Mineralstoffe

Erfahrungsgemäß ist im Asphaltstraßenbau die Qualität der Decken (Deckschicht plus Binderschicht) vorrangig von der Güte der Einzelbaustoffe abhängig. Das gilt in besonderem Maße für Deckschichten, die nach dem Splittmastixasphalt-Prinzip zusammengesetzt sind. Hierbei kommt der Auswahl und Qualität der Mineralstoffe eine Sonderrolle zu.Ganz allgemein sind für Auswahl und Einsatz von Mineralstoffen im Straßenbau in Deutschland die


"Technischen Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau - TL-Gestein-StB 04"

maßgebend und einzuhalten.

Die Anforderungen an Mineralstoffe für den Straßenoberbau umfassen einerseits stoffliche und gesteinsspezifische Eigenschaften wie z.B.

• Rohdichte
• Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung
• Widerstandsfähigkeit gegen Zertrümmerung
• Widerstandsfähigkeit gegen Polieren (Polierresistenz)
• Widerstandsfähigkeit gegen Hitzebeanspruchung und Haftung zwischen Mineralstoff und Bitumen,

andererseits aufbereitungsabhängige, granulometrische Eigenschaften, z.B.

• Korngrößen
• Korngrößenverteilung
• Unter- und Überkorn
• Kornform
• Anteil an gebrochenen Körnern und Reinheit.

Für Gesteinsmehle und dergl. betreffen die Anforderungen die äußere Beschaffenheit von Füller, den Hohlraumgehalt nach Rigden, versteifende Eigenschaften, Wasserempfindlichkeit und wasserlösliche Anteile von Füller.

Die Werte für Rohdichte und Widerstandsfähigkeit gegen Zertrümmerung sind in TL-Gestein-StB 04, Anhang A zusammengestellt.

Anhang A:

Rohdichte und Widerstand gegen Zertrümmerung

a) Gesteine bzw. Gesteinsgruppen, die die Anforderungen an den Widerstand gegen Zertrümmerung nicht einhalten, können verwendet werden, wenn die Brauchbarkeit durch ein Gutachten oder durch positive Erfahrungen nachgewiesen wird.

b) Die Werte sind zur Erfahrungssammlung anzugeben

c.) Es sind nur SZ-Werte bis maximal 20 M-% zulässig

d.) Es sind nur SZ-Werte bis maximal 28 M-% zulässig

e.) Es sind LA-Werte bis maximal 45 M-% zulässig bzw. SZ-Werte bis maximal 40 M-% zulässig

Die Widerstandsfähigkeit gegen Schlag wird in Deutschland nach einem in den "Technischen Prüfvorschriften für Mineralstoffe im Straßenbau" (TP Min-StB) festgelegten Verfahren an Splitt 8/12 mm geprüft.

Die Prüfkörnung wird im Standardschlaggerät durch Schlageinwirkung zertrümmert.
Der Grad der Zertrümmerung wird durch Prüfsiebung festgestellt.
Alternativ wird die Los-Angeles-Prüfung vor allem im Ausland angewendet.
Diese liefert ein Maß für die Kornzerkleinerung infolge des Zusammenwirkens verschiedener Beanspruchungen wie Abrieb, Schlag und Mahlen in einer rotierenden Stahltrommel mit einer festgelegten Anzahl von Stahlkugeln; die Anzahl der Stahlkugeln hängt von der Korngrößenverteilung des Prüfgutes ab.
Wenn sich die Trommel dreht, werden das Prüfgut und die Stahlkugeln von einer Mitnehmerleiste erfaßt und solange mitgeführt, bis sie auf die gegenüberliegende Trommel geworfen werden, wobei eine Schlagbeanspruchung auftritt.
Der Inhalt rollt sodann in der Trommel, wobei Abrieb- und Mahlbeanspruchungen stattfinden, bis er auf die Mitnehmerleiste stößt und der Kreislauf von neuem beginnt. Nach der vorgeschriebenen Anzahl von Umdrehungen wird der Inhalt aus der Trommel entnommen und das Prüfgut abgesiebt. Als Maß der Kornzerkleinerung wird der prozentuale Verlust angegeben.
(Siehe hierzu auch TP Min-StB und ASTM C 131 - 81)

Zwischen den Prüfwerten des Schlagversuches und des Los-Angeles-Versuches besteht ein Zusammenhang. Durch Regressionsrechnungen wurden im Rahmen einer Forschungsarbeit links stehende Vergleichszahlen ermittelt.

