet und sich auf die fundamentale Asphaltspezifikation einstellt.

Die Arbeitsausschüsse und die Arbeitskreise der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen wenigstens tun alles in ihrer Möglichkeit stehendes, um praktisch ehrenamtlich den Weg dorthin vorzubereiten und mit unseren europäischen Partnern bei der Durchsetzung deutscher Vorstellungen auf gleicher Augenhöhe argumentieren zu können.