Manfred Eilers, Michael Staeck

• Während früher standardmäßig Gussasphalt-Schutzschichten mit einer Temperatur von 240 -°C bis 250 -°C eingebaut wurden, werden heutzutage Gussasphalt-Schutzschichten immer öfter mit einer Einbautemperatur von ca. 220 -°C eingebaut. Neuere Entwicklungen machen jetzt sogar Einbautemperaturen zwischen 180 -°C und 220 -°C möglich, ohne die Verarbeitbarkeit der Gussasphalte unzulässig einzuschränken. Für eine gute Verklebung der Gussasphalt-Schutzschicht mit der Abdichtung spielt aber eine ausreichende Erwärmung und teilweise Verflüssigung der obersten Schicht des Abdichtungssystems eine entscheidende Rolle. Vor diesem Hintergrund besteht Klärungsbedarf, welche Auswirkungen die Absenkung der Einbautemperatur des Gussasphaltes auf den Haftverbund zwischen der Schutzschicht und der Abdichtung haben kann. Im Rahmen des Forschungsprojektes AP 05226 wurde nachgewiesen, dass bei den Abdichtungssystemen der Bauart 2 mit Bitumen-Dichtungssystem und der Bauart 3 mit Reaktionsharz/Bitumen-Dichtungssystem bei der Verwendung von temperaturreduzierten Gussasphalten keine signifikante Verschlechterung der Abreißfestigkeiten entsteht. Diese Bauarten sollten also auch bei der Verwendung von temperaturreduziertem Gussasphalt ohne Risiko einsetzbar sein. Bei Abdichtungssystemen der Bauart 1 (Reaktionsharz-Dichtungsschicht) ergaben sich bei der Verwendung eines temperaturreduzierten Gussasphaltes mit einer Einbautemperatur von 180 -°C geringere Abreißfestigkeiten als die normalerweise bei einer Gussasphalt-Einbautemperatur von 240-250 -°C festgestellten Werte. Für diese Bauart war daher keine endgültige Aussage über die mögliche minimale Einbautemperatur möglich. Im Rahmen des hier vorgestellten Forschungsprojektes sollte geklärt werden, wie sich die Abdichtungssysteme der Bauart 1 bei der Verwendung von Gussasphalt mit Einbautemperaturen von 180 -°C, 200 -°C, 220 -°C und 240 -°C verhalten. Bei den mit einer Einbautemperatur von 180 -°C hergestellten Probekörpern liegen die Abreißfestigkeiten im Mittel bei 0,52 N/mm2. Dies bestätigt die im Rahmen des Forschungsprojektes AP 05226 festgestellten Ergebnisse. Bei den mit 200 -°C hergestellten Probekörpern ergeben sich Abreißfestigkeiten von im Mittel 0,62 N/mm2, bei den mit 220 -°C hergestellten Probekörpern von im Mittel 0,66 N/mm2 und bei den mit 240 -°C hergestellten Probekörpern von im Mittel 0,64 N/mm2. Die Abreißwerte liegen damit geringfügig unter den aus den Erfahrungen der Vergangenheit erwarteten Werten, jedoch ausreichend über den Anforderungen in den Regelwerken. Für die zwischen 200 -°C und 240 -°C hergestellten Probekörper ergeben sich keine erkennbaren Unterschiede in den festgestellten Abreißfestigkeiten, die Unterschiede liegen innerhalb der Messgenauigkeiten. Unter ansonsten günstigen Einbaubedingungen sollte der Gussasphalteinbau mit einer Einbautemperatur von >= 200 -°C zu ausreichenden Abreißfestigkeiten zwischen der Schutzschicht und der Pufferschicht führen. Eine gewisse Vorsicht ist geraten, wenn die Einbaubedingungen, vor allem die Temperatur der Unterlage, ungünstig sind. Gegebenenfalls ist dann eine höhere Einbautemperatur des Gussasphaltes zu wählen. Bei zusätzlich durchgeführten Untersuchungen zum Einfluss der Abstreuung der Pufferschicht auf die Zwischenhaftung zwischen der Schutzschicht und der Pufferschicht wurde nachgewiesen, dass die Abstreuung der Pufferschicht, eine exakte Einhaltung der Abstreumenge vorausgesetzt, keinen negativen Einfluss auf die Abreißfestigkeiten hat. Die Abreißfestigkeiten liegen sowohl bei Probekörpern, die bei 200 -°C hergestellt wurden, als auch bei Probekörpern, die bei 240 -°C hergestellt wurden, geringfügig über den Werten, die bei den Probekörpern ohne