FGSV-Nr. FGSV A 45
Ort Leipzig
Datum 21.09.2021
Titel Temperaturabgesenkter Asphalt – das neue Merkblatt
Autoren Dr.-Ing. Verena Rosauer
Kategorien Asphaltstraßen
Einleitung

In der neuen, nun dritten Ausgabe von dem „Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt“ (M TA) wurden die Klassifikation der viskositätsveränderten Bitumen berücksichtigt und die Hinweise zur Viskositätsveränderung von Asphalt mit viskositätsveränderten Bitumen oder viskositätsverändernden Zusätzen ergänzt und aktualisiert. Hierzu zählt im Wesentlichen, dass Empfehlungen für die Anwendung von viskositätsveränderten Bitumen und Bitumen mit viskositätsverändernden Zusätzen in Abhängigkeit der Belastungsklasse gegeben werden, wobei auch die Zugabe von Asphaltgranulat berücksichtigt wurde, einheitliche Verdichtungstemperaturen für die Marshall-Probekörper aus viskositätsverändertem Walzasphalt festgelegt wurden und die Äquisteifigkeitstemperatur mit Phasenwinkel als wesentlicher Kennwert zur Prüfung der viskositätsveränderten Bitumen und resultierenden Bindemittel anstelle des Erweichungspunktes Ring und Kugel herangezogen wird. Ferner werden die erforderliche Berücksichtigung der Rahmenbedingung und der Unterlage beim temperaturabgesenkten Einbau verdeutlicht und im Hinblick auf die möglichen Auswirkungen der Viskositätsveränderung auf das Gebrauchsverhalten des Asphalts bei Wärme und Kälte entsprechende Prüfungen angeraten. Wie bisher wird für die Anwendung der viskositätsveränderten Bitumen und viskositätsverändernden Zusätze vorausgesetzt, dass die verwendeten Produkte in der von der BASt veröffentlichten „Erfahrungssammlung über die Verwendung von Fertigprodukten und Zusätzen zur Temperaturabsenkung von Asphalt“ gelistet sind; eine bloße Übereinstimmung der viskositätsveränderten Bitumen mit den E KvB genügt nicht. Damit spiegelt das neue M TA den aktuellen Erfahrungsstand wider und bietet wichtige Informationen zur Qualitätssicherung bei der Verwendung von viskositätsveränderten Bitumen oder viskositätsverändernden Zusätzen zur Temperaturabsenkung oder z. B. auch zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit von Walzasphalt.

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1 Einleitung

1.1 (Üb)Erarbeitung des Merkblattes für Temperaturabsenkung von Asphalt

Mit der Ausgabe 2021 liegt nun die dritte Ausgabe von dem „Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt“ (M TA) vor (Bild 1). Die erste Ausgabe von 2006 wurde vor dem Hintergrund erarbeitet, dass im Jahr 2000 ein Arbeitsplatzgrenzwert für die Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Bitumen von 10 mg/m³ festgelegt wurde, der sich letztlich auf den Einbau von Gussasphalt auswirkte und hier eine Temperaturreduzierung erforderte. In der Folge wurde in den „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt“ (ZTV Asphalt-StB), Ausgabe 2007 (FGSV, 2008c) sowie den „Technischen Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen“ (TL Asphalt-StB), Ausgabe 2007 (FGSV, 2008a) die Temperatur für den Einbau von Gussasphalt reduziert und die Verwendung von viskositätsverändernden Zusätzen ermöglicht wurde, was bereits zuvor mit dem ARS Nr. 10/2008 (BMVBS, 2008) eingeführt worden war. Zudem konnte im Jahr 2006 die erste Version der „Erfahrungssammlung über die Verwendung von Fertigprodukten und Zusätzen zur Temperaturabsenkung von Asphalt“ (BASt, 2006) veröffentlicht werden.

Bild 1: Historie der Erarbeitung des M TA

Auf der Basis weiterer Untersuchungen und zwischenzeitlich gewonnener Erkenntnisse erfolgte eine Aktualisierung der Erfahrungssammlung im Jahr 2010 (BASt, 2010) und eine Überarbeitung des Merkblattes, welches im Jahr 2011 (FGSV, 2011) herausgegeben wurde und bis jetzt Anwendung fand.

Nun bestand der Bedarf der Überarbeitung des Merkblattes einerseits in der Einbindung der 2016 veröffentlichten „Empfehlungen zur Klassifikation von viskositätsveränderten Bindemitteln“ (E KvB) (FGSV, 2016) und den hierin beschriebenen viskositätsveränderten Bitumen und andererseits der Ergänzung und Aktualisierung der Hinweise zur Viskositätsveränderung von Asphalt mit viskositätsveränderten Bitumen oder viskositätsverändernden Zusätzen. Dabei sollten auch die verschiedenen weiteren Gründe zur Anwendung der Viskositätsveränderung berücksichtigt werden.

Mit dem Arbeitsplatzgrenzwert für die Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Destillations- und Air-Rectified-Bitumen, den der Ausschuss für Gefahrstoffe im Herbst 2019 neu auf 1,5 mg/m³ (Bitumenkondensat-Standard) festlegte und welcher noch bis Ende 2024 ausgesetzt ist, wandelte sich aber nicht nur der Blick für die Überarbeitung des Merkblattes, sondern auch der Druck und die Nachfrage von außen hinsichtlich der Anwendung von temperaturabgesenktem Asphalt.

