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Oberflächenbehandlung/Bitumenabtrag von Asphaltdeckschichten zur Verbesserung der optischen Eigenschaften und Erhöhung der Anfangsgriffigkeit

©2001 Diplomarbeit 107 Seiten

Zusammenfassung

Inhaltsangabe:Problemstellung:
Der Straßenbau wird besonders von einem Baustoff geprägt: Asphalt. Dieses Gemisch besteht aus vier wichtigen Ausgangsstoffen. Dazu zählen das Bitumen als Bindemittel, vorwiegend gebrochene Mineralstoffe zum Aufbau des Korngerüsts, Gesteinsmehl als Füller und Zusätze. Voraussetzungen für einen dauerhaften Gebrauch und einen hohen Nutzwert einer Asphaltstraße sind die optimale Zusammensetzung des Gemischs und die richtige Auswahl der Bestandteile.
Wie jeder andere Baustoff unterliegt Asphalt einem Alterungsprozess, der den Nutzwert der Straße überwiegend negativ beeinflusst. Eine Verschlechterung der Ebenheit und Griffigkeit sowie der Helligkeit ist zu erwarten. Diesem Umstand kann nur durch spezielle Maßnahmen entgegengewirkt werden.
Die Asphaltalterung geht einher mit der Alterung des Bindemittelfilms an der Oberfläche. Dies ist ein erwünschter Effekt. Im Laufe dieses Prozesses wird nämlich die obere Schicht abgewittert und durch Verkehrsbelastung abgerieben. Der Mörtelfilm, der anfangs noch die Griffigkeit beeinträchtigt, wird dabei entfernt. Zudem kommt erst dann die optische Qualität des eingesetzten Mineralstoffs zum Tragen.
Wünschenswert ist, den Bindemittelfilm sofort nach dem Einbau der Deckschicht entfernen zu können, um von Anfang an die optimale Griffigkeit zu erreichen. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Möglichkeiten zur Bearbeitung des frisch verdichteten Asphalts aufgezeigt. Anschließend wird der Bitumenmörtelfilmabtrag mit der Hochdruck-Wasserstrahltechnik untersucht.

Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
0.Einleitung9
1.Straßenbautechnik - Asphaltbauweise10
1.1Der Baustoff Asphalt10
1.2Ausgangsstoffe für die Asphaltherstellung10
1.2.1Bitumen10
1.2.2Mineralstoffe12
1.2.2.1Einteilung im Straßenbau13
1.2.2.2Anforderungen15
1.2.3Zusätze16
1.3Aufbau einer Straßenbefestigung aus Asphalt17
1.3.1Oberbau und Unterbau17
1.3.2Die Deckschicht18
1.3.3Verfahren und Bauweisen20
1.4Asphaltmischgut22
1.4.1Körnungen für die Deckschicht23
1.4.2Die Eignungsprüfung23
1.4.2.1Zu prüfende Parameter24
1.4.2.2Anforderungen zur Durchführung der Eignungsprüfungen27
1.4.2.3Durchführung27
1.4.2.4Herstellung der Marshall-Probekörper28
1.4.2.5Erweiterte Eignungsprüfungen29
2.Farbgebung und Aufhellung von Asphaltbefestigungen29
2.1Einsatz von Farbpigmenten29
2.1.1Pigmente und transparente Bindemittel30
2.1.2Pigmente und schwarzes Straßenbaubitumen31
2.2Beeinflussung der optischen […]

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis


ID 4947
Scholz, Robert: Oberflächenbehandlung/ Bitumenabtrag von Asphaltdeckschichten zur
Verbesserung der optischen Eigenschaften und Erhöhung der Anfangsgriffigkeit / Robert Scholz
- Hamburg: Diplomica GmbH, 2002
Zugl.: Weimar, Universität, Diplom, 2001
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Fakultät Bauingenieurwesen
- 5 -
Professur Verkehrsplanung und
Verkehrstechnik
Inhaltsverzeichnis
0
Einleitung
...
9
1
Straßenbautechnik - Asphaltbauweise
...
10
1.1
Der Baustoff Asphalt
...
10
1.2
Ausgangsstoffe für die Asphaltherstellung
...
10
1.2.1
Bitumen
...
10
1.2.2
Mineralstoffe
...
12
1.2.2.1
Einteilung im Straßenbau
...
13
1.2.2.2
Anforderungen
...
15
1.2.3
Zusätze
...
16
1.3
Aufbau einer Straßenbefestigung aus Asphalt
...
17
1.3.1
Oberbau und Unterbau
...
17
1.3.2
Die Deckschicht
...
18
1.3.3
Verfahren und Bauweisen
...
20
1.4
Asphaltmischgut
...
22
1.4.1
Körnungen für die Deckschicht
...
23
1.4.2
Die Eignungsprüfung
...
23
1.4.2.1
Zu prüfende Parameter
...
24
1.4.2.2
Anforderungen zur Durchführung der Eignungsprüfungen
...
27
1.4.2.3
Durchführung
...
27
1.4.2.4
Herstellung der Marshall-Probekörper
...
28
1.4.2.5
Erweiterte Eignungsprüfungen
...
29
2
Farbgebung und Aufhellung von Asphaltbefestigungen
...
29
2.1
Einsatz von Farbpigmenten
...
29
2.1.1
Pigmente und transparente Bindemittel
...
30
2.1.2
Pigmente und schwarzes Straßenbaubitumen
...
31
2.2
Beeinflussung der optischen Eigenschaften durch Mineralstoffauswahl
...
31
2.2.1
Prüfverfahren zum Nachweis der Deckenaufhellung
...
32
2.3
Auftrag von Anstrichen und Beschichtungen
...
33

