Asphalt ist eine natürliche oder technisch hergestellte Mischung aus dem BindemittelBitumen undGesteinskörnungen, die imStraßenbau fürFahrbahnbefestigungen, imHochbau fürBodenbeläge, imWasserbau und seltener imDeponiebau zurAbdichtung verwendet wird. Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen sind Asphaltbefestigungen in verschiedenartige Schichten unterteilt. Hierbei werdenAsphalttrag-,Asphaltbinder- undAsphaltdeckschichten unterschieden. Je nach Dicke und Lage liefern sie ihren Anteil zurTragfähigkeit der Gesamtkonstruktion, sofern alle Schichten zu einem kompaktenBaukörper verbunden sind. Asphalt verhält sich chemisch nahezuinert (trägesReaktionsverhalten) und weist einthermoplastisches Verhalten auf.
Das Wort leitet sich vonaltgriechischἄσφαλτοςásphaltos („Asphalt, Erdharz“) ab, das seinerseits ein mittelsAlpha privativum negiertes Verbalsubstantiv vonσφάλλεσθαιsphállesthai („zum Fallen bringen“) ist. Dies geht vermutlich darauf zurück, dass Asphalt ursprünglich alsBindemittel im Mauerbau verwendet wurde und die Mauern vor demUmgestoßenwerden (Umfallen) schützte.[1] DieRömer nannten den Stoffpix tumens („schwellendes oder aufwallendes Pech“); daraus entstand dann der BegriffBitumen. Asphalt und Bitumen hielt man früher für zurEinbalsamierung vonLeichen verwendete Substanzen. Einearabische Bezeichnung dafür ist deshalb „mum“, abgeleitet vompersischenmûm,môm für Wachs;latinisiert wurde darausMumia[2] (vgl. auch „Mumijo“). Man unterschied zudemBitumen asphaltum (auchaspaltum) undBitumen iudaicum[3] bzw.Bitumen judaicum[4] (Asphalt vomToten Meer).[5][6]
DerBaustoff Asphalt wird landläufig fälschlicherweise mitTeer gleichgesetzt. Anders als Asphalt, dessen Bindemittel Bitumen ausErdöl gewonnen wird, entsteht das Bindemittel Teer jedoch durchPyrolyse vonHolz oderKohle. Teer gilt alsgesundheitsgefährdend und seine Verwendung ist in derBundesrepublik Deutschland im Straßenbau seit 1984 verboten.[7] Festgeschrieben ist dieser Sachverhalt inTechnische Regeln für Gefahrstoffe 551. In der Zeit vor seinem Verbot war Teer ein häufig verwendeter Baustoff imBauwesen, z. B. bei der sogenanntenStaubfreimachung.
Äußerlich unterscheiden sich die beiden Stoffe durch Geruch und Aussehen geringfügig. So besitzt Bitumen einen neutralen Geruch und eine schwarze Farbe, Teer dagegen riecht leicht süßlich und besitzt eine leichte Braunfärbung.
Auch bei derWiederverwertung muss teerhaltiges Material gesondert entsorgt werden. Der EU-weit geltendeAbfallartenkatalog, in Deutschland über dieAbfallverzeichnis-Verordnung umgesetzt, stuft teerhaltigeAbfallstoffe als gefährlichen Abfall ein. Ausgebaute Asphalte dagegen können ohne Bedenken wiederverwertet werden.
DieFestigkeit von Asphalt wird von den Temperaturverhältnissen bestimmt. Bei tiefen Temperaturen (Winter) verhält er sichelastisch, bei hohen Temperaturen (Sommer) dagegenviskoelastisch. Dieses Temperaturverhalten hat unmittelbaren Einfluss aufElastizitäts- undSchubmodul des Asphalts. Der Elastizitätsmodul beschreibt die Spannung im Asphalt, die infolge einer lastbedingtenVerformung auftritt. Er schwankt zwischen 1000 N/mm² im Sommer und 9000 N/mm² im Winter. DerSchubmodul gibt die Spannungen wieder, die infolge von Schubverformungen im Asphalt erzeugt werden.
Die Werkstoffkennwerte von Asphalt sind abhängig von dem Mischungsverhältnis und den Eigenschaften der beiden BestandteileBitumen undGesteinskörnung. Das Mischungsverhältnis liegt grob bei 95 %Gesteinskörnung und 5 %Bitumen, dieses Verhältnis kann jedoch nach oben oder unten geringfügig verändert werden. Die beigegebene Menge (sogenannterBindemittelgehalt) und dieHärte (also dieBindemittelsorte) des Bitumens verändern dasMaterialverhalten wesentlich. DieBindemittelsorte bestimmt weiter auch denErweichungspunkt, welcher mit demRing- und Kugelversuch nachgewiesen werden kann, dieBindemittelhärte wird mit derNadelpenetration ermittelt.
DieGesteinskörnung übernimmt die Stützfunktion im Asphalt und muss in ihrerKorngrößenzusammensetzung, der sogenanntenSieblinie, auf die Belastung abgestimmt werden. Fehlen gewisse Korngrößen, alsoKornanteile, in der Sieblinie, wie beispielsweise imoffenporigen- oderSplittmastixasphalt, so spricht man von einerAusfallkörnung.
Um ein gutes Tragverhalten zu erzielen, ist dieKornzusammensetzung so einzustellen, dass eine möglichst dichteGesteinsmischung entsteht. Zusammen mit einer sachgemäßenVerdichtung beim Einbau wird so einhohlraumarmer Asphalt erstellt (Ausnahme offenporiger Asphalt). Des Weiteren müssen dieGesteinskörnungenfrostbeständig und im Falle einerAsphaltdeckschicht polierresistent sein.
Asphalt ist wasserundurchlässig, wenn derHohlraumgehalt ≤ 2–3 Vol.-% ist. Asphalte zeigen auch, wenn siedurchströmt werden, keineErosionserscheinungen; dieAdhäsion zwischen Mineralstoff und Bitumen sowie dieKohäsion des Bitumens verhindern dies.[8]
DerBaustoff Asphalt trägt heutzutage den wesentlichen Anteil an den Baustoffen für die Fahrbahnoberfläche von Straßen. So waren nach Angaben aus dem Jahr 2005 beispielsweise in der Bundesrepublik Deutschland 95 % aller befestigten Straßen mit einerDeckschicht aus Asphalt versehen.[9] Bei genauerer Betrachtung erkennt man, dass dort ungefähr 75 % derGemeinde- undStadtstraßen sowie derBundesautobahnen eine Fahrbahnoberfläche aus Asphalt haben.[10] Die übrigen 25 % besitzen einePflaster- oderBetondecke. Auf deutschenBundesstraßen wird fast ausschließlich Asphalt verwendet.
