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Der Begriff Asphalt bezeichnet sowohl eine natürliche als auch eine künstlich hergestellte Mischung aus Bitumen und Gesteinen.

Natürlicher Asphalt


Der natürliche Asphalt (auch Erdpech genannt) entsteht aus Erdöl durch Sauerstoffaufnahme, wobei die leichtflüchtigen Bestandteile verdunsten.
Asphalt wurde bereits vor rund 5000 Jahren von Babyloniern und Sumerern zur Abdichtung von Bauwerken verwendet.
Die Ägypter benutzten ihn zur Mumifizierung.

Große Naturasphaltvorkommen gibt es in Venezuela (Lago de Guanoco), Travers (Schweiz), Trinidad (40%ig, Asphaltsee) und im Elsass. Natürliche Asphalte findet man auch z. B. auf Kuba, Kalifornien, Colorado, Argentinien, Syrien, am Toten Meer, Alberta, Kanada (Ölsande); eine deutsche Lagerstätte ist u.a. in Vorwohle bei Hannover. Derzeit befindet sich im niedersächsischen Holzen der einzige Naturasphalt-Untertagebau in Deutschland. Die weiteren ca. 15 Abbaugebiete sind in den 1950er und 1960er Jahren aus wirtschaftlichen Gründen geschlossen worden.

Die häufigste Verwendung von Asphalt ist der Straßenbelag.
In Deutschland wurde 1838 erstmals eine Straße asphaltiert (Hamburg, Jungfernstieg). 1851 wurde ein 78 Meter langes Stück der Fernstraße von Travers nach Paris asphaltiert. 20 Jahre später war Paris fast vollständig asphaltiert, wenig später auch andere europäische Großstädte.

Bei einer speziellen Technik der Radierung, Aquatinta genannt, wird Asphaltstaub verwendet. Die weltweit erste erhaltene Fotografie, die Heliographie von Joseph Nicéphore Nièpce beruht auf der Lichtempfindlichkeit bestimmter Asphaltschichten.

Künstlicher Asphalt


Heutzutage wird als Straßenbelag fast ausschließlich künstlicher Asphalt verwendet, der aus Bitumen - ein Produkt, das bei der Erdölverarbeitung entsteht - und Gesteinskörnungen besteht. Die Herstellung erfolgt meist in Asphaltmischanlagen.

Arten von in Deutschland verwendetem Asphalt


Je nach Verwendung und daraus resultierenden Ansprüchen gibt es verschiedene Sorten von Asphalt.

Asphalttragschicht (ATS)

Als Asphalttragschicht bezeichnet man den Asphalt, der in der sogenannten bituminösen Tragschicht eingebaut wird. Darauf aufbauend folgen je nach Aufbau der Straße (siehe hierzu RSto) die Binderschicht und die Deckschicht.

Asphaltbinder

Als Asphaltbinder bezeichnet man den Asphalt, der in der sogenannten Binderschicht verwendet wird. Seine Funktion ist es, die durch den Verkehr hervorgerufenen Kräfte in die unteren Schichten der Straße zu übertragen. Es gibt vier Sorten von Asphaltbindern, an die unterschiedliche Anforderungen gestellt werden. Im Asphaltbinder dürfen nur Edelsplitte, Edelbrechsande (gemäß der TL Gestein-StB 04 werden diese Körnungen zukünftig als grobe und feine Gesteinskörnung bezeichnet) und Gesteinsmehl verwendet werden. In den Sorten 0/16 und 0/11 zudem auch Natursand.