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- 6 -
Professur Verkehrsplanung und
Verkehrstechnik
3
Die Griffigkeit von Straßenbelägen
...
35
3.1
Grundlagen zur Problematik
...
35
3.2
Einflussfaktoren
...
36
3.2.1
Einflüsse aus der Umwelt
...
36
3.2.2
Technischer Zustand des Fahrzeugs
...
37
3.2.3
Einflüsse aus der Wahl, Zusammensetzung und Verarbeitung der Bau-
stoffe
...
37
3.2.3.1
Wahl der Baustoffe
...
37
3.2.3.2
Zusammensetzung der Baustoffe
...
39
3.2.3.3
Verarbeitung der Baustoffe
...
39
3.3
Definition der Rauheit
...
40
3.4
Messmethoden und -geräte
...
42
3.4.1
Praxisverfahren
...
42
3.4.2
Laborverfahren
...
45
3.5
Herstellung der Anfangsgriffigkeit
...
46
3.5.1
Absplitten und Abstumpfen
...
47
3.5.2
Bindemittelabtrag
...
49
3.5.2.1
Rillierung
...
50
3.5.2.2
Hochdruck-Wasserstrahltechnik
...
50
3.5.2.3
Sandstrahlen
...
51
3.5.2.1
Kugelstrahlen
...
52
3.5.2.2
Weitere Möglichkeiten
...
53
3.6
Aufrauung von alten Belägen
...
56
3.6.1
Verfahren mit Materialauftrag
...
57
3.6.2
Verfahren mit Materialabtrag
...
58
3.6.3
Rückformende Verfahren
...
60
4
Einsatz der Hochdruck-Wasserstrahltechnik
...
60
4.1
Erzeugung und Aufbau von Druckwasserstrahlen
...
62
4.1.1
Systeme zur Druckerzeugung
...
62
4.1.2
Druckwasserstrahlarten
...
66
4.2
Parameteroptimierung zum Oberflächenabtrag mit unmodifizierten
Hochdruckwasserstrahlen
...
68

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Fakultät Bauingenieurwesen
- 7 -
Professur Verkehrsplanung und
Verkehrstechnik
5
Versuchsprogramm
...
72
5.1
Zusammensetzung der Asphaltplatten
...
72
5.1.1
Bindemittel und Zusätze
...
73
5.1.2
Mineralstoffe
...
73
5.1.3
Geräte
...
74
5.1.4
Quantitative Zusammensetzung
...
74
5.2
Herstellung der Asphaltplatten
...
76
5.3
Beschreibung der Abtragsversuche
...
76
5.3.1
Abtrag mit Abrasiv-Druckwasserstrahlen
...
77
5.3.2
Abtrag mit unmodifizierten Druckwasserstrahlen
...
78
5.3.2.1
Versuche am IFW Jena; Strahlwinkel konstant 90°
...
78
5.3.2.2
Versuche am IFW Jena; Strahlwinkel einstellbar
...
80
5.3.2.3
Handgeführte Hochdruckpistole mit pneumatisch angetriebenem Düsen-
trägerkopf
...
82
5.3.2.4
Hydraulisch geführter und -angetriebener Rotations-Düsenbalken
...
83
5.4
Darstellung und Auswertung der Messwerte
...
88
5.4.1
Versuche am IFW Jena
...
88
5.4.2
Versuche bei der Fa. Woma
...
89
5.5
Zusammenfassung und Bewertung
...
91
6
Bewertung der Verfahren zum Bindemittelabtrag
...
93
7
Ausblick
...
96
8
Literaturverzeichnis
...
98
9
Tabellenverzeichnis
...
101
10
Abbildungsverzeichnis
...
102
11
Anhang
...
104

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- 8 -
Professur Verkehrsplanung und
Verkehrstechnik
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen
usw.
und so weiter
ca.
circa
i. a.
im allgemeinen
ggf.
gegebenenfalls
i. d. R.
in der Regel
v.l.n.r.
von links nach rechts
min.
minimal
max.
maximal
KK
Kornklasse
KG
Korngruppe
KGV
Korngrößenverteilung
Vol.-%
Volumenprozent
M.-%
Masseprozent
BM
Bindemittel
PmB
Polymermodifiziertes Bitumen
AB
Asphaltbeton
SMA
Splittmastixasphalt
GA
Gussasphalt
EP
Eignungsprüfungen
MPK
Marshall-Probekörper
DWS
Druckwasserstrahlen
HDW
Hochdruckwasserstrahlen
ADW
Abrasiv-Druckwasserstrahlen
UDW
unmodifizierte Druckwasserstrahlen
V
Versuch

