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1 Ausgangssituation
Die Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe (MAK-Kommission) hat dem Ausschuss für Gefahrstoffe beim Bundesministerium für Arbeit und Soziales (BMAS) einen Vorschlag zur Einführung eines Arbeitsplatzgrenzwerts für Dämpfe und Aerosole aus der Heißverarbeitung von Bitumen zur Änderung und Ergänzung der Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS 900) gemacht, dem 2019 zugestimmt wurde und der ab 2025 zur Sicherstellung der Arbeitsschutzanforderungen auf Baustellen einzuhalten ist.
In Deutschland wird zur Herstellung von Walzasphalt nahezu ausschließlich Heißasphaltmischgut mit Einbautemperaturen von im Mittel 160 °C eingesetzt. Hiermit werden nach derzeitigem Wissensstand die zukünftigen Anforderungen an die Bildung von Dämpfen und Aerosolen aus Bitumen zur Einhaltung der Arbeitsschutzanforderungen nicht unter allen Randbedingungen eingehalten werden können. Es wurden daher asphalttechnologische und maschinentechnische Maßnahmen erarbeitet, die dazu beitragen sollen, den Asphaltstraßenbau auf diese veränderten Anforderungen vorzubereiten. Um die Aerosol- und Dampfbildung beim Einbauprozess zu reduzieren, können zusätzlich zu Absaugeinrichtungen am Straßenfertiger auch viskositätsveränderte Bindemittel, viskositätsverändernde Zusätze oder auch Schaumbitumen bei der Herstellung von Asphaltmischgut hilfreich sein. Aufgrund von bisher fehlenden umfassenden Einsatzerfahrungen in Deutschland, stellt einerseits die Absenkung der Einbau- und Verdichtungstemperaturen sowohl für die Straßenbauunternehmen als auch für die Auftraggeber nach bisheriger Einschätzung ein nicht unerhebliches Ausführungs- und Dauerhaftigkeitsrisiko dar. Andererseits kann das reduzierte Temperaturniveau aber auch einen Beitrag zur Entwicklung und zeitnahen Etablierung von Maßnahmen zur Verbesserung der CO2-Bilanz der Asphaltbauweise leisten und stellt damit eine Chance zur Verbesserung der Klimaauswirkungen des Asphaltstraßenbaus insgesamt dar.
Vor diesem Hintergrund wurden mit dem ARS 09/2021 (BMVI, 2021) erstmals bundeseinheitliche Regelungen zur Konzeption und Durchführung von Erprobungsstrecken zum Einsatz von Temperaturabgesenktem Walzasphalt getroffen. Hiermit soll das vorhandene Potenzial der Möglichkeiten ermittelt und der erforderliche Erfahrungshintergrund für alle Beteiligten bei einer angemessene Risikoverteilung geschaffen werden.
Bild 1: Temperaturabgesenkter Walzasphalt – Chancen und Risiken aus unterschiedlichen Perspektiven
2 Intention und Ziele
Der Einsatz von temperaturabgesenktem Walzasphalt stellt für alle Beteiligten eine gewisse Herausforderung dar. Bisher gibt es zwar einzelne Projekte, bei denen tatsächlich auch temperaturabgesenkter Walzasphalt zum Einsatz gekommen ist, die aber vorwiegend mit intensiver Begleitung im Rahmen von Forschung oder durch Intention und unter Begleitung von Produktherstellern realisiert wurden. Ein tatsächlicher Praxiseinsatz in konventionellen Bauverträgen war in der Vergangenheit eher die Ausnahme. Im Vergleich hierzu gibt es jedoch viele Erfahrungen aus dem Einsatz viskositätsveränderter Asphalte, die mit dem Ziel der Einbauhilfe bei ungünstigen Randbedingungen zum Einsatz kamen, bei denen jedoch nicht die Absenkungen der Einbautemperatur das primäre Ziel darstellt. Diese Unterscheidung ist notwendig und macht auch deutlich, dass der Einsatz von viskositätsverändernden Zusätzen oder viskositätsveränderten Bitumen mit dem Ziel der Temperaturabsenkung mit darauf angepassten Regelungen und weitergehenden Untersuchungen im Rahmen von Erprobungsstrecken angebracht ist. Diese Erprobung muss zur Sicherstellung der Aussagekraft und Vergleichbarkeit der Ergebnisse bundeseinheitlich umgesetzt werden. Nur auf diese Weise können einerseits die erforderlichen Praxiserfahrungen gesammelt werden und andererseits auch die erforderlichen vergleichbaren Expositionsmessungen zur weiteren Sammlung von Messergebnissen mit dem Fokus auf die Einhaltung der Arbeitsschutzanforderungen gewonnen werden. Die getroffenen Regelungen stellen die hierfür erforderlichen Hilfestellungen und Erläuterungen für die Anwendung zur Verfügung.
