Versuchsstrecke "Kanalstraße"

Ausgangslage

Im Bereich des Straßenbaus 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) beschlossen worden. Dieser legt eine maximale Konzentration für erfasste Dämpfe und Aerosole aus Destillations- und Air-Rectified-Bitumen (nach Bitumenkondensat-Standard) von 1,5 g/m³ fest. Dieser Grenzwert ist in der Praxis ab dem 1.1.2027 einzuhalten.

Zur Reduzierung der CO₂ – Emissionen bei der Herstellung von Asphaltmischgut und zum Schutz des Personals vor gesundheitsgefährdenden Stoffen ist z.B. vorgesehen, die Temperatur des Asphaltmischgutes bei dessen Produktion und bei dem sich anschließendem Einbau zu reduzieren.

Außerdem besteht zum Zweck der Ressourcenschonung von Primärbaustoffen ein Erprobungsbedarf bezüglich der Verwendung von Asphaltgranulat. Die einschlägigen Regelwerke lassen derzeit die Zugabe von Asphaltgranulat bei den meisten gängigen Asphaltmischgutarten zu. Für Asphaltdeckschichten aus Splittmastixasphalt ist die Zugabe von Asphaltgranulat laut den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächen aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB 07/13) jedoch noch nicht vorgesehen bzw. nur möglich, wenn dies vom Auftraggeber ausdrücklich gewünscht wird. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen der Versuchsstrecke „Kanalstraße“ eine Asphaltdeckschicht aus SMA unter Verwendung von Asphaltgranulat konzipiert und eingebaut.

Vorgehensweise

Zur Erprobung der beiden oben genannten Aspekte (Temperaturabsenkung und Zugabe von Asphaltgranulat) wurde im Rahmen des RekoTi-Projektes eine Versuchsstrecke angelegt. Die hierfür ausgewählte Strecke (Kanalstraße) liegt im Norden von Münster. Ihre Lage ist im Bild "Lage der Kanalstraße in Münster" dargestellt.

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

Bei dem hier betrachteten Teilstück der Kanalstraße handelt es sich um einen ca. 950 m langen Abschnitt einer überwiegend anbaufreien Hauptverkehrsstraße mit vorwiegender Verbindungsfunktion.

Die bauvorbereitende Planung wurde vom Amt für Mobilität und Tiefbau der Stadt Münster und der Forschungsgruppe Verkehrswesen (FgV) der FH Münster (IWARU-V) durchgeführt. Die grundsätzliche Konzeptionierung der verwendeten Asphaltmischgüter erfolgte durch die Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH. Die Herstellung des Asphaltmischgutes sowie dessen Lieferung erfolgten durch das Asphaltmischwerk der Bergisch-Westerwälder Hartsteinwerke der Basalt-Actien-Gesellschaft (Basalt AG) in Legden.

Die Baumaßnahme wurde von der Firma Hermann Dallmann Straßen- und Tiefbau GmbH & Co. KG aus Bramsche umgesetzt. Die FgV übernahm die wissenschaftliche Begleitung des Projektes.

Um sowohl Erfahrungen mit der Temperaturabsenkung von Asphalt als auch mit der Zugabe von Asphaltgranulat in Splittmastixasphalt, sowie der Kombination von beiden Verfahren zu sammeln, wurden sechs Versuchsfelder angelegt.

Die Konzeption dieser Versuchsfelder ist in Abbildung: „Versuchsfelder an der Kanalstraße“ dargestellt. Im Rahmen des Projektes erfolgte eine vergleichende Gegenüberstellung unterschiedlicher Asphaltmischgutkonzepte, die sich in den Asphaltgranulatanteilen (0 M.-%; 20 M.-% und 50 M.-%) unterschieden. Außerdem wurden jeweils drei temperaturabgesenkte sowie drei konventionell heißgemischte Varianten betrachtet.

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

Das ursprünglich angestrebte Ziel, als Asphaltgranulat das Asphaltmaterial, welches im Rahmen der Sanierung der vorhandenen Asphaltdeckschicht an der Kanalstraße anfällt, zu verwenden, konnte aufgrund materialtechnischer Probleme (u. a. wegen haftkritischem Gestein im Asphaltgranulat) nicht umgesetzt werden. Stattdessen wurde sortenrein gewonnenes Asphaltgranulat aus einem offenporigen Asphalt verwendet.

Die Aufteilung der Versuchsstrecke in sechs unterschiedliche Versuchsfelder erforderte die Durchführung von sechs Erstprüfungen. Die Ergebnisse der Erstprüfungen des Splittmastixasphalts, der beim Bau der Versuchstrecke verwendet wurde, sind in den Bautechnischen Untersuchungen 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 aus Bramsche. Die beschriebenen Versuchsfelder wurden an einem Tag in der oben dargestellten Reihenfolge nahtlos eingebaut.

Baubegleitende Prüfungen

Begleitend zum Einbau wurden verschiedene u. a. bauüberwachende Untersuchungen durchgeführt.

Raumdichtemessungen mit der Isotpensonde

Die Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH wurde hierbei mit der Durchführung von Teilen der Eigenüberwachung sowie mit der Durchführung der Kontrollprüfungen von der ausführenden Baufirma Hermann Dallmann Straßen- und Tiefbau GmbH & Co. KG und vom Amt für Mobilität und Tiefbau der Stadt Münster beauftragt. Im Rahmen der Eigenüberwachung wurden u. a. radiometrische Raumdichtemessungen mit der Isotopensonde (Verdichungskontrolle) sowie eine Überwachung der Asphaltmischguttemperatur vorgenommen (siehe folgende Abbildung: Raumdichtemessungen mit der Isotopensonde).

Raumdichtemessungen mit der Isotopensonde (Bilder: FH Münster, Schründer J.)

Emissionsmessungen mit dem Photoionisationsdetektor (PID)

Um Arbeitsplatzmessungen nach dem IFA-Verfahren (Institut für Arbeitsschutz) durchzuführen, muss eine Mindestprobenahmedauer von 2 h gewährleistet werden (IFA-Arbeitsmappe 6305-1: Mineralölstandard). Aufgrund der Abmessungen der einzelnen Versuchsfelder (Länge ca. 150 m) konnte eine Probenahmedauer von 2 h nicht eingehalten werden. Daher konnten an der Versuchsstrecke „Kanalstraße“ keine Arbeitsplatzmessungen mit dem IFA-Verfahren umgesetzt werden. Die Forschungsgruppe Verkehrswesen (FgV) der FH Münster führt jedoch seit Anfang 2020 Emissionsmessungen mit Photoionisationsdetektoren (PID) durch. Zunächst sei deutlich darauf hingewiesen, dass die Ergebnisse aus PID-Messungen keine Rückschlüsse auf die Einhaltung des Arbeitsplatzgrenzwertes zulassen. Dennoch können Ergebnisse, die mit diesem Messverfahren an verschiedenen Messpunkten und innerhalb unterschiedlicher Messzeiträume erfasst werden, vergleichend gegenübergestellt werden. Mit einem zusätzlichen Einsatz von Videokameras lassen sich zudem etwaige Einflüsse auf die Messergebnisse nachverfolgen. Vor diesem Hintergrund und den bisher mit diesem Verfahren bei der FgV vorliegenden Erfahrungen, wurden entsprechende zunächst im Rahmen des RekoTi-Projektes nicht vorgesehene Untersuchungen vorgenommen.

Zu beachten ist, dass der an der Kanalstraße eingesetzte Fertiger nicht über eine Absaugeinrichtung an der Fertigerbohle verfügte. Dies hat zur Folge, dass gegenüber anderen Baumaßnahmen, wo bereits ein Fertiger mit Bohlenabsaugung eingesetzt wurde, erhöhte Emissionswerte im PID-Messwertverlauf zu erwarten sind.

Anordnung der PID-Messgeräte und Kameras

Die PID-Messungen erfolgten an den folgenden vier Messpunkten:

Fertiger	Bohle links	Bohle rechts	Walze

Um mögliche Einflüsse auf die Messergebnisse festzuhalten, wurden zusätzliche Videos mit insgesamt fünf Kameras aufgezeichnet (siehe folgende Abbildung: PID-Messpunkte sowie Positionen und Ausrichtung der Kameras an der Versuchsstrecke Kanalstraße). Das PID-Messgerät am Messpunkt „Walze“ befand sich dabei in der „ersten“ Walze von insgesamt drei Walzen. Ein Beschicker kam bei dieser Baumaßnahme nicht zum Einsatz.

PID-Messpunkte sowie Positionen und Ausrichtung der Kameras an der Versuchsstrecke Kanalstraße (Bild: FH Münster/Thomas Schönauer)

Im Folgenden wird die Positionierung der PID-Messgeräte und Videokameras am jeweiligen Messpunkt beschrieben und dargestellt.