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- 9 -
Professur Verkehrsplanung und
Verkehrstechnik
0
Einleitung
Der Straßenbau wird besonders von einem Baustoff geprägt: Asphalt.
Dieses Gemisch besteht aus vier wichtigen Ausgangsstoffen. Dazu zählen das Bitumen als
Bindemittel, vorwiegend gebrochene Mineralstoffe zum Aufbau des Korngerüsts, Ge-
steinsmehl als Füller und Zusätze. Voraussetzungen für einen dauerhaften Gebrauch und
einen hohen Nutzwert einer Asphaltstraße sind die optimale Zusammensetzung des Ge-
mischs und die richtige Auswahl der Bestandteile.
Wie jeder andere Baustoff unterliegt Asphalt einem Alterungsprozess, der den Nutzwert
der Straße überwiegend negativ beeinflusst. Eine Verschlechterung der Ebenheit und Grif-
figkeit sowie der Helligkeit ist zu erwarten. Diesem Umstand kann nur durch spezielle
Maßnahmen entgegengewirkt werden.
Die Asphaltalterung geht einher mit der Alterung des Bindemittelfilms an der Oberfläche.
Dies ist ein erwünschter Effekt. Im Laufe dieses Prozesses wird nämlich die obere Schicht
abgewittert und durch Verkehrsbelastung abgerieben. Der Mörtelfilm, der anfangs noch die
Griffigkeit beeinträchtigt, wird dabei entfernt. Zudem kommt erst dann die optische Quali-
tät des eingesetzten Mineralstoffs zum Tragen.
Wünschenswert ist, den Bindemittelfilm sofort nach dem Einbau der Deckschicht entfer-
nen zu können, um von Anfang an die optimale Griffigkeit zu erreichen. In der
vorliegenden Arbeit werden verschiedene Möglichkeiten zur Bearbeitung des frisch ver-
dichteten Asphalts aufgezeigt. Anschließend wird der Bitumenmörtelfilmabtrag mit der
Hochdruck-Wasserstrahltechnik untersucht.

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Professur Verkehrsplanung und
Verkehrstechnik
1
Straßenbautechnik - Asphaltbauweise
1.1
Der Baustoff Asphalt
Asphalt ist vielseitig verwendbar. In vielen Bereichen der Baubranche ist dieses thermopla-
stische Baumaterial anzutreffen. Tragfähigkeit und dichtende Wirkung sind seine
wichtigsten Eigenschaften. Ausgereifte Technologie erlaubt es, Asphalt neben dem Stra-
ßenbau auch im Hoch-, Industrie-, Wasser-, Deponie- und Sportstättenbau effektiv
einzusetzen. Die speziellen Vorzüge wie Elastizität, Verformungsbeständigkeit, günstiges
Kälteverhalten und Dichtheit können durch verschiedene Rezepturen optimal dem Zweck
entsprechend aufeinander abgestimmt werden.
Der Einbau des Asphalts erfolgt, außer bei dem speziellen Kaltasphalt, immer heiß. Bei
Temperaturen über 100°C sind Formbarkeit und Verdichtung möglich.
Die Eigenschaften im Überblick: Asphalt ist
·
schnell einbau- und benutzbar (in der Regel nach Abkühlung des Asphaltkörpers auf
die Umgebungstemperatur, Dauer ca. ein Tag)
·
ideal für fugenlose Anschlüsse zu anderen Baumaterialien geeignet
·
flexibel, abriebfest, tragfähig, dichtend und langlebig
·
in verschiedenen Farbtönen herstellbar
·
zu 100 % wiederverwertbar und mit geringer Umweltbelastung erneuerbar /1/
1.2
Ausgangsstoffe für die Asphaltherstellung
1.2.1
Bitumen
Bitumen ist ein Bindemittel, das bei der Destillation von Erdöl gewonnen wird. Das
,,schwerflüchtige dunkelfarbige Gemisch" /2/ besteht aus verschiedenen organischen Sub-
stanzen. Asphaltene und Erdöl-Harze bilden eine kolloidale Struktur aus. Nach der
Gewinnung von Treibstoffen und Ölen wird der Rückstand zu Bitumen veredelt. /2, 3/