Der festgelegte Arbeitsplatzgrenzwert ist für sowohl die walz- als auch erneut die gussasphaltverarbeitende Branche eine große Herausforderung. Während aber beim Gussasphalt die Anwendung der Viskositätsveränderung zur Temperaturabsenkung bereits seit den ZTV Asphalt-StB 07 (FGSV, 2008c) Standard ist, wurde in den letzten Jahren die Viskositätsveränderung beim Walzasphalt vorrangig z. B. zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit des Asphaltmischguts bei ungünstigen Wetterbedingungen, zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit von schwer verdichtbarem Asphaltmischgut oder zur Änderung der Gebrauchseigenschaften des Asphaltes verwendet. Allein bei Baumaßnahmen in Tunneln ist die Viskositätsveränderung von Walzasphalt aus Gründen des Arbeitsschutzes zur Temperaturabsenkung vorzusehen (BMVBS, 2012) und daher Standard. Somit rückte mit der Festlegung des Arbeitsplatzgrenzwertes beim Walzasphalt die Anwendung der Viskositätsveränderung zur Temperaturabsenkung des Asphaltes wieder in den Fokus. Aus diesem Grund und weil nach dem aktuellen Stand der Diskussion in der Praxis für die Temperaturabsenkung von Asphalt eine zunehmende Anwendung in den nächsten Jahren zu erwarten ist, war dies folglich auch bei der Überarbeitung des Merkblattes zu berücksichtigen.

Vor dem Hintergrund des dringenden Handlungsbedarfs wurde bereits im März 2021 das Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau (ARS) Nr. 09/2021 (BMVI, 2021) herausgegeben, in dem eine Lösung für eine einheitliche und auch bauvertragliche Handhabung von Baumaßnahmen mit temperaturabgesenktem Walzasphalt, der aber zugleich mit Straßenfertigern mit Absaugeinrichtung einzubauen ist, beschrieben wird. Darüber hinaus wird die Erprobung von Produkten zur Temperaturabsenkung, die noch nicht in der von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) veröffentlichten Erfahrungssammlung über die Verwendung von Fertigprodukten und Zusätzen zur Temperaturabsenkung von Asphalt gelistet sind, berücksichtigt und ermöglicht.

Im September 2021 erfolgte schließlich die Veröffentlichung von dem „Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt, Ausgabe 2021“ (FGSV, 2021).

1.2 Anwendung und Voraussetzungen

Der Fokus für die Überarbeitung und Ergänzung der Hinweise und Informationen im neuen M TA, Ausgabe 2021 lag in der Verwendung von viskositätsveränderten Bitumen und viskositätsverändernden Zusätzen zur

  • Absenkung der Herstell- und Verarbeitungstemperaturen von Walz- und Gussasphalt,
  • Verbesserung der Verarbeitbarkeit von Walzasphalt und
  • Herstellung von Verkehrsflächen mit vorzeitiger

Davon unabhängig ist die Anwendung in weiteren Anwendungsgebieten möglich, wo dann aber besonders, wie auch bei der frühzeitigen Verkehrsfreigabe, die entsprechenden weiteren Technischen Regelwerke zu berücksichtigen sind.

Die Temperaturabsenkung von Asphalt ist die Reduzierung der Herstell- und Verarbeitungstemperatur von Asphalt gegenüber den für die jeweilige Asphaltmischgutart und -sorte üblichen Temperaturen. Auch wenn in verschiedenen Veröffentlichungen die Walzasphalte in Abhängigkeit der Verarbeitungstemperaturen unterschiedlichen Typen (z. B. Warmasphalt, Halbwarmasphalt und Kaltasphalt) zugeordnet werden, wird in dem M TA weiterhin keine absolute Höchsttemperatur für die Verarbeitungstemperatur und auch keine Mindest-Temperaturdifferenz für die Temperaturabsenkung genannt: Zwar kann mit den im Merkblatt beschriebenen Verfahren erfahrungsgemäß die Herstell- und Verarbeitungstemperaturen von Walz- und Gussasphalt um bis zu 30 K abgesenkt werden. Weil aber auch die konventionelle Herstell- und Verarbeitungstemperatur für das gleiche Asphaltmischgut z. B. über das Jahr und in Abhängigkeit der Einbausituation variieren kann, lässt sich kein exakter und allgemeingültiger Grenz- oder Mindestwert für die Temperaturabsenkung ableiten. Wie zuvor werden aber weiterhin Richtwerte für die Asphaltmischguttemperaturen bei der Herstellung und an der Einbaubohle für die temperaturabgesenkten Asphalte gegeben (siehe Tabelle 1 für die viskositätsveränderten Bitumen), welche im unteren Bereich oder unter den Werten liegen, die sich aus der ZTV Asphalt-StB 07 ergeben.