Bindertyp 0/22S 0/16S 0/16 0/11
Korngröße in mm 0-22 0-16 0-16 0-11
Anteil kleiner 0,09 mm in % 4-8 4-8 3-9 3-9
Anteil größer 2 mm in % 70-80 70-75 60-75 50-70
Anteil größer 8 mm in % 0 0 0 >20
Anteil größer 11,2 mm in % 0 >25 >20 >10
Anteil größer 16 mm in % >25 >10 >10 0
Anteil größer 22,4 mm in % <10 0 0 0
Verhältnis Brechsand:Natursand 1:0 1:0 >1:1 >1:1
Bitumensorte (50/70)
30/45
PmB 45
(50/70)
30/45
PmB 45
50/70
70/100
(30/45)
50/70
70/100
Einbaudicke in cm 7,0-10,0 5,0-8,5 4,0 - 8,5 0,0 - 3,0
Einbaugewicht in kg/m² 170 - 250 125 - 210 95 - 210 >96

Asphaltbeton

Als Asphaltbeton bezeichnet man den Asphalt, der in der sogenannten Deckschicht, auch Verschleißschicht genannt, verwendet wird. Diese Schicht ist speziell für die Abnutzung durch den täglichen Verkehr vorgesehen und sollte in regelmäßigen Abständen im Rahmen eines sogenannten Deckenbauprogrammes erneuert werden, um die Straße zu erhalten. Auch hier werden verschiedene Sorten unterschieden.

Heißeinbau
Der Asphalt hat beim Einbau eine Temperatur zwischen 130 und 170 °C. Die exakte Temperatur ist abhängig vom verwendeten Bitumen.
Asphaltbetontyp 0/16S 0/11S 0/11 0/8 0/5
Korngröße in mm 0-16 0-11 0-11 0-8 0/5
Anteil kleiner 0,09 mm in % 6-10 6-10 7-13 7-13 8-15
Anteil größer 2 mm in % 55-65 50-60 40-60 35-60 30-50
Anteil größer 5 mm in % 0 0 0 >15 <10
Anteil größer 8 mm in % 25-40 15-30 >15 <10 0
Anteil größer 11,2 mm in % >15 <10 <10 0 0
Anteil größer 16 mm in % <10 0 0 0 0
Verhältnis Brechsand:Natursand >1:1 >1:1 >1:1 >1:1 0
Bitumensorte 50/70
(70/100)
50/70
(70/100)
70/100
(50/70)
70/100
(50/70)
70/100
(160/220)
Hohlraum am Marshall-Probekörper in % Bauklasse II und III 3,0-5,0 3,0-5,0 - - -
Hohlraum am Marshall-Probekörper in % Bauklasse III und IV - - 2,0-4,0 2,0-4,0 -
Hohlraum am Marshall-Probekörper in % Bauklasse V und VI - - 1,0-3,0 1,0-3,0 1,0-3,0
Einbaudicke in cm 5,0-6,0 4,0-5,0 3,5 - 4,5 3,0 - 4,0 2,0 - 3,0
Einbaugewicht in kg/m² 120 - 150 95 - 125 85 - 115 75-100 45-75

Warmeinbau
Der Asphalt hat beim Einbau eine Temperatur zwischen 60 und 130 °C. Aufgrund der niedrigen Temperatur werden als Bindemittel nur Fluxbitumen verwendet.
Asphaltbetontyp 0/11 0/8 0/5
Korngröße in mm 0-11 0-8 0/5
Anteil kleiner 0,09 mm in % 4-10 5-10 6-11
Anteil größer 2 mm in % 45-70 40-65 30-55
Anteil größer 5 mm in % 0 >15 <10
Anteil größer 8 mm in % >10 <10 0
Anteil größer 11,2 mm in % <10 0 0
Natursandanteil <15 <15 <15
Bitumensorte FB500 FB500 FB500
Einbaugewicht in kg/m² 45 - 55 35-45 25-35

In den Regelwerken ist der Einbau von Asphalt im Warmeinbau aus Gründen des Umweltschutzes nicht mehr vorgesehen, es kommt nur noch zur vereinzelten Anwendung dieses Materials. Das verwendete Flux-, bzw. Verschnittbitumen ist in Deutschland nicht mehr normiert und vielfach durch Gesetze untersagt.

