Der Baustoff Asphalt ist seit etwa 5000 Jahre bekannt. Daran gemessen ist der Asphaltstraßenbau noch relativ jung. Die industrielle Asphaltproduktion in stationären Mischanlagen begann vor noch nicht einmal 100 Jahren in den 1920er Jahren. Seither hat sich eine beachtliche Entwicklung im Asphaltstraßenbau vollzogen. Diese Entwicklung gab und gibt noch eine ausreichende Sicherheit für die Asphalte bei den gegenwärtigen Verkehrsmengen. Der Anteil des Güterverkehrs wird allerdings weiterhin wachsen. Der größte Teil der Güter wird nach der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung über die Straße abgewickelt werden. Die alternativen Verkehrsträger des Straßengüterverkehrs, die Bahn und die Binnenschifffahrt, werden an der für die Zukunft prognostizierten Verkehrsleistungen nicht wesentlich teilhaben. Diese Situation wird eine der zukünftigen Herausforderungen für den Asphaltstraßenbau werden. Es sind deshalb Wege zu finden, um die Asphalte entsprechend der zu erwartenden hohen Beanspruchung zu gestalten. Einhergehend mit dieser Herausforderung sind andere Konzepte für die Asphaltherstellung und den Asphalteinbau anzuwenden. Ein weiterer Punkt für die Zukunft wird der vermutete Klimawandel mit steigenden Temperaturen und zunehmenden Regenmengen sein. In diesem Zusammenhang ist die Temperaturabsenkung bei der Asphaltherstellung und dem Asphalteinbau zur Reduzierung der Treibhausgase zu nennen.

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Seit etwa 5000 Jahren wird mit Asphalt gearbeitet. Im Straßenbau können wir allerdings nicht auf diese lange Tradition zurückblicken, dafür wurden andere Baustoffe verwendet. Mit dem Kraftfahrzeug begann auch der Asphaltstraßenbau, der somit noch relativ jung ist. Die industrielle Asphaltproduktion in stationären Mischanlagen startete vor noch nicht einmal 100 Jahren in den 1920er Jahren des 20. Jahrhunderts. Auch wenn die Bauwirtschaft im Allgemeinen als konservativ eingestuft wird, so hat sich in dieser Zeitspanne eine beachtliche Entwicklung vollzogen:

bis etwa 1924

• Pflasterdecken und wassergebundene Schotterdecken,

ab 1924

• Heißmischgut (Betonprinzip),

ab 1934

• Asphaltbinder,

ab 1952

• Asphalttragschicht, Brückenbeläge aus Gussasphalt,

ab 1968

• Splittmastixasphalt,

ab 1996

• Offenporige Asphaltdeckschicht nach neuer Konzeption.

Bereits 1929 sind „Vorschriften für die Prüfung und Lieferung von Asphalt und Teer sowie Asphalt und Teer enthaltende Massen, soweit sie im Straßen-, Tief- und Hochbau verwendet werden“, aufgestellt vom Hauptausschuss der Zentralstelle für Asphalt- und Teerforschung, erschienen. Die Ausgangsmaterialien für den Asphalt sind darin recht dürftig beschrieben. Für die Gesteinskörnungen sind beispielsweise keine Anforderungen an die Schlagzertrümmerung oder Kornform vermerkt. Es ist auch nur ein Bindemittel, damals noch als Asphalt bezeichnet, darin beschrieben worden.

In der Folgeauflage der DIN 1995 von 1934 sind bereits schon 5 Bindemittel, sie werden als Bitumen bezeichnet, mit Anforderungen belegt. Bemerkenswert ist, dass die Erweichungspunkte RuK im Gegensatz zur heute geltenden Norm für Straßenbaubitumen eine deutlich geringere Spanne aufwiesen. Die Brechpunkte nach Fraass unterscheiden sich überhaupt nicht von den heutigen Anforderungen. Auf jeden Fall war die Anforderungsvielfalt an die Bitumen 1934 größer. Während im Bereich der Gesteinskörnungen Qualitätsansprüche gestellt wurden und Qualitätsanpassungen erfolgten, ist auf dem Sektor der Straßenbaubitumen bis heute keine wesentliche Änderung vorgenommen worden. Damit soll der bereits vor über 75 Jahren und heute noch geltende Standard nicht in Zweifel gezogen werden. Die Asphaltstraßen werden auf jeden Fall auch heute noch schwarz.

