Bild 1: Auftragen der lösemittelfreien Bitumenemulsion Pro-Bit auf eine stark belastete Fahrbahnoberfläche

Asphaltdeckschichten unterliegen ab dem Zeitpunkt ihrer Herstellung einem kontinuierlichen Alterungsprozess, der maßgeblich durch Oxidation des Bindemittels, UV-Strahlung, Wasserzutritt sowie thermische und mechanische Beanspruchungen beeinflusst wird. Die Alterung führt zu einer Veränderung der rheologischen Eigenschaften des Bitumens, insbesondere zu einer Zunahme der Steifigkeit und Versprödung, wodurch die Haftfähigkeit zwischen Bindemittel und Gesteinskörnung abnimmt und die Rissanfälligkeit zunimmt.
Bei Offenporigen Asphalten (OPA) sind diese Effekte aufgrund des hohen Luft- und Sauerstoffzutritts besonders ausgeprägt. In der Folge kommt es zu erhöhtem Kornverlust, zur Ausbildung von Mikrorissen sowie zu einer beschleunigten strukturellen Degradation der Deckschicht. Konventionelle Instandsetzungsmaßnahmen greifen häufig erst in fortgeschrittenen Schadensstadien und sind mit hohen wirtschaftlichen und ökologischen Aufwendungen verbunden.

Vor diesem Hintergrund gewinnen präventive Erhaltungsstrategien an Bedeutung. Ein Ansatz stellt die frühzeitige Konservierung der Asphaltoberfläche durch geeignete bituminöse Emulsionen dar, mit dem Ziel, den Alterungsprozess zu verlangsamen und die Substanz der Deckschicht zu erhalten.

Material und Wirkungsprinzip
Bei dem untersuchten Produkt Pro-Bit handelt es sich um eine lösemittelfreie Bitumenemulsion, die zur Konservierung von Asphaltdeckschichten entwickelt wurde. Das Material ist lösemittel- und VOC-frei und weist keine Einstufung als Gefahrstoff auf. Die Emulsion basiert auf Straßenbaubitumen, ist in Anlehnung an DIN EN 13808 formuliert und somit CE-kennzeichnungswürdig.
 

Bild 2: Die Emulsion dringt infolge kapillarer Effekte in 
die Poren- und Mikrorissstruktur der Asphaltoberfläche ein
 

Asphaltbetondeckschicht und Asphaltdeckschicht aus Splittmastix
Nach der Applikation auf die gereinigte Asphaltoberfläche dringt die Emulsion infolge kapillarer Effekte in die Poren- und Mikrorissstruktur ein. Die tatsächliche Eindringtiefe hängt hierbei von den gegebenen Strukturen ab. Sie wirkt direkt im oberflächennahen Bereich und schützt vor weiterer Alterung.

Offenporiger Asphalt
Durch die Applikation auf die gereinigte Asphaltoberfläche wird ein wirksamer Schutzfilm (Doppelhülle) erzielt. Dieser verbindet sich mit dem vorhandenen Bindemittel. Gleichermaßen werden die einzelnen Klebepunkte über die gesamte Schicht deutlich verstärkt. 
Der Wirkungsmechanismus umfasst mehrere Prozesse:
(1) die Reduktion des Austritts flüchtiger Bitumenbestandteile (Maltene),
(2) die Ausbildung einer diffusionshemmenden Schutzschicht gegenüber Sauerstoff und UV-Strahlung sowie
(3) die partielle Verfüllung mikro-skopischer Hohlräume und Rissstrukturen bei AC und SMA.
Ziel dieser Effekte ist die Verzögerung der bindemittelinduzierten Alterung, ohne den Hohlraumgehalt bei OPA-Belägen signifikant zu verändern.

Versuchsprogramm
Um sich direkt der größten Herausforderung zu stellen, wurden Laboruntersuchungen durch anerkannte und neutrale Institute an offenporigem Asphalt der Sorte PA 8 durchgeführt. Die Bestimmung des Kornverlusts erfolgte in Anlehnung an TP Asphalt-StB, Teil 17. Ergänzend wurden Raumdichte und Hohlraumgehalt bestimmt, um mögliche strukturelle Veränderungen infolge der Behandlung zu erfassen. Ergänzend wurde die Untersuchung des Oberflächenverschleißes nach den TP Asphalt-StB, Teil 50 durchgeführt. Parallel hierzu wurde das Haftverhalten zwischen Gestein und Bitumen nach TP Asphalt-StB, Teil 11 untersucht. Des Weiteren wurde die Griffigkeit bei bereits umgesetzten Projekten gemäß den TP Griff-StB (SRT) geprüft.

Ergebnisse
Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass der Kornverlust bei allen mit Pro-Bit behandelten Proben gegenüber den unbehandelten Referenzproben deutlich reduziert ist. Der Hohlraumgehalt der Probekörper blieb über alle Varianten hinweg nahezu konstant. Daraus lässt sich schließen, dass die Behandlung keinen Einfluss auf die Porenstruktur und somit auf die akustische Wirksamkeit des offenporigen Asphalts hat. Die Ergebnisse belegen zudem, dass die Emulsion die Haftfestigkeit zwischen Bindemittel und Gesteinskörnung verbessert. Diese Leistungssteigerung wird auch in den Ergebnissen des Oberflächenverschleißes deutlich. Hier wurde eine Halbierung der ausgebrochenen Körner festgestellt. Die Ergebnisse der Affinitätsprüfung beweisen zudem die einzigartige Performance von Pro-Bit. In der Praxis konnten nicht nur ein herausragendes optisches Ergebnis, sondern auch Griffigkeitswerte von bis zu 80 SRT-Einheiten festgestellt werden.
 

Bild 3: Laborprüfung eines mit der Bitumenemulsion 
Pro-Bit behandelten Probenkörpers

Diskussion
Die nachgewiesene Reduktion des Kornverlustes lässt sich auf die Reaktivierung und Stabilisierung des gealterten Bindemittelfilms zurückführen. Durch die verminderte Oxidation und den reduzierten Wasserzutritt wird die fortschreitende Schädigung der Bindemittel-Gesteins-Grenzfläche verlangsamt.

Im Vergleich zu klassischen Instandsetzungsmaßnahmen stellt die Anwendung einer solchen Emulsion eine substanzschonende Maßnahme dar, die insbesondere im frühen Nutzungsstadium der Deckschicht ihre Wirkung entfaltet. Die Ergebnisse stehen im Einklang mit den Beobachtungen aus zahlreichen Projekten, wobei sich hier zusätzlich und nachweislich eine Verbesserung der Griffigkeit feststellen lässt.

Schlussfolgerungen
Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, dass die lösemittelfreie Bitumenemulsion Pro-Bit geeignet ist, den Kornverlust von Offenporigen Asphaltdeckschichten signifikant zu reduzieren. Gleichzeitig bleibt der Hohlraumgehalt – und damit die funktionale Leistungsfähigkeit – erhalten. Der Einsatz des Materials stellt somit eine technisch wirksame und nachhaltige Maßnahme zur Verlängerung der Nutzungsdauer von Asphaltdeckschichten dar. Die Ergebnisse lassen sich aufgrund der asphalttechnologischen Zusammenhänge gleichermaßen auf konventionelle Walzasphaltdeckschichten übertragen, sodass die lösemittelfreie Konservierung auch an hochbelasteten Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt zielführend eingesetzt werden kann. Zudem werden hervorragende Griffigkeitswerte erzielt.

Weitere Informationen
Fame TC GmbH
D-55566 Meddersheim
www.fame-tc.de