Mit dem ARS 09/2201 soll zudem eine Anknüpfung an die bisherige Erfahrungssammlung zur Temperaturabsenkung erfolgen, um die systematische Vorgehensweise zum Nachweis der Wirksamkeit sowie die Beobachtung der Zustandsentwicklung der Strecken, bei denen die Temperaturabsenkung zum Einsatz gekommen ist, fortzuführen. Zusätzlich ist es in diesem neuen Thema wichtig, allen Beteiligten Hilfestellungen bereitzustellen, um technisch und bauvertraglich mit den möglichen Folgen der Temperaturabsenkung umgehen zu können. Hierfür mussten beispielsweise Regelungen zu bis dahin fehlenden Verknüpfungen im Technischen Regelwerk getroffen werden, mit denen vorab bis dahin noch nicht verfügbare Regelungen aus dem in Bearbeitung befindlichen „Merkblatt für die Temperaturabsenkung von Asphalt“ (M TA), Ausgabe 2021 zur Verfügung gestellt wurden.
Die Sicherstellung des Arbeitsschutzes bei der Heißverarbeitung von Bitumen auf den Baustellen ist primäre Aufgabe der Bauunternehmen. Auch aufgrund der besonderen Auswirkungen auf die Asphaltbauweise im Hinblick auf mögliche Auswirkungen auf die bauvertraglich geschuldeten Leistungen sowie die möglichen Auswirkungen auf die Nutzungszeiträume, müssen auch die Auftraggeber von Bauleistungen an der Umsetzbarkeit der Anforderungen interessiert sein. Es ist daher erforderlich, gemeinsame Erfahrungen im Rahmen von Erprobungsstrecken in dieser Thematik zu sammeln. Hierfür geeignete Baumaßnahmen sollen daher unter Anwendung der Vorgaben des ARS 09/2021 realisiert werden.
3 Regelungsbereiche
Aufgrund des Umfangs und der erforderlichen Detaillierung der Regelungen zur Erprobung von temperaturabgesenkten Walzasphalten, wird nachfolgend nur auf eine Auswahl von Inhalten eingegangen. Die enthaltenen Regelungen umfassen folgende Aspekte und können im Detail dem ARS 09/2021 entnommen werden:
- Zieldefinition, Gleichstellung Bindemittel E KvB/ viskositätsverändernde Zusätze/ Schaumbitumen
Abgesenkte Asphaltmischguteinbautemperaturen und Umsetzungsvarianten (Grundlage neues M TA)
- Vorgaben zum Bindemittel in der Ausschreibung (durch AG)
Auswahl erforderlicher resultierender Bindemittelsorte (ohne Kategorie L/H)
- Auswahl und Konzeption geeigneter Baumaßnahmen
Mindestdauern für Aerosolmessungen, Dokumentation zur späteren Beurteilung
- Weiterführung „Erfahrungssammlung Temperaturabsenkung“
Umgang mit bereits erprobten Zusätzen/Fertigbindemitteln und Einführung „Pilotproduktliste“ als Vorstufe bis zur Beurteilung nach mindestens 5 Jahren Liegedauer
- Anforderungen an erweiterte Erstprüfungen und Eignungsnachweis
Verformungs- (DSV) und Tieftemperaturverhalten Asphaltmischgut, Verformungsverhalten gealtertes Bindemittel (DSR), Haftverhalten
- Einsatz von Absaugeinrichtungen bei Temperaturabsenkung
Temperaturabsenkung = Absaugeinrichtung am Fertiger
- Einheitliche Regelungen Messdurchführung Aerosol- und Umgebungsmessung und deren Dokumentation
Sicherstellung Vergleichbarkeit und Aussagekraft, Anforderungen der BG Bau
- Probefeld und Einbaukonzept
Auswirkungen Temperaturabsenkung auf Einbauprozess und Schichteigenschaften
- Eigenüberwachung Asphaltmischguttemperatur und Verdichtungszunahme
Zusätzlich (wenn ausgeschrieben) Oberflächentemperatur und/oder FDVK-A
- Durchzuführende Prüfungen des Auftraggebers
Tieftemperatur- und Verformungsverhalten Asphaltmischgut und am rückgewonnenen und langzeitgealterten Bindemittel (DSR, BBR, DSV)
- Regelungen Risikoverteilung, Kontrollprüfungen, Abzüge
Nachfolgend wird auf eine Auswahl dieser Aspekte näher eingegangen, die relevant für das Verständnis der Vorgehensweise sind.