Im Jahr 2016 wurden in Deutschland 41 Mio. TonnenAsphaltmischgut produziert. Davon waren 26,6 %Ausbauasphalt, der wiederverwertet wurde.[11]In Österreich beläuft sich die Asphaltmischgutproduktion auf 7 Mio. Tonnen jährlich.[12]
Aufgrund von archäologischenAusgrabungen lässt sich feststellen, dass bereits in der frühenAntike (um 1200 v. Chr.) natürlicher Asphalt verwendet wurde,[13] umWaffen und Geräte herzustellen sowieSchmuck undSkulpturen farbig zu gestalten. Speziell in der RegionMesopotamien fand das Material häufig Verwendung, da hier Naturasphaltvorkommen vorlagen. So fertigten die dort lebenden Völker, beispielsweise dieSumerer, Gefäße und Schilfboote(Guffa), die mit Asphalt abgedichtet wurden.[14] Des Weiteren nutzten sie das Material alsMörtel fürLehmziegel. Einen solchen Hinweis findet man auch inGen 11,3 ELB beimTurmbau zu Babel, der nach streng biblischer Chronologie in die Zeit von ca. 2300–2200 v. Chr. einzuordnen ist.[15]
Über die Jahrtausende erweiterten sich die Einsatzfelder, so dass um 2000 v. Chr. neben Mesopotamien auch inIndien undEuropa Naturasphalt alsDichtungsmaterial für Bäder, Boote, Kanäle,Toiletten undUferböschungen verwendet wurde. InMohenjo-Daro, einem der beiden Hauptzentren derInduskultur in Pakistan, wurde ein 12 Meter mal 7 Meter großesBadebecken mit einer dicken Schicht Asphalt abgedichtet.[16] Etwa 2100 v. Chr. ließ sich KönigGudea von Lagasch, einem Stadtstaat in Südmesopotamien, über hundert Tonnen Asphalt per Schiff anliefern.[17] Es scheint also, dass ein schwunghafter Handel mit Erdölprodukten kein Privileg derNeuzeit ist. Um 2050 v. Chr. entstand die Nanna-Zikkurat vonUr, ein dreistufiger Turm mit in Asphalt verlegtenBrandziegeln und großflächigen, mit Asphalt bedecktenTerrassen. Im 7. Jahrhundert v. Chr. kam Asphalt imassyrischen undbabylonischen Reich bereits im Straßenbau zum Einsatz. Er diente dort alsFugenmaterial oder alsMörtelbett von Prachtstraßen (Aibur-Schabu).[13] Ferner wurde Asphalt zur Abdichtung derHängenden Gärten der Semiramis herangezogen. Ende der 1980er Jahre wurde nachgewiesen, dass dieÄgypter Erdölasphalt aus dem Gebiet desToten Meeres („Judenpech“, „Judenleim“,bitumen judaicum, „Erdpech“[18][19]) zur Einbalsamierung ihrerPharaonen eingesetzt hatten, was Historiker bis dahin ausgeschlossen hatten.[20] Während der Zeit desRömischen Reichs diente er um 100 v. Chr. alsFugenmörtel vonrömischen Straßen inPompeji. Ausgehend vonPlinius dem Älteren erhielt Asphalt den NamenBitumen Iudaicum „Judenpech“. Die Römer, als die großen Straßenbauer der Antike, verwendeten Bitumen kaum, sie benutzten vor allemHolzteerpech.[21]
Nach dem Verfall des Römischen Reiches und dem Beginn desMittelalters verlor Asphalt stark an Bedeutung, was sich erst im 18. Jahrhundert wieder änderte. Um das Jahr 1000 wurde inArabien die Gewinnung von Bitumen aus Naturasphalt begonnen. Dies wurde erreicht, indem der Naturasphalt erhitzt wurde und so das Bitumen ausschwitzen konnte.
Wie Erdöl fand auch Bitumen bzw. Asphalt (lateinischasphaltum, auchaspaltum) Anwendung in der mittelalterlichen und frühneuzeitlichenHeilkunde.[22][23]
Neben der Verwendung als Baustoff wurde Asphalt im 15. Jahrhundert im Reich derInka in Süd- und Mittelamerika ebenfalls für medizinische Zwecke herangezogen.
Auf seinenErkundungsreisen entdeckte SirWalter Raleigh am 22. März 1595 einen natürlichenAsphaltsee, der sich auf der InselTrinidad befindet (La Brea Pitch Lake). Er nutzte die Gelegenheit und die Eigenschaften des Asphalts, umLecks abzudichten, da sein Schiff sonst nicht mehrseetauglich gewesen wäre. Den dort aus dem Untergrund hervortretenden Asphalt nutzt man bis heute im Straßenbau.
1712 entdeckte der griechische ArztEirini d’Eirinis das gigantische AsphaltvorkommenLa Presta imVal de Travers in derSchweiz.[24] Vorerst interessierte er sich nur für dessen medizinische Anwendung. Wegen der technischen Vorzüge dieses Materials verfasste er schließlich im Jahr 1721 seine „Dissertation über den Asphalt oder Naturzement“ und begründete mit seinen Untersuchungen die moderneAsphalttechnologie. Aus dem insgesamt über 100 km langenLabyrinth von Gängen undStollen derAsphaltminen im Val de Travers wurde in der Folge während rund drei Jahrhunderten (von 1712 bis 1986) Asphalt gefördert und in die ganze Welt exportiert.[25] Nach verschiedenen Inhabern gelangten die Minen 1873 in den Besitz der englischen FirmaNeuchâtel Asphalt Company Ltd. und wurden 1960 von der größten europäischen Straßenbaufirma, dem englischen UnternehmenTarmac, aufgekauft. In Frankreich wurden 1756 beiLobsann im Elsass und 1797 beiSeyssel in Obersavoyen weitere bedeutende Vorkommen entdeckt.
Zur Herstellung vonStraßenbelägen wurde anfangsGussasphalt verwendet, eine Mischung ausAsphaltmastix (eingeschmolzener pulverisierter Asphaltstein) undAsphaltteer (früher alsGoudron bezeichnet), zum Teil angereichert mitKies oderSand. 1835 wurden inParis die erstenBürgersteige (auf demPont Royal und demPont du Caroussel) auf diese Weise befestigt. Wenige Jahre später brachte man den Gussasphalt auch im Straßenbau zur Anwendung (inLyon 1838 und in Paris 1840). Allerdings erwies sich das Erweichen des Materials im Sommer als Problem.
Man ging daher schon bald dazu über, stattdessenStampfasphalt (zerkleinerter natürlicher Asphaltstein) zu verwenden (in Paris bereits 1854, inLondon,Wien undBerlin erst gegen 1870). Dieser wurde auf eine Betonunterlage aufgebracht und anschließend durchStampfen auf eine Stärke von nur wenigen Zentimetern verdichtet. Durch die Einwirkung desVerkehrs wurde der Stampfasphalt im Laufe der Zeit weiterverdichtet und zugleichpoliert. Dabei erwies es sich als Nachteil, dass die Fahrbahnoberflächen bei Regen ausgesprochen glatt waren und Fahrzeuge (insbesondere mitGummibereifung) dadurch sehr leicht insSchlittern geraten konnten, was zu zahlreichenVerkehrsunfällen führte. Noch im Jahre 1928 empörte sich dieVossische Zeitung darüber, dass dieBerliner Tiefbauverwaltung trotz des großenUnfallrisikos nicht von der Verwendung desStampfasphaltes abrücken wollte, wie dies in Paris und Wien bereits geschehen war.
Die heute geläufigenWalzasphaltdecken (ein Gemisch ausSanden bestimmter Korngröße undErdölbitumen) wurden inNordamerika bereits in den 1870er-Jahren entwickelt, verbreiteten sich inEuropa aber erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts (Stuttgart 1911,Hamburg 1912 undDresden 1913).
Der Baustoff Asphalt gewann Anfang des 20. Jahrhunderts zunehmend an Bedeutung, was unter anderem mit dem stetig fallenden Materialpreis zusammenhing. So gingen 1907 in denVereinigten Staaten die erstenAsphaltmischanlagen in Betrieb. In Berlin wurde 1914 dieAVUS erstmals mit einem Asphaltbelag versehen, um eine höhere Widerstandsfähigkeit zu erhalten.
Neben der Verwendung im Straßenbau diente der Asphalt seit 1923 ferner für die Abdichtung vonTalsperren. Um den Einbau zu beschleunigen und die Einbauqualität zu verbessern, wurde 1924 inKalifornien erstmals der Einsatz vonStraßenfertigern erprobt. Zur Bestimmung der Qualität des Baustoffs entwickelten sich in den darauf folgenden Jahren mehrerePrüfverfahren, welche bis heute Gültigkeit besitzen. So wurde 1936 derRing-und-Kugel-Versuch, ein Jahr später derBrechpunkt nach Fraaß und 1939 derMarshall-Test eingeführt.
Durch spezielle Zusatzstoffe wurde es ab 1950 möglich, Asphalt auch inkaltem Zustand einzubauen (sogenannterKaltasphalt). Um die Dicke von eingebautem Asphalt festzustellen, wurde 1959 inÖsterreich eine zerstörungsfreie Untersuchungsmethode mittelsIsotopen entwickelt und erfolgreich erprobt.
Aus dem Wunsch heraus,Oberflächenwasser aufStart- undLandebahnen vonFlughäfen möglichst rasch abzuleiten, erfolgte 1963 inEngland der Einbau vonDrainasphalt. Kurz darauf wurde im Jahr 1968 erstmals der Einbau vonSplittmastixasphalt durchgeführt.[26] Anfang der 1970er Jahre begann, ausgehend von den Vereinigten Staaten, die Anwendung desAsphaltrecyclings. Um eine möglichst zuverlässige Abdichtung zu erhalten, wird seit 1979 Asphalt im Deponiebau eingesetzt.
Neben seiner Eignung als Baustoff kommt Asphalt zudem in derKunst zur Anwendung. So entstand 1998 in Österreich dieAsphalt-Art.Michael Scheirl verwendet seither Asphalt als Basismaterial für seine Asphaltbilder.