Splittmastixasphalt

Der Splittmastixasphalt ist eine spezielle Sorte des Asphaltbetons mit einem höheren Bitumen- und Splittgehalt. Dadurch soll die Haltbarkeit erhöht werden, wodurch er für hohe Verkehrsbelastungen wie auf Autobahnen geeignet ist. Zusätzlich müssen allerdings noch Zusätze (z. B. Zellulose- oder synthetische Fasern) beigemischt werden, um die Gefahr des Bindemittelabflusses aufgrund der geringen spezifischen Oberfläche der Gesteinskörnungen zu reduzieren. Der Anteil dieser Zusätze beträgt bei allen Sorten zwischen 0,3 und 1,5 % der Gesamtmasse.

Splittmastixasphalttyp 0/11S 0/8S 0/8 0/5
Korngröße in mm 0-11 0-8 0-8 0-5
Anteil kleiner 0,09 mm in % 9-13 10-13 8-13 8-13
Anteil größer 2 mm in % 73-80 73-80 70-80 60-70
Anteil größer 5 mm in % 60-70 55-70 45-70 <45
Anteil größer 8 mm in % >40 <10 <10 0
Anteil größer 11,2 mm in % <10 0 0 0
Verhältnis Brechsand:Natursand 1:0 1:0 >1:1 >1:1
Bitumensorte (50/70)
(PmB 45)
(50/70)
(PmB 45)
70/100 70/100
160/220
Hohlraum am Marshall-Probekörper in % 3,0-4,0 3,0-4,0 2,0-4,0 2,0-4,0
Einbaudicke in cm 3,5-4,0 3,0-4,0 2,0 - 4,0 2,0 - 4,0
Einbaugewicht in kg/m² 85 - 100 70 - 100 45 - 100 45 - 75

Gussasphalt

Gussasphalt ist ein Asphalt, der sich durch seinen hohen Anteil von Bitumen und Gesteinskörnern kleiner 0,09 Millimetern („Füller“) auszeichnet. Dadurch lässt er sich im Gegensatz zu den anderen Asphaltarten flüssig verarbeiten. Er wird vor allem beim Bau hochbeanspruchter Straßen (Autobahnen) und, wegen seiner Wasserdichtigkeit, häufig auch auf Brücken verwendet. Durch seinen hohen Anteil an Mörtel (Füller und Bitumen) bekommt er eine glatte Oberfläche. Damit trotzdem die Griffigkeit gewährleistet bleibt, wird beim Einbau des Asphalts Splitt aufgestreut und eingewalzt. Heller Splitt wirkt außerdem aufhellend und vermindert so die Erwärmung bei starker Sonneneinstrahlung.
Gussasphalttyp 0/11S 0/11 0/8 0/5
Korngröße in mm 0-11 0-11 0-8 0-5
Anteil kleiner 0,09 mm in % 20-30 20-30 22-32 24-34
Anteil größer 2 mm in % 45-55 45-55 40-50 35-45
Anteil größer 5 mm in % - - >=15 <=10
Anteil größer 8 mm in % >=15 >=15 <=10 -
Anteil größer 11,2 mm in % <=10 <=10 - -
Verhältnis Brechsand:Natursand >=1:2 - - -
Bitumensorte 30/45
(20/30)
30/45
(50/70)
30/45
(50/70)
30/45
(50/70)
Einbaudicke in cm 3,5-4,0 3,5-4,0 2,5 - 3,5 2,0 - 3,0
Einbaugewicht in kg/m² 80 - 100 80 - 100 65 - 85 45 - 75

Asphaltmastix

Asphaltmastix ist eine Mischung aus Bitumen und Gesteinen mit einer Korngröße unter 2 Millimetern. Im Wasserbau wird er zum Verfüllen der Fugen von Steinschüttungen verwendet. Überwiegend dient er zur Abdichtung von Bauwerken, wobei die Verwendung in den letzten Jahren stark zurück gegangen ist. Asphaltmastix mit einem geringeren Bitumenanteil (ca. 12-14%) wird im Straßenbau auch als Reparaturmaterial zur Oberflächenverbesserung eingesetzt.
Asphaltmastixtyp 0/2
Korngröße in mm 0-2
Anteil kleiner 0,09 mm in % 30-60
Anteil größer 2 mm in % <15
Bitumensorte 50/70
70/100
(30/45)
(160/220)
Einbaugewicht in kg/m² 15 - 25