Eine wesentliche Fragestellung ist die bestmögliche Auswahl der einzusetzenden viskositätsveränderten Bitumen oder der viskositätsverändernden Zusätze bei der Asphaltmischgutproduktion. Hierbei ist zu beachten, dass zum Zeitpunkt der Ausschreibung nicht feststeht, ob ein gebrauchsfertig viskositätsverändertes Bitumen oder viskositätsverändernde Zusätze bei der Asphaltmischgutproduktion eingesetzt werden. Die Verwendung von gebrauchsfertig viskositätsveränderten Straßenbau- oder Polymermodifizierten Bitumen oder alternativ die Verwendung von viskositätsverändernden Zusätzen müssen daher im Rahmen der Ausschreibung als gleichwertig angesehen werden. In der Ausschreibung gibt der Auftraggeber in Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung daher jeweils die resultierende (gegebenenfalls inklusiver Bindemittelanteil aus dem Asphaltgranulat) Bitumensorte (ohne Kategorie) für diese zwei Varianten vor. Die Auswahl der Kategorie L (low phase transition temperature) oder H (high phase transition temperature) erfolgt durch den Auftragnehmer, da dieser einen wesentlichen Einfluss auf das Einbauzeitfenster zum Erreichen der erforderlichen Verdichtung hat und die Einbautechnologie darauf ausgerichtet werden muss.
Die Herstellung und Verarbeitung von temperaturabgesenkten Walzasphalten erfolgt nach dem „Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt“ (M TA). Da notwendige Änderungen im M TA, Ausgabe 2011 noch nicht umgesetzt sind, wurden im ARS 09/2021 u. a. die nachfolgenden Festlegungen zur beanspruchungsabhängigen Auswahl des geeigneten resultierenden Bitumens vorgenommen.
- Verwendung von gebrauchsfertig viskositätsveränderten Straßenbau- oder Polymermodifizierten Bitumen zur Temperaturabsenkung
Empfohlene viskositätsveränderte Bitumen nach den E KvB (resultierendes Bitumen) zur Verwendung beim temperaturabgesenkten Einbau von Walzasphalt in Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung
Tabelle in der PDF
- Verwendung von viskositätsverändernden mineralischen und organischen Zusätzen zur Temperaturabsenkung
Bei Verwendung von Asphaltgranulat entsprechen die empfohlenen Bitumenarten und -sorten dem resultierenden Bitumen und die Regelungen der TL Asphalt-StB 07/13, Abschnitt 3.1.1 sind zu beachten.
Empfohlene resultierende Bitumen zur Anwendung mit viskositätsverändernden mineralischen oder organischen Zusätzen zur Verwendung beim temperaturabgesenkten Einbau von Walzasphalt in Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung
Tabelle in der PDF
Zusätzlich zur Auswahl und Vorgabe des erforderlichen resultierenden Bitumens werden vom Auftraggeber im Rahmen der Ausschreibung von Erprobungsstrecken für den Einsatz von temperaturabgesenktem Walzasphalt einheitliche Regelungen für die Durchführung von Messungen, Prüfungen und deren Dokumentation in den Bauverträgen gefordert. Grundsätzlich werden alle Erprobungsstrecken auf Bundesfernstraßen zur Erprobung von temperaturabgesenktem Walzasphalt ausschließlich unter Verwendung von Straßenfertigern mit Absaugeinrichtung durchgeführt. Alle Erprobungsstrecken müssen mit thermoisolierten Transportmulden und unter Verwendung eines Beschickers eingebaut werden.
Ein primäres Ziel der Erprobungsstrecken ist es auch, die Durchführung von Dampf- und Aerosolmessungen durch den Auftragnehmer zur Erfahrungssammlung zu ermöglichen. Der Auftragnehmer lässt hierfür verpflichtend Messungen der Dämpfe und Aerosole aus der Heißverarbeitung von Bitumen auf Grundlage des „Messsystems Gefährdungsbeurteilung der UV-Träger“ (MGU), Messprogramm 9206: Einbau und Verarbeitung von Walzasphalt von der Berufsgenossenschaft Bau oder einem vom ihm beauftragten Prüflabor durchführen und einheitlich dokumentieren. Zusätzlich müssen im Rahmen der Eigenüberwachung die Randbedingungen während des Einbaus (Temperatur des angelieferten und eingebauten Asphaltmischguts, Wetter, Lufttemperatur (Messung in 2 Metern Höhe und auf der Unterlage), Windgeschwindigkeit und -richtung, relative Luftfeuchte, etc.) als Beurteilungsgröße für die ermittelten Expositionen erfasst und dokumentiert werden. Die Voraussetzung für den Einsatz von temperaturabgesenktem Asphalt ist der Nachweis der Eignung durch erweiterte Erstprüfungen, bei denen das Verformungs- und Tieftemperaturverhalten sowie das Haftverhalten zwischen Bitumen und Gestein und die Ermittlung der Phasenübergangstemperatur des viskositätsveränderten Bindemittels ermittelt werden müssen. Diese Angaben werden informativer Bestandteil des Eignungsnachweises und dienen der weiteren Erfahrungssammlung in der Thematik. Diese Parameter werden zusätzlich seitens der Auftraggeber am eingesetzten temperaturreduzierten Asphaltmischgut sowie an den daraus rückgewonnen Bindemitteln zur Erfahrungssammlung bestimmt, um den Vergleich mit den Angaben aus den Erstprüfungen unter Berücksichtigung des Produktions- und Einbauprozesses ziehen zu können.