In bautechnischem Sprachgebrauch werden natürlichePendants des künstlich hergestellten Bauasphaltes, d. h. natürliches Bitumen mit einem relativ hohen Anteil anGesteinsbruchstücken oder -körnern (z. B. bestimmteÖlsande), alsNaturasphalt bezeichnet. Dieser ist nicht zu verwechseln mit dem ähnlichen, aber nicht identischengeowissenschaftlichen Asphalt-Begriff, der sich nur auf dieorganische Substanz ohnemineralische Anteile bezieht. Die kommerzielle Nutzung der Naturasphaltvorkommen endete an den meisten Orten Ende der 1960er Jahre, weil technisch hergestellter Asphalt kostengünstiger ist.
Große Naturasphaltvorkommen befinden sich in Trinidad (derLa Brea Pitch Lake ist der Ursprung desTrinidad-Naturasphalts), inVenezuela (Lago de Guanoco), in den Schweizer GemeindeVal-de-Travers sowie imElsass. Weiteren Vorkommen gibt es inKalifornien (beispielsweise in denLa Brea Tar Pits),Colorado, Argentinien, Syrien,Alberta (u. a. dieAthabasca-Ölsande), aufKuba, amToten Meer. Bekannt ist auch derGilsonite genannte Naturasphalt, der seit Mitte des 19. Jahrhunderts imUS-BundesstaatUtah, sowie inKermānschāh im Iran abgebaut wird.[27] Mit seiner Hilfe können dieGriffigkeit undDauerhaftigkeit von technisch hergestelltem Asphalt verbessert werden.
Pechelbronn im Elsass war der erste Ort in Europa, an dem aus Naturasphalt Erdöl gewonnen wurde. Das Vorkommen ist seit 1498 belegt. Das aus denPechelbronner Schichten stammende Erdöl wurde zunächst medizinisch beiHauterkrankungen benutzt. Die kommerzielle Nutzung begann 1735 und endete 1970.
Das schweizerischeAsphaltbergwerk La Presta war vor dem Ersten Weltkrieg der bedeutendste Produzent Europas[28] und lieferte ein fünftel der ganzen Asphaltproduktion der Welt.[29] Der Betrieb wurde aber in den 1980er-Jahren eingestellt. Für Europa bedeutend ist die Mine inSelenica inAlbanien, die seit der Antike bekannt ist.
Eine deutsche Naturasphaltlagerstätte liegt zum Beispiel inVorwohle im LandkreisHolzminden inNiedersachsen. Im niedersächsischenHolzen befand sich der letzte Naturasphalt-Untertagebau in Deutschland. Verarbeitet wurde dieser Asphalt inEschershausen. Die übrigen 15 Abbaugebiete sind in den 1950er und 1960er Jahren aus wirtschaftlichen Gründen geschlossen worden. In der Schweiz wurde unter anderem auch Naturasphalt aus demKanton Neuenburg verwendet.[30]
Der Großteil des eingebauten Asphalts wird in Asphaltmischanlagen hergestellt. Eine Anlage kann dabei je nach Erfordernis entwederstationär odermobil ausgeführt sein. Ihre Leistungsfähigkeit bewegt sich im Bereich von 130 Tonnen bis 350 Tonnen Mischgut pro Stunde.[31] Des Weiteren ist es möglich, dem Herstellungsprozess ausgebauten Asphalt beizugeben und so wiederzuverwerten.
Zur Herstellung werden erst die Gesteinskörnungen in dieTrockentrommel gegeben. Hier wird die enthalteneFeuchtigkeit desGesteins verdampft und die erforderliche Temperatur des Asphalts erzeugt. Der in derMischanlage, insbesondere in der Trockentrommel, anfallendeFeinstaubanteil (auchFüller genannt) wird mit Hilfe einerEntstaubungsanlage abgetrennt und kann später wieder abgewogen zugesetzt werden. Die vordosierte Gesteinskörnung verlässt die Trockentrommel und gelangt in denMischturm. Dort erfolgt die genaue Dosierung derwarmen Gesteinskörnung, meist nach vorherigerAbsiebung in verschiedene Korngrößen. Ist die gewünschte Kornzusammensetzung durch die Waage zusammengestellt, wird das heißeBitumen in denMischbehälter eingedüst und ungefähr 15 Sekunden[32] lang mit der Gesteinskörnung vermischt. Das frische Mischgut kann dann mit Temperaturen, zwischen etwa 160 °C bis 180 °C überVerladesilos oder direkt auf dieLadefläche eines Lkws gebracht werden.
Um den Anteil fossiler Rohstoffe im Asphalt zu reduzieren, wird in jüngerer Zeit die Verwendung von Bindemitteln ausnachwachsenden Rohstoffen erprobt. Ein derartiges Produkt ist beispielsweiseRapsasphalt, bei dem ein Teil des Bitumens durchRapsöl ersetzt wird. Eine weitere Entwicklung stellt das ProduktVegecol dar, bei dem nach Angaben der Hersteller das Bitumen zur Gänze durch ein Bindemittel aus nachwachsenden Rohstoffen ersetzt wird.
In Stuttgart wurde 2024 erstmals bei einer Straßensanierung ein Asphalt verwendet, dessen Bindemittel vollständig aus dem Öl vonCashewschalen besteht. Dieser neuartige Asphalt wurde in Zusammenarbeit mit derHochschule für Technik Stuttgart entwickelt. Seine Vorteile: Konstante Qualität des Ausgangsrohstoffs im Gegensatz zur schwankenden Qualität bei erdölbasiertem Bitumen. Niedrigerer Energieverbrauch durch niedrige Verarbeitungstemperatur. Merklich weniger Rauch und Geruch beim Einbau. Nachteil: deutlich teueres Mischgut.[33]
Am häufigsten wird Asphalt zur Befestigung einerBodenfläche verwendet. Hierbei unterscheidet man zwischenWalzasphalt undGussasphalt. Walzasphalt erhält den geforderten Verdichtungsgrad erst durch den Einsatz vonStraßenwalzen, Gussasphalt lässt sich dagegenflüssig verarbeiten und mussnicht verdichtet werden.
Asphalt wird auch auf Flughäfen, Parkplätzen, bei Schienenwegen alsTragschicht unterhalb des Schienenweges, aber auch als Abdichtungssystem im Wasserbau und beim Deponiebau eingesetzt. In der Garten- undLandschaftsarchitektur gestaltet farbiger Asphalt Wege und PlätzeFreizeitanlage.
FürRennen werdenbesonders hochwertige undpolierresistente Mineralstoffe sowie ein durchKunststoffadditive veredeltes Bitumen, ähnlich demPolymerbitumen im Straßenbau, verwendet. Dermehrschichtige Belag wird hoch beansprucht und muss besonders griffig sein. Neuerdings wird hierzuWolfram zugesetzt. Das Ergebnis, eine extremraue Asphaltoberfläche, wird auf denAuslaufzonen desCircuit Paul Ricard genutzt, um von der Strecke abgekommene Fahrzeuge rasch und ohne wesentlichen Schaden abzubremsen.[34]
Bei einer speziellen Technik derRadierung,Aquatinta genannt, wird Asphaltstaub verwendet. Die weltweit erste erhaltene Fotografie, dieHeliographie vonJoseph Nicéphore Niépce, beruht auf derLichtempfindlichkeit bestimmter Asphaltschichten.[35]
Asphalttragschichten (selten auch alsBitukies oderBitumenkies bezeichnet) werden als erste gebundene Asphaltschicht imStraßenoberbau eingebaut und übernehmen die tragende Funktion des befestigtenAsphaltpaketes. Sie liegen auf einer weiteren, ungebundenenTragschicht (z. B. Frostschutzschicht) oder einer eventuell hydraulisch gebundenen Tragschicht (z. B. Tragschichten mithydraulischen Bindemitteln) bzw. bei entsprechenden Bauweisen direkt auf demPlanum. Die Asphalttragschicht wird in aller Regel mit derFahrbahndecke, bestehend ausBinder- undDeckschicht oder nur mit einer Deckschicht überbaut.
Asphalttragschichten geben der Binder- und/oder Deckschicht eine gleichmäßige, standfeste Unterlage. Während der Nutzungsdauer (bei sachgerechter Herstellung bis zu 50 Jahre)[36] sollen sie im festen Verbund mit Binder- und Deckschicht dieVerkehrslasten abtragen und so auf die Unterlage verteilen, dass die gesamte Straßenbefestigung keinen Schaden nimmt. Dies erfordert eine Mindestdicke von 8 cm. Beim Überbauen alter (unebener) Fahrbahnbefestigungen sollten inAusgleichschichten 6 cm Dicke an Einzelstellen nicht unterschritten werden.