Los-Angeles-Wert	Schlag- zertrümmerungs- Wert
18	18
26	22
35	26

Tabelle 14 der TL-Gestein-StB 04 enthält die Anforderungen an den Widerstand gegen Polieren

Tabelle 14:

Anforderungen an den Widerstand gegen Polieren

Widerstand gegen Polieren (PSV)	Kategorie PSV
> 50 > 44 Zwischenwerte und solche < 44	PSV 50 PSV 44 PSV angegeben
keine Anforderung	PSV NR

Der Polierwert PSV (Polished Stone Value) von Splitt ist ein Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Mineralstoffes gegen die polierende Wirkung von Fahrzeugreifen unter ähnlichen Bedingungen, wie sie auf einer Straßenoberfläche herrschen. Dort, wo die Straßenoberfläche weitgehend aus Mineralstoffkörnern besteht, gehören die Poliereigenschaften zu den wesentlichen Faktoren, die die Griffigkeit bestimmen. Die tatsächliche Beziehung zwischen dem Polierwert und der Griffigkeit der Fahrbahnoberfläche hängt von den Verkehrsbedingungen, der Art der Deckschicht und anderen Faktoren ab.

Es sind alle Faktoren sowie die Präzision des Prüfverfahrens zu berücksichtigen, wenn man bei der Aufstellung von Vorschriften quantitative Anforderungen an den Polierwiderstand des Gesteins stellt.

Die Prüfung erfolgt nach TP Min-StB, Teil 5.5.1 (Ausgabe 1999) in zwei Teilen:

• 1. Teil: Proben von Mineralstoffen werden in einem Poliergerät einem zeitraffenden Poliervorgang unterworfen. Zur Herstellung der Probekörper wird ein Verfahren beschrieben.

• 2. Teil: Der Polierzustand der einzelnen Proben wird mit dem Griffigkeitsmeßgerät bestimmt und als Reibungswert PSV des polierten Gesteins ausgedrückt.

Für die Polierresistenz ist dabei neben der Spanne der Ergebnisse auch die Anzahl "n" der Untersuchungen angegeben, die dieser Bewertung zugrunde liegen. Daraus ist ersichtlich, auf welcher zum Teil noch sehr geringen Probenbasis die Ergebnisse beruhen und inwieweit die Werte mit Unsicherheiten behaftet sind. Für die endgültige Festlegung von mineralstoffspezifischen Kennwerten liegen somit noch nicht genügende Erfahrungen vor.

Die granulometrischen Eigenschaften der Mineralstoffe sind insbesondere für die Herstellung von Asphalt mit gleichmäßiger Zusammensetzung und gleichbleibenden Eigenschaften ausschlaggebend. Das gilt für Splittmastixasphalt in ganz besonderem Maße.

Für Splittmastixasphalt sind die Polierresistenz und die granulometrischen Eigenschaften der Mineralstoffe, insbesondere der Splitte, von herausragender Bedeutung. Zu verwenden sind nur Splitte aus zähen, schlagfesten und polierresistenten Gesteinen.

Die Oberflächen von Deckschichten bestehen nach einer vom Verkehr und der Witterung abhängigen Einfahrzeit zum größten Teil aus fast bindemittelfreien Gesteinsflächen. Bei diesen Gesteinsflächen überwiegt in der Regel der Splittanteil; der Einfluß des Splittes auf die Griffigkeit ist daher bedeutend, insbesondere bei Deckschichten, die wenig Sand enthalten wie z.B. beim Splittmastixasphalt.