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- 11 -
Professur Verkehrsplanung und
Verkehrstechnik
Die Material zeigt elastoviskoses Verhalten, welches sich mit der Temperatur verändert.
Ein Ansteigen der Temperatur bewirkt eine Erniedrigung der Viskosität, das Bitumen wird
,,weicher" bzw. fließfähig und verarbeitbar.
Die Eigenschaften von Bitumen können durch verschiedene Verfahren bestimmt und
quantifiziert werden. Die Nadelpenetration bei 25°C nach DIN 52010 (Eindringtiefe) bildet
die Grundlage für die Lieferbezeichnung und ist ein Maß zur Bestimmung der Härte. Der
Erweichungspunkt Ring und Kugel (EP RuK nach DIN 52011) wird zur Bestimmung der
Temperatur, ab welcher das Bitumen stark zu fließen beginnt, herangezogen. Die Tempe-
ratur, bei welcher Bitumen unter Einfluss einer Dehnungsbeanspruchung vom
zähplastischen in den festen Zustand übergeht, kann mit dem Brechpunkt nach Fraaß
(nach DIN 52012) bestimmt werden. Ein Verfahren zur Ermittlung der ,,Fadenziehbarkeit",
besonders angewendet bei Polymermodifiziertem Bitumen (PmB), ist die Bestimmung der
Duktilität (nach DIN 52013). /4/
Die folgende Tabelle gibt Auskunft darüber, welche Bitumensorte für welches Anwen-
dungsgebiet am besten geeignet ist. Mit den Ergebnissen der Asphalt- Eignungsprüfung
und weiterer Prüfverfahren wie z.B. dem Spurbildungstest ist es möglich, das richtige Bin-
demittel zu auszuwählen.
Destillationsbitumen nach EN 12591
Polymermodifizierte
Bitumen PmB nach
TL PmB Teil 1
Anwendung im
Straßenbau
B160/220
B70/100
B50/70
B30/45
B20/30
PmB 80 A
PmB 65 A
PmB 45 A
Asphalttragschichten
Asphaltbinder
Asphaltbeton
Splittmastixasphalt
Offenporiger Asphalt
Gussasphalt
Tragdeckschichten
übliche Anwendung
Anwendung in Sonderfällen
Tab. 1.1 Straßenbaubitumen und Anwendungsfälle /2/

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- 12 -
Professur Verkehrsplanung und
Verkehrstechnik
PmB zählt zum Sonderbitumen; es besitzt einen größeren elastoplatischen Bereich, bessere
Haftung zum Mineralstoff, höhere Elastizität und geringere Alterung als Destillationsbitu-
men. Zum Sonderbitumen zählt auch einfärbbares Bindemittel. In den Eigenschaften
stimmt es weitgehend mit den vergleichbaren Bitumensorten überein. Beide Bitumensorten
sind teurer als ,,normale": PmB wird zum Bau hochbelasteter Straßen verwendet und ein-
färbbares Bindemittel zur Kennzeichnung besonderer Verkehrsbereiche. /4, 5/
1.2.2
Mineralstoffe
Den größten Bestandteil des Asphaltgemischs bilden die Mineralstoffe. Diese nehmen
mehr als 90 % der Masse des Asphalts ein.
Mineralstoffe werden unterschieden in:
·
natürliche
-
Locker- und Felsgestein
·
künstliche
-
Hochofen- oder Metallhüttenschlacken sowie durch Schmelzen, Brennen oder
Sintern gewonnene Mineralstoffe
Diese beiden Gruppen werden wiederum unterteilt in:
·
gebrochene: durch Brechen zerkleinerte natürliche oder künstliche Mineralstoffe
·
ungebrochene: Kies und Natursand

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Art
wichtige Vertreter
Rohdichte [g/cm
3
]
natürliche Mineralstoffe
Lockergesteine
Kies, Natursand, Kiessand
2,55...2,75
Granit, Syenit
2,60..2,80
Quarzporphyr, Porphyrit, Andesit
2,50...2,80
Basalt, Melaphyr
2,85..3,05
Diorit, Gabbro
2,70...3,00
magmatische
Diabas
2,75...2,95
Quarzit, Grauwacke, Quarzsand
2,60...2,75
Sedimente
Kalkstein, Dolomit
2,65...2,85
Felsgesteine
metamorphe
Gneis, Amphibolt, Serpentinit
2,70...3,00
künstliche Mineralstoffe
Hochofenstückschlacken
> 2,40
Metallhüttenschlacken
> 3,40
künstliche Aufhellungsgesteine
Luxovite
2,45...2,53
Synopal
2,55...2,70
Tab. 1.2 Vertreter der natürlichen und künstlichen Mineralstoffe für den Straßenbau /2, 4/
1.2.2.1 Einteilung im Straßenbau
Die Mineralstoffe, die im Straßenbau Verwendung finden, werden zum größten Teil gebro-
chen. Die Einteilung erfolgt nach der Korngröße. Gebrochene und ungebrochene
Mineralstoffe werden durch Absiebung der verschiedenen Korngrößen in Kornklassen auf-
geteilt. Eine Kornklasse beinhaltet alle Korngrößen zwischen zwei Prüfkorngrößen ohne
Über- und Unterkornanteil.
Eine Lieferkörnung bzw. Korngruppe ist eine Körnung einschließlich etwaiger Über- und
Unterkornanteile. Je nach Lieferkörnung sind nach TL Min-StB /6/ zulässige Höchstwerte
für Über- und Unterkornanteile einzuhalten.
Als Füller (auch ,,Fremdfüller") wird die Lieferkörnung bezeichnet, die zu mindestens
80 M.-% aus gebrochenen Mineralstoffen < 0,09 mm besteht. Dieses Gesteinsmehl darf ein
Überkorn von max. 2 mm besitzen. Die anderen Lieferkörnungen beinhalten im Unterkorn
den sogenannten Eigenfüller, welcher bei der Zugabe des Fremdfüllers berücksichtigt wer-
den muss.