Straßenbaubitumen sind bereits schon 1929 mit Naturkautschuk oder Gummimehl modifiziert worden. Das gummimodifizierte ist Bitumen ist also nicht neu. Die Modifizierung mit Polymeren begann erst Ende der 1960er Jahre und war ursprünglich für Gussasphaltestriche für Innenbeläge auf der Basis von Polyethylen vorgesehen. Die industriell vorgefertigten polymermodifizierten Bindemittel sind in der Regel elastomermodifiziert mit Hilfe der elastischen Komponente Polybutadien und dem plastisch wirkenden Anteil Polystyrol. Ziel ist es, im Bitumen eine räumlich vernetzte Armierung zu erzielen.

Diese Entwicklung gab und gibt noch eine ausreichende Sicherheit für die Asphalte bei den gegenwärtigen Verkehrsmengen. Die Konzepte der Standardasphalte haben sich dabei mit Ausnahme der Zugabe von Asphaltgranulat oder Zusätzen kaum verändert. Andere Konzepte, wie Splittmastixasphalt, Splittmastixbinder oder Asphaltbinder mit kontinuierlicher Korngrößenverteilung, haben ihren Ursprung in dem Bestreben, dem Asphalt einen ausreichenden Widerstand gegen Verformungen zu verleihen. Die Asphaltarten Offenporiger Asphalt, lärmoptimierter Asphaltbeton und Gussasphalt und Splittmastixasphalt lärmarm sind aus der Notwendigkeit der Verringerung des Verkehrslärms entstanden. Dabei ist der lärmoptimierte Asphaltbeton im Grunde ein Asphalt für eine Dünne Deckschicht auf Versiegelung. Diese Asphaltart ist schon vor über 20 Jahren entwickelt und verwendet worden, allerdings nicht zur Lärmminderung.

Soweit eine Bestandsaufnahme, aber welche Herausforderungen wird es für die Asphaltbauweise in der Zukunft geben?

Eines ist sicher, der Anteil des Güterverkehrs wird weiterhin wachsen. Die alternativen Verkehrsträger des Schwerverkehrs, die Bahn und die Binnenschifffahrt werden an der prognostizierten Verkehrsleistung nicht wesentlich teilhaben. Der größte Teil der Güter wird zumindest nach der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung über die Straße abgewickelt werden. Seit Öffnung der Grenzen ist ein starker Anstieg des Straßengüterverkehrs zu verzeichnen. Die Ursache ist auf den Transitverkehr und auf die just-in-time-Lieferungen zurückzuführen. Die Straße ist zum großen Lagerhaus geworden. Es werden häufig die preiswerten Wegekosten für das Anwachsen des Straßengüterverkehrs als Argument in Anspruch genommen. Dem ist nach einer Veröffentlichung des ADAC zu widersprechen. Tatsächlich werden die Wegekosten vom Güterverkehr auf der Schiene nicht gedeckt. Der Schienenverkehr kann den prognostizierten Güterverkehr auch nicht aufnehmen. Denn eine Verlagerung von nur 20 % des Güterverkehrs auf die Bahn würde eine Steigerung der Güterverkehrsleistung der Bahn um 100 % erfordern.

Bis heute hat die Asphaltbauweise den Anstieg des Straßengüterverkehrs ohne Probleme verkraftet. Es stellt sich aber die Frage, ob die Asphaltbauweise einen weiteren Anstieg um knapp 100 % bis zum Jahr 2030 und darüber hinaus klaglos ertragen kann. Das ist die erste Herausforderung.

Als zweiter Zukunftspunkt sind Asphaltherstellung und Asphalteinbau zu nennen. Auf diesem Sektor ist schon einiges bewegt worden. Trotz der Entwicklungen wie z. B. Sprühfertiger, Kompaktbauweise, fertigerintegriertes Abstumpfen bleibt noch einiges zu tun übrig.

Die dritte Herausforderung wird sich aus der Veränderung der klimatischen Randbedingungen ergeben. Es sind verschiedene Szenarien veröffentlicht, die einen Temperaturanstieg in Abhängigkeit der Abgabe von Treibhausgasen prognostizieren. Bezogen auf den Mittelwert von 1961 bis 1990, wird ein Temperaturanstieg bis 2100 zwischen 2,5 °C und 4,1 °C erwartet. Neben dem Temperaturanstieg werden in unserer Region vermutlich größere Niederschlagsmengen zu verzeichnen sein.