Bei der Überarbeitung des Merkblattes wurde weiterhin vorausgesetzt, dass die verwendeten viskositätsveränderten Bitumen oder viskositätsverändernden Zusätze in der Erfahrungssammlung (BASt, 2017) gelistet sind. Eine bloße Übereinstimmung eines viskositätsveränderten Bitumens mit den in E KvB beschriebenen Eigenschaften genügt demnach nicht. In den zuständigen Gremien bestand die mehrheitliche Auffassung, dass zur Qualitätssicherung auch weiterhin die Eignung zur Viskositätsveränderung und Temperaturabsenkung bei der Herstellung und Verarbeitung des Asphaltes und ein positives Gebrauchsverhalten über einen Zeitraum von mindestens 5 Jahren nachgewiesen sein muss, was unter anderem Voraussetzung für die Aufnahme in die Erfahrungssammlung ist. Allerdings kann dies von den viskositätsverändernden Zusätzen, die in der Erfahrungssammlung genannt werden, auch auf die viskositätsveränderten Bitumen übertragen werden, die mit den entsprechenden Zusätzen hergestellt sind.

Damit ist das M TA wie zuvor für Asphalte mit einem viskositätsverändernden organischen Zusatz (im Allgemeinen Amidwachs, Fischer-Tropsch-Wachs oder Montanwachs), einem viskositätsverändernden mineralischen Zusatz (Zeolith) oder einem viskositätsveränderten Bitumen (gebrauchsfertiges Straßenbau- oder Polymermodifiziertes Bitumen, das durch viskositätsverändernde organische Zusätze verändert worden ist) anzuwenden.

Tabelle 1: Richtwerte für Asphaltmischguttemperaturen von temperaturabgesenkten Asphalten mit gebrauchsfertigen viskositätsveränderten Bitumen nach den E KvB (FGSV 2021)

2 Ausgewählte Änderungen im neuen M TA

2.1 Keine Bestimmung mehr der maßgebenden Verdichtungstemperatur für Walzasphalt

In dem M TA 2011 (FGSV, 2011), Anhang 1 war vorgesehen, im Rahmen der Erstprüfung durch einen Vergleich der Raumdichten der Marshall-Probekörper (MPK) aus dem Asphaltmischgut ohne Viskositätsveränderung und dem Asphaltmischgut mit viskositätsverändertem Bitumen oder viskositätsveränderndem organischen Zusatz die maßgebende Verdichtungstemperatur für das viskositätsveränderte Asphaltmischgut abzuleiten, die dann auch bei der Kontrollprüfung für die Bestimmung der Bezugsraumdichte galt.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes zeigte Renken (2012) allerdings, dass bei gleicher Verdichtungstemperatur die Raumdichte am MPK des viskositätsveränderten Asphalts zwar tendenziell größer war, die Unterschiede zwischen den Raumdichten aber meist innerhalb der Verfahrenspräzision lagen. Ferner bestehen nach den Ergebnissen von Renken bei den verschiedenen Straßenbaubitumen und Polymermodifizierten Bitumen im Bereich der Verdichtungstemperatur zum Teil größere Unterschiede in der dynamischen Viskosität als sie sich beim Vergleich eines Bitumens mit dem gleichen Bitumen mit einem viskositätsverändernden organischen Zusatz zeigen. So differieren die Temperaturen für die Bitumen bei gleicher dynamischer Viskosität im Bereich der Verdichtungstemperatur bei der Zugabe von einem viskositätsverändernden organischen Zusatz zu dem Ausgangsbitumen höchstens in der Größenordnung, wie sie sich auch zwischen den verschiedenen Bitumensorten zeigt (Bild 2; ΔT = ca. 5 K zwischen 30/45 und 50/70 bei gleicher dynamischer Viskosität, ΔTvv = ca. 3 K bis 5 K durch viskositätsverändernde organische Zusätze). Der Einfluss der Bitumenart, also Straßenbaubitumen oder Polymermodifiziertes Bitumen, zeigt sich im Bild 3, wo bei gleicher dynamischer Viskosität die Temperaturdifferenz zwischen den Bitumen 25/55-55 A und 30/45 ca. 24 K beträgt, aber die Temperaturdifferenz durch die Zugabe von viskositätsverändernden organischen Zusätzen nur ΔTvv = ca. 4 K bis 8 K. Für die herkömmlichen Bitumen wurde aber in den „Technischen Prüfvorschriften für Asphalt“ (TP Asphalt-StB), Teil 30 (FGSV, 2008b) festgelegt, dass die MPK aus Asphaltmischgut mit Straßenbaubitumen oder Polymermodifiziertem Bitumen unabhängig von der Viskosität des Bitumens mit einer einheitlichen Verdichtungstemperatur von (135 ± 5)°C bzw. (145 ± 5)°C herzustellen sind.

Bild 2: Vergleich der dynamischen Viskosität von Straßenbaubitumen 30/45 (links) und 50/70 (rechts) sowie des Einflusses von viskositätsverändernden organischen Zusätzen im Bereich der Verdichtungstemperaturen (Bilder: Renken, 2012)

Bild 3: Vergleich der dynamischen Viskosität von Straßenbaubitumen 30/45 (links) und Polymermodifiziertem Bitumen 25/55-55 A (rechts) sowie des Einflusses von viskositätsverändernden organischen Zusätzen im Bereich der Verdichtungstemperaturen (Bilder: Renken, 2012)

Dies mag auch begründen, weshalb in der Praxis die Bestimmung der maßgebenden Verdichtungstemperatur nicht immer möglich war und weshalb diese teilweise gar nicht ermittelt oder nur erfahrungsbasiert bei der Erstprüfung festgelegt wurde.