Kamera 1 | PID-Messpunkt "Fertiger"

Zur Erfassung der Emissionen während des Asphalteinbaus an der Versuchsstrecke „Kanalstraße“ wurde das PID-Messgerät am Messpunkt „Fertiger“ hinter dem Fertigerfahrer (etwa auf Kopfhöhe) am Dach des Fertigers befestigt (siehe folgende Abbildung: Positionierung des PID am Messpunkt „Fertiger“).

Positionierung des PID am Messpunkt „Fertiger“ (Bilder: FH Münster/Thomas Schönauer)

Die videotechnische Erfassung des Arbeitsbereiches des Fertigerfahrers wurde mit der Kamera 1 entsprechend der folgenden Abbildung (Positionierung und Erfassungsbereich der Kamera 1 "Fertiger") umgesetzt. Die Befestigung der Kamera erfolgte dabei am Dach des Fertigers. Neben dem Arbeitsbereich des Fertigerfahrers konnte somit die Anlieferung von Asphaltmischgut nachverfolgt werden.

Positionierung und Erfassungsbereich der Kamera 1 "Fertiger" (Bilder: FH Münster/Thomas Schönauer)

Kamera 2 und Kamera 3 | Messpunkte "Bohle links" und "Bohle rechts"

An den Messpunkten „Bohle links“ und „Bohle rechts“ wurden die PID-Messgeräte am Geländer des Seitenschildes der Fertigerbohle befestigt (siehe folgende Abbildung: Positionierung der PID an den Messpunkten „Bohle links“ und „Bohle rechts“). Entsprechend dem Messpunkt „Fertiger“ wurde hier eine stationäre Befestigung der PID gewählt, um einheitliche Randbedingungen für alle betrachteten Versuchsfelder zu gewährleisten.

Positionierung der PID an den Messpunkten „Bohle links“ und „Bohle rechts“ (Bilder: FH Münster/Thomas Schönauer)

Die Kamera 2 „Bohle links“ und Kamera 3 „Bohle rechts“ wurden am Fertiger angebracht und auf die entsprechenden Messpunkte ausgerichtet (siehe folgende Abbildung: Positionierung und Aufnahmebereich der Kamera 2 „Bohle links“ und Kamera 3 „Bohle rechts“). Dabei sollten die Zeiträume von potenziellen Einflussfaktoren, wie z. B. der Einsatz von Trennmittel an den Verteilerschnecken bzw. Seitenschildern oder dem Rauchen einer Zigarette in der Nähe des PID erfasst werden.

Positionierung und Aufnahmebereich der Kamera 2 „Bohle links“ und Kamera 3 „Bohle rechts“ (Bilder: FH Münster/Thomas Schönauer)

Kamera 4 | PID-Messpunkt "Walze"

Am Messpunkt „Walze“ wurde ebenfalls ein PID sowie eine Kamera (Kamera 4) angebaut, um den Emissionsverlauf innerhalb der „ersten“ Walze sowie potenziell negative Einflüsse auf die Messergebnisse zu erfassen (siehe folgende Abbildung: Positionierung des PID und Aufnahmebereich der Kamera 4 „Walze“). Über den Bildschirm der in der Walze integrierten Kameras konnten zusätzliche Aktivitäten vor bzw. hinter der Walze aufgenommen werden.

Positionierung des PID und Aufnahmebereich der Kamera 4 „Walze“ (Bilder: FH Münster/Thomas Schönauer)

Kamera 5

Um zusätzlich den Bereich hinter dem Fertiger zu erfassen, wurde eine weitere Kamera (Kamera 5) am Dach des Fertigers angebracht, welche nach hinten ausgerichtet wurde (siehe folgende Abbildung: Positionierung und Aufnahmebereich der Kamera 5 „Fertiger hinten“). Anhand dieser Aufnahmen sollten Einflüsse auf die Messergebnisse erfasst werden, welche außerhalb der Bereiche des jeweiligen Messpunktes lagen.

Positionierung und Aufnahmebereich der Kamera 5 „Fertiger hinten“ (Bilder: FH Münster/Thomas Schönauer)

Erfahrungen bei der Herstellung und beim Einbau des Asphaltmischgutes

Ziel des Projektes war es u. a., Erkenntnisse über die Anwendung eines bisher wenig erprobten Bauverfahrens zu sammeln. Vor diesem Hintergrund wurde das Personal des Asphaltmischwerks sowie das Baustellenpersonal bezüglich der bei der Herstellung und dem Einbau des Asphaltmischgutes gemachten Erfahrungen befragt.

Kontrollprüfungen

Zur Durchführung der Kontrollprüfungen wurde von der Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH Asphaltmischgut an der Verteilerschnecke des Fertigers entnommen. Außerdem wurden nach Abschluss der Baumaßnahme Bohrkerne aus der Fahrbahn entnommen. Am Asphaltmischgut wurden z. B. Kenngrößen wie der Bindemittelgehalt, der Erweichungspunkt Ring und Kugel (RuK) sowie die elastische Rückstellung des Bitumens und die Korngrößenverteilung des Mischgutes bestimmt. Unter Verwendung der entnommenen Bohrkerne wurden Kenngrößen wie die Einbaudicke, der Verdichtungsgrad, der Hohlraumgehalt und der Schichtenverbund zur Unterlage ermittelt.

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.

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 nach dem Teil 25 B 1 der Technischen Prüfvorschriften für Asphalt (TP Asphalt-StB) sowie der Spaltzug-Schwellversuch nach den TP Asphalt-StB, Teil 26 und die Bestimmung der Kälteeigenschaften durch den Einaxialen Zugversuch und den Abkühlversuch nach dem Teil 46 A der Technischen Prüfvorschriften für Asphalt (TP Asphalt-StB) durchgeführt worden. Gemäß dem Allgemeinen Rundschreiben Nr. 09/21 vom Bundesverkehrsministerium wird für den Bau von Erprobungsstrecken mit temperaturabgesenktem Walzasphalt die Durchführung der genannten Prüfungen zu Ermittlung von Performancekennwerten empfohlen.

Monitoring

Im Sommer 2023 wurde ein erstes (zunächst im Rahmen des RekoTi-Projektes nicht vorgesehenes) Monitoring an der Versuchsstrecke "Kanalstraße" vorgenommen. Hierbei war es das Ziel, den Zustand der Straße nach einjähriger Belastung durch den Verkehr zu erfassen und zu bewerten. Zur Erfassung ggf. vorliegender Besonderheiten wurde der Zustand der Fahrbahnoberfläche mit Hilfe einer Fotodokumentation festgehalten. Darüber hinaus wurde die Griffigkeit der Asphaltdeckschicht in Anlehnung an die Technischen Prüfvorschriften für Griffigkeitsmessungen im Straßenbau Teil: Messverfahren SRT (TP Griff-StB (SRT)) und die Querebenheit der Fahrbahn in Anlehnung an die Technische Prüfvorschriften für Ebenheitsmessungen n ermittelt. Das Monitoring wurde im Sommer 2024 in modifizierter Form wiederholt. Es ist außerdem vorgesehen, das Monitoring in Abstimmung zwischen dem Amt für Mobilität und Tiefbau der Stadt Münster und der Forschungsgruppe Verkehrswesen der FH Münster auch nach Abschluss des RekoTi-Projektes fortzusetzen.

Ergebnisse

Im Folgenden werden die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen dargestellt. Außerdem erfolgt eine Bewertung der gewonnenen Erkenntnisse.

Baubegleitende Untersuchungen

Bestimmung der Raumdichte mit der Isotopensonde

Bei der Bestimmung der Raumdichte mit der Isotopensonde wurden in jedem Versuchsfeld Messungen an zwei Stationen durchgeführt. Auf Basis dieser Daten wurden außerdem der jeweilige Verdichtungsgrad sowie der entsprechende Hohlraumgehalt bestimmt. Hierbei ist zu beachten, dass die auf diese Weise ermittelten Verdichtungsgrade und Hohlraumgehalte während der Bauausführung als "Hilfsmittel" zur Beurteilung der erbrachten Verdichtungsleistung verwendet wurden. Die so ermittelten Verdichtungsgrade und Hohlraumgehalte können und dürfen vor dem Hintergrund der Festlegungen im Technischen Regelwerk (ZTV Asphalt-StB, TP Asphalt-StB) jedoch nicht zur bauvertraglichen Bewertung der Einbauleistung im Zuge von Kontrollprüfungen verwendet werden.

In der folgenden Tabelle (Ergebnisse der Bestimmung der Raumdichte mit der Isotopensonde) sind die auf diesem Weg an verschiedenen Stationen ermittelten Raumdichten der Asphaltdeckschichten sowie die entsprechenden Verdichtungsgrade und Hohlraumgehalte angegeben. Außerdem sind die entsprechenden Anforderungen für den Verdichtungsgrad und den Hohlraumgehalt der fertigen Schicht dargestellt.

