asphalt 05/19

Technik
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Mit der bautechnischen Vorgabe, nach
dem Einbau von Walzasphalt eine frühestmögliche
und zugleich sichere Befahrbarkeit
zu ermöglichen, wurde einem FGSV-Gremium
die Aufgabe erteilt, zusätzlich zu den
empirisch ermittelten Befahrbarkeitskriterien
nach ZTV Asphalt-StB 07/13 ein quantitatives
Prüfkriterium zu entwickeln.
Dazu wurde mit statischen und dynamischen
Prüfmethoden der Einbau von Asphaltdeckschichten
begleitet und der Übergang
vom viskoelastischen zum rein elastischen Verformungszustand
bestimmt. Der Zeitpunkt, an
dem keine nennenswerten bleibenden Verformungen
nachzuweisen sind, beschreibt den
Zustand, an dem eine Verkehrsfreigabe frühestmöglich
und schadlos erfolgen kann.
Im Rahmen der Versuchsreihen wurde festgestellt,
dass viskositätsverändernde Zusätze
auch für den Anwendungsfall „frühere Verkehrsfreigabe“
einen wertvollen Beitrag leisten
können. Die Modifizierung hat zur Folge, dass
der Asphalt bei niedrigeren Temperaturen eingebaut
und verdichtet werden kann und dass
der Verformungswiderstand in der Abkühlungsphase
schneller ansteigt. Hierfür ist der
Phasenübergang der viskositätsverändernden
Zusätze vom flüssigen in den festen Zustand
verantwortlich. Die Zeitspanne zwischen
Asphalteinbau und frühestmöglicher schadenfreier
Befahrbarkeit des Asphalts kann hierdurch
verkürzt werden.
Das Beispiel der Wirkung der viskositätsverändernden
Zusätze zeigt, dass das Kriterium
Zeit oder selbst das Kriterium Asphalttemperatur
für eine präzise Bestimmung des Zeitpunktes
der frühestmöglichen, schadenfreien
Befahrbarkeit nicht geeignet ist. Hier hilft nur
ein direktes Messen der Verformungsbeständigkeit
in situ. Diese Messungen können mit
dem Modifizierten Leichten Fallgewichtsgerätes
durchgeführt werden. Eine integrierte Software
berechnet, ob eine Verkehrsfreigabe
erfolgen kann.
Die Ausgangssituation
Das Kriterium Zeit ist für die
Bestimmung des Zeitpunktes
frühestmögliche, schadenfreie
Befahrbarkeit nicht geeignet.
Entsprechend den ZTV Asphalt-StB 07/13,
Abschnitt 1.3 Baugrundsätze, sind für Asphaltdeckschichten
Abkühlfristen von 24 Stunden
bzw. 36 Stunden bei nicht abgekühlter Unterlage
für die Verkehrsfreigabe einzuhalten
(Standard-Abkühlfristen). Diese Regelung hat
sich über viele Jahre bewährt.
Hiervon abweichend kann gemäß den ZTV
Asphalt-StB 07/13, Abschnitt 1.3, in begründeten
Ausnahmefällen eine frühere Verkehrsfreigabe
bauvertraglich vereinbart werden, sofern
mindestens eine Nacht zwischen Herstellung
und Verkehrsfreigabe liegt. Diese Option führte
in der Vergangenheit regelmäßig zu bauvertraglichen
Unsicherheiten.
Für die Bauausführung, insbesondere bei
Erhaltungsmaßnahmen, kann es verkehrstechnisch,
aber auch wirtschaftlich sinnvoll sein,
diese Abkühlfristen zu reduzieren. Dazu muss
die eingebaute Schicht eine ausreichende Verformungsbeständigkeit
aufweisen, damit eine
Verkehrsfreigabe erfolgen kann. Zur Bestimmung
des erforderlichen und hinreichend großen
Abkühlzeitraumes ist es – obwohl in der
Baupraxis weit verbreitet – nicht ausreichend,
lediglich eine Temperaturmessung an der
Oberfläche der eingebauten Asphaltschicht
vorzunehmen. Die Oberflächentemperatur
weicht aufgrund der witterungsbedingten Einflüsse
im Regelfall erheblich von der Temperatur
im Inneren der Schicht ab. Die Festlegung
des Zeitpunktes der früheren Verkehrsfreigabe
muss in Abhängigkeit von der Entwicklung der
Verformungsbeständigkeit in der Abkühlphase
der eingebauten Asphaltschicht erfolgen. Das
setzt voraus, dass das Verformungsverhalten
der Asphaltschicht während der Abkühlphase
kontinuierlich gemessen wird. Die „Hinweise
zur früheren Verkehrsfreigabe von Verkehrsflächen
aus Asphalt“ (H FVA) beschreiben ein Verfahren,
mit dem in Abhängigkeit von der prüftechnisch
ermittelten Verformungsbeständigkeit
einer Walzasphaltdeckschicht im Baufeld
ein früherer Verkehrsfreigabezeitpunkt abgeleitet
und anstelle der bekannten festen
Abkühlfristen genutzt werden kann.
Theorie
AUTOR
Klaus Rönnebeck
Zorn Instruments GmbH & Co. KG
Benzstraße 1, 39576 Stendal
Nach dem Einbau wird die Asphaltdeckschicht
einem Verdichtungsprozess durch Walzarbeit
unterzogen. Dabei kühlt die Schicht ab. Die
Steifigkeit nimmt proportional mit der Zeit und
der Zunahme der Verdichtungsarbeit zu. Daher
wurden zur Aussage der Befahrbarkeit im Rahmen
des Forschungsprojektes „Einfluss viskositätsverändernder
Zusätze auf den Zeitpunkt
der Verkehrsfreigabe“ [RADENBERG, GEHRKE,
2019] statische und dynamische Stempelbelastungen
untersucht. Als dynamisches Prüfgerät
wurde hierbei das in diesem Artikel beschriebene
Modifizierte Leichte Fallgewichtsgerät
erprobt.
Mit dem Modifizierten Leichten Fallgewichtsgerät
werden je Messstelle fünf unmittelbar
aufeinander folgende Laststöße über
einen Stempel von 50 mm Durchmesser auf die
Asphaltoberfläche aufgebracht. Hierbei können
sowohl analog zur Anwendung des Leichten
Fallgewichts die maximalen (dynamischen,
elastischen) Setzungen während des Laststoßes
als auch die bleibenden (plastischen) Set-
5|2019