Konsequenterweise ist das Verfahren zur Ermittlung der Temperatur für die Herstellung von MPK nun aus dem M TA, Ausgabe 2021 gestrichen worden. Stattdessen wurde vergleichbar zum Vorgehen bei konventionellen Bitumen festgelegt, dass die Verdichtungstemperatur für MPK aus Asphalt, der temperaturabgesenkt eingebaut werden soll, einheitlich

  • (125 ± 5)°C bei Verwendung von viskositätsverändertem Straßenbaubitumen oder von Straßenbaubitumen mit viskositätsveränderndem organischen Zusatz und
  • (135 ± 5)°C bei Verwendung von viskositätsverändertem Polymermodifiziertem Bitumen oder von Polymermodifiziertem Bitumen mit viskositätsveränderndem organischen Zusatz beträgt.

2.2 Hinweise zu den Asphaltmischguttemperaturen und der Beschaffenheit der Unterlage bei Temperaturabsenkung

Die bereits zuvor im M TA enthaltene Tabelle mit Richtwerten für die Asphaltmischguttemperaturen von temperaturabgesenktem Asphalt einerseits bei der Herstellung und andererseits an der Einbaubohle wurde beibehalten und um eine Tabelle mit Richtwerten für die viskositätsveränderten Bitumen (Tabelle 1) ergänzt. Ferner wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die genannten niedrigeren Temperaturen nur angestrebt werden können, wenn stabil günstige Witterungsbedingungen herrschen: Der temperaturabgesenkte Asphalt besitzt eine geringere thermische Energie. In der Folge kann das Asphaltmischgut beim Einbau, insbesondere von dünneren Asphaltschichten, bei ungünstigen Bedingungen schneller auskühlen, wodurch nicht nur die Möglichkeit der Verdichtung reduziert wird, sondern was sich gegebenenfalls auch auf den Schichtenverbund auswirken kann. Daher wird auch hinsichtlich der Unterlage darauf hingewiesen, dass auf oder in der Unterlage keine nennenswerte Restfeuchte vorhanden sein darf, die einen schädigenden Einfluss, wie eine Kavernen- oder Blasenbildung oder eine Beeinträchtigung des Schichtenverbundes erwarten lässt. Zwar gilt dies im Grundsatz auch im konventionellen Straßenbau, aber vor dem Hintergrund der Temperaturabsenkung wurde dies nochmals deutlich formuliert.

Dies bedeutet letztendlich auch, dass die temperaturabgesenkte Bauweise, zumindest bei geringeren Einbaudicken, aus Gründen der Qualitätssicherung zukünftig eventuell nur in einem kürzeren jahreszeitlichen Fenster ausgeführt werden kann, wie es bereits für einige Erhaltungsbauweisen bekannt ist, sofern nicht andere geeignete Maßnahmen ergriffen werden.

2.3 Empfehlungen für die Anwendung von viskositätsveränderten Bitumen oder resultierenden Bindemitteln zur Anwendung mit viskositätsverändernden organischen Zusätzen

Vergleichbar zu den „Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt“, Ausgabe 2007/Fassung 2013 (ZTV Asphalt-StB 07/13) (FGSV, 2014c), Tabelle 2 werden in dem M TA nun erstmals auch Empfehlungen für den Einsatz der viskositätsveränderten Bitumen in Walz- und Gussasphalten (Tabelle 2 bzw. Tabelle 3) sowie die Bitumen oder resultierenden Bindemittel zur Anwendung mit am Asphaltmischwerk dosierten viskositätsverändernden organischen Zusätzen in Walzasphalten (Tabelle 4) in Abhängigkeit der Belastungsklasse gegeben. Hierbei fand eine enge Abstimmung mit dem aktuellen Stand der zukünftigen ZTV Asphalt-StB, aber auch dem damals noch in Bearbeitung befindlichen ARS Nr. 09/2021 statt, um eventuelle spätere Widersprüche möglichst zu vermeiden. Dabei ist zu betonen, dass die aufgelisteten Bitumen und Bindemittel nicht nur vor dem Hintergrund der Temperaturabsenkung, sondern auch zur Verbesserung der Verdichtbarkeit von Walzasphalt genannt sind, also eine Temperaturabsenkung hierbei nicht zwingend vorausgesetzt wurde. Daher ist – wie auch bei den zweckmäßigen Bindemitteln nach den ZTV Asphalt-StB 07/13 – bei der Wahl des Bitumens und Konzeption des Asphaltmischgutes der Anwendungsfall einzeln zu berücksichtigen und mit dem ingenieurmäßigen Sachverstand zu bewerten.