Für den Verdichtungsgrad wurden i. d. R. Werte ermittelt, die den Anforderungswert der ZTV Asphalt-StB 07/13 von ≥ 98 % übertrafen. An einzelnen Stationen der Versuchsfelder VF2 und VF3 lagen die auf diesem Weg ermittelten Verdichtungsgrade z. T. unterhalb des Anforderungswertes. Die ermittelten Hohraumgehalte lagen alle unterhalb des nach den ZTV Asphalt-StB 07/13 maximal zulässigen Hohlraumgehaltes von 5,0 Vol.-%.

Ein detaillierte Darstellung der Ergebnisse aus den Raumdichtemessungen mit der Isotopensonde finden sich in der entsprechenden Dokumentation.

Tabelle: Ergebnisse der Bestimmung der Raumdichte mit der Isotopensonde (Quelle: Nach Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH, Abschlussbericht Nr. 22-5724-02)

Feld Nr.	Station	Lage in Einbau-richtung	Raumdichte in g/cm3	Verdichtungsgrad in %		Hohlraumgehalt in Vol.-%
				Ist	Soll	Ist	Soll
VF1	Station 0+050	links	2,396	98,0	≥ 98,0	3,9	≤ 5,0
	Station 0+125	links	2,401	98,2	≥ 98,0	3,7	≤ 5,0
VF2	Station 0+185	links	2,388	97,7	≥ 98,0	4,9	≤ 5,0
	Station 0+240	links	2,397	98,1	≥ 98,0	4,5	≤ 5,0
VF3	Station 0+300	links	2,428	97,9	≥ 98,0	4,4	≤ 5,0
	Station 0+380	links	2,424	97,8	≥ 98,0	4,6	≤ 5,0
VF4	Station 0+460	links	2,472	99,4	≥ 98,0	2,0	≤ 5,0
	Station 0+525	links	2,464	99,1	≥ 98,0	2,3	≤ 5,0
VF5	Station 0+630	links	2,459	101,0	≥ 98,0	1,3	≤ 5,0
	Station 0+695	links	2,421	99,4	≥ 98,0	2,9	≤ 5,0
VF6	Station 0+790	links	2,369	97,9	≥ 98,0	4,3	≤ 5,0
	Station 0+850	links	2,375	98,1	≥ 98,0	4,0	≤ 5,0
Roteinfärbungen kennzeichnen Werte, die den Anforderungen nicht entsprechen.

Emissionsmessungen mit dem Photoionisationsdetektor

Wie bereits unter dem Punkt "Vorgehensweise" beschrieben, kann anhand der PID-Messungen keine Aussage über die Einhaltung des Arbeitsplatzgrenzwertes (AGW) für die Heißverarbeitung von Bitumen getroffen werden. Dennoch ist ein qualitativer Vergleich verschiedener Messreihen zwischen einzelnen Messpunkten bzw. Messzeiträumen möglich. Die folgende Abbildung (PID-Messwertverläufe aller betrachteten Messpunkte über den gesamten Einbauzeitraum inkl. potenzieller Einflusszeiträume) stellt die PID-Messwertverläufe aller betrachteten Messpunkte (Fertiger, Bohle links, Bohle rechts und Walze) über den gesamten Einbautag dar.

PID-Messwertverläufe aller betrachteten Messpunkte über den gesamten Einbauzeitraum inkl. potenzieller Einflusszeiträume (Quelle: FH Münster/Thomas Schönauer)

Anhand der horizontalen Balken (oberer Diagrammbereich) sind die einzelnen Einflusszeiträume durch z. B. Trennmitteleinsatz oder Zigarettenrauch für den jeweiligen Messpunkt dargestellt. Die Darstellung der einzelnen Einflusszeiträume ist auf der rechten Seite der vorherigen Abbildung (PID-Messwertverläufe aller betrachteten Messpunkte über den gesamten Einbauzeitraum inkl. potenzieller Einflusszeiträume) abgebildet. Es ist zu erkennen, dass der höchste Messwertverlauf am Messpunkt „Bohle rechts“ beim Bau der Versuchsfelder mit TA-Asphalt vorliegt. Wie sich dies im arithmetischen Mittelwert über den jeweiligen Zeitraum darstellt, wird nachfolgend betrachtet.

Im Vergleich zwischen Temperaturabgesenktem Asphalt (TA-Asphalt) und konv. heißgemischtem Asphalt zeigt sich für die Versuchsstrecke „Kanalstraße“ das in der folgenden Abbildung (Gegenüberstellung der Tagesmittelwerte - TA-Asphalt und konventionell heißgemischter Asphalt) dargestellte Ergebnis.

Gegenüberstellung der Tagesmittelwerte - TA-Asphalt und konventionell heißgemischter Asphalt (Quelle: FH Münster/Thomas Schönauer)

Zu erkennen ist, dass an drei von vier Messpunkten die PID-Tagesmittelwerte beim konv. heißgemischten Asphalt höher liegen als beim TA-Asphalt. Hingegen zeigt sich beim TA-Asphalt am Messpunkt „Bohle rechts“ ein gegenüber dem konv. heißgemischten Asphalt höherer Wert. Gründe hierfür können unterschiedliche Windverhältnisse oder anderweitige potenziell negative Einflüsse sein.

Mögliche Einflüsse durch die Windrichtung, den Einsatz von Trennmittel sowie durch den Einfluss von Zigarettenrauch auf die PID-Messwertverläufe, werden in den nachfolgenden Abschnitten dargestellt.

Einfluss durch die Windrichtung

Nachfolgend werden getrennt für den Einbauzeitraum des TA-Asphaltes sowie des konv. heißgemischten Asphaltes die PID-Tagesmittelwerte der Windrichtung gegenübergestellt. Bezogen auf die Einbauachse ist zu erkennen, dass sich die Messpunkte „Fertiger“ und „Bohle links“ gegenüber dem Messpunkt „Bohle rechts“ auf der linken Seite befinden. Zu erwarten ist, dass ein nach links gerichteter Wind, einen negativen Einfluss auf die PID-Messergebnisse (d. h. zu höheren Messwerten führt) der links gelegenen Messpunkte bewirkt. Ob sich dies beim Bau der Kanalstraße widerspiegelt, wird für den TA-Asphalt in der folgenden Abbildung (Abhängigkeit der PID-Tagesmittelwerte (TA-Asphalt) von der Windrichtung) dargestellt.

Zu erkennen ist, dass während des Einbaus des TA-Asphaltes ein i. d. R. nach rechts gerichteter Wind vorherrschte (siehe folgende Abbildung: Abhängigkeit der PID-Tagesmittelwerte (TA-Asphalt) von der Windrichtung). Dabei zeigt sich, bezogen auf die fiktive Einbauachse, beim rechts gelegenen Messpunkt „Bohle rechts“ das höchste Messergebnis. Die links gelegenen Messpunkte erreichten hingegen einen deutlich niedrigeren Tagesmittelwert.

Ähnlich wie beim TA-Asphalt zeigt sich auch beim konv. heißgemischten Asphalt ein überwiegend nach rechts gerichteter Wind (siehe folgende Abbildung: Abhängigkeit der PID-Tagesmittelwerte (konv. heißgemischert Asphalt) von der Windrichtung). Auch hier ist in den PID-Tagesmittelwerten beim rechts gelegenen Messpunkt „Bohle rechts“ ein deutlich erhöhter PID-Messwert zu erkennen. Es ist festzustellen, dass die eingangs geäußerte Vermutung bezüglich des Einflusses der Windrichtung auf die Entwicklung des PID-Messwertes durch die im Zuge der Versuchsstrecke gewonnenen Daten bestätigt wurde.

Abhängigkeit der PID-Tagesmittelwerte (TA-Asphalt) von der Windrichtung (Quelle: FH Münster/Thomas Schönauer)	Abhängigkeit der PID-Tagesmittelwerte (konv. heißgemischert Asphalt) von der Windrichtung (Quelle: FH Münster/Thomas Schönauer)

Aus welchem Grund am Messpunkt „Bohle rechts“ beim TA-Asphalt ein größerer PID-Tagesmittelwert als beim konv. heißgemischten Asphalt festgestellt wurde, ist hieraus jedoch nicht direkt ersichtlich. Im folgenden Abschnitt werden daher mögliche Einflüsse, die sich durch den Einsatz von Trennmittel oder ggf. Zigarettenrauch auf die Messwertentwicklung ergeben können, betrachtet.

