18 Schwerpunkt Niedrigtemperaturasphalt Abbildung: 2 Verfahren zur Herstellung von Temperaturabgesenktem Asphalt Abbildung 3: Link zum TIP NTA des DAV Abbildung: 4 Übersicht der derzeit verfügbaren organischen VVZ ten Autorenteam erstellte Leitfaden bietet neben einer allgemeinen Einführung, bautechnischen Grundlagen, Informationen zu den Baustoffen, zur Asphaltmischgutherstellung, zum Einbau sowie zu den Prüfungen an. Außerdem beinhaltet er Hinweise zur Leistungsbeschreibung, Mängelansprüchen und Abrechnung, zur Wiederverwendung und blickt auf Verfahren und Erfahrungen im Ausland. Hinsichtlich der unterschiedlichen viskositätsverändernden Zusätze bzw. viskositätsveränderten Bindemittel ist der Technische Leitfaden nach wie vor aktuell. Verfahren Der denkbar einfachste Weg zur Durchführung einer Temperaturabsenkung von Asphalt wäre tatsächlich, zunächst einfach die Herstell- und Einbautemperaturen im Rahmen der vorgegebenen Grenzwerte abzusenken. So wäre eine Reduzierung der Temperatur beispielsweise bei größeren Schichtdicken, wie etwa Asphalttragschichten oder Asphalttragdeckschichten, durchaus möglich. Dabei sind natürlich zahlreiche Randbedingungen, allem voran jedoch die Witterung, zu beachten. Die verschiedenen Verfahren zur Temperaturabsenkung von Asphalt sind in der folgenden Abbildung: 2 ersichtlich und werden im weiteren Verlauf dieses Dokumentes näher erläutert. Eine aktuelle Übersicht aller möglichen Verfahren zur Temperaturabsenkung im Asphaltstraßenbau bietet das Technische Informationspapier des Deutschen Asphaltverbandes „Niedrigtemperaturasphalt (NTA)“ (TIP NTA) [11]. Es kann kostenlos auf der Homepage des Verbandes unter www.asphalt.de heruntergeladen werden (Abb. 3). Neben einer allgemeinen Definition zu Niedrigtemperaturasphalt enthält das Informationspapier Auskünfte zu Wiederverwendbarkeit, Auswirkungen auf den Umweltund Gesundheitsschutz, Herstellung, Transport, Einbau und Verdichtung sowie zu organischen, chemischen und mineralischen Zusätzen als auch zu Schaumbitumen. Das von Mitgliedern der Arbeitsgruppe Asphalttechnik des Deutschen Asphaltverbandes erarbeitete Papier soll fortlaufend aktualisiert und angepasst werden, da die Entwicklungen in diesem Bereich sehr dynamisch verlaufen. In der Fachzeitschrift „asphalt“ (Ausgabe 5/2021) ist die Entstehungsgeschichte dieses Papieres nachzulesen. Organische VVZ Viskositätsverändernde organische Zusätze werden entweder direkt bei der Herstellung des Asphaltmischgutes eingesetzt oder zur Herstellung von viskositätsveränderten Bindemitteln verwendet. Letztere Fertigprodukte werden in speziellen Aufbereitungsanlagen produziert und gebrauchsfertig ausgeliefert. So wird eine homogene Verteilung des Zusatzes im Bindemittel gewährleistet. Die bisher zum Einsatz kommenden viskositätsverändernden organischen Zusätze, mit denen umfangreiche Erfahrungen vorliegen, können grundsätzlich in vier verschiedene Gruppen eingeordnet werden: Fischer-Tropsch-Wachse Fettsäureamide Montanwachse Polyethylen-Wachse (PE-Wachse) Die viskositätsverändernden organischen Zusätze (entweder in einem Fertigprodukt oder an der Asphaltmischanlage zugegeben) senken die Viskosität des Bindemittels bei hohen Temperaturen und ermöglichen somit die Reduzierung der Misch- und Einbautemperaturen. Die Temperatur, bei der eine Änderung der Viskosität eintritt, wurde bislang immer als Erstarrungspunkt (bei Abkühlung) bzw. Tropfpunkt (bei Erhitzung) eines Zusatzes angegeben. Bei Asphalttemperaturen unterhalb des Erstarrungspunktes wird der Effekt der Viskositätsminderung aufgehoben oder kehrt sich sogar um (s. Abb. 5), d. h., die Steifigkeit des Bindemittels im Asphalt ist dann wieder genauso hoch oder sogar noch höher als bei einem vergleichbaren herkömmlichen Bindemittel ohne Zusatz. Dadurch ergibt sich ein höherer Beitrag des Bindemittels zur Verformungsbeständigkeit des Asphaltes. Bei diesem Phasenübergang handelt es sich aber nicht um einen punktuellen Temperaturwert, sondern vielmehr um einen Temperaturbereich. Die Bezeichnung der Temperaturbereiche der Viskositätsänderung haben sich mit dem neuen M TA 2021 geändert. Statt vom Tropf- und Erstarrungspunkt zu reden, wird nun bei den reinen Zusätzen der Schmelzbereich 8|2021