Es werden bei der Asphalttragschicht zwischen verschiedenen Mischgutsorten unterschieden, als Bindemittel wird dabei ein Bitumen 50/70 oder 70/100 nach DIN EN 12591 verwendet.
| Asphalttragschicht | AC 32 T S AC 22 T S | AC 32 T N AC 22 T N | AC 32 T L AC 22 T L |
|---|---|---|---|
| Mindesteinbaudicke in cm | 8,0 | 8,0 | 8,0 |
| Verdichtungsgrad in % | ≥ 98,0 | ≥ 98,0 | ≥ 98,0 |
Eine Abwandlung der Asphalttragschicht ist dieAsphaltfundationsschicht. Es handelt sich hierbei um eine bituminös gebundene Tragschicht, an die geringe Anforderungen gestellt werden und als Ersatz für hochwertige ungebundene Tragschichten oderBodenverfestigungen verwendet werden. Diese Tragschicht besteht zu einem großen Teil aus Ausbauasphalt und kann im Heiß- und im Kalteinbau hergestellt werden.
Eine Asphaltbinderschicht wird bei stärker belasteten Straßen (Belastungsklassen Bk100 bis Bk3,2) zwischen der darunterliegenden, grobkörnigenAsphalttragschicht und der darüber liegenden, feinkörnigenAsphaltdeckschicht eingebaut. Sie überträgt die durch den Verkehr verursachten Kräfte (darunter besonders dieSchubkräfte) in die unteren Schichten der Straße und verhindert Verformungen. Ursprünglich wurde die Binderschicht zurBindung von ungebundenen Tragschichten genutzt, um eine ebene Oberfläche zu erhalten. Von dieser Nutzung leitet sich der Name der Binderschicht ab.
Bei geringer belasteten Straßen (Bauklassen IV bis VI) wirdAsphaltbinder 0/11 zumProfilausgleich verwendet. Das erleichtert den Einbau einer gleichmäßig dicken Deckschicht mit der benötigten Ebenheit.
Es gibt drei unterschiedliche Sorten vonAsphaltbindern. Sie bestehen aus einer abgestuften Gesteinskörnung –Edelsplitt,Edelbrechsand, Natursand undGesteinsmehl – undStraßenbaubitumen oderpolymermodifiziertem Bitumen als Bindemittel. DieRStO empfehlen je nach Bauklasse eine Schichtdicke von 4 bis 8 cm.
| Asphaltbinder | AC 22 B S | AC 16 B S | AC 16 B N |
|---|---|---|---|
| Einbaudicke in cm | 7,0 bis 10,0 | 5,0 bis 9,0 | 5,0 bis 6,0 |
| Verdichtungsgrad in % | ≥ 98,0 | ≥ 98,0 | ≥ 98,0 |
Asphaltdeckschichten (selten auch alsVerschleißschichten bezeichnet) sind die obersten, direkt beanspruchten Schichten der Asphaltbefestigungen. Sie unterliegen den unmittelbaren Einwirkungen des Verkehrs, derWitterung und derAuftaumittel.
Die dort für Deckschichten vorgesehene einheitliche Dicke von 4 cm ist nicht für alle Mischgutsorten zweckmäßig: Sehr grobkörnige Mischgutsorten sollten dicker, sehr feinkörnige können dünner eingebaut werden (Faustregel: Mindesteinbaudicke =Größtkorn × 2,5). Da die Asphaltdeckschicht speziell für dieAbnutzung durch den täglichen Verkehr vorgesehen ist, sollte sie in regelmäßigen Abständen im Rahmen eines sogenanntenDeckenbauprogrammes erneuert werden, um die Straße zu erhalten.
Verkehrsflächen sind so zu bauen, dass sie unter Beachtung derWirtschaftlichkeit die gestellten Anforderungen nicht nur bei Inbetriebnahme, sondern auf Dauer erfüllen, sich leicht warten lassen und überhaupt einen geringenErhaltungsaufwand erfordern. Dafür gibt es unterschiedliche Mischgutarten. Der Unterschied besteht in der Zusammensetzung der Gesteinskörnungen und dem Bindemittelgehalt. Nachfolgend werden die verschiedenenAsphaltdeckschichten erläutert.
Asphaltbeton (veraltet je nach Korngröße auchAsphaltfeinbeton oderAsphaltgrobbeton) wird im Straßenbau als Deckschicht verwendet und ist für Straßen derBelastungsklassen Bk10 bis Bk0,3 (früher: Bauklassen II bis VI) und Wege aller Art sowie für andere Verkehrsflächen nach denRStO geeignet. Derhohlraumarm zusammengesetzte Asphaltbeton besteht aus einem Gesteinskörnungsgemisch (grobe und feine Gesteinungskörnung sowie Füller) mitabgestufter Korngrößenverteilung undStraßenbaubitumen oderpolymermodifiziertem Bitumen. DasGrößtkorn des Gesteinskörnungsgemisches kann dabei bis zu 16 mm betragen.
Damit die Asphaltdeckschicht aus Asphaltbeton eine angemesseneRauheit aufweist, muss sieabgestumpft werden. Dies ist besonders zur Erhöhung derAnfangsgriffigkeit erforderlich. Zum Abstumpfen wirdrohes oderbindemittelumhülltes Abstreumaterial (gebrochene Gesteinskörnung der Lieferkörnung 1/3 oder 2/5) auf die nochheiße Asphaltdeckschicht gestreut und mitWalzen fest eingedrückt.Abstreumaterial, das nicht gebunden wurde, muss anschließend entfernt werden.
Die geforderten Eigenschaften für den Bau von Asphaltbeton in Verkehrsflächen nach den RStO werden in den ZTV/TL Asphalt-StB 07/13 geregelt.[37] Für Asphaltbeton in ländlichen Wegen gelten die ZTV LW. Nach Anforderung unterscheidet sie verschiedene Typen von Asphaltbeton und gibt Korngrößenverteilung, Art und Menge des Bindemittels, Eigenschaften des Mischgutes (Verdichtungstemperatur,Hohlraumgehalt) und Eigenschaften der Schicht (Einbaudicke,Einbaugewicht,Verdichtungsgrad,Hohlraumgehalt) an. Die Wahl der Mischgutsorte richtet sich nach derVerkehrsbelastung und der gewünschtenOberflächenstruktur (fein- bis grobrau).
Asphaltbeton wird ferner beiBauwerken, insbesondere zur Abdichtung vonTalsperren, verwendet.
| Asphaltbeton | AC 16 D S | AC 11 D S | AC 11 D N AC 11 D L | AC 8 D S AC 8 D N AC 8 D L | AC 5 D L |
|---|---|---|---|---|---|
| Einbaudicke in cm | 5,0 bis 6,0 | 4,0 bis 5,0 | 3,5 bis 4,5 | 3,0 bis 4,0 | 2,0 bis 3,0 |
| Verdichtungsgrad in % | ≥ 98,0 | ≥ 98,0 | ≥ 98,0 | ≥ 98,0 | ≥ 97,0 |
| Hohlraumgehalt in Vol.-% | ≤ 6,5 | ≤ 5,5 | ≤ 5,5 | ≤ 5,5 | ≤ 5,5 |
Asphaltbeton imWarmeinbau ist eine veraltete Mischgutsorte und ist in der aktuellen Richtlinie nicht mehr enthalten. Sie eignet sich für Deckschichten der Bauklassen IV bis VI, also Verkehrsflächen mit geringerVerkehrsbelastung. Von einer Verwendung auf Fahrbahnen sollte abgesehen werden. Nach dem Einbau und der Verdichtung erreicht der Asphaltbeton seine endgültigeDichtigkeit erst durch dieNachverdichtung unter Verkehr. Inhaltlich setzt sich der Asphaltbeton imWarmeinbau aus einem Mineralgemisch 0/5, 0/8 oder 0/11 sowie einemFluxbitumen FB 500 zusammen. Zur Verbesserung der Oberflächengriffigkeit sollte die Deckschicht nach dem Einbau mit Splitt abgestumpft werden. Der Einbau erfolgt bei einerMischguttemperatur von ungefähr 60 °C, Asphaltbeton imHeißeinbau wird dagegen bei 120 °C verarbeitet.