Einfluss durch den Einsatz von Trennmittel

Im Rahmen der Auswertung der PID-Messwertverläufe zeigte sich, dass sich neben dem Einfluss durch die Windrichtung bzw. Windgeschwindigkeit, der Einsatz von Trennmittel negativ auf die PID-Messwerte auswirken kann. In einem gemeinsamen Projekt der Forschungsgruppe Verkehrswesen (FgV) und der TPA GmbH (Hamburg) im Auftrag des Koordinierungsausschusses Bitumen (KoA Bit) zeigte sich, dass sich der Einsatz von verschiedenen Trennmitteln unterschiedlich auf die PID-Messwertverläufe, aber auch auf die IFA-Messergebnisse auswirken kann.

Wie bereits im vorherigen Abschnitt dargestellt, zeigte sich am Messpunkt "Bohle rechts" sowohl beim konv. heißgemischten Asphalt als auch beim TA-Asphalt der höchste PID-Tagesmittelwert. Dabei lag der PID-Tagesmittelwert beim TA-Asphalt an diesem Messpunkt als einziger über dem PID-Tagesmittelwert des konv. heißgemischten Asphaltes. Eine detailliertere Betrachtung des PID-Messwertverlaufes am Messpunkt "Bohle rechts" ist in der folgenden Abbildung (PID-Messwertverlauf "Bohle rechts" - Trennmitteleinsatz) dargestellt. Die Zeiträume, in welchen am Messpunkt "Bohle rechts" Trennmittel eingesetzt wurde, sind dabei mit roten horizontalen Balken sowie der Anfang und das Ende des jeweiligen Zeitraumes mit roten vertikalen Linien hervorgehoben.

PID-Messwertverlauf "Bohle rechts" - Trennmitteleinsatz (Quelle: FH Münster/Thomas Schönauer)

In der vorherigen Abbildung (PID-Messwertverlauf "Bohle rechts" - Trennmitteleinsatz) ist zu erkennen, dass nach dem Einsatz von Trennmittel am Messpunkt "Bohle rechts" i. d. R. ein Anstieg der PID-Messwerte stattfindet. Dies ist insbesondere an den mit roten Pfeilen markierten Stellen festzustellen. Die zeitlichen Abstände zwischen den Trennmitteleinsätzen stellen sich im Bereich des Einbaus von TA-Asphalt zudem kürzer dar (d. h. hier wurde im Vergleich zu konventionell heißgemischtem Asphalt häufiger Trennmittel eingesetzt), wobei zusätzlich deutlichere Peaks im PID-Messwertverlauf zu vermerken sind. Somit besteht die Möglichkeit, dass der zuvor gegenüber dem konventionell heißgemischte Asphalt festgestellte höhere PID-Tagesmittelwert am Messpunkt "Bohle rechts" beim TA-Asphalt auf den vermehrten Einsatz von Trennmittel zurückzuführen ist.

Ähnlich zeigte sich dies beim PID-Messwertverlauf des Messpunktes "Walze". Hier wurde zu einem einzigen Zeitpunkt Trennmittel auf die vordere Bandage der Walze geprüht, wobei sich ebenfalls ein deutlicher Peak im PID-Messwertverlauf zeigte. Dieser Zeitpunkt ist im folgenden Abschnitt (Einfluss durch Zigarettenrauch) in der Abbildung (PID-Messwertverlauf "Walze" - Zigarettenrauch) dargestellt.

Einfluss durch Zigarettenrauch

Insbesondere beim PID-Messwertverlauf des Messpunktes "Walze" zeigte sich zusätzlich ein Einfluss durch Zigarettenrauch (siehe folgende Abbildung: PID-Messwertverlauf "Walze" - Zigarettenrauch). In dem bereits im vorherigen Abschnitt (Einfluss durch den Einsatz von Trennmittel) erwähnten Projekt, zeigte sich ebenfalls, dass neben dem PID-Messwertverlauf auch das IFA-Messergebniss durch Zigarettenrauch beeinflusst werden kann. Der allgemeine PID-Messwertverlauf des Messpunktes "Walze" stellt sich in Zusammenhang mit der Versuchsstrecke "Kanalstraße" dabei gleichmäßiger sowie auf einem deutlich niedrigeren Niveau dar, als dies beim Messpunkt "Bohle rechts" der Fall war.

Die Zeiträume, in welchen innerhalb der Walze eine Zigarette geraucht wurde, sind mit gräulichen horizontalen Balken im oberen Diagrammbereich dargestellt. Der jeweilige Anfang und das jeweilige Ende sind dabei mit entsprechenden vertikalen Linien hervorgehoben. Der rötlich markierte Bereich bezieht sich auf den im vorherigen Abschnitt erwähnten Zeitraum, in welchem Trennmittel auf die vordere Bandage der Walze gesprüht wurde.

PID-Messwertverlauf "Walze" - Zigarettenrauch (Quelle: FH Münster/Thomas Schönauer)

Die mit Pfeilen gekennzeichneten Einflusszeitäume markieren die Bereiche, in welchen ein Einfluss durch den Zigarettenrauch erkennbar ist. In den Zeiträumen, welche nicht mit einem Pfeil markiert sind, ist der Einfluss auf den PID-Messwertverlauf nicht eindeutig auf den Zigarettenrauch zurückzuführen.

Insgesamt ist festzustellen, dass die zusätzlich im Rahmen der Versuchsstrecke mit dem PID-Verfahren gewonnenen Daten, zu Ergebnissen führen, die mit in anderen Projekten gewonnenen Erkenntnissen vergleichbar sind. Die auftretenden Emissionen scheinen hierbei von baustellenspezifischen Randbedingungen beeinflusst zu sein. Die hiermit verbundenen Fragestellungen werden von der Forschungsgruppe Verkehrswesen in weiteren Projekten bearbeitet.

Erfahrungen bei der Herstellung und beim Einbau des Asphaltmischgutes

Herstellung des Asphaltmischgutes

Bei der Produktion des Asphaltmischgutes für die Deckschicht aus Splittmastixasphalt wurden vom Personal des Asphaltmischwerks der Basalt AG (Legden) einige Besonderheiten festgestellt.

Zunächst ist darauf zu achten, dass das im Vergleich zur bisherigen Arbeitsweise zur Produktion von konventionell heißgemischten Asphalten geringere Temperaturniveau bei der Asphaltmischgutproduktion konstant eingehalten wird.

Bei der Herstellung des temperaturabgesenkten Asphaltmischgutes aus Spittmastixasphalt unter Verwendung von Asphaltgranulat wurden Verklumpungen, die an der Mischerinnenseite/Trommelinnenseite anhafteten, festgestellt. In Folge dessen ergab sich ein erhöter Reinigungsaufwand, welcher sich ggf. durch zwischengeschaltete Reinigungsprozesse oder den Einsatz einer Paralleltrommel reduzieren ließe.

Außerdem wurde festgestellt, dass zur Herstellung des temperaturabgesenkten Asphaltmischgutes eine längere Mischzeit erforderlich war, als zur Produktion des konventionell heißgemischten Mischgutes.

Aufgrund der sechs (relativ kurzen) Versuchsfelder, die jeweils mit unterschiedlichen Asphaltmischgütern beliefert und hergestellt wurden, war ein im Vergleich zur konventionellen Arbeitsweise höherer Aufwand in Bezug auf die Koordinierung der Anlieferung des Asphaltmischgutes erforderlich.

Einbau des Asphaltmischgutes

Die Erfahrungen in Zusammenhang mit dem Einbau des Asphaltmischgutes wurden auf Basis eines Erfahrungsaustausches mit dem Baustellenpersonal der Hermann Dallmann Straßen- und Tiefbau GmbH und Co. KG zusammengestellt.

Die Einbaubedingungen (z. B. in Bezug auf die Witterung) waren „gut“. Während des Einbaus fiel kein Niederschlag. Die Außentemperaturen lagen in Bereich XXX. Außerdem war eine kontinuierliche Anlieferung des Asphaltmischgutes gegeben. Gemäß den ZTV Asphalt-StB 07/13 muss die niedrigste und höchste Temperatur für den konventionell heißgemischten Splittmastixasphalt (SMA 8 S, PmB 25/55-55) zwischen 140 °C und 190 °C liegen. Beim Einbau des konventionell heißgemischten Asphaltmischgutes lagen die an der Bohle gemessenen Temperaturen zwischen 152 °C und 175 °C (arithmetischer Mittelwert: 164,2 °C). Gemäß dem Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt, Ausgabe 2021 (M TA) müssen die niedrigste und höchste Temperatur für den temperaturabgesenkten Splittmastixasphalt (SMA 8 S, PmB 25/45 VL) zwischen 130 °C und 160 °C liegen. Beim Einbau des TA-Asphaltes lagen die an der Bohle ermittelten Temperaturen zwischen 135 °C und 150 °C (arithmetischer Mittelwert: 140,7 °C). I. d. R. wird beim Einsatz von temperaturabgesenkten Asphalt im Vergleich zum konv. heißgemischten Asphalt eine Temperaturabsenkung von 20 K angestrebt. Vor dem Hintergrund der vorliegen arithmetischen Mittelwerte ist festzustellen, dass dieses Ziel erreicht wurde. Zudem ist festzustellen, dass die im Zuge der Baumaßnahme ermittleten Temperaturen, innerhalb der im technischen Regelwerk für die verschiedenen Asphalte im Zusammenhang mit der Anlieferung und dem Einbau genannten jeweiligen Temperaturbereiche liegen.