Tragdeckschichtasphalt

Der Tragdeckschichtasphalt ist ein Asphalt, der die Funktionen von Asphaltbeton und Asphalttragschicht in einem übernimmt. Er wird vor allem im landwirtschaftlichen Wegebau eingesetzt, wo wegen des relativ geringen Verkehrsaufkommens eine Befestigung mit gutem Kosten/Nutzen-Verhältnis benötigt wird.
Tragdeckschichtasphalttyp 0/16
Korngröße in mm 0-16
Anteil kleiner 0,09 mm in % 7-12
Anteil größer 2 mm in % 50-70
Anteil größer 11,2 mm in % 10-20
Anteil größer 16 mm in % <10
Hohlraum am Marshall-Probekörper in % 1,0-3,0
Bitumensorte 70/100
160/220
Einbaudicke in cm 5,0 - 10,0
Einbaugewicht in kg/m² 120 - 250

Offenporige Asphalte

Der Offenporige Asphalt * ist eine spezielle Art des Asphaltbetons, welche in den 1980ern entwickelt worden ist. Vereinzelt wird er auch als Drain- oder Flüsterasphalt (ehemalige Produktnamen von Baustofffirmen) bezeichnet. Durch seinen hohen Anteil von groben Gesteinskörnen hat er einen hohen Anteil an zusammenhängenden Hohlräumen. Durch diese Hohlräume kann das Regenwasser nach unten abgeleitet werden. Damit das Wasser nicht in den Untergrund abläuft, ist auf der Unterlage des OPA eine Abdichtung aus Bitumen angeordnet. Das Wasser wird dann durch die Schrägneigung (Kombination aus Längs- und Querneigung) der Straße seitlich abgeleitet. Bestehen Randeinfassungen, so müssen spezielle Entwässerungsrinnen eingebaut werden, um das anfallende Wasser sicher ableiten zu können.

Der Name Flüsterasphalt rührt von der Tatsache her, dass die Hohlräume im Asphalt auch den Schall der Fahrgeräusche absorbieren. Dieser Effekt macht sich besonders bei Straßen bemerkbar, bei denen der Lärm, welcher durch die Reifen-Fahrbahn-Geräusche entsteht, die Hauptlärmquelle ist, also Autobahnen und Schnellstraßen und Stadtautobahnen. Bei einem hohen Anteil von LKW, bei denen aufgrund der niedrigeren Geschwindigkeit der Motor die Hauptlärmquelle ist, macht sich dieser Effekt so gut wie nicht bemerkbar. In einem solchen Fall können neue Entwicklungen im Offenporigen Asphalt, z. B. der Zweilagige Offenporige Asphalt (ZWOPA) eingesetzt werden. Entsprechende Strecken befinden sich derzeit in Deutschland in der Erprobung (beispielsweise auf der BAB A 9 bei Garching und der BAB A 30 im Bereich Osnabrück). ZWOPA besteht aus einer unteren Lage offenporger Asphalt der Körnung 0/16 und einer oberen Lage der Körnung 0/8. Behauptungen, offenporige Asphalte seien weniger griffig und damit ein Problem der Verkehrssicherheit können bislang nicht gestützt werden. Allerdings muss auch dem Argument widersprochen werden, der erhöhte Anteil grober Gesteinskörnungen spreche für eine höhere Griffigkeit, denn diese wird durch den Sandanteil im Asphalt bereitgestellt. Eine Beurteilung der Griffigkeit des offenporigen Asphalts gestaltet sich deshalb so schwierig, da das dafür eingesetzte Messverfahren den Reibwert auf einem aufzubringenden Wasserfilm ermittelt. Dieser Wasserfilm verweilt jedoch aufgrund des hohen Hohlraumgehaltes deutlich kürzer auf der Straßenoberfläche als bei den übrigen Asphalt- und Betonflächen.