In denRegelwerken ist der Einbau von Asphalt imWarmeinbau aus Gründen desUmweltschutzes nicht mehr vorgesehen, es kommt nur noch vereinzelt zur Anwendung dieses Materials. Das verwendeteFlux- oderVerschnittbitumen ist in Deutschland nicht mehr normiert und vielfach durch Gesetze untersagt.
Der Splittmastixasphalt (englischStone Mastic Asphalt, kurzSMA) ist eine spezielle Sorte des Asphalts für Deckschichten mit einem höheren Bitumen- und Splittgehalt. Es kann entweder gewöhnlichesStraßenbaubitumen oder auchpolymermodifiziertes Bitumen (kurzPmB) beigegeben werden. So soll die Haltbarkeit erhöht werden, wodurch er für hoheVerkehrsbelastungen wie auf Autobahnen geeignet ist. Zusätzlich müssen nochstabilisierende Zusätze (z. B.Zellulose- odersynthetische Fasern) beigemischt werden. Diese Zusätze haben die Aufgabe, das sozusagen „überdosierte“, in dieser Menge aber benötigte Bitumen währendHerstellung,Transport undEinbau an den Mineralstoffen festzuhalten und am Ablaufen zu hindern. Die Oberflächenstruktur ist grobkörnig und ähnlich der von Drainasphalt (offenporiger Asphalt, siehe unten). Auch weistSMA einen ähnlichen Effekt der Geräuschverminderung wie offenporiger Asphalt auf, wenn auch in geringerem Maße von etwa 2 dB(A).
Entwickelt wurde diese Asphaltsorte in den 1960er Jahren in Deutschland, als man Asphaltmastixdecken zur Erhöhung der Standfestigkeit mit Splitt abstreute und diesen einwalzte. Das reduzierte auch denAbrieb durch die damals noch zugelassenenSpikes wesentlich.
| Splittmastixasphalt | SMA 11 S | SMA 8 S | SMA 8 N | SMA 5 N |
|---|---|---|---|---|
| Einbaudicke in cm | 3,5 bis 4,0 | 3,0 bis 4,0 | 2,0 bis 3,5 | 2,0 bis 3,0 |
| Verdichtungsgrad in % | ≥ 98,0 | ≥ 98,0 | ≥ 98,0 | ≥ 98,0 |
| Hohlraumgehalt in Vol.-% | ≤ 5,0 | ≤ 5,0 | ≤ 5,0 | ≤ 5,0 |
Für Splittmastixasphalt in Verkehrsflächen derBelastungsklassen Bk100 bis Bk3,2 mit besonderen Beanspruchungen müssen besonderspolierresistente grobe Gesteinskörnungen (PSV min 53) eingesetzt werden, da die Splittkörner stärker durchPolieren beansprucht werden. Dies liegt an dem im Vergleich zu Asphaltbeton deutlichniedrigeren Sandanteil und dergeringeren Berührungsfläche zwischen Reifen und Fahrbahn.
Splittmastixasphalt verträgt in Hinblick aufVerdichtbarkeit undVerformungsbeständigkeit größere Schwankungen der Schichtdicke – zum Beispiel bei unebener Unterlage – als Asphaltbeton, da er relativ unempfindlich gegenüberNachverdichtung undVerformung ist.
Zu den Einsatzgebieten von Splittmastixasphalt zählen:
Gussasphalt ist ein Asphalt, der sich durch seinen hohen Anteil von Bitumen und Gesteinskörnern kleiner als 0,063 Millimeter (dem sogenannten Füller) auszeichnet. Er besteht aus groben und feinen Gesteinskörnungen, Gesteinsmehl und Bitumen.Korngrößenverteilung und Bindemittelgehalt sind so eingestellt, dass die Hohlräume des Gesteinskörnungsgemisches vollständig mit Bitumen ausgefüllt sind und darüber hinaus noch ein geringfügigerBitumenüberschuss besteht. Dadurch lässt er sich im Gegensatz zu den anderen Asphaltartenflüssig verarbeiten, d. h., er mussnicht verdichtet werden.
Gussasphalt wird vor allem beim Bau hoch beanspruchter Straßen (Autobahnen) und häufig aufBrücken verwendet. Der Vorteil bei der Verwendung auf Brücken ist insbesondere, dass die Brücken zum Zeitpunkt des Einbaus noch nicht mit einemAsphaltfertiger oder mit Straßenwalzen befahrbar sein müssen. Die Brücke – inklusive des asphaltierten Fahrweges darauf – kann daher vor der Fertigstellung der an die Brücke anschließenden Straße bereits vollständig fertiggestellt werden.
Der Transport zur Baustelle erfolgt mit speziellenGussasphaltkochern, der Einbau erfolgt mit speziellenEinbaubohlen oder von Hand. Damit eine ausreichendeGriffigkeit erreicht wird, muss beim Einbaufeinkörniger Splitt aufgestreut und eingewalzt werden. Dabei verbessertheller Splitt die Sichtverhältnisse bei Nacht und vermindert außerdem die Erwärmung der Oberfläche bei starkerSonneneinstrahlung, was sich günstig auf dieVerformungsstabilität auswirkt.
| Gussasphalt | MA 11 S MA 11 N | MA 8 S MA 8 N | MA 5 S MA 5 N |
|---|---|---|---|
| Einbaudicke in cm | 3,5 bis 4,0 | 2,5 bis 3,5 | 2,0 bis 3,0 |
Gussasphalt besitzt kein in sich abgestütztesKorngerüst. DieLastabtragung erfolgt größtenteils über den Mörtel, der dazu erheblich steifer sein muss (härteres Bitumen, mehr Füller) als zum Beispiel beim Asphaltbeton. Dersteife Mörtel erfordert deutlichhöhere Herstellungs- undEinbautemperaturen. DurchVariation der Zusammensetzung lassen sich dieVerarbeitbarkeit undVerformungsbeständigkeit in weitem Rahmen steuern, während die Griffigkeit vom eingebundenen Abstreusplitt abhängt.
Asphaltmastix ist eine Mischung aus Bitumen und Gesteinen mit einer Korngröße unter 2 mm. ImWasserbau wird er zum Verfüllen der Fugen vonSteinschüttungen verwendet. Überwiegend dient er zur Abdichtung von Bauwerken, wobei die Verwendung in den 1990er Jahren stark zurückgegangen ist. Eine Normung in der aktuellen Richtlinie ist nicht mehr enthalten. Asphaltmastix mit einem geringeren Bitumenanteil (ungefähr 12–14 %) wird im Straßenbau gelegentlich alsReparaturmaterial zur Oberflächenverbesserung eingesetzt.
DasTragdeckschichtmischgut ist eine Asphaltsorte, die die Funktionen von Asphaltdecke und Asphalttragschicht vereint. Es wird vor allem imlandwirtschaftlichen Wegebau sowie aufRad- undGehwegen eingesetzt, wo wegen des relativ geringenVerkehrsaufkommens eine Befestigung mit gutemKosten/Nutzen-Verhältnis benötigt wird. Es können nurgebrochene Gesteinskörnungen verwendet werden. Falls nach dem Einbau mit starker Verschmutzung zu rechnen ist, wie z. B. beilandwirtschaftlichen Wegen, soll dieheiße Oberfläche mitrohem oderbindemittelumhülltem Sand abgestreut werden, um die Rauheit zu verbessern.
| Asphalttragdeckschicht | AC 16 TD |
|---|---|
| Einbaudicke in cm | 5,0 bis 10,0 |
| Verdichtungsgrad in % | ≥ 97,0 |
| Hohlraumgehalt in Vol.-% | ≤ 6,5 |
Offenporiger Asphalt (kurzOPA bzw.englischPorous Asphalt, PA) wird auch alsDrainasphalt,Flüsterasphalt bzw.Flüsterbelag oderlärmoptimierter Asphalt bezeichnet. Der offenporige Asphalt ist eine spezielle Art des Asphaltbetons, die in den 1980er Jahren entwickelt wurde.
