Erfahrung oder Performance Zukunftsdiskussion über das Technische Regelwerk Asphalt

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1 Erfahrung oder Performance Zukunftsdiskussion über das Technische Regelwerk Asphalt Dipl.-Ing. Matthias Schellenberger Bayerische Asphalt-Mischwerke GmbH & Co. KG 30. REGENSTAUFER ASPHALT- UND STRASSENBAU-SEMINAR 27. März

2 Anforderungen an Asphaltschichten? Asphaltdeckschicht Asphaltbinderschicht Asphalttragschicht Bild: J. Jähnig 2

3 Anforderungen an Asphaltschichten? Verformungsbeständigkeit Ebenheit Griffigkeit Lärmoptimierung Rissefreiheit über die gesamte Lebensdauer der Schicht(en) 3

4 Grundlagen klassischer Bau- und Lieferverträge - Asphalt 377 4

5 Grundlagen klassischer Bau- und Lieferverträge - Asphalt RStO aktuelle Fassung 2012 Bauklassen - Belastungsklassen Berücksichtigung der Mindestdicke des frostsicheren Gesamtaufbaus in Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen der Baumaßnahme Frosteinwirkung Wasserverhältnisse im Untergrund Lage der Gradiente - Damm/Einschnitt Entwässerung Fahrbahn/Randbereich 5

6 Grundlagen klassischer Bau- und Lieferverträge - Asphalt RStO aktuelle Fassung 2012 Frosteinwirkung (Abschnitt Mehr- oder Minderdicken) 6

7 Grundlagen klassischer Bau- und Lieferverträge - Asphalt RStO aktuelle Fassung 2012 Festlegung der Schichtdicken Asphalt in Abhängigkeit von der Art der Unterlage Verfestigung Frostschutzschicht Kies-/Schottertragschicht Hydraulisch gebundene Tragschicht Asphalttragschicht 7

8 Grundlagen klassischer Bau- und Lieferverträge - Asphalt RStO aktuelle Fassung

9 Grundlagen klassischer Bau- und Lieferverträge - Asphalt Gestein: TL Gestein-StB 04/07 Anforderungen an Korngrößenverteilung mit Über- und Unterkorn, Gehalt und Qualität der Feinteile, Kornform, Anteil gebrochener Kornoberflächen, Fließkoeffizient 0,063 2 mm, Widerstand gegen Zertrümmerung, (Schlagzertrümmerungswert) Widerstand gegen Polieren (PSV-Wert), Quelle: TU München 9

10 Grundlagen klassischer Bau- und Lieferverträge - Asphalt Bitumen: TL Bitumen-StB 07, Fassung 2013 Straßenbaubitumen, Polymermodifizierte Bitumen Anforderungen (Original und z.t. nach Alterung): Penetration, Erweichungspunkt Ring und Kugel, Brechpunkt nach Fraaß, Kraftduktilität (PmB), Elastische Rückstellung, Lagerbeständigkeit, Bilder: arbit 10

11 Grundlagen klassischer Bau- und Lieferverträge - Asphalt Asphaltgranulat: TL AG-StB und M WA, Ausgabe 2009 Definition Ausbauasphalt Klassifizierung: Maximale Stückgröße, Gehalt an Feinteilen Bindemittelgehalt, Rohdichte, Gleichmäßigkeit, Fremdstoffgehalt, Ergebnis: Klassifizierung 11

12 Grundlagen klassischer Bau- und Lieferverträge - Asphalt Asphaltmischgut: TL Asphalt-StB 07 aktuelle Fassung 2013 Rückgriff auf: TL Gestein / TL Bitumen / TL AG Auswahlmöglichkeiten Eigenschaften Gestein (Kornform, Anteil gebrochener Kornoberflächen, Widerstand gegen Polieren, Widerstand gegen Zertrümmerung, ), Bindemittelart- und sorte (Straßenbaubitumen, PmB), Korngrößenverteilung, Hohlraumgehalt, Zusätzlich Prüfungen zur Erfahrungssammlung. Ergebnis: Erstprüfung 12

13 Grundlagen klassischer Bau- und Lieferverträge - Asphalt Fertige Schicht: ZTV Asphalt-StB 07, Fassung 2013 Auswahlmöglichkeiten Zweckmäßige Asphaltmischgutart- und sorte Zweckmäßige Bindemittelart- und sorte Schichtdicke Eignungsnachweis Eigenüberwachungsprüfungen Kontrollprüfungen (Schichtdicke, Zusammensetzung, Hohlraumgehalt, Verdichtungsgrad, Bindemitteleigenschaften, Schichtenverbund, ) Verjährungsfristen: 2 bis 5 Jahre 13

14 Weiterentwicklung Technische Regelwerke - Asphalt Fortschreibung der Technischen Regelwerke Durch äußere Einflüsse (z.b. Europäische Normung) Durch Verlinkung mit anderen Regelwerken Auf der Basis von Erfahrungen, z.b.: Gesamtdicke gebundener Aufbau in RStO PSV/Abstumpfungsmaßnahmen Zweckmäßige Bindemittelart- und sorte Schichtdicke SMA 8 S 14

