Der Grund dafür wird durch das, was manche die „Goldlöckchen-Zone“ nennen, gut beschrieben. Um seine Verdichtungseigenschaften zwischen dem Asphaltwerk und dem Einbau auf der Straße zu erhalten, darf das Asphaltmischgut weder zu heiß noch zu kalt sein. Die Temperatur muss genau richtig sein.
„Die Temperatur ist der Schlüssel“, sagt Jim Scherocman, ein in Cincinnati ansässiger Asphaltberater mit 54 Jahren Erfahrung in der Branche. „Sie steuert alle Aspekte des Einbaus: Wie lange bleibt der Asphalt auf der Baustelle verarbeitbar und wie viel Zeit hat man, um ihn fertig einzubauen und zu verdichten?“ Er fügte hinzu, dass auch die Dicke der einzelnen Schichten eine Rolle spielt. Je dicker die Schicht, desto länger bleibt sie warm und verdichtbar.
Leider gibt es eine Reihe von Faktoren, die sich auf die endgültige Einbautemperatur von Asphalt auswirken und damit auch darauf, wie gut er über Jahre hinweg haltbar ist. Hier ein Blick auf diese Faktoren und andere Temperaturaspekte, die Asphaltbauern zu schaffen machen.
HÖCHSTMISCHTEMPERATUR
Die heißeste Zeit im Leben eines Asphaltbelags ist der Zeitpunkt, an dem er in der Verarbeitungsanlage gemischt wird – ganz gleich, ob es sich um unmodifizierten Heißmischasphalt (HMA), polymermodifizierten HMA oder kühleren Warmmischasphalt (WMA) handelt.
Es gibt unterschiedliche Gründe und Situationen für die Verwendung jedes dieser Asphaltprodukte, die nicht in den Rahmen dieses Artikels fallen. Was in den Rahmen dieses Artikels fällt, ist die Tatsache, dass alle diese Mischungen idealerweise im Werk heiß genug hergestellt werden sollten, um den richtigen Temperaturbereich während des Einbaus zu gewährleisten. „Für normales HMA sind dies 275°F bis 300°F“, sagt Scherocman. „Bei polymermodifiziertem HMA liegt der Bereich bei 285°F bis 320°F.“
Hier wird es knifflig: Obwohl es Möglichkeiten gibt, den Wärmeverlust während des Lkw-Transports zu verringern, wie z. B. isolierte Lkw-Ladeflächen und Abdeckplanen, verlieren alle Formen von Asphaltbelägen während der Fahrt vom Werk zum Fertiger wertvolle Wärme, und zwar zwischen 5°F und 25°F oder mehr. Eine Verkürzung der Zeit zwischen dem Werk und der Einbaustelle und die Arbeit an warmen Tagen können helfen, aber Tatsache ist, dass der Wärmeverlust ein unvermeidliches Problem ist.
Kann die Erhöhung der Temperatur im Asphaltwerk dieses Problem lösen? „Wenn man das Asphaltmischgut in der Anlage zu heiß macht, kann man das flüssige Asphaltbindemittel beschädigen, indem man seine chemischen und physikalischen Eigenschaften verändert“, sagt Mike Huner, ein Asphaltberater aus Nashville und Inhaber von Huner Consulting. „Man würde zwar heißeres Asphaltmischgut auf die Baustelle bringen, aber seine langfristige Leistungsfähigkeit wäre beeinträchtigt. Das Ergebnis wäre eine Asphaltschicht, die nicht so lange hält, wie sie sollte.“
MINIMALE MISCHTEMPERATUR
Am anderen Ende der „Goldlöckchen-Zone“ liegt Asphalt, der zu kalt ist. Der Grund dafür ist, dass das Asphaltmischgut bei sinkender Temperatur steifer wird und sich dadurch schwerer verdichten lässt.
Die Verdichtung ist der Schlüssel zur Schaffung langlebiger Straßen. Eine ordnungsgemäße Verdichtung verbessert die Leistungsfähigkeit der Fahrbahn in mehrfacher Hinsicht. Sie sorgt für Scherfestigkeit, um Spurrinnen zu vermeiden. Sie optimiert die Luftporen, um die Haltbarkeit zu maximieren, die Ermüdung zu minimieren und die Oxidation zu verringern, die zu einer vorzeitigen Alterung des Belags führen kann. Eine ordnungsgemäße Verdichtung trägt auch zur Abdichtung der Fahrbahnoberfläche bei und minimiert die Durchlässigkeit, die zum Ablösen des Bindemittels von den Zuschlagspartikeln in der Asphaltmischung beitragen kann. „Das Ziel ist es, einen Luftporengehalt von sechs Prozent oder weniger zu erreichen, um eine optimale Leistung zu erzielen“, so Scherocman.