| Offenporiger Asphalt | PA 11 | PA 8 |
|---|---|---|
| Einbaudicke einschl. Abdichtung in cm | 5,0 bis 6,0 | 4,5 bis 6,0 |
| Verdichtungsgrad in % | ≥ 97,0 | ≥ 97,0 |
| Hohlraumgehalt in Vol.-% | 22,0 bis 28,0 | 22,0 bis 28,0 |
Die Zusammensetzung zeichnet sich durch ihren hohen Anteil von grobenGesteinskörnungen aus, der einen hohen Gehalt an zusammenhängendenHohlräumen zur Folge hat. Durch diese Hohlräume kann das Regenwasser nach unten abgeleitet werden. Eine Abdichtung aus Bitumen verhindert, dass das Wasser in denUntergrund oder in denStraßenkörper abläuft. Diese besteht auspolymermodifiziertem odergummimodifiziertem Bitumen und wird zurBefahrbarkeit mit Edelsplitt 8/11 oder 5/8 abgestreut. Diese Schicht wird imenglischen SprachraumStress Absorbing Membrane Interlayer (kurzSAMI) genannt. Alternativ zu SAMI wird auch eine dünne Schicht aus Gussasphalt als Abdichtung eingebaut. Der Vorteil der Gussasphaltabdichtung ist, dass im Vergleich zu SAMI kein Bindemittel in das offenporigeKorngerüst eindringen und so dieakustische Wirkung verringern kann. Das Oberflächenwasser wird durch dieSchrägneigung (mindestens 2,5 %) – einer Kombination ausLängs- undQuerneigung – der Straße seitlich abgeleitet. Um das anfallende Wasser sicher ableiten zu können, werden am Rand der Straße entweder spezielleEntwässerungsrinnen eingebaut, oder der befestigteStraßenrand, wie zum Beispiel eine gepflasterteGosse, muss um Deckschichtstärke tiefer liegen, damit das Wasser ungehindert abfließen kann. Insgesamt bildet sich auf der Fahrbahnoberfläche durch all diese Maßnahmen nur ein sehrdünner Wasserfilm. Dies hat erhebliche positive Auswirkungen auf dieVerkehrssicherheit: Zum einen verringert sich dieSprühfahnenbildung, was zu wesentlich besseren Sichtverhältnissen führt, und zum anderen wird dieAquaplaning-Gefahr deutlich reduziert.
Der hohe Anteil an Hohlräumenabsorbiert außerdem denSchall derFahrgeräusche und verhindert teilweise überhaupt deren Entstehung (durch Luftableitung), weshalb er auchFlüsterasphalt genannt wird. Dieser Effekt macht sich besonders bei Straßen bemerkbar, bei denen dieReifen-Fahrbahn-Geräusche die Hauptgeräuschquelle darstellen, wie z. B. beiAutobahnen. Es werdenLärmreduzierungen von rund 5 bis 10 dB(A) erreicht, was für das menschlicheHörempfinden etwa einer Reduzierung um einDrittel bis zurHalbierung entspricht. Die lärmmindernde Wirkung lässt jedoch nach etwa sechs bis acht Jahren nach, daStraßenschmutz undReifenabrieb diePoren verstopfen. Da eine Reinigung der Poren bisher nicht möglich ist, sind andere Lösungsansätze in Form von Schmutzabhaltenden bzw.abweisenden Schichten in der Erprobung.
OPA wird leichter durch Frost angegriffen als herkömmlicher Asphalt.[38][39]
Der Einsatz vonzweilagigem offenporigem Asphalt (kurzZWOPA oder2OPA), wurde in Deutschland beispielsweise auf derA 9 beiGarching und derA 30 im BereichOsnabrück erprobt. DieserBaustoff besteht aus zwei Lagen offenporigen Asphalts, die untere mit der Körnung 0/16 und die obere Lage mit der Körnung 0/8. Im Bereich der Erprobung auf der A 9 bei Garching musste der ZWOPA vorzeitig ersetzt werden. Wegen der kurzen Nutzdauer wurde dieser durch einen OPA ersetzt.
OPA der neuen Generation wird in Deutschland beispielsweise auf derA 61 auf einem 6 km langen Stück zwischen der AnschlussstelleMiel und demKreuz Meckenheim seit dem 29. August 2007 erprobt.
Während der praktischen Anwendung sind bisher im europäischen Ausland kaum Probleme aufgetreten. So ist die Beständigkeit gegenüberSpurrinnenbildung sehr gut, es tritt jedoch bei sehr niedrigen Temperaturen erhöhterVerschleiß durchSchneekettennutzung auf. Die Schneeketten können Teile der Asphaltschicht beschädigen. Was bei normaler feuchter Witterung ein positiver Effekt ist, nämlich das schnellere Ablaufen des Wassers, führt im Winter zu erhöhtemSalzverbrauch, inalpinen Regionen um durchschnittlich 40 % mehr Salzverbrauch.
Lokale Schädigungen werden derzeit durch den Austausch der Deckschicht behoben. Die Möglichkeiten zur groß- und kleinflächigenSanierung von geschädigten OPA-Belägen befinden sich in Deutschland noch im Versuchsstadium. Alle neu gebautenitalienischen Autobahnen werden seit 2003 mit offenporigen Asphalten versehen.Dänemark, dieSchweiz und andere europäische Länder, vor allem dieNiederlande, setzen offenporigen Asphalt seit Jahren in großem Umfang ein. InÖsterreich wurde diese Bauweise im Autobahn- und Schnellstraßennetz derASFINAG aufgrund der kurzen Lebensdauern von z. T. weniger als 5 Jahre kurz nach der Jahrtausendwende aufgegeben. Die ursprünglich vorhandenen OPA-Abschnitte wurden zwischenzeitlich vollständig durch andere lärmmindernde Bauweisen (z. B. lärmmindernder Splittmastixasphalt der in Österreich definierten Sorte SMA S3 oder lärmmindernde Waschbetondecken) ersetzt.
In denMedien wurde oft berichtet, dass offenporiger Asphalt, speziell der sogenannteFlüsterasphalt, eine geringere Griffigkeit habe und damit ein Problem für die Verkehrssicherheit darstelle. Bei intaktem OPA sind diese Behauptungen falsch. Mischgutarten mit kleineren Gesteinskörnungen haben zwar tendenziell bessere Griffigkeiten, eine ausreichende Griffigkeit kann aber auch mit gröberer Gesteinskörnung erreicht werden. Da jedoch das Einzelkorn bei gröberen Mischgutarten erhöhterPolierbeanspruchung und damit Verschleiß ausgesetzt ist, nimmt die Griffigkeit von OPA schneller als bei herkömmlichem Asphalt ab. Um diesen Verschleiß zu verlangsamen, müssen höhere Anforderungen an die Qualität des Mischgutes gestellt werden, wobei man jedoch nicht an die Haltbarkeit von herkömmlichem Asphalt guter Qualität herankommt.Gealterter undverschlissener OPA kann daher eine für die Verkehrssicherheit zu geringe Griffigkeit aufweisen. In diesem Zusammenhang wurden zum Beispiel nach Unfallhäufungen auf derA 8 beiKarlsbad die Beschaffenheit und Qualität des Belages vomMinisterium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr Baden-Württemberg im Jahr 2004 überprüft, da vermutet wurde, dass die auffällig schnelle Abnahme der Griffigkeit durchfehlerhaftes oderminderwertiges Mischgut verursacht worden sein könnte.
Durch die höheren Anforderungen an OPA der neuen Generation sind dieHerstellungskosten etwadreimal so hoch wie bei herkömmlichem Asphalt bei gleichzeitig geringerer Haltbarkeit. Deshalb ist ein flächendeckender Einsatz bisher nicht geplant.
Porous Mastic Asphalt (kurzPMA bzw.PMA 5) ist ein weiterentwickelterGussasphalt mit offenporigerOberflächenstruktur und lärmmindernder Eigenschaften, der auf Autobahnen und Schnellstraßen sowie in denBelastungsklassen Bk32 bis Bk0,3 verwendet werden kann. Der Asphalt istselbstverdichtend und benötigt keineVerdichtungsenergie, weder durch den einbauendenAsphaltfertiger noch durchWalzen (lediglich glätten). Ein nachträglichesAbstreuen mit einer groben Gesteinskörnung ist ebenfalls unnötig. Der erstmals 2008 inNordrhein-Westfalen eingesetzte Asphalt befindet sich in der Entwicklungsphase und ist daher noch eineSonderbauweise im deutschen Straßenbau.[40] Weitere Versuchsstrecken folgten u. a. 2011 nördlich vonPotsdam auf derB 5, im Oktober 2011 innerorts inErfurt (Moritzwallstraße), 2012 auf mehreren Straßen inBayern, sowie 2013 inHessen auf derBAB 5 zwischen den AnschlussstellenOber-Mörlen undFriedberg.