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- 14 -
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Verkehrstechnik
ungebrochene Mineralstoffe: Prüfkorngrößen in mm zur Einteilung in Kornklassen
0,063
0,125 0,25
1,0
2,0
4,0
8,0
16,0
31,5
63,0
0,063
0,09
0,25
0,71
2,0
5,0
8,0
11,2
16,0
22,4
31,5
45,0
56,0
63,0
gebrochene Mineralstoffe: Prüfkorngrößen in mm zur Einteilung in Kornklassen
Tab. 1.3 Einteilung gebrochener und ungebrochener Mineralstoffe in Kornklassen
Aus der nachstehenden Tabelle ist zu entnehmen, wie die Bezeichnungen für gebrochene
und ungebrochene Mineralstoffe für die einzelnen Korngruppen, Kornklassen bzw. Korn-
gemische lauten.
ungebrochene
Mineralstoffe
gebrochene Mineralstoffe
Bezeichnung des
Korngemischs
KK
KG
Bezeichnung des
Korngemischs
KK
KG
Bezeichnung des
Korngemischs
KK
KG
Füller
0/0,09
Natursand
0/2
Edelbrechsand
0/2
Brechsand- Splitt
0/5
Splitt
5/11
11/22
22/32
Kies
2/4
4/8
8/16
16/32
32/63
Schotter
32/45
45/56
Edelsplitt
2/5
5/8
8/11
11/16
16/22
Tab. 1.4 Bezeichnungen für die Lieferkörnungen / Korngruppen /4/

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- 15 -
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1.2.2.2 Anforderungen
Die Aufgaben, die das Mineralstoffgemisch im Straßenbau zu erfüllen hat, sind breit gefä-
chert.
Durch das Korngerüst müssen die auftretenden Druck- und Schubkräfte aufgenommen und
in die unteren Schichten des Bauwerks abgetragen werden. Des Weiteren haben die Mine-
ralstoffe in der Asphaltoberfläche eine hohe Griffigkeit zu gewährleisten, sie müssen
verschleißarm sein. Nicht zuletzt bestimmen Struktur und Farbe der Körner die optische
Qualität der Fahrbahn.
Die zu verwendenden Mineralstoffe müssen hohen Qualitätsanforderungen genügen. Hier-
bei sind zu nennen:
-
Widerstand gegen Schlag
-
Druckfestigkeit und Kantenfestigkeit
-
Witterungsbeständigkeit (Frostbeständigkeit, Raumbeständigkeit, Wasseraufnahme)
-
Reinheit (Anteil an organischen, mergeligen oder tonigen Bestandteilen)
-
hoher Polierwiderstand
-
Affinität zu Bitumen
-
Widerstand gegen Hitzebeanspruchung (die Mineralstoffe müssen vollkommen ge-
trocknet werden und der Hitzebeanspruchung bis 220°C vor und während des Mischens
widerstehen können)
-
Kornform und die Bruchflächigkeit
-
Korngrößenverteilung /4/

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- 16 -
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Verkehrstechnik
1.2.3
Zusätze
Um bestimmte Eigenschaften zu verbessern, werden den Asphaltmassen gelegentlich Zu-
sätze zugegeben. Je nachdem, welche Eigenschaftsänderung erwünscht ist, unterscheiden
sich Art und Menge der Zugabemittel bzw. -stoffe.
Zusätze und ihre Wirkung:
·
Kalkhydrat fördert gute Bitumenumhüllung der Mineralstoffe bei Feuchtigkeit
·
Amine: in Sonderfällen als Haftverbesserer bei ,,sauren" Mineralstoffen
·
Altgummi, Kautschuk und andere Kunststoffe: Verbesserung des Gebrauchsverhaltens
und der Elastizität
·
versteifende Füller
·
organische und mineralische Faserstoffe als Bindemittelträger oder Zusätze zur Stabili-
sierung der Bitumenmörtelfilme bei besonders splittreichen Mischungen wie SMA und
offenporigem Asphalt
·
technische Wachse: Verbesserung der Verarbeitbarkeit, Senkung der Misch- und Ein-
bautemperatur
·
frosthemmendes Granulat
·
Farbpigmente zur Farbgebung von asphaltierten Flächen /2/

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Verkehrstechnik
1.3
Aufbau einer Straßenbefestigung aus Asphalt
1.3.1
Oberbau und Unterbau
Abb. 1.1 Aufbau einer Asphaltstraßenkonstruktion, Querschnitt /2/
Der Untergrund ist der natürlich anstehende Boden nach Abtrag des Mutterbodens. Die
obere Schicht kann durch bodenverbessernde Maßnahmen wie Zugabe von Mineralstoffen
und gegebenenfalls hydraulischen Bindemitteln tragfähiger ausgebildet werden.
Angeschütteter und verdichteter künstlicher Untergrund in Dammbauweise, die Damm-
schüttung, wird als Unterbau bezeichnet.
Als Planum wird die Ebene zwischen Unter- und Oberbau verstanden. Dieses muss durch
Quergefälle und seitliche Entwässerungsanlagen die Entwässerung ermöglichen.
Der Oberbau schließlich beinhaltet die Decke und die Tragschicht einschließlich der
Frostschutzschicht.
Die Tragschicht sichert in erster Linie die Tragfähigkeit der Befestigung. Sie besteht meist
aus ein- oder mehrlagig eingebautem Asphaltmischgut. Daneben kommen korngestufte
Kies-Sand- bzw. Schotter-Splitt-Gemische, hydraulisch gebundene Tragschichten oder
Zementbeton zum Einsatz. Ist der Untergrund frostempfindlich, muss eine

