Versuchsstrecke "Kanalstraße"

Ausgangslage

Im Bereich der Verkehrsflächen werden aktuell insbesondere im Asphaltstraßenbau Technologien zur Schonung von Ressourcen und zur Minderung der CO₂ – Emissionen diskutiert. Darüber hinaus ist vom Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS) des Bundeministeriums für Arbeit und Soziales (BMAS) im November 2019 ein Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) verbindlich beschlossen worden. Dieser soll negative Auswirkungen auf die Gesundheit von Arbeitskräften verhindern und legt somit ein Maximum für erfasste Dämpfe und Aerosole aus Destillations- und Air-Rectified-Bitumen (nach Bitumenkondensat-Standard) von 1,5 g/m³ fest. Ein in Kraft treten dieses Wertes soll mit dem Ende des Jahres 2024 erfolgen.

Zur Reduzierung der CO₂ – Emissionen eines Asphaltmischwerks und zum Schutz des Personals vor gesundheitsgefährdenden Dämpfen und Aerosolen soll eine Temperaturabsenkung am Asphaltmischgut dienen.

Außerdem besteht zum Zweck der Ressourcenschonung ein Erprobungsbedarf bezüglich der Verwendung von Asphaltgranulat. Die einschlägigen Regelwerke lassen die Zugabe von Asphaltgranulat bei den meisten gängigen Mischgutarten zu, jedoch ist im Mischgut für eine Deckschicht aus Splittmastixasphalt die Zugabe von Asphaltgranulat laut den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächen aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB 07/13) unzulässig. Daraus ergibt sich bei diesem Mischgut die Möglichkeit, Erfahrungen bei einer Zugabe von Asphaltgranulat zu sammeln.

Vorgehensweise

Zur Erprobung der beiden oben genannten Aspekte (Temperaturabsenkung und Zugabe von Asphaltgranulat) ist im Rahmen des RekoTi-Projektes eine Versuchsstrecke gebaut worden. Die Straße, die als Versuchsstrecke dient, ist die Kanalstraße im Norden von Münster. Ihre Lage ist in der Abbildung "Lage der Kanalstraße in Münster" dargestellt.

Datei:Lage Kanalstraße in Münster.png

Lage der Kanalstraße in Münster (Quelle: Nach openstreetmap.org)

Bei dem hier betrachtetem Teilstück der Kanalstraße handelt es sich um einen ca. 937 m langen Abschnitt einer überwiegend anbaufreien Hauptverkehrsstraße mit vorwiegender Verbindungsfunktion.

Die Planung der Versuchsstrecke wurde vom Amt für Mobilität und Tiefbau der Stadt Münster durchgeführt und das IWARU-V der FH Münster übernahm die wissenschaftliche Begleitung. Die Bauausführung wurde von der Firma Hermann Dallmann Straßen- und Tiefbau GmbH & Co. KG. umgesetzt.

Um sowohl Erfahrungen über die Temperaturabsenkung von Asphaltmischgut als auch über die Zugabe von Asphaltgranulat in Splittmastixasphalt, sowie die Kombination aus beiden Verfahren zu sammeln, wurde sich auf eine Aufteilung der Versuchsstrecke in sechs Versuchsfelder geeinigt.

Die Aufteilung dieser Versuchsfelder ist ebenfalls in der obigen Abbildung dargestellt. Das Ziel dieser Aufteilung ist die Gegenüberstellung von verschiedenen Asphaltgranulatanteilen bei einerseits temperaturabgesenktem und andererseits konventionell heißgemischtem Splittmastixsphalt.

Das ursprünglich angestrebte Ziel, als Asphaltgranulat das Asphaltmaterial, das im Rahmen der Deckensanierung aus der Kanalstraße ausgebaut wurde, zu verwenden, wurde aufgrund festgestellter Schäden im Material nicht umgesetzt. Stattdessen wurde sortenrein gewonnenes Asphaltgranulat aus einem offenporigen Asphalt verwendet. Die verschiedenen Asphaltmischgüter wurden von dem Asphaltmischwerk der Basalt Actien AG in Legden hergestellt.

Die Aufteilung der Versuchsstrecke in sechs unterschiedliche Versuchsfelder erforderte die Durchführung von sechs einzelnen Erstprüfungen. Die Erstprüfungen des Splittmastixasphalts, der beim Bau der Versuchstrecke verwendet wurde, sind unter Erstprüfungen der Versuchsstrecke einzusehen.

Bau der Kanalstraße

Der Bau der Versuchstrecke Kanalstraße erfolgte im Oktober 2022. Die ausführende Baufirma war der Projektpartner Hermann Dallmann Straßen- und Tiefbau GmbH & Co. KG. Die beschriebenen Versuchsfelder wurden an einem Tag in der in der oben dargestellten Reihenfolge nahtlos eingebaut.