Gegenüber herkömmlichen Asphalt setzt sich der feinkörnige, bindemittelreiche Mörtel in den Hohlräumen desSplittgerüstes der groben Gesteinskörnungen während des Einbauvorganges nach unten ab. Innerhalb der PMA-Schicht ergibt sich eine Verteilung der Hohlräume dahingehend, dass der oberflächennahe Bereich einen Hohlraumgehalt von bis zu 20 Vol.-% und der untere Bereich einen gegen Null gehenden Hohlraumgehalt aufweist. Die Oberfläche wird durch eine grobe Gesteinskörnung bestimmt und bewirkt dadurch eineLärmminderung von ca. 4 dB(A). Trotz der OPA-ähnlichen Eigenschaften ist eine Anpassung derEntwässerung oder auch eine regelmäßige Reinigung nicht notwendig.[41][42]
Vor allem umEnergie bei der Herstellung von Asphaltmischgut zu sparen und damit den Ausstoß anKohlendioxid (CO2) zu reduzieren, aber auch unter dem Aspekt desGesundheits- undArbeitsschutzes werden seit einiger Zeit Niedrigtemperaturasphalte (kurzNTA) erprobt. Der normalen Asphaltrezeptur werden Zusätze in Form vonWachsen oderZeolithen zugegeben (Additive), die es ermöglichen, den Asphalt bei niedrigeren Temperaturen zu mischen und einzubauen, ohne dass dabei seineVerarbeitungseigenschaften und seineGebrauchseigenschaften beeinträchtigt werden. Die NTA wurden in Deutschland entwickelt und mittlerweile auch in denUSA,Frankreich und zahlreichen anderen Ländern erfolgreich eingesetzt. Eine um 10 °C abgesenkte Herstellungstemperatur spart bis zu 10 % Energie. Außerdem entweichen dem Asphaltexponentiell mit ansteigender Temperatur mehrDämpfe undAerosole aus dem Bitumen. Eine Gesundheitsgefährdung durch diese Dämpfe und Aerosole konnte bisher nicht nachgewiesen werden, jedoch können sie eine Geruchsbelästigung darstellen. Durch den Einsatz von NTA werden dieArbeitsbedingungen auf denBaustellen deutlich verbessert. Seit dem Mai 2006 regelt das „Merkblatt fürTemperaturabsenkung von Asphalt“ (M TA) derForschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) den Einsatz und die Ausführung vontemperaturabgesenkten Asphalten.
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Besonders für kleinere Reparaturmaßnahmen, wie beispielsweise beiSchlaglöchern,Winterschäden und beim Verschließen vonVersorgungsaufbrüchen und -schnitten, wird häufig Kaltasphalt verwendet. Auch die Herstellung vonAnrampungen ist möglich. Dabei handelt es sich um Asphaltmischgut, das inkaltem Zustand verarbeitet werden kann. Beim Herstellungsprozess selbst kann vielHeizenergie eingespart werden. Kaltasphaltmischgüter werden in der Regel bei 80 °C bis 100 °C gemischt. Lange Zeit wurden Kaltmischgüter mitEdelsplitten und einemFluxbitumen hergestellt. Zunehmend finden sich in Deutschland hochwertige Kaltmischgüter, welche aufpolymermodifiziertes Bitumen oder auchStraßenbaunormbitumen unter der Zugabe vonAdditiven zurückgreifen. Diese modernen Verfahren ermöglichen eine Erhöhung der Lagerfähigkeit auf bis zu zwei Jahre. Mittlerweile ist es möglich, mit einigen Kaltmischgütern dauerhafte Reparaturen zu gewährleisten. AnerkannteZertifizierungsstellen bestätigen zudem die Einbaufähigkeit von ausgesuchten Kaltasphalten beiFrost (−10 °C). Hier zeigen sich die großen Vorteile des Kaltmischgutes als Reparaturprodukt im Gegensatz zu Heißmischgütern (z. B. Gussasphalt). Diese sind bei Temperaturen unter demGefrierpunkt nicht mehr einsetzbar.DurchRisse in den Deckschichten dringt Wasser in denOberbau der Straßen und Verkehrswege ein. ImWinterhalbjahr entstehen so durch denFrost-Tau-Wechsel enorme Oberflächenschäden (Schlaglöcher). Durch dieWetterbeständigkeit der neuen Kaltasphalte ist die dauerhafte Reparatur solcherSchadstellen gewährleistet. Es ist darauf zu achten, dass Kaltmischgüter besonders dieNahtstellen gut abschließen und verdichten, da hier das erneute Eindringen von Wasser verhindert werden soll.
Es kann die Notwendigkeit bestehen, Asphaltbefestigungen so auszubilden, dass ein Eindringen vonwassergefährdenden Stoffen (wie etwaKraftstoffe, Chemiekalien oder andere Gefahrstoffe) in den Untergrund nicht möglich ist. Diese Art von Asphaltbefestigung kann beispielsweise beiAbfüllanlagen oderTankstellen eingebaut werden. Es werden in diesem Fall spezielle Anforderungen an die Bindemittel, Gesteinskörnung und die Ausbildung von Fugen gestellt. Die Bezeichnungflüssigkeitsundurchlässig kann nur verwendet werden, wenn die ausgetretenen Stoffe vom Zeitpunkt des Erkennens bis zum Zeitpunkt der Beseitigung höchstens zu zwei Dritteln der Dicke der Asphaltschicht eingedrungen sind.[43]
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Durch die Verwendung vonfarbigen Gesteinskörnungen,Farbpigmenten und/odereinfärbbaren Bindemitteln sowie den Einsatz vonAsphaltfarbe oder einesAsphaltvorsatzes kann die Asphaltoberfläche den jeweiligen Anforderungen an die farbige Gestaltung angepasst werden. Weitere Möglichkeiten, optische Effekte zu erzeugen, sindauftragende oderabtragende Verfahren.
Farbasphalte lassen sich alsAsphaltbeton,Splittmastixasphalt undGussasphalt bevorzugt in den Körnungen 0–5 mm, 0–8 mm und 0–11 mm herstellen. Beim Einsatz vonfarblosem Bindemittel ist unbedingt vor dem Einbau die Eignung für die vorgesehenen Verkehrslasten und der Erweichungspunkt zu prüfen.Farblose Bindemittel sind hier nicht immer geeignet, da schwarze Asphaltdeckschichten in der Sonne liegend Temperaturen bis zu 80 Grad Celsius erreichen. Speziellehochstandfeste Farbasphalte sind bis Belastungsklasse Bk100 (RStO 2012) einsetzbar. Da die Kornverteilung für die Weitergabe der Verkehrslasten von entscheidender Bedeutung ist, werden bei Verkehrslasten ab Bk1,8 die Walzasphalte optisch sehr grobkörnig und oft unattraktiv. Farbige Gussasphalte, auch als 0-11 S Asphalt gemischt, sind in der Oberfläche geschlossener, da die Hohlräume ausgefüllt sind. DieTextur der Asphaltdeckschicht lässt sich über die Größe der Gesteinskörnungen variieren. Bei neuartigen Dünnschicht-Farbasphalten findet derLastabtrag über das Bindemittel statt. Hochstandfeste Mischungen lassen alsGrößtkorn 5 mm zu. Die Textur wird hierdurch gefälliger.
Dünnschicht-Farbasphalt ist ein Farbasphalt, der mit einem neuen Bindemittel auf der Baustelle gemischt wird. Dieser Walzasphalt wird in Körnungen bis 5 mm in einer Dicke von 1 cm bis 2 cm eingebaut. Im Unterschied zu normalen Walzasphalten oder Farbasphalten dient nicht das Mineral, sondern hauptsächlich das Bindemittel für denLastabtrag. Dünnschicht-Farbasphalt ist im Vergleich deutlichhärter, aber auch gleichzeitigflexibler. Es gibt hier keinerleiDehnungsfugen. Der Erweichungspunkt liegt bei über 150 °C und er weist keine Spurrinnen auf. Im Spurbildungsversuch in Anlehnung an die „TP Asphalt“, Teil 22 (Spurrinnentest) sind die Ergebnisse (Absolute Spurrinnentiefe RD Luft 0,3 mm–2,1 mm) wie die Anforderungen vonRheinland-Pfalz an einen hochstandfesten Splittmastix bei demWiderstand gegen Verformungen von maximal 3,5 mm. Somit ist Dünnschicht-Farbasphalt auch fürextreme Belastungen geeignet. Für Busverkehr sind noch stabilere Mischungen (bis Bk100 nach RStO 2012) verfügbar.