15 Anforderungen an Asphaltschichten: Verformungsbeständigkeit: Asphaltmischgutzusammensetzung, Hohlraumgehalt, Verdichtungsgrad, Härteres Bindemittel Ebenheit: Ebenheit der Unterlage oder beim Fräsen Griffigkeit Härteres Bindemittel, Widerstand gegen Polieren, Abstumpfung Lärmoptimierung Asphaltmischgutart- und sorte, Art der Abstumpfung Rissefreiheit (u.a. Kälte und Ermüdung) Bindemittelmenge und -viskosität, Modifizierung, Alterung, Hohlraumgehalt, Verdichtungsgrad, Haftverhalten Veränderte Anforderungen bewirken Veränderungen der Spezifikationen durch Fortschreibung des Technischen Regelwerkes laufende Umsetzung von Erfahrungen 15

16 Subjektives Empfinden: Diskussion über Schäden hat zugenommen (Qualitätsoffensive Asphalt, Qualitätsinitiative dav, Gespräche mit Ämtern), Prüfumfang wird immer größer ( normale Prüfungen WPK, Bindemittelprüfungen nach ARS 11/2012 mit EP/Pen/DSR/BBR/MSCR im Original und z.t. nach RTFOT/PAV, Untersuchungen Bindemittel und Asphaltgranulat initiiert durch OBB bei TUM), Fakt: Immer intensivere Betrachtung von Einzelparametern, nicht des Ganzen, Auswirkung einzelner Parameter auf Verhalten der Asphaltschicht nicht (schwer) möglich, Einsatz Asphalt bei ÖPP/PPP sehr selten, trotzdem positive Berichte über Qualität. 16

17 Eigenschaften von Asphalt(-schichten) lt. ad-hoc 7.02 Performance Asphalt der FGSV Funktionale Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche Griffigkeit Helligkeit und Reflexion Reifen-/Fahrbahngeräusch Hydraulische Eigenschaften (Wasserabfluss) Performance-Eigenschaften von Asphalt Steifigkeit Widerstand gegen Kälterissbildung Ermüdungswiderstand Verformungswiderstand Dauerhaftigkeit 17

18 Performance-Prüfungen an Asphalt Steifigkeitsversuch Bestimmung des E-Moduls Daraufhin Schichtdickenfestlegung Einaxialer Zugversuch und Abkühlversuch Tieftemperatur- und Kälteverhalten Spaltzug-Schwellversuch Steifigkeit E-Modultemperaturfunktion Ermüdungsbeständigkeit - Ermüdungsfunktion Triaxialversuch oder Spurbildungsversuch Verformungsverhalten Schersteifigkeitsversuch Asphaltkonzeption Prüfung Schichtenverbund Bilder: TU Dresden 18

19 Aktivitäten Gründung des AK Performance orientierte Vertragsbedingungen im August 2010 Leiter: Dipl.-Ing. Schünemann 10 Mitglieder, davon 3 Wirtschaft, 3 Verwaltung, 4 Ingenieurbüros Definiertes Ziel: Schaffung des vertragliche Rahmens für Bauverträge, denen die RDO Asphalt 09 zugrunde liegt. 19

20 Rechnerische Dimensionierung im Asphalt RDO Asphalt, Ausgabe 2009 Bekannt gegeben mit ARS 15/2009 am 26. August 2009 Regeln die rechnerische Dimensionierung des Oberbaus von Verkehrsflächen mit Asphalt Anwendung: A- und F-Modelle, ÖPP- Projekte, Funktionsbauverträge sowie Dimensionierung von Oberbauten im Rahmen von Nebenangeboten außerhalb des Wettbewerbs Ziel: Im geplanten Nutzungszeitraum strukturelle Schädigungen in der Befestigung ausschließen (Substanz) 20

21 RDO Asphalt-StB 09 Umsetzung in vertragliche Regelungen AK Problem/Ziel: Rechnerische Dimensionierung findet nicht nur im Rahmen von funktionalen Ausschreibungen Anwendung, sondern auch bei der Abwicklung von herkömmlichen VOB-Verträgen, z.b. über Nebenangebote. Bis dato liegen keine vertraglichen Festlegungen vor, die bei Anwendung der RDO Asphalt anzuwenden wären. Die ZTV Asphalt-StB 07 sind hierfür nur bedingt geeignet. Quelle: Homepage FGSV Beschluss LA 7: Schaffung eines eigenständigen Regelwerkes, Arbeitstitel ZTV RDO. 21

22 RDO Asphalt-StB 09 Einbindung im Regelwerk 22

23 RDO Asphalt-StB 09 Einbindung im Regelwerk 1) Bei einer dimensionierungsrelevanten Beanspruchung größer 100 Mio. sollte der Aufbau mit Hilfe der RDO dimensioniert werden. 23