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Professur Verkehrsplanung und
Verkehrstechnik
Frostschutzschicht eingebaut werden. Im allgemeinen besteht diese aus einer 30 bis 60 cm
dicken Kiessandschicht. Diese Schicht wird auch als untere oder 1. Tragschicht bezeichnet.
Die Decke ist der oberste Teil der Asphaltstraßenbefestigung. In der Regel ist sie aus der
Binder- und der Deckschicht aufgebaut. Die Binderschicht muss neben der lastverteilen-
den Funktion (Aufnahme von Schubspannungen, Schubfestigkeit) auch eventuelle
Unebenheiten der Tragschicht ausgleichen. Speziell auf die Deckschichten wird im näch-
sten Abschnitt näher eingegangen. Darüber hinaus gibt es noch Tragdeckschichten. In
dieser Konstruktion sind die Funktionen von Tragschicht und Decke vereint /2, 4/
Abb. 1.2 Frisch eingebauter Überbau
1.3.2
Die Deckschicht
Der Deckschicht als abschließendem Teil der Asphaltstraße kommen besondere Aufgaben
zu. Sie soll dem Verkehr eine weitgehend ebene, griffige, verformungs- und verschleißfeste
Fahrbahn bieten, die Entwässerung der Oberfläche gewährleisten sowie zugleich die Kon-
struktion vor dem Eindringen von Oberflächenwasser schützen.

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- 19 -
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Verkehrstechnik
Folgende Anforderungen werden an die Fahrbahndecke gestellt:
Verkehrssicherheit, Verformungsbeständigkeit:
-
hohe Griffigkeit und angemessene Rauheit
-
Verschleißfestigkeit, Verformungs- und Ermüdungsbeständigkeit
-
Längs- und Querebenheit
-
Aufhellung von Verkehrsflächen
-
eventuell farbliche Gestaltung
Witterungsbeständigkeit:
-
Wasserundurchlässigkeit, nach ZTV Asphalt-StB /7/ hergestellte Deckschichten kön-
nen als wasserundurchlässig angesehen werden
-
Frostbeständigkeit der Mineralstoffe, richtige Bindemittelwahl, optimaler Bindemittel-
und Hohlraumgehalt
Umweltfreundlichkeit:
-
Nutzung von recycelfähigem Material
-
Minimierung der Lärmbelastung, z.B. durch spezielle Deckschichten /4, 8/
Die Rauheit der Oberfläche muss den Verkehrsbedingungen (z.B. Entwurfsgeschwindig-
keit, Verkehrsbelastung) angepasst sein und beeinflusst mehrere wichtige Eigenschaften.
Sie ist maßgebend für die Griffigkeit und den Rollwiderstand, den entstehenden Lärm
durch Abrollgeräusche der Fahrzeugreifen und die Sprühfahnenbildung bei nasser Straße.
Des Weiteren muss die Oberfläche den Anforderungen an die Helligkeit der Fahrbahn be-
sonders in Tunneln oder nachts (Ausleuchtung der Fahrbahn und Abgrenzung zum
Nebenraum) gerecht werden. Die Deckenhelligkeit wird des Weiteren zur Auslegung und
Bemessung von ortsfesten Beleuchtungsanlagen herangezogen; sie kann auch eine be-
stimmende Größe für den Verformungswiderstand der Deckschicht sein, besonders bei
höherer Temperaturbeanspruchung. Auch farbige Oberflächen können zur Erhöhung der
Verkehrssicherheit oder aufgrund gestalterischer Maßnahmen gefordert sein.