In den Tabellen stehen die viskositätsveränderten Bitumen der Kategorie L und H (Phasenübergangstemperatur zwischen 80 °C und 100 °C bzw. zwischen 100 °C und 120 °C; vgl. E KvB) gleichberechtigt nebeneinander. Die Wahl und Festlegung der Kategorie sollte dem Auftragnehmer überlassen sein, weil diese auch das Einbauzeitfenster einschließlich Verdichtung und die Einbautechnologie beeinflusst. Gleichwohl werden im M TA für die Verwendung der viskositätsveränderten Bitumen in Walzasphalten zur Temperaturabsenkung nach bisherigen Erfahrungen viskositätsveränderte Bitumen der Kategorie L empfohlen.

Bei der Anwendung von einem viskositätsverändernden mineralischen Zusatz gelten weiterhin die Festlegungen in den ZTV Asphalt-StB 07/13.

Tabelle 2: Empfohlene viskositätsveränderte Bitumen nach den E KvB (resultierendes Bindemittel) zur Verwendung beim temperaturabgesenkten Einbau oder zur Verbesserung der Verdichtbarkeit von Walzasphalt in Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung (FGSV, 2021)

Tabelle 3: Empfohlene viskositätsveränderte Bitumen nach den E KvB zur Verwendung  in Gussasphalt in Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung (FGSV, 2021)

Tabelle 4: Empfohlene resultierende Bindemittel zur Anwendung mit viskositätsverändernden organischen Zusätzen zur Verwendung beim temperaturabgesenkten Einbau oder zur Verbesserung der Verdichtbarkeit von Walzasphalt in Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung (FGSV, 2021)

2.4 Anwendung der Äquisteifigkeitstemperatur als Kennwert des viskositätsveränderten Bitumens bzw. resultierenden Bindemittels

Die Eignung des Erweichungspunktes Ring und Kugel zur Beschreibung und Prüfung der Eigenschaften eines Bitumens ist bereits seit Längerem in Diskussion, weshalb unter anderem auch ergänzende Prüfungen am Bitumen mit dem ARS Nr. 08/2019 (BMVI, 2019) festgelegt wurden. Als zielführende Alternative zur Charakterisierung eines Bitumens, besonders wenn dieses modifiziert ist, oder auch eines rückgewonnenen Bindemittels gilt die Äquisteifigkeitstemperatur mit dem korrespondierenden Phasenwinkel (z. B. Wistuba et al., 2018). So sind auch bereits in den E KvB die viskositätsveränderten Bitumen nicht mehr über den Erweichungspunkt Ring und Kugel, sondern – neben weiteren Merkmalen und Eigenschaften – über die Äquisteifigkeitstemperatur T (G* = 15 kPa) bei 1,59 Hz und den Phasenwinkel δ (G* = 15 kPa) bei 1,59 Hz klassifiziert.

Dies wird im M TA berücksichtigt und die Äquisteifigkeitstemperatur mit dem Phasenwinkel, welche in Anlehnung an die „Arbeitsanleitung zur Bestimmung des Verformungsverhaltens von Bitumen und bitumenhaltigen Bindemitteln im Dynamischen Scherrheometer (DSR) – Durchführung im Temperatursweep“ (AL DSR-Prüfung (T-Sweep)) (FGSV 2014a) oder nach der „Arbeitsanleitung zur Bestimmung des Verformungsverhaltens von Bitumen und bitumenhaltigen Bindemitteln im Dynamischen Scherrheometer (DSR) – Teil 4: Durchführung des Bitumen-Typisierungs-Schnell-Verfahrens“ (AL DSR (BTSV)) (FGSV, 2017) zu ermitteln sind, zur Prüfung der Eigenschaften sowohl der viskositätsveränderten Bitumen als auch der Straßenbau- oder Polymermodifizierten Bitumen mit am Asphaltmischwerk dosierten viskositätsverändernden organischen Zusätzen empfohlen.

Ferner wird für die Kontrollprüfung angeraten, dass anstelle des Erweichungspunktes Ring und Kugel die Äquisteifigkeitstemperatur zur Kontrolle und Bewertung der Zusammensetzung des Asphaltmischguts ermittelt werden sollte. Die Äquisteifigkeitstemperatur des in der Kontrollprüfung rückgewonnenen Bindemittels sollte die im Eignungsnachweis angegebene Äquisteifigkeitstemperatur am rückgewonnenen Bindemittel dann um nicht mehr als 8 K über- oder unterschreiten.

Diese Regelung ist aus den ZTV Asphalt-StB 07/13 bereits für den Erweichungspunkt Ring und Kugel bei Verwendung von viskositätsveränderten Bitumen oder viskositätsverändernden Zusätzen im Gussasphalt bekannt. In dem AK 7.3.7 erfolgte hierzu eine Datensammlung und -auswertung, in der für verschiedene Walz- und Gussasphalte mit viskositätsverändertem Bitumen oder Bitumen mit viskositätsverändernden Zusätzen sowie mit oder ohne Asphaltgranulat die Äquisteifigkeitstemperatur sowie der Erweichungspunkt Ring und Kugel des rückgewonnenen Bindemittels aus der Kontrollprüfung dem jeweiligen Wert aus dem Eignungsnachweis gegenübergestellt wurde. Hierbei zeigt sich, dass die Differenz zwischen der Kontrollprüfung und dem Eignungsnachweis für die Äquisteifigkeitstemperatur im Mittel und auch mit der Standardabweichung niedriger ist als beim Erweichungspunkt Ring und Kugel und dass die Anforderung von ±8 K üblicherweise erfüllt wird. Somit kann die Anforderungen an eine Differenz von höchstens 8 K zu dem Wert der Erstprüfung auch für die Äquisteifigkeitstemperatur gestellt werden.