Farbasphalt für hohe Verkehrslasten ist ein Farbasphalt, der für extremeinnerstädtische Belastungen durch den Busverkehr, insbesondere anBrems- undBeschleunigungspunkten (Bushaltestellen und Busbahnhöfen) entwickelt wurde. Das Bindemittel ist milchig und kann durch die Wahl derZuschlagstoffe in vielen Farben hergestellt werden. Leuchtende Farben werden durch die Zugabe vonPigmenten erreicht. Da herkömmliche („schwarze“) Asphalte einen maximalen Erweichungspunkt von ca. 80 Grad Celsius aufweisen und normale Farbasphalte einen noch niedrigeren Erweichungspunkt haben, wird diese Temperatur schon durch die Sonneneinstrahlung an heißen Tagen erreicht. Erwärmt die Abstrahlung der Motorwärme wartenderBusse die Fläche zusätzlich und bremst ein ankommender Bus an dieser Stelle, so entstehen die bekannten Schäden. Farbasphalt für hohe Verkehrslasten wirkt mit seinem Erweichungspunkt > 150 Grad Celsius diesem Effekt entgegen und schützt die darunter liegendeBinderlage. Da die Temperatur in die Tiefe gehend um ca. 7 Grad Celsius pro cm abnimmt, befindet sich ein hochstandfesterAsphaltbinder im sicheren Bereich. Farbasphalt für hohe Verkehrslasten wird maximal 2 cm eingebaut und kann zusätzlich mit derAsphaltprägetechnik gestaltet werden. Seine Oberfläche ist in der Textur gefällig, da hauptsächlich das Bindemittel für denLastabtrag verantwortlich ist und mit einemGrößtkorn von 5 mm gemischt wird. Das Material wird auf der Baustelle gemischt.
Bei diesem Verfahren wird ein auf den Asphalt abgestimmtes Bindemittel auf den Asphalt aufgetragen und mit farbigemSplitt bestreut. Dies kann mit oder ohne ein Muster entstehen. Das Ergebnis nach derAushärtung ist eine dekorative farbliche Oberfläche, die verkehrsbeständig bis zu Belastungen entsprechend derBelastungsklasse Bk1,8 (RStO 2012) ist.
Asphaltfarben werden in einerNassfilmdicke von 0,3 mm bis 0,6 mm in zwei bis vier Lagen auf gereinigte, öl- und fettfreie Asphalte aufgetragen und haben eine hervorragendeHaftung undElastizität. Im Vergleich zuMarkierungsfarbe dauert derTrocknungsvorgang deutlich länger, bei normaler Witterung jedoch weniger als eine Stunde. Um eine ausreichende Deckung und Haltbarkeit zu erhalten, werdenNassfilmdicken von 0,6 mm bevorzugt. Im Unterschied zu Asphaltfarben haben Markierungsfarben oft nicht die gewünschteBalance für den Flächenauftrag, da bei der Produktion mehr Wert auf die schnelleAbtrocknungszeit undAbriebfestigkeit als auf die Elastizität gelegt wurde, was bei flächigem Auftrag zuRissbildungen undAbplatzungen führen kann. Die Farbvielfalt ist nahezu grenzenlos und es lassen sich mehrfarbige Flächen auch mitVerläufen herstellen.
Seit demAltertum gibt die Anordnung von Fugen dem Benutzer Informationen und den Flächen ein Gesamtbild. Fugen waren aus Gründen des Gewichtes von Steinen und Platten oder aus konstruktiven Gründen (Herstellung,Bruchfestigkeit,Dehnungsfuge) unverzichtbar. Im Gegensatz zu Steinen und Beton kann Asphaltfugenlos gebaut werden, insbesondere wenn auch dieArbeitsfugen (z. B. mit demC.A.R.-Verfahren) im Asphalttemperaturgesteuert verschweißt werden. Fugen sind dieSchwachstellen imPflasterbau. Durch sie kann Wasser eindringen, die Steine oder Platten können sich verschieben undKehrsaugmaschinen entfernen die notwendigenFugenverfüllungen. Fugen bei denAsphaltprägeverfahren sind keine Schwachstellen, da es sich hier umScheinfugen handelt, die keinerlei Wasser eindringen lassen. DieAsphaltprägeverfahren verbinden nicht nur die gestalterische Vielfalt der Fugen mit dem Baustoff Asphalt, sondern es ist erstmals möglich, auch große Flächen glatt zu lassen und dann nach dem Geschmack des Gestalters Scheinfugen zu prägen.
Zusätzlich kann die Oberfläche durch verschiedene patentierte Verfahrenstrukturiert werden. So werden Stahlschablonen oder Kunststoffschablonen mit einerRüttelplatte in den nochwarmen, odercomputergesteuert erwärmten, Asphalt geprägt. Mit diesem Verfahren kann nicht nur jedes Pflaster-Naturstein oder Plattenmuster ohne die Schwachstelle einer offenen Fuge imitiert werden, es können auch völlig neue Muster hergestellt werden, da die entstehenden Scheinfugen ausschließlich der Gestaltung und nicht derKonstruktion (Dehnungsfuge;gewichtsbedingte Fuge) dienen.
Dietemperaturgesteuerte Erhitzung spielt hierbei eine wichtige Rolle. Es ist wichtig, dass der Asphalt nicht nuroberflächig erhitzt wird, sondern die Wärmetief in den Asphalt eindringt. Nur so ist gewährleistet, dass beimEinprägen einer Plastikschablone das Korn nicht beschädigt wird. Bei zu großer Hitze würde das Bitumen verbrennen. Diesen Mittelweg zwischentiefgehender Erhitzung ohne Verbrennung der Oberfläche erfüllen nur qualitativ hochwertigeHeizgeräte. Nach der Erhitzung wird eine Plastikschablone mit breiten Stegen mittels einer Rüttelplatte in den Asphalt geprägt. In die entstandenen Fugen wird einthermoplastischesInlay mit gleichen Dimensionen eingelegt. In einem zweitenHeizgang wird dieserThermoplast mit dem Asphaltverschweißt. Wichtig ist, dass bei diesem Verfahren das thermoplastische Material ungefähr 1 mm tiefer als die Asphaltoberfläche liegt. Die Hauptlast des Verkehrs liegt also auf dem Asphalt, nicht auf dem Thermoplast. Diese Art der Gestaltung hält daherhohen Verkehrsbelastungen bis Bauklasse II stand.
Da es sich bei Asphalt um einen thermoplastischenBaustoff handelt, kann dieser gut und zum Teil auch mehrfach wiederverwendet werden. Hierzu wird der Asphalt durchAbfräsen (Fräsasphalt) oder Aufbrechen (Aufbruchasphalt) ausgebaut und – gegebenenfalls nach Aufbereitung durchBrechen – erneut dem Herstellungsprozess beigegeben. Voraussetzung dafür ist, dass der Ausbauasphalt frei von Fremdstoffen undgesundheitsschädlichen Substanzen (beispielsweise Teer) ist. Rechtliche Grundlage für die Wiederverwendung von Asphalt bildet in Deutschland dasKreislaufwirtschaftsgesetz. In der Schweiz und Österreich gelten die entsprechenden „Merkblätter zum Umgang mit Ausbauasphalt“. Die Recyclingquote liegt bei mehr als 90 %.[44]
Neben der Wiederverwendung im Mischwerk (sogenanntesRecycle in Plant) kann der Asphaltbelag auch an Ort und Stelle erneuert werden(Recycle in Place). Bei dieser Methode kommen verschiedene Heißrecycling-Verfahren zur Anwendung, bei denen die Asphaltschichterwärmt und anschließendaufgelockert wird. Im nächsten Arbeitsgang können gegebenenfalls Zusatzstoffe beigegeben und das Mischgut wiedereingebaut undverdichtet werden.
Dunkle beschienene Asphaltbeläge werden durch Sonneneinstrahlung im Laufe eines sonnigen Tages auf deutlich über Lufttemperatur, die typisch in 2 m Höhe über Wiese, abseits großer Straßenflächen gemessen wird, erhitzt. Ab einer Oberflächentemperatur von 40 °C gasen Stoffe relevant aus Asphaltbelägen aus, die in der darüber liegenden Luft wieder zu kleinen flüssigen oder festen Partikeln kondensieren (resublimieren) und damit gesundheitsbelastenden Feinstaub bilden. Nicht selten erreicht die Temperatur von Asphalt 60 °C. Die Ausdünstungen sind mitunter zu riechen.[45]
Es dünsten viele gesundheitsschädliche Stoffe aus, u. a. polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die die Entstehung von Ultrafeinstaub begünstigen. Auch UV-Strahlung fördert die Ausdünstung.[46]
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