Grundsätzlich wurde (wie zu erwarten) festgestellt, dass beim Einbau und bei der Verdichtung von temperaturabgesenktem Asphalt in Bezug auf den Fertiger und die verwendeten Walzen die Verdichtungsleistung angepasst werden musste. Außerdem war in dem vorliegenden Fall zu erwarten, dass erhöhte Anteile an Asphaltgranulat den Einbau und die Verdichtung von entsprechendem Asphaltmischgut erschweren. Diese Überlegung ergibt sich aus der Tatsache, dass das vorliegende Asphaltgranulat aus einer Deckschicht aus offenporigem Asphalt stammt. Derartiges Mischgut wird i. d. R. mit hochpolymermodifiziertem Bitumen hergestellt, welches als "sehr zäh" zu bezeichnen ist. Es war daher zu vermuten, dass Asphaltgranulat aus einer derartigen Schicht, welches zur Herstellung von neuem Asphaltmischgut verwendet wird, dessen Einbau erschwert.

Im Zuge der Bauausführung wurde festgestellt, dass beim Einbau des konventionell heißgemischten Asphaltes die Verwendung von Asphaltgranulat (bis zu einem Granulatanteil von 20 M.-%) den Einbau und die Verdichtung des Asphaltmischgutes kaum beeinflusst hat. Bei einem Asphaltgranulatanteil von 50 M.-% war hingegen ein erhöhter Verdichtungsaufwand des Fertigers erforderlich. Dieses Verdichtungsverhalten lässt sich wie oben beschrieben aus der Zusammensetzung des hier verwendeten Asphaltgranulates herleiten.

Beim Einbau des temperaturabgesenkten Asphaltes wurde im Zuge der Versuchsstrecke festgestellt, dass grundsätzlich ein erhöhter Verdichtungsaufwand erforderlich war. Wäre in dem vorliegenden Fall nur konventionell heißgemischtes Asphaltmischgut eingebaut worden, hätte der Einsatz von zwei Walzen zum Abschluss der Verdichtung ausgereicht. Bei den Versuchsfeldern der Kanalstraße, bei denen TA-Asphalt eingebaut wurde, mussten jedoch zur abschließenden Verdichtung drei Walzen eingesetzt werden (siehe Abbildung: Gewährleistung der Verdichtung durch zusätzlichen Walzeneinsatz). Eine weitere Differenzierung der Verdichtungsleistung für die Versuchsfelder aus temperaturabgesenktem Asphalt konnte in Bezug auf die unterschiedlichen Anteile an Asphaltgranulat nicht festgestellt werden.

Gewährleistung der Verdichtung durch zusätzlichen Walzeneinsatz (Bild: FH Münster/Thomas Schönauer)

Kontrollprüfungen

Im Rahmen der Kontrollprüfungen hat die Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH Kontrollprüfungen sowohl am Asphaltmischgut als auch an Bohrkernen in jedem der sechs Versuchsfelder durchgeführt.

Kontrollprüfungen am Asphaltmischgut

Bei den Kontrollprüfungen am Asphaltmischgut wurden Kenngrößen bezüglich des Bindemittels, des Asphaltmischgutes und der Korngrößenverteilung ermittelt. Die entsprechenden Anforderungen ergaben sich aus dem Eignungsnachweis, der sich auf die zugehörigen Erstprüfungen bezieht. Außerdem sind die in den ZTV Asphalt-StB 07/13 genannten Grenzwerte und Toleranzen zu berücksichtigen.

In der vorliegenden Tabelle des folgenden Abschnittes (Kontrollprüfungsergebnisse am Asphaltmischgut) sind die Ergebnisse der entsprechenden Untersuchungen sowie die bauvertraglichen Anforderungen für die verschiedenen Versuchsfelder zusammengestellt. Es ist zu erkennen, dass die bauvertraglichen Anforderungen bis auf wenige Ausnahmen (VF2: Bindemittelgehalt, VF4: Hohlraumgehalt am MPK, VF5: Erweichungspunkt Ring und Kugel) eingehalten wurden. In keinem der betrachteten Versuchsfelder traten vermehrt Abweuchungen von den bauvertraglichen Anforderungen auf.

Kontrollprüfungsergebnisse am Asphaltmischgut

Tabelle: Kontrollprüfungsergebnisse am Asphaltmischgut (Quelle: nach Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH)

		3 Versuchsfelder (VF) mit Temperaturabgesenktem Asphalt (TA-Asphalt) Einbautemperatur von min. 130 °C bis max. 160 °C Splittmastixasphalt (SMA 8 S)									3 Versuchsfelder (VF) mit konv. heißgemischtem Asphalt Einbautemperatur von min. 150 °C bis max. 190 °C Splittmastixasphalt (SMA 8 S)
		Versuchsfeld 1			Versuchsfeld 2			Versuchsfeld 3			Versuchsfeld 4			Versuchsfeld 5			Versuchsfeld 6
Asphaltspezifikationen		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
Kenngröße	Einheit	Ist	Soll (EP)	Toleranz	Ist	Soll (EP)	Toleranz	Ist	Soll (EP)	Toleranz	Ist	Soll (EP)	Toleranz	Ist	Soll (EP)	Toleranz	Ist	Soll (EP)	Toleranz
Bindemittel
Bindemittel Gesamt	M.-%	7,2	7,2	6,8 - 7,6	7,5	7,0	6,6 - 7,4	7,3	6,9	6,5 - 7,3	7,2	6,9	6,5 - 7,3	7,4	7,0	6,6 - 7,4	7,2	7,2	6,8 - 7,6
Erweichungspunkt Ring und Kugel	°C	81,6	85,5	≤ 93,5	77,0	85,5	≤ 93,5	75,8	85,5	≤ 93,5	70,8		≤ 71,0	73,6		≤ 71,0	70,2		≤ 71,0
Elastische Rückstellung	%	51	≥ 40	gerissen bei 181 mm	49	≥ 40	gerissen bei 163 mm	53	≥ 40	gerissen bei 150 mm	59	≥ 40	gerissen bei 184 mm	56	≥ 40	gerissen bei 150 mm	64	≥ 40
Asphaltmischgut
Hohlraumgehalt	Vol.-%	1,9	2,5 - 3,0	1,5 - 4,0	2,6	2,5 - 3,0	1,5 - 4,0	2,4	2,5 - 3,0	1,5 - 4,0	1,3	2,5 - 3,0	1,5 - 4,0	2,3	2,5 - 3,0	1,5 - 4,0	2,2	2,5 - 3,0	1,5 - 4,0
Korngrößenverteilung
grobe Gesteinskörnung > 2 mm	M.-%	71,9	74,0	66,0 - 82,0	71,1	74,1	66,1 - 82,1	66,5	74,4	66,4 - 82,4	66,7	73,4	65,4 - 81,4	69,0	73,2	65,2 - 81,2	71,0	74,0	66,0 - 82,0
feine Gesteinskörnung 0,063 - 2 mm	M.-%	17,9	15,8	7,8 - 23,8	20,1	17,0	9,0 - 25,0	24,1	16,9	8,9 - 24,9	24,1	17,8	9,8 - 25,8	22,8	17,9	9,9 - 25,9	20,0	16,5	8,5 - 24,5
Füller < 0,063 mm	M.-%	10,2	10,2	7,2 - 13,2	8,8	8,9	5,9 - 11,9	9,4	8,7	8,9 - 24,9	9,2	17,8	9,8 - 25,8	8,2	8,9	5,9 - 25,9	9,0	9,5	6,5 - 12,5
Überkornanteil > 8,0 mm	M.-%	3,5		≤ 10,0	4,9		≤ 10,0	5,8		≤ 10,0	5,4		≤ 10,0	4,1		≤ 10,0	3,5		≤ 10,0
Grobkornanteil > 5,6 mm	M.-%	48,9	52,4	44,4 - 60,4	47,9	52,9	44,9 - 60,9	44,6	51,8	43,8 - 59,8	44,4	51,7	43,7 - 59,7	45,7	52,0	44,0 - 60,0	47,3	51,5	43,5 - 59,5
Kornanteil < 0,125 mm	M.-%
Roteinfärbungen kennzeichnen Werte, die außerhalb der Toleranzen des Sollwerts liegen.