Trotzdem sind auch bei Offenporigem Asphalt im Laufe der Nutzungsdauer in der praktischen Anwendung vermehrt Probleme aufgetreten. Während die Beständigkeit gegenüber Spurrinnenbildung extrem ausgeprägt ist, treten bei niedrigen Temperaturen Schwierigkeiten auf. Bei Beschädigung der Fahrbahndecke reicht es hier auch nicht aus, nur den Teilbereich auszutauschen. Wasser würde sich an den Randbereichen sammeln und im Winter zu gefährlicher Eisglätte führen. Ebenso ist die Einweisung der zuständigen Feuerwehr auf den offenporigen Asphalt äußerst notwendig; der Einsatz von gängigen Ölbindemitteln würde die Poren im Asphalt verstopfen und das Entweichen des Wassers dort unmöglich machen. Schwierigkeiten bereitet die Sanierung von längeren geschädigten Streckenabschnitten; eine kostengünstige Lösung ist in Deutschland noch nicht gefunden worden. Lokale Schädigungen werden derzeit durch den Austausch der Deckschicht behoben.

Verkehrsgefährdung kann eintreten bei Regenfällen in Verbindung mit hoher Geschwindigkeit in Abhängigkeit der Liegedauer des OPA-Belages. Durch die geringe Sprühfahnenbildung wird dem Verkehrsteilnehmer suggeriert, dass die Fahrbahn für ihn keine Gefahren birgt. Durch die äußerst geringe Latschfläche der Reifen (es werden in der eigentlichen Kontaktfläche nur die Hochpunkte des Gesteins durch den Reifen berührt) in Verbindung mit einem gelegentlich poliertertem Gesteinskorn wird die Griffigkeit negativ beeinflusst.

Die Möglichkeiten zur groß- und kleinflächigen Sanierung von geschädigten OPA-Belägen befindet sich derzeit noch in der Diskussion.

Niedrigtemperaturasphalt (NTA)

Vor allem um Energie bei der Herstellung von Asphaltmischgut zu sparen und damit den Ausstoß an Kohlendioxid (CO2) zu reduzieren, aber auch unter dem Aspekt des Gesundheits- und Arbeitsschutzes werden seit einiger Zeit Niedrigtemperaturasphalte erprobt. Der normalen Asphaltrezeptur werden Zusätze in Form von Wachsen oder Zeolithen zugegeben (Additive), die es ermöglichen, den Asphalt bei niedrigeren Temperaturen zu mischen und einzubauen, ohne dass dabei seine Verarbeitungseigenschaften und seine Gebrauchseigenschaften beeinträchtigt werden. Die NTA wurden in Deutschland entwickelt und mittlerweile auch in den USA, Frankreich und zahlreichen anderen Ländern erfolgreich eingesetzt. Eine um 10 °C abgesenkte Herstellungstemperatur spart bis zu 10 Prozent Energie. Außerdem entweichen dem Asphalt exponentiell mit ansteigender Temperatur mehr Dämpfe und Aerosole aus dem Bitumen. Eine Gesundheitsgefährdung dieser Dämpfe und Aerosole konnte bisher nicht nachgewiesen werden, allerdings stellt sie eine nicht unerhebliche Geruchsbelästigung dar. Durch den Einsatz von NTA werden die Arbeitsbedingungen auf den Baustellen deutlich verbessert.