24 RDO Asphalt-StB 09 Einbindung im Regelwerk 4. Erneuerung von Fahrbahnen 4.1 Bewertung der strukturellen Substanz der vorhandenen Befestigung Art und Zustand der vorhandenen Befestigung Es empfiehlt sich in den Belastungsklassen Bk 10 bis Bk 100 die Materialeigenschaften nach den AL Sp-Asphalt zu bestimmen. Die rechnerische Abschätzung der Nutzungsdauer basiert dann für die Asphaltbauweise auf den RDO Asphalt. FGSV-AK Richtlinien zur Beurteilung der strukturellen Substanz von Asphaltstraßen 24

25 AK Ausschreibung (I) VOB: AG muss Bauleistung erschöpfend ausschreiben: Dimensionierungsrelevante Beanspruchung in äqu. 10-t-Achsen nicht ausreichend, Notwendig: DTV+SV-Anteil, Längsneigung, Fahrstreifenbreite, Zuordnung DTV zu Fahrstreifen, Straßenklasse/Achszahlfaktor, Verkehrsverteilung inkl. Achslastkollektiv, Verkehrssteigerungen/a,, daraus Belastungsklasse errechenbar. Frosteinwirkungs- und Klimazone wählen, Örtliche Verhältnisse (Einschnitt, Damm, Wasserverhältnisse, ), ggf. Annahmen treffen, sofern Angaben nicht bekannt. Höhenzwangspunkte aufführen, Angabe der Nutzungsdauer. 25

26 AK Ausschreibung (II) VOB: AG muss Bauleistung erschöpfend ausschreiben Referenzbauweise (?), mögliche Varianten Frostempfindlichkeit anstehender Boden EV2-Werte-Planum, -FSS, -STS Schichtmodul Verfestigung oder HGT Asphalt (Asphalttragschicht und Asphaltbinderschicht): Steifigkeitsmodul Min./Max. in Abhängigkeit von T und Frequenz Kriterien für Ermüdungsfunktion, Lastwechselzahl bei definierten Dehnungen Tieftemperaturverhalten Alternativ Referenzasphalte der RDO Asphalt ansetzen Deckschicht nach TL/ZTV Asphalt und/oder Oberflächeneigenschaften festlegen 26

27 AK Ausschreibung (III) VOB: AG muss Bauleistung erschöpfend ausschreiben? Asphalt (Asphalttragschicht und Asphaltbinderschicht): Keine Angaben zur Zusammensetzung Keine Angaben zu Funktionen Ausschließlich Angabe der geplanten Nutzungsdauer Deckschicht nach TL/ZTV Asphalt und/oder Oberflächeneigenschaften festlegen 27

28 AK Diskussionsstand Materialprüfung Betrachtung Einzelwerte (=worst case) oder repräsentativ für zuzuordnende Fläche Verjährungsfristen wie ZTV Asphalt Maßgebend ist berechnete Nutzungsdauer (der Asphalttragschicht) auf Basis der Untersuchungen der hergestellten Asphaltschichten zulässige Toleranz?, ggf. Minderung? Sicherheitsfaktoren, -beiwerte? Erneuerung/Verbleib vorhandener Schichten: detaillierte notwendige Angaben des AG, Höhenzwangspunkte dann noch sinnvoll? 28

29 Ausblick: Erfahrung + Großer Erfahrungshintergrund + Einfache (auch vertragliche) Anwendung + Definierter Umfang an Prüfungen (Erst-, Eigenüberwachungs-, Kontrollprüfungen) Prüfung vieler einzelner Parameter, nicht Gesamtsystem Geringes Innovationspotential (Mindestbedingungen Nebenangebote) Weiter steigende Verkehrsbelastung nicht unbegrenzt durch noch mehr Dicke aufnehmbar oder Performance + Entwicklung/Anwendung neuer Asphaltkonzepte = Innovation + Aussage zur Nutzungsdauer möglich - Einbindung AN/Lieferant + Prüfung konkreter Beanspruchungen + Qualitätsbewusstsein wird zunehmen Vertragsgestaltung anspruchsvoll Kosten und Zeitaufwand Prüfungen Zeithorizont 3 5 Jahre bis zur fertigen ZTV RDO Asphalt, Einbindung in herkömmliche Bauverträge nicht vorgesehen Realisierung von Pilotprojekten / Musterbauverträgen notwendig 29

30 Erfahrung oder und Performance Fazit Versuch! eines Fazit Bisheriges Regelwerk = Erfahrung wird (mindestens) bei normalen und leichten Beanspruchungen weiterhin Anwendung finden WPK/Eigenüberwachung benötigt schnelle Ergebnisse hierfür weiterhin Einsatz konventioneller Prüfverfahren Steigende Verkehrsbelastungen benötigen neue Asphalt- und Prüfkonzepte Erfahrungen Nachbarländer nutzen (NL, A) Neue Vertragsformen brauchen Verlässlichkeit für Beteiligte Das NEUE tun, ohne das BISHERIGE zu lassen. 30

31 Vielen Dank! 31