Updating the technical guidelines for asphalt – fundamental changes enter the finishing straight”

Dipl.-Ing. A. Riechert, Regenstauf
Dipl.-Ing. V. Schäfer, Oldenburg

Nachdem in der Ausgabe 2007 der ZTV Asphalt-StB und der TL Asphalt-StB in erster Linie die Einführung der Europäischen Normen für Asphalt umgesetzt wurde, liegt derzeit der Schwerpunkt der Überarbeitung dagegen in der Einarbeitung neuer, bewährter bautechnischer Entwicklungen und einer damit  verbundenen strukturellen und redaktionellen Überarbeitung. Gleiches galt seinerzeit auch für die ZTV BEA-StB, in denen das Bauen im Bestand von der Planung bis zur baulichen Umsetzung beschrieben wird. Hierzu gehören die Bauverfahren der Instandhaltung und Instandsetzung genauso wie die Erneuerung. Da auch nach ca. 20 Jahren beide Regelwerke in den Bauverträgen leider in der Praxis immer noch nicht so wie vorgesehen angewendet werden, wird es künftig, auch aufgrund der jetzt schon vorhandenen identischen Inhaltsstruktur der beiden Regelwerke, eine aus zwei Teilen bestehende ZTV Asphalt-StB mit dem neuen Titel „Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau und die Bauliche Erhaltung von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt“ geben. Die ZTV Asphalt-StB, Teil 1 werden künftig den „Neubau und den Bau von Asphaltschichten in gleichmäßiger Dicke“ und die ZTV Asphalt-StB, Teil 2 das „Bauen im Bestand – Instandhaltung, Instandsetzung und Erneuerung“ umfassen. In dem Beitrag, der die gemeinsame und aktualisierte Fassung von zwei Teil-Vorträgen ist, die die beiden Autoren bereits auf der Asphaltstraßentagung 2021 gehalten hatten, wird auf die wesentlichen Veränderungen in diesen drei Regelwerken eingegangen. Dies betrifft bei den ZTV Asphalt-StB, Teil 1 z. B. die Neuaufnahme zweckmäßiger Asphaltmischgutarten und -sorten mit den zugehörigen Bindemitteln, Regelungen bei Lieferungen aus mehreren Asphaltmischwerken, eine einheitliche inhaltliche Gestaltung der Eignungsnachweise und eine Neustrukturierung des Abschnitts 3 „Ausführung“ mit Anforderungen an neue Asphaltmischgutarten wie SMA B S, SMA D LA, DSHV und Asphaltschichten unter Beton. Darüber hinaus wird eine neue, auf Bohrkernproben basierende Vorgehensweise für Kontrollprüfungen vorgestellt. Die Abzugsregelungen werden um einen Abschnitt für mangelhaften Schichtenverbund ergänzt. Noch offen ist die Art und Weise, mit der im neuen Regelwerk auf den ab dem 01.01.2025 geltenden Arbeitsplatzgrenzwert für Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Bitumen reagiert werden kann. Die TL Asphalt-StB werden künftig den Katalog für die insgesamt zur Verfügung stehenden einzelnen Asphaltmischgutarten und -sorten darstellen, aus dem sich die beiden Teile der ZTV Asphalt-StB bei der bauvertraglichen Umsetzung bedienen werden. In den ZTV Asphalt-StB, Teil 2 werden die Themen der Baulichen Erhaltung in fortgeschriebener Form enthalten sein. Dies betrifft insbesondere die „Baugrundsätze/Allgemeines“, „Voruntersuchungen“, „Fräsen der Unterlage“, „Reinigen der Unterlage“ sowie „Maßnahmen zur Profilverbesserung“. Aufgrund der großen Bedeutung der Wiederverwendung des anfallenden Ausbauasphalts wird es künftig für auszubauende Asphaltschichten einheitliche Mindestangaben zu deren Beschaffenheit geben.

After focusing on implementation of European asphalt standards in the ZTV Asphalt-StB and the TL Asphalt-StB issued in 2007, currently the main emphasis of revision is on the incorporation of new proven technical developments along with a structural and editorial review. The same is true for the ZTV BEA-StB describing construction in existing contexts from planning stage to implementation. Construction methods of maintenance and pavement repair are a part of it as well as road rehabilitation. Due to the fact that both guidelines are not used as planned in practice in road construction contracts, there will be one ZTV Asphalt-StB having two parts in the future. The first part is called “Neubau und Bau von Asphaltschichten in gleichmäßiger Dicke“ and the second part is entitled “Bauen im Bestand – Instandhaltung, Instandsetzung und Erneuerung“. The article concentrates on key modifications in the three mentioned guidelines. Concerning part 1 of the ZTV Asphalt-StB appropriate asphalt mixtures enter new along with their related binders. Moreover, regulations for deliveries from different asphalt mixing plants and a consistent content design of verifications of suitability are added and section 3 “Construction” with requirements for new asphalt mixtures such as SMA B S, SMA D LA, DSH-V and asphalt layers below concrete is restructured. Besides, a new procedure for check tests is introduced, that is based on core samples. Regulations for discount are supplemented by a section for deficient interlayer bond. One further matter not decided yet is the way of reacting to the occupational limit value from 1st January 2025 for fumes and aerosols arising from hot bitumen. In future, the TL Asphalt-StB will represent the catalogue for all available asphalt mixtures. The issues of structural upkeep will be updated in the ZTV Asphalt-StB part 2. Main amendments concern the treatment of the base such as cleaning and milling and measures for profile improvement. Considering the importance of reuse of RAP minimum specifications for removed asphalt layers will be requested.

doi.org/10.53184/STA11-2022-1

Comparison of asphalt core temperature calculation methods for use in bearing capacity measurements