Ebenso wird zur Qualitätssicherung empfohlen, bei der Asphaltmischgutherstellung diese Kennwerte zu bestimmen.

2.5 Berücksichtigung der Zugabe von Asphaltgranulat

Angesichts des allgemeinen Erfordernisses, die Ressourcen möglichst schonend und sinnvoll einzusetzen, ist auch bei der Herstellung von viskositätsveränderten Asphalten die Zugabe von Asphaltgranulat zu berücksichtigen. Entsprechend der auch für die zukünftige ZTV Asphalt-StB vorgesehenen Änderung, dass die Angabe der zweckmäßigen Bitumen für alle Asphaltmischgutarten auch bei Zugabe von Asphaltgranulat – dann für das resultierende Bindemittel – gilt, wurde dies auch bei den Empfehlungen für die viskositätsveränderten Bitumen (Tabelle 2 und Tabelle 3) und resultierenden Bindemittel (Tabelle 4) vorausgesetzt.

Dass das viskositätsveränderte Bitumen nach Zugabe des Asphaltgranulats auch dem vorgesehenen viskositätsveränderten Bitumen entspricht, sollte dann mit den Kenndaten Äquisteifigkeitstemperatur und korrespondierender Phasenwinkel sowie Phasenübergangstemperatur nachgewiesen werden, welche der jeweiligen Klassifikation in den E KvB entsprechen sollten. Darüber hinaus wird empfohlen, diese Kennwerte zur Erfahrungssammlung auch an dem frischen, zugegebenen Bitumen, dem aus dem Asphaltgranulat rückgewonnenen Bindemittel und dem aus dem konzipierten Asphaltmischgut rückgewonnenen resultierenden Bindemittel (bei den Letzteren nur die Äquisteifigkeitstemperatur und der korrespondierende Phasenwinkel) zu bestimmen.

Für die resultierenden Bindemittel, denen der viskositätsverändernde organische Zusatz am Asphaltmischwerk zugeben wird, gilt dies im Grundsatz nicht und wird der Nachweis zunächst noch über den Erweichungspunkt Ring und Kugel und die entsprechenden Anforderungen nach den TL Bitumen-StB zu führen sein. Allerdings wird auch hier zur Erfahrungssammlung empfohlen, die Äquisteifigkeitstemperatur mit korrespondierendem Phasenwinkel am rückgewonnenen Bindemittel aus dem Asphaltgranulat und dem aus dem konzipierten Asphaltmischgut rückgewonnenen resultierenden Bindemittel zu bestimmen.

Hierbei gilt jeweils, dass alle diese Werte im Eignungsnachweis zusätzlich gefordert werden sollten, damit diese auch dem Auftraggeber vorliegen.

Die zur Erfahrungssammlung zu bestimmenden Kennwerten sollen unter anderem dazu dienen, zukünftig eine Aussage dazu treffen zu können, ob auch für diese Kennwerte eine Berechnung des Wertes ausgehend von den jeweiligen Werten an den Ausgangs-Baustoffen möglich ist, ähnlich wie es derzeit für den Erweichungspunktpunkt Ring und Kugel bei Verwendung von Asphaltgranulat praktiziert wird. Ferner ist die Angabe der Äquisteifigkeitstemperatur am aus dem konzipierten Asphaltmischgut rückgewonnenen Bindemittel erforderlich, soll im Rahmen der Kontrollprüfung diese alternativ zum Erweichungspunkt Ring und Kugel herangezogen werden.

Im Sinne der Qualitätssicherung und zur Aufklärung möglicher Abweichungen ist die Entnahme von Rückstellproben von den zugegebenen Komponenten (Asphaltgranulat, frisches viskositätsverändertes Bitumen oder Bitumen und viskositätsverändernder organischer Zusatz) im Zuge der Herstellung des Asphaltmischguts empfehlenswert.

2.6 Zusätzliche Untersuchungen zum Gebrauchsverhalten bei Kälte und Wärme

In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des viskositätsveränderten Bitumens oder der Wahl und Dosierung des viskositätsverändernden organischen Zusatzes wird die Viskosität des Bitumens bzw. resultierenden Bindemittels gegenüber einem nicht viskositätsveränderten Bitumen und damit die Steifigkeit des Asphaltes im Gebrauchstemperaturbereich in unterschiedlichem Maß erhöht. Dadurch wird erfahrungsgemäß der Widerstand gegen bleibende Verformung erhöht und kann aber auch der Widerstand gegen Rissbildung verändert werden. Aus diesem Grund wird in dem neuen M TA ausdrücklich darauf hingewiesen, dies bei der Anwendung zu berücksichtigen. Ebenso wird deswegen empfohlen, das Gebrauchsverhalten im Rahmen der Erstprüfung zu untersuchen und hierbei

  • zur Ansprache der Kälteeigenschaften am Asphaltmischgut für Asphaltdeckschichten aus Walz- oder Gussasphalt den Abkühlversuch nach den TP Asphalt-StB, Teil 46 A (FGSV, 2013) und
  • zur Ansprache des Verformungsverhaltens bei Wärme an Asphaltmischgut für Asphaltdeck- und Asphaltbinderschichten den Einaxialen Druck-Schwellversuch nach den TP Asphalt-StB, Teil 25 B 1 (FGSV, 2020b) durchzuführen.