„Wenn das Mischgut zu kühl aus dem Kipper kommt, ist es zu steif und zu schwer zu verdichten“, so Danny Gierhart, ein leitender Regionalingenieur des Asphalt Institute in Tuttle, Oklahoma. „Wenn man das Mischgut auf unter 180°F bis 190°F abkühlen lässt, bevor die richtige Dichte erreicht ist, wird das Mischgut so steif, dass zusätzliche Verdichtungsanstrengungen die Zuschlagstoffe im Mischgut tatsächlich zerdrücken können.“
Das Asphalt Institute hat sich zu diesem Thema geäußert. „Mischgut muss eingebaut und verdichtet werden, bevor es auf 185°F abkühlt. Die Mindesttemperatur hängt also von der Temperatur der Schicht ab, auf der es eingebaut wird, sowie von den Umgebungsbedingungen“, heißt es auf der Website des AI. „In der Regel geben die Behörden eine Mindesttemperatur für das Mischgut hinter der Bohle vor, in der Regel 250°F.“
UMGEBUNGSTEMPERATUR
Wenn Sie im Freien mit einem heißen Material arbeiten, bei dem sich der Wärmeverlust auf die Verarbeitbarkeit auswirkt, ist es sinnvoll, den Einbau (wenn Sie die Wahl haben) eher an heißen als an kalten Tagen durchzuführen. Der Grund dafür liegt in der Thermodynamik: Wenn man zwei unterschiedliche Körper mit unterschiedlichen Temperaturen miteinander in Kontakt bringt, werden sie schließlich eine gemeinsame Temperatur erreichen, da die Wärme der heißeren Oberfläche auf die relativ „kalte“ der anderen übertragen wird.
Das bedeutet, dass heißes HMA an einem kalten Tag schneller Wärme verliert als an einem heißen Tag. Es verliert sogar noch schneller Wärme, wenn ein kalter Wind darüber hinwegfegt.
„Die Umgebungstemperatur spielt also nicht unbedingt eine große Rolle“, sagt Scherocman. „An Frühlingstagen zum Beispiel ist sie nicht annähernd so wichtig wie die Temperatur der Asphaltschicht.“
TEMPERATUR DES VORHANDENEN STRAßENBELAGS
Die Temperatur des vorhandenen Straßenbelags im Vergleich zur Temperatur des einzubauenden Asphalts spielt ebenfalls eine Rolle dabei, wie lange der Asphalt verarbeitbar bleibt.
„Die Temperatur des vorhandenen Belags muss warm genug sein, damit die frische Asphaltschicht nicht zu schnell abkühlt, bevor sie richtig verdichtet werden kann“, so Gierhart. „Die minimal zulässige Oberflächentemperatur muss mit abnehmender Schichtdicke wärmer werden. Typische Mindestwerte sind 40°F für Schichten über 3 Zoll und 50°F für Mischgut mit einer Dicke von weniger als 2 Zoll.“
„Denken Sie daran, dass der Untergrund im Frühjahr noch kalt vom Winter ist“, fügt Scherocman hinzu. „
VERDICHTUNGSTEMPERATUREN
„Der Verdichtungsgrad einer Asphaltbetonmischung ist der wichtigste Einzelfaktor, der sich auf die endgültige Leistungsfähigkeit des Belags unter Verkehr auswirkt“, so Scherocman. „
„Versucht man, das Gemisch zu verdichten, wenn der Asphalt zu kalt ist, kann es zu einem so genannten Tortenkrusteneffekt kommen“, warnte Huner. „Die resultierende Asphaltschicht kann oben kühl und spröde, aber in der Mitte weich und unverdichtet sein. Während des Verdichtungsprozesses kann es an der Oberfläche zu Haarrissen oder Rissen kommen.“
In der Regel sollten alle Arten von Asphalt eingebaut und dann sofort verdichtet werden, solange sie sich in ihrer jeweiligen Goldlöckchen-Zone befinden. Aus diesem Grund ist es für Straßenbauunternehmen unerlässlich, ein „Just-in-Time“-Verfahren für das Mischen und die Lieferung von Asphalt zu haben, oder einem solchen Verfahren so nahe zu kommen, wie es in der Praxis möglich ist.
Careless ist ein freiberuflicher Autor mit Sitz in Ontario.