Als viertes Szenario für die Zukunft ist der Umweltanspruch zu nennen. Der Anspruch steht zunächst im engen Zusammenhang mit dem vermuteten Klimawandel durch Treibhausgase. Hier ist die Temperaturabsenkung das Stichwort. Im Zusammenhang mit der Temperaturabsenkung steht auch der Arbeitsschutz. Der Umweltanspruch bedeutet aber auch Minderung des Verkehrslärms. Darüber hinaus ist auch die konsequente Nutzung von Ausbauasphalt für alle Verwendungszwecke zur Schonung der Ressourcen zu nennen. Die vierte Herausforderung mit der Umschreibung Umweltanspruch präsentiert sich also sehr vielschichtig.

Die Aufzählung der einzelnen Punkte geben keine Rangfolge wieder. Für den Betrachter von außen steht die Umwelt sicherlich vor dem prognostizierten Schwerverkehr, der dagegen den Auftraggeber und den Auftragnehmer in erster Linie interessieren wird. Jeder wird seine eigenen Prioritäten setzen.

Die Asphaltbauweise hat sich, wie schon erwähnt, bewährt und sie erträgt den Verkehr, bildlich gesprochen, weiterhin flexibel. Die Asphaltzusammensetzungen sind traditionell konservativ. Sie haben sich im Laufe der Zeit nur marginal geändert, wobei die Änderungen überwiegend Einengungen in der Korngrößenverteilung und in den volumetrischen Kenngrößen bedeuteten. Der Spielraum ist dadurch für weitere, verbessernde Variationen erheblich eingeschränkt. Die andere Asphaltkomponente, das Bindemittel, ist zwar nicht übermäßig an dem Verformungswiderstand beteiligt, aber trotzdem liegt hier die Chance für die weitere Verbesserung des Verformungswiderstandes vor dem Hintergrund des zunehmenden Schwerverkehrs. Dem Bindemittel wird damit zukünftig, auch wenn es im Mittel nur zu rund 5

% am Asphalt beteiligt ist, eine größere Bedeutung zukommen. Die Bindemitteleigenschaften und die Bindemittelqualitäten stehen dann im Fokus der Forderungen. Hier kommen allerdings Zweifel auf, dass diese Forderungen erfüllt werden. Auch die Europäischen Normen für Straßenbaubitumen, für polymermodifizierte Bitumen und für die Bindemittelprüfverfahren sind hier wenig hilfreich. Es werden die konventionellen Prüfverfahren, die ganz bestimmt ihre Bedeutung haben, weiterhin am Leben erhalten. Aber andere Prüfverfahren, die die rheologischen Bindemitteleigenschaften vielleicht besser beschreiben, werden nicht eingeführt. Ein Grund dafür kann die Dominanz der Bindemittelhersteller in den entsprechenden Gremien sein. Ob das Marketing eines Bindemittelherstellers mit den Qualitätsstufen „Regular“, „Extra“ und „Premium“ ein anderer Weg ist, mag dahingestellt sein. Auffällig ist, dass für die Qualitätsstufe „Regular“ im Vergleich zu den anderen Sorten nicht der Begriff „einheitlichen Eigenschaften“ explizit auftaucht. So steht es zumindest im Prospekt. Das ist genau der Punkt. Von der Verbraucherseite werden durchgängig Bindemittel erwartet, die über einen langen Zeitraum im Qualitätsverhalten konstant sind. Bereits schon länger zurückliegende Erhebungen zeigen, dass das nicht der Fall ist und die Langzeitalterung deutliche Veränderungen im Bindemittelverhalten anzeigt. Ohnehin sollten die Bindemittelanforderungen zukünftig gebrauchsverhaltensbasiert sein. Dabei sind die Positionen

