Einfluss des Schichtenverbunds

Die Bewährung und damit die Nutzungsdauer von Asphaltbefestigungen ist unter anderem abhängig von einer guten Verklebung der einzelnen Asphaltschichten.

Aus der Statik ist bekannt, dass drei übereinander liegende Bretter von jeweils drei cm Brettdicke auch nicht annähernd die Widerstandsfähigkeit haben wie eine Bohle mit einer Dicke von 9 cm - obwohl beide letztlich die gleiche (Gesamt-) Dicke haben. Diese simple Erkenntnis wird aber im Asphaltstraßenbau oft sträflich ignoriert.

Zahlreiche Fachpublikationen und Leitfäden weisen immer wieder auf diese Zusammenhänge hin - leider ohne die nötige Beachtung.
In seinem Beitrag "Schichtenaufbau und Schichtenverbund in Fahrbahnbefestigungen aus Asphalt" in Straße + Autobahn, Heft 5/99, befasst sich Dr. Walther Glet ausführlich mit diesem Thema.

Eine schematische Darstellung zeigt die Belastung von Straßenbefestigungen im Verhältnis zu LKW-Rädern und die Zuordnung der Eigenschaftsanforderungen der Schub- und Druckbeanspruchungen in Abhängigkeit von der Schichttiefe.

Für Störungen des Schichtenverbundes werden vier verschiedene Mängel aufgezeigt:

• kein Verbund: Schichten liegen lose aufeinander
• zu weicher Verbund: Schichten schieben
• zu dicker Verbundfilm: Schichten sind nicht standfest
• zu wenig Mörtel: Schichten berühren sich nur punktförmig, Gesteinsgerüst bricht zusammen.

Gerade der letztere Fall trifft auf Deckschichten aus Splittmastixasphalt zu, insbesondere, wenn diese auf grobkörnigen Asphaltbinderschichten verlegt werden. Deshalb sind unbedingt Massnahmen zu treffen, die diesem Phänomen entgegen wirken.

Hierfür stellt Glet folgende Rangfolge auf:

• am besten: heiß auf heiß
• sehr gut: heiß auf frisch oder auf gereinigten Altbelag mit richtiger Anspritzung
• gut: heiß auf neu unbefahren mit Haftkleber anspritzen
• mäßig: heiß auf neu ohne Anspritzen
• schlecht: heiß auf neu mit Befahren oder heiß auf nass
• unmöglich: heiß auf neu mit Verschmutzung oder heiß auf alt ohne Vorspritzung.

Vorschläge für die Dosierung der Anspitz-Bindemittel in Abhängigkeit von Art und Beschaffenheit der Unterlage sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben.

In einem Fachaufsatz in Straße + Autobahn, Heft 5/79, also bereits vor über 25 Jahren, haben die Herren Dr.-Ing. Metelmann und Ing. (grad.) Beecken errechnet, wie sich die Tragfähigkeit von Asphaltbefestigungen verändert, wenn kein ausreichender Schichten-verbund vorliegt. Mit Hilfe des BISAR-Programms der Deutschen Shell AG wurde ermittelt, welche Unterschiede der Lebensdauer (Nutzungsdauer) in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Verklebung der Schichten auftreten.

Die vier untersuchten Alternativsysteme von Befestigungen nach der (damals zuständigen) RStO 75 sahen folgendermassen aus:

• A) Beide Fugen verklebt
• B) Obere Fuge ohne Verklebung / untere Fuge verklebt
• C) Untere Fuge ohne Verklebung / obere Fuge verklebt
• D) Beide Fugen ohne Verklebung.

Die Ergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen (2 und 3) zusammengestellt.

Wie dramatisch sich die ertragbare Beanspruchung einer Asphaltbefestigung verringert, bevor ein Ermüdungsbruch eintritt, ist in der nachfolgenden Darstellung für einen Asphalt-Oberbau nach Bauklasse I Zeile 1 der RStO 75 aufgezeigt.

Wenn beide Fugen ohne Verklebung sind, reduziert sich die Nutzungsdauer auf nur noch 3 % der einer einwandfrei verklebten Befestigung.

Die Möglichkeiten, einen einwandfreien Schichtenverbund prüftechnisch nachzuweisen, hat Glet in seinem Beitrag aufgezeigt.
Bewährt hat sich der Scherversuch nach Leutner. Danach werden Bohrkerne in der Haftfläche parallel verschoben und die Kraft und der Weg gemessen.

Eine Systemskizze des Schergerätes nach Leutner ist nachfolgend dargestellt.
Aus den bisher vorliegenden Erfahrungen mit dem Scherversuch nach Leutner werden in der Literatur folgende (vorläufige) Anforderungen vorgeschlagen:

Scherkraft

• an der Schichtgrenze Deck-/Binderschicht ein Mindestwert von 14,0 kN

• an der Schichtgrenze Binder-/Tragschicht ein Mindestwert von 10,0 kN

• an der Schichtgrenze Deck-/Tragschicht ein Mindestwert von 13,0 kN.

Scherweg

• an der Schichtgrenze Deck-/Binderschicht zwischen 2,0 und 5,0 mm

• an der Schichtgrenze Binder-/Tragschicht zwischen 1,0 und 4,5 mm

• an der Schichtgrenze Deck-/Tragschicht zwischen 1,5 und 4,5 mm.

Ein ausreichender Erfahrungshintergrund liegt bisher noch nicht vor. Es ist vielmehr erforderlich, diesen durch die Zurverfügung-Stellung von möglichst vielen Prüfergebnissen alsbald zu schaffen.