Geschichte



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Jahr Ort Ereignis
10.000 v. Chr Mesopotamien Verwendung als Kitt für Waffen und Geräte, für Schmuck und Skulpturen als Farbe
6.000 v. Chr Mesopotamien Herstellung von Gefäßen, Booten und Hauswänden mit Asphalt als Dichtmaterial und Mörtel für Lehmziegel
3.000 v. Chr Mesopotamien Verwendung für Kunstwerke
2.000 v. Chr Mesopotamien und Indien Dichtmaterial für Bäder, Boote, Kanäle, Toiletten und Uferböschungen
700 v. Chr Assyrien und Babylon Deck- und Tragschichten von Prachtstraßen werden mit Asphalt vergossen
700 v. Chr. China Mörtel für Teile der Chinesischen Mauer
100 v. Chr. Pompeji Asphalt als Fugenmaterial für Straßen
50 v. Chr. Seyssel und Val de Travers Naturasphaltbergwerke der Römer
50 n. Chr. Rom/Palästina Plinius der Ältere gibt dem Asphalt den Namen "Bitumen Iudaicum" (Judenpech)
1000 Arabien Herstellung von Bitumen aus Naturasphalt
1400 Peru Verwendung in der Medizin
22. März 1595 Trinidad Sir Walter Raleigh entdeckt den Asphaltsee
1694 Pitchford Erste Fabrik zur Gewinnung von Bitumen aus Naturasphalt
1721 Val-de-Travers und Paris Der Grieche Eirini d'Eyrinys begründet mit seinen Untersuchungen die moderne Asphattechnologie
1722 Rheinland-Pfalz Asphalt wird analog zum Schiffbau zur Abdichtung von Dächern verwendet
1729 Preußen und Dublin Die ersten Schlosszufahrten werden mit Asphalt befestigt
1796 Sunderland Erstmals wird ein Asphaltbelag auf einer Holzbrücke verwendet
1807 Seyssel Verwendung als Abdichtung von Pulvermagazinen
1810 Lyon Der erste Asphaltmastixbelag wird auf dem Pont Morand eingebaut
1820 Genua Der Vorläufer der Bitumendachpappe wird entwickelt
1822 Chalon-sur-Saône Joseph Nicéphore Nièpce entwickelt die Photographie mit Hilfe von Bitumen
1832 Grosny Es wird erstmals Bitumen durch Destillation aus Erdöl gewonnen
1837 Bordeaux Erste Versuche mit Asphalt für Landstraßen
1839 Wien Die Recyclingfähigkeit von Asphalt wird entdeckt
1842 Innsbruck Der Vorläufer von Gussasphalt wird entwickelt
1851 Potsdam Erste Straßen mit Gussasphaltbelag
1853 Seyssel Léon Malo prägt den Begriff Asphaltbeton
1873 Baku Die Destilation von Bitumen aus Erdöl wird industriell betrieben
1906 Deutschland Die Bitumenemulsion wird patentiert
1907 USA Die ersten Asphaltmischanlagen werden gebaut
1914 Berlin Die AVUS bekommt einen Asphaltbelag
1923 USA Asphalt wird zur Abdichtung von Talsperren verwendet
1924 Kalifornien Der Straßenfertiger wird erfunden
1936 USA Der Versuch Erweichungspunkt Ring und Kugel wird erfunden
1937 Berlin Der Brechpunkt nach Fraaß wird definiert
1941 USA Der Marshall-Test wird erfunden
1950 Europa Das Kaltmischgut wird entwickelt
1957 Iowa Die Schaumbitumen werden entwickelt
1959 Österreich Die zerstörungsfreie Dickenmessung mittels Isotopen wird entwickelt
1963 England Der erste Drainasphalt wird auf einem Flughafen eingebaut
1967 Österreich Die polymermodifizierten Bitumen werden erstmals verwendet
1970 USA Das Asphaltrecycling wird verstärkt durchgeführt
1979 Schweiz Erste Abdichtungen von Deponien mittels Asphalt

Weblinks


  • http://www.arbit.de Arbeitsgemeinschaft der Bitumen-Industrie e.V.
  • http://www.bitumen-magazin.de
  • http://www.asphalt.de Deutscher Aspaltverband DAV e.V.
  • http://www.agh-im-netz.de Aktionsgemeinschaft Gussasphalt im Hochbau
  • http://www.aspha-min.com aspha-min - Additiv zur Herstellung von Niedrigtemperatur-Asphalt

Siehe auch: Architektur und Bauwesen/Themenliste Straßenbau, Halbstarrer Belag, Makadam

Geologie | Baustoff

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