• Dauerhaftigkeit
  • Widerstand gegen Verformung bei hohen Temperaturen
  • Widerstand gegen Rissbildung durch niedrige Temperaturen und Ermüdung
  • Widerstand gegen Bindemittelablösungen (Haftverhalten)
• Alterungsverhalten
  • Dauerhaftigkeit nach Kurzzeitalterung
  • Dauerhaftigkeit nach Langzeitalterung
• Recyclingfähigkeit

die notwendigen Parameter. Diese Positionen sind keinesfalls neu, sie sind 2002 vom „International Institut of Synthetic Rubber Producer – European Section“ als Positionspapier für die Entwicklung von performancebasierten Anforderungen an das Technical Committee 336 von CEN gegeben worden. Das TC 336 ist zuständig für die europäische Bindemittelnormung. In dem Positionspapier werden auch die einzelnen Prüfverfahren angesprochen und bewertet. Was ist bisher passiert? Um nicht zu sagen „nichts“, auf jeden Fall sehr, sehr wenig. Für die Zukunft muss aber etwas geschehen, denn der Asphalt wird der aufgezeigten Entwicklung anzupassen sein. Dieses kann nur mit den entsprechenden leistungsfähigen Bindemitteln erfolgen. Hoffentlich verstehen es die Ölkonzerne, dass die Fahrzeuge, die sie mit Kraftstoff versorgen, auch gute und dauerhafte Straßen benötigen.

Die Folgen entmischter Zonen hat der vergangene Winter durch Schlaglöcher deutlich gemacht. Diese Entmischungen, die Schwachstellen markieren, sind nicht allein dem Herstellungsprozess zuzuweisen, sondern auch dem Transport, der Übergabe des Asphaltes in den Fertiger und durch das Leerfahren des Fertigers. Man beobachtet das immer wieder. Dabei neigen mörtelarme Mischgutarten eher zu einer Entmischung. Hier müssen intelligente Konstruktionen entwickelt und effektive Systeme eingesetzt werden, die der Entmischungsneigung entgegenwirken. Teilweise gibt es schon entsprechende Geräte auf dem Markt. In Australien ist es beispielsweise vorgeschrieben, einen Shuttle vorwegzuschalten. Der Einbau selbst ist sicherer zu gestalten. Bis zum heutigen Tag operieren die Asphaltstraßenbauer praktisch im Dunkeln. Sie haben keine effektive Kontrolle über den Verdichtungszustand. Die Verdichtung scheint wie ein Lottospiel zu funktionieren. Allein vor dem Hintergrund, dass die freie Dimensionierung bei den Berechnungen mit einer Verdichtung von 100 % operiert, wird eine flächendeckende Verdichtungskontrolle für die Zukunft erforderlich sein. Mit den gegenwärtig gebräuchlichen Messverfahren können nur punktuelle relative Dichteprüfungen durchgeführt werden, der absolute Maßstab fehlt. Damit könnte die geforderte Dauerhaftigkeit des Asphaltes kalkulierbar unterstützt werden. Neue Bauverfahren, die die Einbauqualität zusätzlich fördern können, sind bereits heute auf dem Markt.

Dass bis heute gemessen an den früheren Temperaturaufzeichnungen ein Temperaturanstieg zu verzeichnen ist und vermehrt unwetterartige Wetterszenarien auftreten, ist sicher unstreitig. Für den Asphaltstraßenbau bedeutet das bei einem weiteren Temperaturanstieg neben der erwarteten Zunahme des Straßengüterverkehrs einen zusätzlichen Einfluss durch die Witterung. Bekanntlich verhält sich das Bitumen und somit der Asphalt erst bei sehr tiefen Temperaturen und kurzen Belastungszeiten rein elastisch. Bei höheren Temperaturen und zunehmenden Belastungszeiten verschiebt sich das Bild, der Phasenwinkel wird größer, der viskose Anteil nimmt zu. Dieses Bild knüpft direkt an die bereits angesprochene und geforderte Bindemittelperformance an. Der vermutete Temperaturanstieg unterstreicht diese Forderung sehr eindringlich. Allein ein hochviskoses Bindemittel oder entsprechende versteifende Zusätze einzusetzen ist nur dann eine Lösung, wenn die Winter auch entsprechend milde verlaufen. Aber das ist nicht zwingend zu erwarten.

Die größeren Niederschlagsmengen sind ein weiterer Punkt, der die Asphaltkonzeptionen in Zukunft bestimmen werden wird. Neben den dann notwendigerweise dichteren Asphaltkonzepten wird das Haftverhalten als Interaktion zwischen Gesteinskörnung und Bindemittel in den Vordergrund treten. Es wird also eine weitere Forderung an das Gebrauchsverhalten der Bindemittel gestellt werden müssen.