Kontrollprüfungen der Schichteigenschaften an Bohrkernen

In Zusammenhang mit den Kontrollprüfungen an der fertigen Schicht wurden entsprechende Untersuchungen an den aus den Versuchsfeldern entnommenen Bohrkernen durchgeführt. Hierbei wurden jeweils die Einbaudicke, der Verdichtungsgrad, der Hohlraumgehalt und der Schichtenverbund bewertet. Bezüglich der Anforderungen wurden die ZTV Asphalt-StB 07/13 zugrunde gelegt. In der folgenden Tabelle sind die an den Bohrkernen ermittelten Ergebnisse der labortechnischen Untersuchungen sowie die entsprechenden Anforderungen zusammengestellt. Es ist festzustellen, dass die Anforderungen, die in den ZTV Asphalt-StB 07/13 an eine Asphaltdeckschicht gestellt werden, eingehalten wurden.

Kontrollprüfungsergebnisse der Schichteigenschaften an Bohrkernen

Tabelle: Kontrollprüfungsergebnisse für die fertige Schicht (Quelle: nach Gogolin, D.)

		3 Versuchsfelder (VF) mit Temperaturabgesenktem Asphalt (TA-Asphalt) Einbautemperatur von min. 130 °C bis max. 160 °C Splittmastixasphalt (SMA 8 S)			3 Versuchsfelder (VF) mit konv. heißgemischtem Asphalt Einbautemperatur von min. 150 °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
Bohrkernnummer	-	BK 1.1 - 1.4	BK 2.1 - 2.4	BK 3.1 - 3.4	BK 4.1 - 4.4	BK 5.1 - 5.4	BK 6.1 - 6.4
Einbaudicke	-	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

Monitoring

Im Sommer 2023 wurde im Rahmen des ersten Monitorings der Zustand der Versuchsstrecke "Kanalstraße" nach einjähriger Nutzung durch den Verkehr erfasst. In der folgenden Darstellung (Schemtische Darstellung der im Rahmen des Monitorings vorgenommenen Untersuchungen) sind die im Rahmen des Monitorings durchgeführten Untersuchungen zur Ermittlung der Griffigkeit und der Querebenheit der Asphaltdeckschicht sowie zur Ermittlung des Oberflächenbildes der Fahrbahn schematisch dargestellt.

Schematische Darstellung der im Rahmen des Monitorings vorgenommenen Untersuchungen (Bild: FH Münster/Hendrik Ebbers, Thomas Schönauer)

Die Untersuchungen zur Griffigkeit der Asphaltdeckschicht wurden in Anlehnung an die Technischen Prüfvorschriften für Griffigkeitsmessungen im Straßenbau Teil: Messverfahren SRT (TP Griff-StB (SRT)) durchgeführt. Hierbei wurden keine relevanten Unterschiede in Bezug auf die Griffigkeit der Asphaltdeckschicht zwischen den Versuchsfeldern festgestellt.

Die Untersuchung zur Querebenheit der Fahrbahn wurden in Anlehnung an die TP Eben durchgeführt. Im Rahmen der Ebenheitsmessungen an der Asphaltdeckschicht wurden keine Unebenheiten in Querrichtung innerhalb der jeweiligen Versuchsfelder festgestellt.

Wie im Bild (Schematische Darstellung der im Rahmen des Monitorings vorgenommenen Untersuchungen) dargestellt, wurden bei der Dokumentation von ggf. vorhandenen Besonderheiten (z. B. Kornausbrüche) an der Oberfläche der Asphaltdeckschicht. In den Versuchsfeldern VF 1 und VF 2 sowie VF 4 bis VF 6 wurden keine Auffälligkeiten festgestellt. Lediglich im VF3, in dem TA-Asphalt mit einem Asphaltgranulatanteil von 50 M.-% eingebaut wurde (VF 3: TA Asphalt mit 50 M.‑% AG), waren einzelne Schadstellen an der Oberfläche der Asphaltdeckschicht zu verzeichnen. Das Bild "Schematische Darstellung der im Rahmen des Monitorings vorgenommenen Untersuchungen" zeigt u. a. eine Stelle mit (vermutlich durch einen Verkehrsteilnehmer verursachten) "mechanischen" Beschädigungen (Foto 1: Schrammen).

Außerdem wurde an einer weiteren Stelle ein kleiner Ausbruch in der Asphaltdeckschicht festgestellt. Dieser ist voraussichtlich auf eine lokale Konzentration der im Splittmastixasphalt enthaltenen Bindemittelträger (Faserstoffe) zurückzuführen (Foto 2). An einer dritten Schadstelle findet sich in der Asphaltdeckschicht ein "Gummistück". Es ist zu vermuten, dass das "Gummistück" ggf. bei der Produktion, dem Transport oder dem Einbau in das Asphaltmischgut gelangt ist (Foto 3).

Im Sommer 2024 wurde erneut ein Monitoring durchgeführt. Hierbei wurden in den VF1 und VF2 sowie VF4 bis VF6 keine Beschädigungen der Oberflächenstruktur festgestellt. Im VF3 wurden neben den schon beschriebenen Schäden zusätzlich an zwei weiteren Stellen Kornausbrüche in der Asphaltdeckschicht festgestellt.

Ergänzend zu den bisherigen Untersuchungen wurde zur Erfassung der Makrotexturtiefe der Fahrbahnoberfläche in jedem Versuchsfeld das sog. "Sandfleckverfahren" nach DIN EN 13036-1 durchgeführt. Ziel war es hierbei, ggf. vorhandene Unterschiede der Makrotexturtiefen der Fahrbahnoberfläche in den Versuchsfeldern zu erfassen. In der folgenden Tabelle sind für die jeweiligen Versuchsfelder die mittleren Texturtiefen angegeben. Diese variieren zwischen 0,5 mm (VF3) und 0,8 mm (VF6). Die ermittelten mittleren Texturtiefen liegen in einem Bereich (0,5 mm bis 1,2 mm), der in der oben genannten DIN im Zuge von Kontrollmessungen an Laborproben ermittelt wurde. Vor dem Hintergrund der ermittelten Texturtiefen (0,5 mm bis 0,8 mm) ist festzuhalten, dass die verschiedenen Asphaltspezifikationen, deren Anteil an Asphaltgranulat zwischen 0 M.-% und 50 M.-% variiert, sich nicht auf die Texturtiefe und damit auf die Oberflächentextur der Asphaltdeckschicht auswirken.

Ergebnisse des Sandfleckverfahrens

Tabelle: Mittlere Makrotexturtiefen der Fahrbahnoberfläche (Quelle: nach Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH)

Versuchsfeld	VF1	VF2	VF3	VF4	VF5	VF6
Asphaltspezifikationen	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
Mittlere Texturtiefe MTD [mm]	0,7	0,7	0,5	0,7	0,6	0,8

Erweiterte Kontroll- und Performanceprüfungen

In den ZTV Asphalt-StB 07/13 sind bisher bezüglich der ergänzend durchgeführten erweiterten Kontroll- und Performanceprüfungen keine Anforderungen enthalten. Daher erfolgt eine vergleichende Bewertung der ermittelten Kenngrößen unter Berücksichtigung der jeweiligen Asphaltzusammensetzung auf Basis des Merkblatts für Temperaturabsenkung von Asphalt Ausgabe 2021 (M TA) und vorliegender Erfahrungswerte.

Äquisteifigkeitstemperaturen und Phasenwinkel

Für die mit dem Dynamischen Scherrheometer (DSR) (BTSV) am rückgewonnenen Bindemittel bestimmte Äquisteifigkeitstemperatur werden im Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt Ausgabe 2021 (M TA) Anforderungen gestellt. Danach soll die im Rahmen der erweiterten Kontrollprüfungen am rückgewonnenen Bindemittel ermittelte Äquisteifigkeitstemperatur, die in der Erstprüfung ermittelte und im Eignungsnachweis aufgeführte Äquisteifigkeitstemperatur um nicht mehr als 8 K über- oder unterschreiten. In der Erstprüfung wurde eine Äquisteifigkeitstemperatur von 61,4 °C bestimmt. In der folgenden Tabelle (Äquisteifigkeitstemperaturen und Phasenwinkel (BTSV)) sind diese Werte gegenübergestellt. Das Bild (Darstellung der Äquisteifigkeitstemperaturen und Phasenwinkel) stellt diese Werte ergänzend in einem Diagramm dar.