Schwerpunkt Niedrigtemperaturasphalt 19 angegeben (Abb. 6). Die vorliegenden Werte zeigen, dass Amidwachse vorwiegend in Gussasphalt Anwendung finden sollten. Für die Herstellung von viskositätsveränderten Bindemitteln sind Straßenbaubitumen nach DIN EN 12591 oder gebrauchsfertige Polymermodifizierte Bitumen nach DIN EN 14023 zu verwenden. Wie schon erwähnt, werden diese Fertigbindemittel in den E KvB geregelt. Auch in diesem Regelwerk werden die Temperaturbereiche der Viskositätsänderung angegeben, und zwar durch folgende Abkürzungen: VH: Phasenübergangstemperatur größer/gleich 100 °C; „high phase transition temperature“ VL: Phasenübergangstemperatur kleiner 100 °C; „low phase transition temperature“ Chemische Zusätze Im Markt der chemischen Additive zur Temperaturabsenkung hat es in den letzten Jahren eine dynamische Entwicklung gegeben (Abb. 8). Mit Arkema, BASF, Cargill, Ingevity oder Julius Hoesch stehen Konzerne hinter den Neuentwicklungen, die für ihre Marken bereits Erfahrungswerte, teilweise aus dem Ausland, vorlegen können. Die Modifizierung von Bindemitteln mit chemischen Additiven, die typischerweise eine hohe Polarität der Moleküle aufweisen, erfolgt primär mit dem Ziel der Verbesserung der Adhäsion. Die ins Bindemittel eingemischten Additive erhöhen die Grenzflächenaktivität zwischen Gesteinsoberfläche und Bindemittel. Die weitere Zielsetzung bei der Anwendung dieser Produkte ist das Herbeiführen einer grenzflächenbeeinflussenden Wirkung im Asphaltmischgut, die zu einer Herabsetzung der inneren Reibung im Bereich der Verarbeitungstemperatur führen soll. Empirisch lassen sich damit signifikante Verdichtungserleichterungen erzielen, die ein Absenken der Produktionstemperatur ermöglichen. Ein Vorteil der Verwendung chemischer Additive ist, dass diese üblicherweise keine dauerhafte rheologische Veränderung des Bindemittels herbeiführen. Nach Abschluss der Verdichtungsarbeit sind weder Einflüsse auf das Verhalten bei hohen Temperaturen noch auf das Tieftemperaturverhalten (Rissempfindlichkeit) des Asphaltes zu erwarten. Einen Sonderfall stellt das Produkt B2Last der BASF dar, was hinsichtlich seiner Wirkweise nicht mit den anderen chemischen Zusätzen vergleichbar ist. Es handelt sich um ein Reaktivprodukt auf Monomerbasis, das mit den Bitumenbestandteilen eine Netzstruktur ausbildet. B2Last wird dabei in das Netzwerk eingebunden und über den Verlauf der Reaktivmodifizierung vollständig umgesetzt. Mineralische Zusätze Von den Verfahren zur Reduzierung der Herstell‐ und Verarbeitungstemperaturen unter Zugabe viskositätsverändernder mineralischer Zusätze hat sich bei Walzasphalten die Zugabe von synthetischem Zeolith bewährt. Seit Langem sind die im M TA behandelten synthetischen Zeolithe am Markt verfügbar und bewährt. Durch ihre Zugabe im Mischprozess wird gezielt feindisperser Wasserdampf freigesetzt, der zur Bildung von Mikroporen im Bitumen führt. Dieser Aufschäumeffekt führt zu einer Volumenvergrößerung des Bitumens. Die feinteiligen Wasserdampfbläschen bilden Mikroporen, die die Viskosität des Asphaltmörtels reduzieren. Dadurch werden die Verdichtungswilligkeit und die Verarbeitbarkeit des Asphaltmischgutes bei niedrigen Temperaturen deutlich erhöht. Da das Kristallwasser nicht abrupt, sondern kontinuierlich abgegeben wird, hält der beschriebene Effekt über einen längeren Zeitraum bis zum Abkühlen des Asphaltmischgutes auf unter 100 °C oder dem kompletten Freisetzen des gebundenen Wasseranteils an. Letzteres kann bis zu acht Stunden dauern. Eine chemische oder anderweitige Veränderung des Bindemittels findet nicht statt. Damit bleibt auch die Rheologie der reinen Bindemittelphase (z. B. der Erweichungspunkt Ring und Kugel) unverändert, wodurch eine Abbildung 5: Phasenübergangsbereich Abbildung 6: Typische Schmelzbereiche von organischen VVZ 8|2021
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