Nach derzeitigem Kenntnisstand wird davon ausgegangen, dass der Einsatz von temperaturabgesenktem Walzasphalt in Abhängigkeit der Einbaubedingungen Auswirkungen auf die Erzielung eines anforderungsgerechten Schichtenverbunds sowie über die Verdichtungseigenschaften Auswirkungen auf den Hohlraumgehalt der fertigen Schicht haben kann. Um hierzu nicht in jedem Bauvertrag individuelle Regelungen treffen zu müssen, wurden im Rahmen des ARS 09/2021 Grenzwerte für die Hohlraumgehalte von eingebauten Asphaltschichten sowie für den Schichtenverbund festgelegt sowie eine Vorgehensweise für die Behandlung von Mängeln definiert. Dies soll zum einen eine ausgewogene Risikoverteilung zwischen den beteiligten Bauvertragsparteien sicherstellen, zum anderen werden hiermit einheitliche Vorgehensweisen beim Auftreten von Mängeln bei Hohlraumgehalt und Schichtenverbund definiert. Neu sind in diesem Zusammenhang die Einführung einer erneuten Kontrollprüfung (bis 12 Monate nach Mangelfeststellung) für den Schichtenverbund, die das zuvor festgestellte Ergebnis der Kontrollprüfung ersetzt und erst dann ein möglicher Mangel bestätigt wird. Ebenfalls neu ist die Einführung eines unteren Grenzwerts von 4,0 kN für den Schichtenverbund zwischen Asphaltdeckschicht und Asphaltbinderschicht bzw. Asphaltdeckschicht und Asphalttragschicht, ab dessen Nichterreichung die Beseitigung des Mangels ausschließlich durch den Ersatz der Asphaltdeckschicht erfolgen kann. Eine einheitliche Abzugsregelung ist ebenfalls Bestandteil der Regelungen. Diese sollen den Umgang mit Mängeln, die erheblich Auswirkungen auf die Nutzungsdauer der Asphaltbefestigung haben, vereinheitlichen und zu einem eindeutigen Handeln beitragen.
4 Umsetzung und weiteres Vorgehen
Die erforderlichen einheitlichen Rahmenbedingungen für den Umgang mit temperaturabgesenkten Walzasphalten im Bereich der Bundesfernstraßen wurden mit dem ARS 09/2021 definiert. Ziel ist es nun, geeignete Strecken für den Einsatz zu finden und auf Grundlage der Vorgaben Erprobungsstrecken auszuschreiben und zu realisieren. Nur auf diese Weise können die erforderlichen Erfahrungen aller Beteiligten in der noch verbleibenden Übergangszeit bis 2025 gesammelt und Grundlagen für die gegebenenfalls weiteren Schritte geschaffen werden. Wiederkehrende Auffälligkeiten aus dem Einsatz müssen gesammelt, zentral interpretiert und kommuniziert werden. Hierfür bietet das ARS 09/2021 die erforderlichen Instrumentarien. Auf dieser Grundlage müssen in den verbleibenden Jahren geeignete Erprobungsstrecken realisiert werden (auch über die Baulast des Bundes hinaus), um Expositionsmessungen der Berufsgenossenschaft Bau und eine faktenbasierte Interpretation der Ergebnisse sowie eine Bewertung der Auswirkungen der Temperaturreduzierung auf die Asphaltbauweise insgesamt zu ermöglichen.
Literaturverzeichnis
Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (2021): ARS 09/2021, Verkehrsblatt Heft 8, 2021, Verkehrsblatt Verlag Borgmann GmbH & Co. KG, Dortmund
Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2011): Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt (M TA), Ausgabe 2011, Köln
Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2016): Empfehlungen zur Klassifikation von viskositätsveränderten Bindemitteln (E KvB), Ausgabe 2016, Köln (FGSV 727)
Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2013): Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen (TL Asphalt-StB 07/13), Ausgabe 2007/Fassung 2013, Köln (FGSV 797) |