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Professur Verkehrsplanung und
Verkehrstechnik
Zusammenfassend hängt die Wahl und Zusammensetzung der Deckschicht von der Ver-
kehrsbelastung, der Entwurfsgeschwindigkeit, Sicherheitsaspekten, den vorhandenen
Umweltbedingungen, gestalterischen Aspekten sowie Energieeinsparmaßnahmen ab. In
den RStO und RStO-E /9/ ist geregelt, welche Maßnahmen für den Neubau oder die Er-
neuerung von Befestigungen ergriffen werden können und nach welchen Gesichtspunkten
entschieden werden kann.
1.3.3
Verfahren und Bauweisen
Abgestimmt auf den Zweck, dem die Deckschicht später dienen soll, existieren verschiede-
ne Verfahren und Bauweisen. Jeder Belag verfügt über einen speziellen Kornaufbau, ein
anderes Mineralstoffgemisch und verschiedene Bindemittelsorten und -gehalte. Gegebe-
nenfalls werden Zusätze verwendet. Die Technik des Einbaus unterscheidet sich durch
Besonderheiten wie Verdichtung (Walzregime und- einsatz) und Einbautemperatur (beson-
ders bei Gussasphalt).
·
Asphaltbeton:
-
hohlraumarmes Gemisch, bestehend aus Edelsplitt, Edelbrechsand, Natursand, Füller
und Straßenbaubitumen; Heißeinbau (je nach Bitumensorte 120...190°C)
-
für Deckschichten auf Straßen aller Bauklassen mit normaler und besonderer Bean-
spruchung und Wegen aller Art sowie anderen Verkehrsflächen einsetzbar
·
Splittmastixasphalt:
-
besteht aus Edelsplitt, Brechsand und Gesteinsmehl mit besonders hohem
Größtkornanteil (sogenanntes Gemisch mit Ausfallkörnung); bindemittelreiches
Mischgut: die Zugabe von stabilisierenden Zusätzen wie Faserstoffen ist Voraussetzung
für die Homogenität des Mischguts, Einsatz von Straßenbaubitumen oder PmB 45,
Heißeinbau
-
das besondere Korngerüst bedingt große Verschleiß- und Standfestigkeit auf schwer
belasteten Stadt- und Fernstraßen und bei hohen Temperaturen, besonders gut (in klei-
nen Körnungen von 0/5, 0/8) für Dünne Schichten im Heißeinbau (DSH) geeignet

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·
offenporiger Asphalt:
-
weist im verdichteten Zustand einen großen Hohlraumgehalt (Neubau:
15 %) mit of-
fener Hohlraumphase auf, die Mineralstoffzusammensetzung basiert auf dem Prinzip
des ,,Monokorngerüsts"; Heißeinbau
-
es werden besondere Anforderungen an den Mineralstoff gestellt: sehr hohe PSV-
Werte (Polish Stone Value, Polierresistenz steigt mit dem Zahlenwert) von
55 und
kleine Schlagzertrümmerungswerte mit SZ
8/12
18
-
Nachteilig wirken sich Verschmutzungen aus, die die Hohlräume verstopfen können;
der Belag kann dann seiner Aufgabe nur durch intensive Reinigung wieder gerecht
werden. Die Lebensdauer des Belags kann infolge der Luftdurchlässigkeit (Oxidation
und Versprödung des Bindemittels) herabgesetzt sein.
-
Minderung von Lärm, beispielsweise in der Nähe von Wohngebieten; bei nasser Fahr-
bahn werden Sprühfahnen weitestgehend unterbunden
·
Gussasphalt:
-
anders als bei Walzsasphalt wird die Tragfähigkeit nicht durch das Korngerüst gesi-
chert, sondern durch die durchgehenden Mörtelphase: Gussasphalt ist praktisch
Hohlraumfrei und bedarf keiner Verdichtung; Einbautemperatur 200...250°C
-
griffig, standfest, dicht, temperaturunempfindlich und widerstandsfähig gegen Ver-
schleiß und Alterung: vielfältiger Einsatz, besonders im Brückenbau (Schutz- und
Deckschichten), Bau von ruhenden Verkehrsflächen (z.B. Parkhäuser), Wasserbau und
im Hochbau als Estrich
·
Asphaltmastix:
-
als Mineralstoffe kommen Natursand oder ein Natursand-Brechsand-Gemisch mit ei-
nem Größtkorn von 2 mm zur Anwendung; er wird ähnlich dem Gussasphalt hergestellt
bei Einbautemperaturen von 180...220°C
-
Einsatz als dünner Überzug auf Straßen/Wegen, alten Deckschichten, Pflaster- und
Betondecken, ähnlich einer Oberflächenschutzschicht

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·
Tragdeckschichten:
-
bestehen aus einer Kombination der Tragschicht und Decke
-
Anwendung entweder als selbstständige Bauweise oder zur Verstärkung alter Wegebe-
festigungen, Vorteile ergeben sich aus der größeren Einbaudicke für günstigere
Verdichtung und der zeitsparenden wirtschaftlichen Bauweise
·
Dünne Schichten im Heißeinbau (DSH), Dünne Schichten im Kalteinbau (DSK),
Oberflächenschutzschichten und Schlämmeüberzüge:
-
werden für die Instandsetzung, zum Schutz der Oberfläche und zur Wiederherstellung
der Griffigkeit bestehender Deckschichten angewendet /2, 4, 5/
Asphaltbauweisen: Deckschichten
Baustellenverfahren
Mischverfahren
Spritzverfahren
Hohlraumarme
Bauweisen
Hohlraumreiche
Bauweisen
·
Asphaltbeton
·
Splittmastixasphalt
·
Gussasphalt
·
Asphaltmastix
·
Tragdeckschicht
·
Oberflächenschutzschichten
DSK
·
DSH
·
Offenporiger Asphalt
(auch Dränasphalt)
Tab. 1.5 Bauweisen für Deckschichten, allgemeine Übersicht /4/
1.4
Asphaltmischgut
Für jede Asphaltschicht des Straßenaufbaus gibt es verschiedene Mischgutarten. Die stoff-
lichen Zusammensetzungen unterscheiden sich im Bindemittelgehalt, im Korngemisch
(Lage der Linie im Siebliniendiagramm), des Größtkorns und der Zugabe von Zusatzstof-
fen. Es müssen die Bindemittelart und die Zusatzstoffe auf den Einsatzzweck abgestimmt
sein und der Mineralstoff sowie das Mineralstoffgemisch den Anforderungen nach ausge-
wählt werden.