Dabei wird die Untersuchung des Widerstands gegen Verformungen bei Wärme angesichts der zu erwartenden Beanspruchung nur für die entsprechenden Asphalte angeraten, die in Verkehrsflächen der Belastungsklasse Bk10 oder höher eingesetzt werden sollen.

Für Gussasphalt gilt die Regelung nach den ZTV Asphalt-StB 07/13 und den „Technischen Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen“, Ausgabe 2007/Fassung 2013 (TL Asphalt-StB 07/13) (FGSV, 2014b), sodass hier das Verformungsverhalten bei Wärme mit dem dynamischen Stempeleindringversuch nach den TP Asphalt-StB, Teil 25 A 1 (FGSV, 2020a) ohnehin zu prüfen ist.

Die Empfehlungen zur Ansprache der Kälteeigenschaften und des Verformungsverhaltens bei Wärme gelten auch bei Verwendung von viskositätsverändernden mineralischen Zusätzen, auch wenn für diese keine Veränderung des Gebrauchsverhaltens infolge des Zusatzes zu erwarten ist. Allerdings sollen diese Prüfungen auch in den zukünftigen ZTV Asphalt-StB bzw. den zukünftigen TL Asphalt-StB vorgesehen werden, sodass dem hier bereits vorab gefolgt wurde, um spätere Widersprüche zu vermeiden.

3 Zusammenfassung und Ausblick

Das Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt ist umfassend überarbeitet und aktualisiert worden, wobei die Anwendung der Viskositätsveränderung besonders sowohl zur Temperaturabsenkung als auch zur Veränderung des Gebrauchsverhaltens betrachtet worden. Bei der Überarbeitung wurden die Regelungen zu gebrauchsfertigen viskositätsveränderten Bitumen und viele Erläuterungen und Hinweise zur Anwendung der viskositätsveränderten Bitumen oder viskositätsverändernden Zusätze ergänzt.

Insgesamt ergibt sich bei der Umsetzung der Hinweise und Empfehlungen im M TA ein etwas höherer Prüfumfang bei der Konzeption und Anwendung von Asphalten mit viskositätsveränderten Bitumen oder viskositätsverändernden Zusätze als vorher beschrieben und derzeit bei konventionellen Asphalten erforderlich; dieser dient aber der Qualitätssicherung und ist zur (weiteren) Erfahrungssammlung erforderlich und zweckmäßig, insbesondere wenn die Vertragsparteien noch keine oder nur wenig Erfahrung mit temperaturabgesenktem Asphalt besitzen.

Da die Handhabung, die Verarbeitung und das Gebrauchsverhalten von Asphalt mit viskositätsverändernden mineralischen Zusätzen sich nicht wesentlich von konventionellem Asphalt unterscheidet, betreffen die erarbeiteten Änderungen und Neuerungen diese Anwendung im Wesentlichen nur im Zusammenhang mit der Temperaturabsenkung.

Weiterhin wurde versucht, bereits eine möglichst weitgehende Abstimmung mit den ebenso in Überarbeitung befindlichen ZTV und TL Asphalt-StB vorzunehmen, um etwaige spätere Widersprüche zu vermeiden. Damit ist das neue M TA hinsichtlich der Anwendung der Viskositätsveränderung mit Produkten, die nach den verschiedenen Empfehlungen und Regelungen sowie der Erfahrungssammlung über die Verwendung von Fertigprodukten und Zusätzen zur Temperaturabsenkung von Asphalt als geeignet einzustufen sind, auf einem aktuellen Stand. Für die im Sinne der Reduzierung der Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Bitumen zu erwartende zunehmende Temperaturabsenkung von Asphalt ist hiermit ein Dokument gegeben, welches sachdienliche Hinweise zur Umsetzung, aber auch der Qualitätssicherung bei der temperaturabgesenkten Asphaltbauweise gibt.

Ausgehend von weiteren Erfahrungen und Erkenntnissen aus beispielsweise aktuell initiierter Forschung und weiteren Erprobungsstrecken, ist jedoch bereits jetzt absehbar, dass auch beim M TA – wie bei jedem Technischen Regelwerk – zu gegebener Zeit erneut eine Überarbeitung erforderlich wird.

Für die weiteren Verfahren und Produktarten, welche noch nicht in der Erfahrungssammlung gelistet sind und nicht vom M TA behandelt werden, soll in einem ersten Schritt im AK 7.3.7 als nächstes ein Dokument zu den weiteren Methoden zur Temperaturabsenkung von Asphalt erarbeitet werden. Das Thema Schaumbitumen wird allerdings nicht Inhalt sein, weil hierfür ein separater Arbeitskreis in der FGSV gegründet worden ist.

