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as 05/19

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42 Technik Eine frühere

42 Technik Eine frühere Verkehrsfreigabe hilft Staus zu vermeiden. (Quelle: Pixabay) Zorn Instruments Zuverlässig den Zeitpunkt der Verkehrsfreigabe bestimmen Bei der Erhaltung und Instandsetzung von Verkehrsflächen aus Asphalt stehen sowohl der Auftraggeber als auch der Bauausführende infolge zunehmender Verkehrsbelastung unter extremem Zeitdruck. Aus dieser Situation heraus entsteht die Forderung, nach dem Einbau von Walzasphalt eine frühestmögliche und zugleich sichere Befahrbarkeit zu ermöglichen, um insbesondere für Baumaßnahmen an stark befahrenen Verkehrsabschnitten möglichst kurze Sperrzeiten zu erzielen. Von Klaus Rönnebeck 5|2019

Technik 43 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