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Die Schichten des Straßenoberbaus werden der Bauklasse nach in unterschiedlichen Dik-
ken ausgebildet
.
Die Auswahl der Bauklasse SV, I, II, III, IV ,V oder VI richtet sich nach
den Regeln aus den RstO; in erster Linie sind zu nennen:
·
Verkehrsbelastungszahl VB
·
Straßentyp und
·
geografische Lage (Frosteinwirkungszone), Frostempfindlichkeitsklasse /4/
1.4.1
Körnungen für die Deckschicht
Deckschichten können aus Mischgutarten mit folgenden Körnungen gebaut werden:
Körnung [mm]
Mischgutart
min.
max.
Asphaltbeton
0/5
0/16
Splittmastixasphalt
0/5
0/11
Walzasphalt
offenporiger Asphalt
0/5
0/11
Gussasphalt
0/5
0/11
Zusätzlich sind als Sonderbeläge zu nennen:
Mikrobeton, Aufgehellte DS, Farbige DS, Ölbeständige DS, Halbstarrer Belag
Tab. 1.6 Asphaltmischgutarten und Körnungen für Deckschichten /2/
1.4.2
Die Eignungsprüfung
Zur Qualitätssicherung des Mischguts sind neben den Eigenüberwachungsprüfungen für
die verschiedenen Ausgangsstoffe und den Kontrollprüfungen Eignungsprüfungen vorzu-
nehmen. Der Auftragnehmer stellt mit den Eigenüberwachungsprüfungen fest, ob die
Güteeigenschaften der Baustoffe und Baustoffgemische sowie auch die der fertigen Lei-
stungen den vertraglichen Vereinbarungen entsprechen. Sache des Auftraggebers sind die
Kontrollprüfungen. Die Probenahme dafür wird vom Auftraggeber und -nehmer
gemeinsam durchgeführt. Hier werden wiederum die Güteeigenschaften im Einzelnen ge-
prüft, die Ergebnisse bilden die Grundlage für die Abnahme der Bauleistungen.

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Die Eignungsprüfungen (EP) im Besonderen stellen einen bedeutsamen Teil der Qualitäts-
sicherung dar. Sie sind die Grundlage zur Bewertung der im Bauvertrag geschlossenen
Vereinbarungen. Gegenstand der nachfolgenden Betrachtungen ist die Walzasphalt-Deck-
schicht. /4/
1.4.2.1 Zu prüfende Parameter
Walzasphalt besteht i. a. aus dem Mineralstoff, Bitumen und luftgefüllten Hohlräumen.
Der Hohlraumgehalt ist ein bestimmender Faktor der Standfestigkeit. Bei Gussasphalt ent-
fällt der Hohlraum durch die dichte Packung der Ausgangsstoffe.
Die asphalttechnologischen Kennwerte lassen sich üblicherweise über die Dichte der her-
gestellten Marshall-Probekörper (MPK) oder der Ausbaustücke berechnen. Sind die
Dichten der Ausgangsstoffe nicht bekannt, so gibt es verschiedene Laborverfahren, um sie
zu bestimmen.
Folgende Bezeichnungen werden verwendet:
Bezeichnung
Variable [Einheit]
Erläuterung
Dichte der Mineralstoffe:
R,M
[g/cm
3
]
Mineralstoffgehalt
M
V
[Vol.-%]
Bindemittelgehalt:
B
GT
[M.-%]
bezogen auf 100 % Mischgut
Dichte des Bitumens:
d
25
[g/cm
3
]
wird bei 25°C ermittelt
Rohdichte
R,bit
[g/cm
3
]
Angabe ohne Hohlräume
Raumdichte Ausbaustück
Raumdichte Probekörper
A
[g/cm
3
]
`
A
[g/cm
3
]
berücksichtigt den Hohlraum
Hohlraumgehalt
H
bit
[Vol.-%]
tatsächlicher Hohlraumgehalt
fiktiver Hohlraumgehalt
H
M,bit
[Vol.-%]
Hohlraumgehalt des Mineralstoffge-
mischs im verdichteten Asphalt
Hohlraumfüllungsgrad
HFB [Vol.-%]
der durch Bitumen ausgefüllte fiktive
Hohlraumgehalt
Tab. 1.7 Kennwerte der Eignungsprüfung /4/

Details

Seiten
Erscheinungsform
Originalausgabe
Jahr
2001
ISBN (eBook)
9783832449476
ISBN (Paperback)
9783838649474
Dateigröße
2.2 MB
Sprache
Deutsch
Institution / Hochschule
Bauhaus-Universität Weimar – Verkehrswegebau
Note
2,3
Schlagworte
asphalt deckschicht griffigkeit hochdruckwasserstrahl helligkeit
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Titel: Oberflächenbehandlung/Bitumenabtrag von Asphaltdeckschichten zur Verbesserung der optischen Eigenschaften und Erhöhung der Anfangsgriffigkeit
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