Es ist festzustellen, dass die oben genannte Anforderung von den in den Versuchsfeldern VF1 bis VF3 eingebauten Asphaltmischgüter eingehalten wird. Für die in den Versuchsfeldern VF4 bis VF6 eingebauten Asphaltmischgüter wurde die Äquisteifigkeitstemperatur nicht ermittelt, da diese Untersuchung bzw. die im Rahmen des Projektes zugrunde gelegte Anforderung sich nur auf temperaturabgesenkte Asphalte bezieht.

Äquisteifigkeitstemperaturen und Phasenwinkel

Äqusteifigkeitstemperaturen und Phasenwinkel (BTSV) (Quelle: nach Bergisch-Westerwälder Harsteinwerke, Zweigniederlassung der Basalt-Actien-Gesellschaft und Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH)

	Erstprüfung			Erweiterte Kontrollprüfung
Versuchsfeld	VF1	VF2	VF3	VF1	VF2	VF3
Asphaltspezifikationen	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 25/45 VL 0 M.-% AG	SMA 8 S PmB 25/45 VL 20 M.-% AG	SMA 8 S PmB 25/45 VL 50 M.-% AG
Äquisteifigkeitstemperatur TBTSV (G*=15 kPa/1,59 Hz) [°C]	61,4	61,4	61,4	67,6	66,8	67,8
Phasenwinkel δBTSV [°]	62,4	62,4	62,4	61,6	65,5	67,0

Darstellung der Äquisteifigkeitstemperaturen und Phasenwinkel (Quelle: Nach Bergisch-Westerwälder Harsteinwerke, Zweigniederlassung der Basalt-Actien-Gesellschaft und Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH)

Einaxialer Druck-Schwellversuch

Der Einaxiale Druck-Schwellversuch dient der Bestimmung des Widerstands von Walzasphalt gegen bleibende Verformungen. Er wurde nach den Technischen Prüfvorschriften für Asphalt (TP Asphalt-StB) Teil 25 B 1 durchgeführt. Im Rahmen der Kontrollprüfung und Performanceuntersuchung wurden die entsprechenden Laboruntersuchungen an Bohrkernen durchgeführt. Die hierbei ermittelten Lastwechsel sowie die entsprechenden Dehnungen und Dehnungsraten sind in der Tabelle (Einaxialer Druck-Schwellversuch) dargestellt. Im Rahmen der hier durchgeführten Untersuchungen wurde in Anlehnung an die Technischen Prüfvorschriften für Asphalt (TP Asphalt-StB) Teil 25 B 1 festgelegt, dass der Versuch nach Durchführung von 10.000 Lastwechseln (Belastungszyklen) oder nach Überschreiten einer Dehnung von 80 ‰ beendet wird. Die genannten Kriterien gelten somit als Abbruchkriterien für die Versuchsdurchführung. Für die in den Versuchsfeldern VF1, VF2, VF5 und VF6 eingebauten Asphaltmischgüter ist festzustellen, dass die angesetzten 10.000 Lastwechsel erreicht wurden und gleichzeitig die maximale Dehnung von 80 ‰ nicht überschritten wurde. Für die Asphaltmischgüter, die in den Versuchsfeldern VF3 und VF4 eingebaut wurden, ist festzustellen, dass die angestrebte Anzahl an Belastungszyklen nicht erreicht wurde, bzw., dass die aufgetretenen Dehnungen das Abbruchkriterium von 80 ‰ überschritten haben. Dieses Ergebnis scheint somit unabhängig davon zu sein, ob konventionell heißgemischter Asphalt oder TA-Asphalt verwendet wurde.

Ergebnisse des Einaxialen Druck-Schwellversuchs

Tabelle: Einaxialer Druck-Schwellversuch (Quelle: nach Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH)

	VF1	VF2	VF3	VF4	VF5	VF6
	TA-Asphalt			konv. heißgemischter Asphalt
Asphaltspezifikationen	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
Belastungszyklen	10.000	10.000	1.625	5.945	10.000	10.000
Dehnung ɛ [‰]	78	72	78	80	65	72
Dehnungsrate [‰*10-4/n]	7,1	6,7	222,3	17,6	7,5	6,7

Vor dem Hintergrund der genannten Abbruchkriterien ist festzustellen, dass die in den Versuchsfeldern VF1, VF2, VF5 und VF6 eingebauten Asphalte einen hohen Widerstand gegen bleibende Verformungen aufweisen. Die entsprechend zugehörigen Dehnungsraten liegen in einer Größenordnung, die für verformungsarme Asphalte als typisch zu bezeichnen sind. Wie dargelegt, mussten die Untersuchungen der Asphalte der Versuchsfelder VF3 und VF4 im Einaxialen Druck-Schwellversuch abgebrochen werden. Es ist zu vermuten, dass dieses Ergebniss mit dem sehr hohen Anteil an Asphaltgranulat (50 M.-%) in Zusammenhang steht. Hierbei ist aber zu beachten, dass bei der asphalttechnologischen Beurteilung nicht der "absolute" Anteil an Asphaltgranulat im Asphaltmischgut im Vordergrund der Diskussionen steht. Zur Ermittlung eines "optimalen" Gehaltes an Asphaltgranulat, sind in diesem Zusammenhang u. a. Überlegungen zu Fragen der Asphaltkonzeptionierung insgesamt anzustellen (z. B. Verhältnis: Bindemittel im Asphaltgranulat zu frisch zugegebenem Bitumen oder im Asphaltgranulat enthaltene Gesteinskörnungen bzw. frisch zugegebene Gesteinskörnungen). Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass es nicht Gegenstand des vorliegenden Projektes war, einen "optimierten" Gehalt an Asphaltgranulat im Asphaltmischgut zu ermitteln. Derartige Fragen müssten in weiteren Untersuchungen betrachtet werden. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass die Verwendung von 50 M.-% Asphaltgranulat in Asphaltdeckschichten auch in Asphalten aus Asphaltbeton in der Praxis keine Regelanwendung darstellen. Hier ist eher die Verwendung von 20 M.-% bis 30 M.-% Asphaltgranulat im Asphaltmischgut üblich.

Insgesamt ist festzustellen, dass es bei der Verwendung von Asphaltgranulat in Asphaltdeckschichten aus Splittmastixasphalt möglich ist, Asphalte mit einem hohen Widerstand gegen bleibende Verformungen herzustellen. Vor dem Hintergrund der hier dargestellten Ergebnisse wird empfohlen, das beschriebene Monitoring fortzusetzen und die Zustandsentwicklung der Versuchsstrecke unter Verkehr zu beobachten.

Spaltzug-Schwellversuch

Anhand des Spaltzug-Schwellversuches wird der Steifigkeitsmodul |E*| eines Asphaltes bei verschiedenen Prüftemperaturen (T) ermittelt. Dieser Versuch wurde nach den Technischen Prüfvorschriften für Asphalt (TP Asphalt-StB) Teil 26 Spaltzug-Schwellversuch – Bestimmung der Steifigkeit durchgeführt. Die mit diesem Versuch bestimmten Hauptkurven für die unterschiedlichen Asphalte der sechs Versuchsfelder sind in Bild (Ergebnisse des Spaltzug-Schwellversuchs) angegeben. In diesem werden die ermittelten Steifigkeitsmoduln für die Temperaturen -10 °C, 0 °C, 10 °C und 20 °C und die prognostizierten Werte für die Temperaturen > 20 °C dargestellt.

Ebenfalls im Bild (Ergebnisse des Spaltzug-Schwellversuchs) sind die Steifigkeitsmoduln, die für die verschiedenen Asphalte bei 20 °C bestimmt wurden, gegenübergestellt. Zur Bewertung von Asphaltmischgütern wird im Regelfall die Prüftemperatur von 20 °C herangezogen. Es ist festzustellen, dass die Steifigkeitsmoduln der Asphaltmischgüter aus den sechs Versuchsfeldern Werte in einem Bereich von ca. 5.500 MPa bis ca. 8.200 MPa aufweisen. Vor dem Hintergrund der hier betrachteten Fragestellung (Variationen verschiedener Anteile an Asphaltgranulat, Einbau von Temperaturabgesenktem Asphalt und konventionell heißgemischtem Asphalt) ist festzustellen, dass die untersuchten Asphaltmischgüter bezüglich der Steifigkeitsmoduln als vergleichbar zu bewerten sind.

Ergebnisse des Spaltzug-Schwellversuchs

Ergebnisse des Spaltzug-Schwellversuchs (Quelle: Nach Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH)

Kälteeigenschaften

Die Kälteeigenschaften der Asphaltmischgüter aus den einzelnen Versuchsfeldern, die mittels Einaxialem Zugversuch und Abkühlversuch ermittelt wurden, sind ebenfalls vergleichbar. Die Bruchtemperaturen, die mit dem Abkühlversuch ermittelt wurden, lagen zwischen ‑20,0 °C und ‑28,4 °C und liegen damit im angestrebten Temperaturbereich. Beim Einaxialen Zugversuch sind ebenfalls Ergebnisse, die in einem untereinander ähnlichen Bereich liegen, bestimmt worden.