Das unterschiedliche Griffigkeitsverhalten der Gesteinsarten beruht hauptsächlich auf deren Feinrauheit, Polierresistenz und Kantigkeit. Große Härte und geringe Spaltbarkeit sämtlicher Minerale eines Gesteins setzen der Einebnung der ursprünglichen Bruchfläche wirksamen Widerstand entgegen. Bei der räumlichen Anordnung der Kristalle ist richtungslos sperrige Textur der fluidal eingeregelten oder flächenhaft parallelen Textur überlegen. Für die Größe der Kristalle der Minerale gibt es zwischen sehr grob und äußerst fein (kryptokristallin) einen Bereich im Mineralkristallinen bzw. Mittelkörnigen, der für den Widerstand gegen Polieren optimal ist.
Ungleichkörnigkeit bei Sedimenten und entsprechend porphyrische Struktur bei Erstarrungsgesteinen sind als günstig zu werten, da größere Teilchen in der Regel beim Poliervorgang herausmodelliert werden. Dabei führen besonders solche Splitte zu einem günstigen Griffigkeitsverhalten der Asphaltdeckschicht, deren Minerale innerhalb des Gesteins sich in Härte und Spaltbarkeit unterscheiden. Kontraste in diesen Eigenschaften führen durch Einwirkungen aus Verkehr und Witterung zur Herausbildung eines sekundären Reliefs und damit zur ständigen Regenerierung der Feinrauheit auf den Gesteinsoberflächen. Die Verwendung solcher Gesteinsarten wird allerdings durch die hohen Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit gegen Zertrümmerung im Schlagversuch an Splitt für die Herstellung von Deckschichten - insbesondere solchen nach dem Splittmastixasphalt-Prinzip - begrenzt.

Gesteine mit ausschließlich feinkörnigem Aufbau im Mineralgefüge können hinsichtlich ihrer Polierresistenz problematisch sein, wenn sie darüber hinaus einen überwiegend monomineralischen Aufbau aufweisen. Sie können jedoch ggf. in Kombination mit polierresistenteren Mineralstoffen verwendet werden.
In den "Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken aus Asphalt - ZTV Asphalt-StB 01" ist festgeschrieben, daß für Deckschichten bei Straßen der Bauklassen SV, I - II sowie bei besonderen Beanspruchungennur Edelsplitte verwendet werden dürfen, deren Widerstand gegen Polieren - PSV-Wert - > 50 beträgt.

Für Deckschichten auf Fahrbahnen mit langfristig besonders starker Polierbeanspruchung - und das sind Splittmastixasphalt-Deckschichten - werden Mineralstoffe oder Mineralstoffgemische mit höherem PSV-Wert (z.B. > 53) verwendet.

Mineralstoffe, die die o.g. Werte unterschreiten können trotzdem für die angeführten Beanspruchungsfälle verwendet werden, wenn ihre Brauchbarkeit durch positive Erfahrungen oder durch ein Gutachten nachgewiesen wird. Die gutachterliche Beurteilung kann aufgrund der Laborgriffigkeitsmessung nach Wehner/Schulze oder nach einem anderen geeigneten, anerkannten Verfahren erfolgen.

Die Polierresistenz von Mineralstoffen, die zur Herstellung der obersten Schicht von Fahrbahndecken oder als Abstreusplitte verwendet werden, wird durch den an Splitt 8/10 mm (hergestellt aus der kornformbereinigten Lieferkörnung 8/11 mm) ermittelten PSV-Wert beurteilt und gilt repräsentativ für alle Splittkörnungen. Weitergehende Untersuchungen haben gezeigt, daß in der Regel Splitte mit Korngrößen > 11 mm weniger und < 8 mm mehr Widerstand gegen Polieren aufweisen.
Nach Ermittlungen durch die Bundesanstalt für Straßenwesen, veröffentlicht von Toussaint in "Straße und Autobahn" Heft 1/1995, weisen nur
35 % der nach TLMin - StB, Tabelle 4 untersuchten Mineralstoffe in Deutschland einen PSV-Wert > 54 auf.

Als Sand kommen für die Herstellung von Splittmastixasphalt nur füllerarme Brechsande aus geeigneten Gesteinen zum Einsatz. Die Gesteinsart des Sandes hat einen deutlichen Einfluss auf die Feinrauheit des Mörtels.

Der Einfluss des Sandes auf die Griffigkeit ist von erheblicher Bedeutung. Sowohl die Anfangsgriffigkeit als auch die Dauergriffigkeit werden von einem polierresistenten Sand günstig beeinflusst.

Im Füllerbereich soll für die Herstellung von Splittmastixasphalt in der Regel nur Kalksteinmehl aus bewährten Lieferquellen verwendet werden. Für andere Füller ist deren Bewährung durch geeignete Laborprüfungen und/oder durch Praxiserfahrungen nachzuweisen.