Zuletzt bleibt noch den bei der Überarbeitung des M TA involvierten Mitgliedern, insbesondere den Mitgliedern des AK 7.3.7, für die konstruktive und engagierte Mit- und Zuarbeit herzlich zu danken.

Literaturverzeichnis

  1. Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) (2006): Erfahrungssammlung über die Verwendung von Fertigprodukten und Zusätzen zur Temperaturabsenkung von Asphalt, Stand: August 2006. Veröffentlicht durch die Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach
  2. Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) (2010): Erfahrungssammlung über die Verwendung von Fertigprodukten und Zusätzen zur Temperaturabsenkung von Asphalt, Stand: November 2010. Veröffentlicht durch die Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach
  3. Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) (2017): Erfahrungssammlung über die Verwendung von Fertigprodukten und Zusätzen zur Temperaturabsenkung von Asphalt, Stand: Juni 2017. Veröffentlicht durch die Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach
  4. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) (2008): Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 10/2008, Betreff: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB 01). Bonn, 05.06.2008
  5. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) (2012): Hinweise zu den ZTV-ING – Teil 5 – Abschnitt 1, Hinweise zu Planung, Entwurf und Ausführung. Stand 30.03.2012
  6. Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) (2019): Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 08/2019, Betreff: Durchführung von Prüfungen an Straßenbau- und Polymermodifizierten Bitumen. Bonn, 18.06.2019
  7. Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) (2021): Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur: Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 09/2021, Betreff: Durchführung von Erprobungsstrecken bei Baumaßnahmen an Bundesfernstraßen zum Einsatz von temperaturabgesenktem Walzasphalt in Verbindung mit Absaugeinrichtungen am Straßenfertiger. Bonn, 25.03.2021
  8. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2008a): Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen (TL Asphalt-StB), Ausgabe 2007, Köln
  9. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2008b): Technische Prüfvorschriften für Asphalt, Teil 30: Herstellung von Marshall-Probekörpern mit dem Marshall-Verdichtungsgerät (MVG) (TP Asphalt-StB, Teil 30), Ausgabe 2007, Köln (FGSV 756/30)
  10. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2008c): Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB), Ausgabe 2007, Köln
  11. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2011): Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt (M TA), Ausgabe 2011, Köln
  12. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2013): Technische Prüfvorschriften für Asphalt, Teil 46 A: Kälteeigenschaften, Einaxialer Zugversuch und Abkühlversuch (TP Asphalt-StB, Teil 46 A), Ausgabe 2013, Köln (FGSV 756/46 A)
  13. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2014a): Arbeitsanleitung zur Bestimmung des Verformungsverhaltens von Bitumen und bitumenhaltigen Bindemitteln im Dynamischen Scherrheometer (DSR) – Durchführung im Temperatursweep (AL DSR-Prüfung (T-Sweep)), Ausgabe 2014, Köln (FGSV 722)
  14. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2014b): Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen (TL Asphalt-StB), Ausgabe 2007/Fassung 2013, Köln (FGSV 797)
  15. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2014c): Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB), Ausgabe 2007/Fassung 2013, Köln (FGSV 799)
  16. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2016): Empfehlungen zur Klassifikation von viskositätsveränderten Bindemitteln (E KvB), Ausgabe 2016, Köln (FGSV 727)
  17. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2017): Arbeitsanleitung zur Bestimmung des Verformungsverhaltens von Bitumen und bitumenhaltigen Bindemitteln im Dynamischen Scherrheometer (DSR) – Teil 4: Durchführung des Bitumen-Typisierungs-Schnell-Verfahrens (AL DSR-Prüfung (BTSV)), Ausgabe 2017, Köln (FGSV 720)
  18. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2020a): Technische Prüfvorschriften für Asphalt, Teil 25 A 1: Dynamischer Stempeleindringversuch an Gussasphalt bei Wärme (TP Asphalt-StB, Teil 25 A 1), Ausgabe 2020, Köln (FGSV 756/25 A 1)
  19. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2020b): Technische Prüfvorschriften für Asphalt, Teil 25 B 1: Einaxialer Druck-Schwellversuch – Bestimmung des Verformungsverhaltens von Walzasphalt bei Wärme (TP Asphalt-StB, Teil 25 B 1), Ausgabe 2020, Köln (FGSV 756/25 B 1)
  20. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) (2021): Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt (M TA), Ausgabe 2021, Köln (FGSV 766)
  21. Renken, P. (2012): Walzasphalte mit viskositätsabsenkenden Additiven – Entwicklung und Optimierung der Eignungs- und Kontrollprüfungsverfahren und Bestimmung der Einflüsse auf die performance-orientierten Asphalteigenschaften. AiF-Forschungsvorhaben-Nr. 15589 N, Schlussbericht, Technische Universität Braunschweig, Braunschweig
  22. Wistuba, M. P.; Schrader, J.; Alisov, A. (2018): Das Bitumen-Typisierungs-Schnell-Verfahren. Straße und Autobahn, 69, 8, Kirschbaum Verlag, Bonn, 645-65