Dr.-Ing. M. Čičković, Darmstadt

Die Berechnung von Tragfähigkeitsgrößen und -werten auf Grundlage von Tragfähigkeitsmessungen ist in hohem Maße abhängig von den vorherrschenden Temperaturen, v. a. von der Befestigungskörpertemperatur TK. Insbesondere Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt weisen ein in hohem Maße temperaturabhängiges Materialverhalten auf, sodass eine Normierung auf eine Bezugstemperatur unabdingbar ist. Tragfähigkeitsmessgeräte sind in der Lage unterschiedliche Temperaturwerte zu erfassen (Oberflächen- und Umgebungstemperatur), jedoch sind diese Temperaturwerte nicht unmittelbar anwendbar als Eingangsgröße zur Temperaturnormierung, da diese in hohem Maße von anderen Einflüssen, wie bspw. durch Sonneneinstrahlung oder Wind, beeinflusst werden. Deswegen wird üblicherweise die Befestigungskörpertemperatur TK verwendet, welche jedoch nur schwer messtechnisch erfassbar ist. Vor diesem Hintergrund wurden einige Berechnungsmethoden entwickelt, um auf Grundlage der vorhandenen Messwerte Aussagen über die Befestigungskörpertemperatur TK zu treffen. Im Rahmen dieses Beitrags werden reale Messdaten, bei denen der Temperaturgradient über die gesamte  Aufbaudicke direkt erfasst wurde, mit Ergebnissen der modellierten Temperaturgradienten verglichen. Hierbei zeigt sich, dass die modellierten Temperaturgradienten grds. gute Näherungen liefern und als Eingangsgröße für die Temperaturnormierung von Tragfähigkeitsgrößen oder -werten verwendet werden können.

The calculation of load-bearing capacity values on the basis of load-bearing capacity measurements is highly dependent on the prevailing temperatures, especially on the pavement core temperature TK. Asphalt pavements in particular exhibit a highly temperature-dependent material behaviour, so that standardisation to a reference temperature is indispensable. Load-bearing capacity measuring devices are capable of recording different temperature values (surface and ambient temperature), but these temperature values are not directly applicable as an input variable for temperature normalisation, as they are influenced to a large extent by other influences, such as solar radiation or wind. Therefore, the pavement core temperature TK is usually used, which, however, is difficult to measure. Therefore, some calculation methods have been developed in order to make statements about the pavement core temperature TK on the basis of the available measured values. In the context of this article, real measurement data, in which the temperature gradient was directly recorded over the entire thickness of the pavement structure, are compared with the results of the modelled temperature gradients. It is shown that the modelled temperature gradients provide good approximations and can be used as an input variable for the temperature normalisation of load-bearing capacity values.

doi.org/10.53184/STA11-2022-2

Decision-making criteria for choosing a motorway pavement design, using the example of the A9 in Germany

Dipl.-Ing. (FH), R. Ziener, Fürth

Die Bundesautobahn A 9 verbindet die Hauptstadt Berlin mit den Metropolregionen Halle/Leipzig, Nürnberg und der bayerischen Landeshauptstadt München. Sie ist eine der wichtigsten und hochbelastetsten Verkehrsachsen Deutschlands. Im Rahmen des Verkehrsprojekts Deutsche Einheit Nr. 12 wurde die A 9 in den 1990er-Jahren sechsstreifig ausgebaut. Nun musste ein ca. 16 km langer Abschnitt zwischen den Anschlussstellen Marktschorgast und Bayreuth-Nord erneuert werden. Auf der Suche nach der wirtschaftlichsten Erneuerungsmethode wurden auch andere Bauweisen als die vorhandene Asphaltbauweise mit einer Asphaltdeckschicht aus Splittmastixasphalt in die Betrachtung einbezogen. Im Zuge eines Variantenvergleichs wurde mit einer Lebenszyklusbetrachtung die wirtschaftlichste Methode mit Blick auf einen 30-jährigen Nutzungszeitraum gesucht. Die Lebensdauer einer Straßenbefestigung sowie ihr Verhalten bzw. die Verfügbarkeit ihrer Eigenschaften während der Nutzungsphase werden wesentlich zum einen durch die Qualität der verwendeten Materialien und deren  Herstellung und zum anderen durch die Belastung der Straße durch den Verkehr sowie durch Einwirkungen aus Umwelt und Klima in der Nutzungsphase bestimmt. Aufgrund einer Vielzahl an Entscheidungskriterien wird deutlich gemacht, dass sich moderne Auftraggeber von der gelebten Praxis „Das haben wir immer schon so gemacht“ verabschieden müssen, um eine systemrelevante Verkehrsinfrastruktur für die Zukunft dauerhaft zu sichern.

The federal motorway A9 connects the German capital, Berlin, with the metropolitan regions of Halle/Leipzig, Nürnberg and Munich, the capital of the state of Bavaria. It is one of the most important, high-volume transport corridors in Germany. As part of German Unity Transport Project No. 12, the A9 underwent a six-lane expansion in the 1990s. Recently, a 16-km section of the motorway between the junctions Marktschorgast and Bayreuth-Nord had to be rehabilitated. In the search for the most economic method of rehabilitation, other options to the existing asphalt paving with an asphalt wearing course of stone mastic asphalt were taken into consideration. When comparing the various options, a life-cycle assessment was used to determine the most economical pavement design over a 30-year life cycle. The life cycle of a pavement and its behaviour and/or the availability of its properties over the course of the life cycle are to a great extent determined by the quality of the materials used and the way they are produced as well as the load exerted on the road by traffic and the impact of environment and climate during the life cycle. The large number of decision-making criteria makes it clear that modern clients will have to abandon the 'we've always done it that way' approach in order to secure for the future a traffic infrastructure that is of long-term systemic importance.

doi.org/10.53184/STA11-2022-3