Die Kälteeigenschaften der Asphaltmischgüter aus den einzelnen Versuchsfeldern wurden mittels , Einaxialem Zugversuch und Abkühlversuch ermittelt. Die Tabelle (Bruchtemperaturen und Bruchspannungen des Abkühversuchs) stellt die anhand des Abkühversuchs ermittelten Bruchspannungen und die dazugehörigen Bruchtemperaturen der unterschiedlichen Asphaltmischgüter aus den sechs Versuchsfeldern dar. Es ist festzustellen, dass die Bruchtemperaturen in einem Bereich zwischen ‑20,0 °C und ‑28,4 °C liegen.

sind ebenfalls vergleichbar. Die Bruchtemperaturen, die mit dem Abkühlversuch ermittelt wurden, lagen zwischen ‑20,0 °C und ‑28,4 °C und liegen damit im angestrebten Temperaturbereich. Beim Einaxialen Zugversuch sind ebenfalls Ergebnisse, die in einem untereinander ähnlichen Bereich liegen, bestimmt worden.

Ergebnisse des Abkühlversuchs und des Einaxialen-Zugversuchs

In der Tabelle "Bruchtemperaturen und Bruchspannungen des Abkühlversuchs" sind die Mittelwerte der Prüfergebnisse des Abkühlversuchs dargestellt.

Bruchtemperaturen und Bruchspannungen des Abkühlversuchs (Quelle: Nach Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH)

	VF1	VF2	VF3	VF4	VF5	VF6
Asphaltspezifikationen	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
Bruchtemperatur TF [°C]	-28,4	-25,0	-26,1	-20,0	-25,6	-24,3
Bruchspannung σF [MPa]	4,510	3,962	4,388	3,473	4,398	4,118

Die berechneten Zugfestigkeitsreserven aus dem Einaxialen-Zugversuch der Asphalte aus den sechs Versuchsfelder sind in der Tabelle "Zugefestigkeiten des Einaxialen-Zugversuchs" dargestellt.

Zugefestigkeiten des Einaxialen-Zugversuchs (Quelle: Nach Ingenieurgesellschaft Dortmund mbH)

	VF1	VF2	VF3	VF4	VF5	VF6
Asphaltspezifikationen	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
Zugfestigkeit bei T = -10 °C [MPa]	5,027	4,971	4,661	4,278	4,855	4,829

Die vorliegenden Ergebnisse der erweiterten Kontroll- und Performanceprüfungen sind im Kontext des Projektes nachvollziehbar und vor dem Hintergrund der Konzeptionierung der Versuchsfelder als zufriedenstellend und positiv zu bewerten.

Fazit

Mit der Versuchsstrecke „Kanalstraße“ im Norden von Münster wurden die Anwendbarkeit von Asphaltgranulat in einer Asphaltdeckschicht aus Splittmastixasphalt mit zusätzlicher Absenkung der Herstellungs- sowie Einbautemperatur untersucht. Dazu wurden auf dem ausgewählten Straßenabschnitt sechs Versuchsfelder errichtet, um verschiedene Asphaltgranulatanteile sowohl bei herabgesenkter Temperatur als auch bei konventionell heißgemischtem Asphaltmischgut erproben zu können.

Bei der Umsetzung der Versuchsstrecke „Kanalstraße“ waren mehrere Projektpartner beteiligt. Die bauvorbereitende Planung oblag dem Amt für Mobilität und Tiefbau der Stadt Münster und der Forschungsgruppe Verkehrswesen (FgV) der FH Münster (IWARU-V). Das Asphaltmischgut sowie dessen Erstprüfung wurden vom Mischwerk der Bergisch-Westerwälder Hartsteinwerke in Legden bereitgestellt. Die Ausführung des Baus der Kanalstraße wurde von der Firma Hermann Dallmann Straßen- und Tiefbau GmbH & Co. KG aus Bramsche umgesetzt. Die FgV der FH Münster übernahm dabei die wissenschaftliche Begleitung.

Zur Bewertung der eingebauten Asphaltdeckschicht wurde die Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH mit der Durchführung von Kontrollprüfungen beauftragt.

Bei den Kontrollprüfungen am Mischgut wurden die wesentlichen Anforderungen an das Bindemittel und Korngrößenverteilung eingehalten. Die Kontrollprüfungen am Bohrkern ergaben, dass bei allen Versuchsfeldern die Vorgaben an die Einbaudicke, den Verdichtungsgrad, den Hohlraumgehalt sowie den Schichtenverbund nach ZTV Asphalt-StB 07/13 eingehalten wurden.

Neben Kontrollprüfungen am Mischgut sowie am Bohrkern sind erweiterte Kontroll- und Performanceprüfungen von der Ingenieurgesellschaft PTM Dortmund mbH durchgeführt worden. Diese ließen eine Einordnung der Versuchsfelder untereinander zu, da allgemein geltende Anforderungen zur Bewertung nicht existieren. Bei diesen Prüfungen zeigte sich, dass die „kritischsten“ Versuchsfelder mit den maximalen 50 M.-% Asphaltgranulat und Temperaturabsenkung eine geringere Beständigkeit gegen Verformung unter Belastung zeigten. Beim Verhalten bei niedrigen Temperaturen wiesen die Mischgüter mit Asphaltgranulat wiederum eine höhere Steifigkeit als die Versuchsfelder mit konventionell heißgemischtem Asphalt auf.

Diese Ergebnisse entsprechen grundsätzlich den Erwartungen und sind als zufriedenstellend zu bewerten.

Einflüsse der Temperaturabsenkung zeigten sich weniger bei den erweiterten Kontroll- und Performanceprüfungen, sondern eher beim Einbau.

Laut den Berichten der Arbeitskräfte der Baufirma Hermann Dallmann Straßen- und Tiefbau GmbH & Co. KG aus Bramsche zeigten sich Besonderheiten beim Einbau von Asphaltmischgut mit Temperaturabsenkung. Dieses Mischgut ließ sich „schwieriger“ einbauen und verdichten als konventionell heißgemischter Splittmastixasphalt. Dies zeichnete sich in einem erhöhten Aufwand beim Walzen, beim Handeinbau und im erforderlichen Einsatz von Trennmittel ab. Trotzdem konnte die Bauleistung entsprechend ZTV Asphalt-StB erreicht werden.

Bei der Kombination von Asphaltgranulat und Temperaturabsenkung zeigten sich weitere Besonderheiten bei der Produktion in der Mischanlage. Es wurden Verklumpungen im Mischgut festgestellt, die an der Mischtrommel anhafteten und es waren längere Mischzeiten erforderlich als bei konventionell heißgemischten Asphaltmischgütern ohne Temperaturabsenkung.

Insgesamt zeigte sich allerdings, dass der Einbau mit 20 M.-% weitestgehend problemlos umsetzen ließ.

Im Rahmen des Monitorings, bei dem Kenngrößen wie die Griffigkeit, die Ebenheit in Querrichtung sowie allgemeine Besonderheiten untersucht wurden, sind keine Auffälligkeiten bezüglich der Griffigkeit und der Ebenheit in Querrichtung zwischen den Versuchsfeldern aufgefallen.

Lediglich Besonderheiten wie Schäden an der Oberfläche konnten in Versuchsfeld 3 mit dem höchsten Asphaltgranulatanteil und Temperaturabsenkung festgestellt werden. Diese werden allerdings nicht als bedenklich betrachtet, da es sich hierbei um das „kritischste“ Versuchsfeld handelt und etwaige Besonderheiten am ehesten dort erwartet werden.

Diese Besonderheiten werden bei der Fortführung des Monitorings weiterhin beobachtet.

Neben der Erprobung der unterschiedlichen Asphaltspezifikationen und der angewendeten Temperaturabsenkung konnten auch Erkenntnisse bezüglich Einflüsse auf Emissionen beim Einbau gewonnen werden.

Mittels Photoionisationsdetektoren wurde beispielsweise ein Zusammenhang zwischen der Windrichtung und erhöhten Emissionen auf der Seite, zu der der Wind hin weht, festgestellt. Außerdem sind erhöhte Emissionen zu Zeitpunkten des Trennmittelauftragens und bei Rauchen von Zigaretten erkannt worden. Diese Einflüsse werden bereits in weiteren Projekten untersucht.

Insgesamt wurden mit der Versuchsstrecke „Kanalstraße“ unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten von Bauverfahren erprobt, bei denen die Grenzen der Umsetzbarkeit unter Beibehaltung der technischen Anforderungen eingeschätzt werden konnten.