Die vierte Herausforderung sind die Umwelteigenschaften des Asphaltes. Unabhängig von der Diskussion über Arbeitssicherheit im Umgang mit Asphalt und Bitumen steht die Reduktion der Treibhausgase weiterhin im zukünftigen Fokus, da es der erklärte Wille der europäischen Regierungen ist. Die Asphaltindustrie hat bereits schon Wege zur Verringerung der Treibhausgase beschritten, nur die Auftraggeber sind nicht immer bereit, diesen, wenn auch kostenintensiveren, Vorteil anzunehmen. Der gegenwärtige Stand der Temperaturabsenkung ist allerdings kein Ruhekissen. Weitere intelligente Lösungen sind zu entwickeln und anzuwenden. Die Zukunft könnte dabei in der Anwendung von Kaltasphalten liegen, für die es Deutschland noch einen großen Entwicklungsbedarf gibt.

Dass die Asphaltbauweise auch Möglichkeiten eröffnet, den Umweltschutz aktiv zu unterstützen, zeigen die Bauweisen mit offenporigen Asphalten. Gerade bei den offenporigen Asphalten ist wieder die Bindemittelperformance gefragt, da die gesamte Beanspruchung aus Verkehr und Witterung aufgrund der Zusammensetzungseigenart über das Bindemittel abgetragen werden muss. Daneben haben sich auch andere lärmmindernde Varianten etabliert, die insbesondere innerhalb der Ballungsgebiete anbieten. Es gibt andere Ideen, die im Ausland publiziert und ausprobiert werden. Das Bauverfahren „Rollpave“ oder „Asphalt von der Rolle“ ist im Allgemeinen bekannt, allerdings scheint das Verfahren nicht mehr aktuell. Zumindest ist in Deutschland die Anwendung bereits im Vorfeld einer Ausführung gescheitert. Aus Japan kommt die Idee, das Aufheizen des Asphaltes in der Sommerphase zu verringern. Es wird eine reflektierende und alternativ eine mit Wasser durchströmte Deckschicht genannt. Für das reflektierende Verfahren wird eine Temperaturdifferenz von 7 °C gegenüber dem konventionellen Asphalt angezeigt. Die mit Wasser durchströmte Deckschicht wird bis 14 °C gegenüber dem Referenzasphalt abgekühlt. Mit diesen Verfahren soll die Temperatur in den Straßen von Ballungsräumen in einem geringen Umfang reduziert werden, um ein besseres Kleinklima zu schaffen. Und mit dem aufgeheizten Wasser ergeben sich weitere Möglichkeiten. Eine andere Idee aus Frankreich beschäftigt sich mit der Bindung von NOx über Titandioxid im Asphalt. Nicht zu vergessen ist die Wiederverwertung von Ausbauasphalt, der die Ressourcen Bindemittel und Gesteinskörnungen schont und die Transporte reduziert. Dieses sollen nur Beispiele sein. Es gibt mit Sicherheit noch vielmehr Möglichkeiten, die der Asphaltbauweise nützen können.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass das Bindemittel-Gebrauchsverhalten im Forderungskatalog für die Zukunft ganz oben stehen muss. Das beginnt im Verhalten gegenüber den zukünftig prognostizierten Verkehrsmengen unter allen Randbedingungen und es geht weiter bis zum Haftverhalten der Bindemittel. Es sind Herstellungs- und Einbauverfahren zu entwickeln und zu verbessern, um einen flächendeckenden gleichmäßigen Einbau zu erzielen. Und es sind, dass ist bisher noch gar nicht angesprochen worden, Prüfverfahren zu verbessern und zu entwickeln, die genauere Ergebnisse im Labor liefern und die die Praxis widerspiegeln. Der Asphaltstraßenbau muss sich den steigenden Umweltanforderungen stellen. Auch hier stehen die Bindemittel im Blickpunkt neben neuen Asphaltkonzepten für Kaltasphaltbauweisen. Der Asphaltstraßenbau wird aber auch aktiv Beiträge zur Verminderung der Umwelteinflüsse beitragen können. Und das ist einer seiner Vorteile.