Baubegleitende Prüfungen

Begleitend zum Einbau wurden diverse u. a. bauüberwachende Untersuchungen durchgeführt. Die Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH wurde hierbei mit der Eigenüberwachung sowie den Kontrollprüfungen vom Amtes für Mobilität und Tiefbau der Stadt Münster und der ausführenden Baufirma Hermann Dallmann Straßen- und Tiefbau GmbH & Co. KG. beauftragt. Im Rahmen dieser Eigenüberwachung wurden radiometrische Raumdichtemessungen mit der Isotopensonde (Verdichungskontrolle) sowie eine Überwachung der Asphaltmischguttemperatur mit dem Einstichtermometer vorgenommen.

Als zusätzliche baubegleitende Prüfung wurde eine Messung mit dem Photoionisationsdetektor (PID) zur Erfassung von Dämpfen und Aerosolen vorgenommen. Obwohl die Ergebnisse keine Einstufung im Bezug zum Arbeitsplatzgrenzwert, der am Ende des Jahres 2024 in Kraft treten soll, zulässt, sollten dennoch etwaige Quellen schädlicher Dämpfe und Aerosole ausfindig gemacht werden.

Kontrollprüfungen

Zur Durchführung anstehender Kontrollprüfungen an der Kanalstraße wurde Asphaltmischgut an der Verteilerschnecke des Fertigers entnommen, sowie im Nachgang Bohrkerne gezogen. Mit diesen Proben sollten Kenngrößen wie die Einbaustärke, der Verdichtungsgrad, der Hohlraumgehalt und der Schichtenverbund zur Unterlage bestimmt werden.

Erweiterte Kontroll- und Performanceprüfungen

Im Auftrag des Amts für Mobilität und Tiefbau der Stadt Münster hat die Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH weiterführende Kontroll- und Performanceprüfungen durchgeführt. In Zusammenarbeit mit dem IWARU-V der FH Münster wurden die erhaltenen Ergebnisse zusammengeführt und bewertet.

Die erweiterten Kontroll- und Performanceprüfungen beinhalten die Ermittlung der Äquisteifigkeitstemperatur am rückgewonnenen Bindemittel 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)). Außerdem sind der Einaxiale Druck-Schwellversuch und die Bestimmung der Kälteeigenschaften durch den Abkühlversuch und den Einaxialen Zugversuch durchgeführt worden. Diese werden im Allgemeinen Rundschreiben Nr. 09/21 aufgelistet und obwohl sich dieses auf Bundesfernstraßen bezieht, ist die Durchführung der dort beschriebenen Prüfungen zur Einstufung der Performancewerte zu empfehlen.

Monitoring

Im Rahmen eines Monitorings wurde im Sommer 2023 eine erste Betrachtung der Versuchsstreck „Kanalstraße“ vorgenommen. Dabei ist es das Ziel, das Verhalten der Straße nach bestimmten Dauern unter Verkehrsbelastung zu betrachten. Beim ersten Termin erfolgte eine Fotodokumentation der Fahrbahnoberfläche sowie möglicher Besonderheiten. Darüber hinaus wurden die Griffigkeit in Anlehnung an die Technischen Prüfvorschriften für Griffigkeitsmessungen im Straßenbau Teil: Messverfahren SRT (TP Griff-StB (SRT)) und die Querebenheit untersucht.

Kontrollprüfungsergebnisse

		3 Versuchsfelder (VF) mit Temperaturabgesenktem Asphalt (TA-Asphalt) Temperaturabsenkung um ca. 20 K Splittmastixasphalt (SMA 8 S)			3 Versuchsfelder (VF) mit konv. heißgemischtem Asphalt Einbautemperatur von min. 140 °C bis max. 190 °C Splittmastixasphalt (SMA 8 S)
Kenngröße	Anforderung nach Regelwerk	VF 1	VF 2	VF 3	VF 4	VF 5	VF 6
Asphalt- spezifikationen	-	SMA 8 S PmB 25/45 VL 0 M.-% AG	SMA 8 S PmB 25/45 VL 20 M.-% AG	SMA 8 S PmB 25/45 VL 50 M.-% AG	SMA 8 S PmB 25/55-55 A 50 M.-% AG	SMA 8 S PmB 25/55-55 A 20 M.-% AG	SMA 8 S PmB 25/55-55 A 0 M.-% AG
Einbaustärke	-	3,6 cm	3,0 cm	2,8 cm	2,6 cm	2,8 cm	3,3 cm
Verdichtungsgrad	≥ 98 %	99,2 %	98,2 %	98,9 %	99,5 %	99,6 %	99,8 %
Hohlraumgehalt	≤ 5,0 Vol.-%	2,8 Vol.-%	4,9 Vol.-%	2,7 Vol.-%	2,4 Vol.-%	3,2 Vol.-%	2,8 Vol.-%
Schichtenverbund zur Unterlage	≥ 15 kN	32,0 kN	35,6 kN	40,5 kN	41,8 kN	39,3 kN	34,9 kN
Quelle: Nach Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH, Daniel Gogolin