Analyse der Auswirkungen von ausgewählten Kornfraktionen kleiner 125 µm auf die rheologischen Eigenschaften von Bindemitteln

Die zunehmenden Ansprüche und wachsenden Einflussfaktoren stellen die Asphaltbranche vor neue Herausforderungen. Klimaschutz, Ressourceneffizienz und die Nachhaltigkeit erlangen einen immer größeren Stellenwert. Dabei nehmen die Belastungen und der Reparaturbedarf unserer Straßen, durch das stetig wachsende Verkehrsaufkommen, immer weiter zu. Umso wichtiger ist es auch die geltenden Prüfverfahren zur Qualitätssicherung immer wieder zeitgemäß zu überdenken und den aktuellen Kenntnisständen anzupassen.

Im Wesentlichen besteht Straßenasphalt aus Gesteinen, Bitumen und Additiven (individuell einsetzbare chemische Zusätze zur Performanceverbesserung). Die Gesteine machen mit ca. 95 % den größten Anteil im Mischgut aus und werden in diversen Korngrößen hinzugefügt. Die Spannweite reicht hier von Ton (< 2 µm) über Sand bis zum Kies. Die verschiedenen Korngrößen im Asphalt bedienen unterschiedliche Aufgaben. Große Fraktionen wirken stützend für das Gesamtgerüst, die Feineren haben hingegen bindende Eigenschaften und fördern somit den Zusammenhalt. Entscheidend hierbei sind neben der Mineralogie auch die Oberflächeneigenschaften. Die mathematische Gesetzmäßigkeit, vom Verhältnis Oberfläche zu Körper, weist beim kleiner werden des Gesteinskorns eine potenziert wachsende Oberfläche auf. Der Füller („Gesteinsmehl“ < 63 µm) ist von diesem Effekt besonders betroffen.

Welche Gesteine verwendet werden dürfen und welche nicht, wird über die Technische Lieferbedingung TL-Gestein festgelegt. Hierbei spielen Faktoren, wie die Bruchfestigkeit und der Abrieb, eine entscheidende Rolle. Für den Bereich der Füller & Sande gelten darüber hinaus spezielle Anforderungen, die ebenso in der TL-Gestein festgelegt sind. Die limitierte Ressourcenverfügbarkeit von qualitätsgerechten Sanden & Füllern kommt dabei eine spezielle Bedeutung zu.

Der Anspruch an die Bitumenperformance wird heute noch, wie auch schon vor einigen Jahrzehnten, mit Methoden wie der Ermittlung des Erweichungspunkts über den Ring und Kugel Versuch oder das Widerstandsverhalten mit Hilfe des Nadelpenetrometers überprüft. Leider finden die meisten Qualitätsprüfungen der Komponenten, sowohl Gestein als auch Bitumen, unter isolierten Einzelprüfungen statt und schließen somit jegliche Formen der Wechselwirkung aus. Dies kann zu erheblichen Fehleinschätzungen führen, wie in der Vergangenheit bspw. der sog. Betonkrebs (Alkali-Kieselsäure- Reaktion) gezeigt hat.

Der Bedarf an einer Analyse, die sowohl die Gesteins- als auch die Bitumenkomponente in der Interaktion anspricht, erscheint daher zweckmäßig, um weiterführende Aussagen zum Mischgut treffen zu können. Das Dynamisches Scherrheometer (DSR) bietet eine mögliche neue Form der Analyse, um der aufgeworfenen Fragestellung nachzugehen. So können speziell angefertigte Mastixprobekörper, welche aus Bitumen und Füller bestehen, hergestellt und mittels DSR auf ihre rheometrischen Eigenschaften analysierte werden. Dabei ist insbesondere die Probenherstellung von besonderer Bedeutung, da „Partikel“ im DSR zu Messfehlern führen können.