Abstreuung gemessen wurden. Die gefundenen Bruchbilder unterscheiden sich nur geringfügig. In über 95 % der Fälle erfolgt der Bruch als Adhäsionsversagen zwischen der Schutzschicht und der Pufferschicht. Bei der visuellen Begutachtung der Bruchbilder sind an der Unterseite der Schutzschicht Gesteinskörnungen zu erkennen. Bei den Probekörpern mit Abstreuung ist dies die Abstreuung der Pufferschicht, bei Probekörpern ohne Abstreuung sind dies Gesteinskörnungen aus dem Gussasphalt der Schutzschicht. Auf der Pufferschicht ist jeweils ein Negativabdruck zu sehen. Dieses Bruchbild lässt den Schluss zu, dass auch bei einem Einbau der Schutzschicht auf eine nicht abgestreute Pufferschicht ein ausreichender Schubverbund durch die sich in die Pufferschicht eindrückenden Gesteinskörnungen der Schutzschicht sichergestellt ist.
• Previously, mastic asphalt protective layers were installed at temperatures of 240-°C to 250-°C. These mastic asphalt protective layers are now increasingly installed at temperatures of approx. 220-°C. New developments even make it possible to use installation temperatures between 180-°C and 220-°C without affecting the plasticity of the mastic asphalts in an undue manner. Good adhesion of the mastic asphalt protective layer to the sealing layer strongly depends on sufficient heating and partial liquefication of the top layer of the sealing system. It must therefore be determined to what extent a reduction of the mastic-asphalt installation-temperature affects the adhesion between the protective layer and the sealing layer. It was shown as part of research project AP 05226 that the use of temperature-reduced asphalts does not lead to a significant reduction in the tear-off strength when sealing systems of Construction Type 2 with a bitumen sealing system and of Construction Type 3 with a reaction-resin/bitumen sealing system are used. It should therefore be safe to use these types with temperature-reduced asphalt. The use of temperature-reduced mastic asphalt at an installation temperature of 180-°C with sealing systems of Construction Type 1 (reactioi -resin sealing layer) resulted in lower tearoff strengths than are usually found for mastic asphalt installation temperatures of 240-250-°C. It was therefore not possible to draw a final conclusion concerning a possible minimum installation temperature for this type. It has to be clarified as part of this research project how sealing systems of Construction Type 1 behave when used with mastic asphalt at installation temperatures of 180-°C, 200-°C, 220-°C and 240-°C. The mean tearoff strength of test bodies produced at an installation temperature of 180-°C was 0.52 N/mm2. This confirms the results found in research project AP 05226. The mean tear-off strength of the test bodies was 0.62 N/mm2 at 200-°C, 0.66 N/mm2 at 220-°C and 0.64 N/mm2 at 240-°C installation temperature. The tear-off strength values are therefore slightly below the values expected from previous experience, but well above the requirements in the regulations. The test bodies produced between 200-°C and 240-°C showed no differences in tear-off strength. The differences are smaller than the measuring accuracy. Installation of mastic asphalt at >= 200-°C under otherwise favourable conditions should provide sufficient tearoff strength between the protective layer and the buffer layer. Caution is advisable when the installation conditions, in particular the temperature of the base, are unfavourable. It might be appropriate to choose a higher installation temperature in such cases. Additional investigations concerning the effect of chip surfacing of the buffer layer on the adhesion between protective layer and buffer layer showed that chip surfacing of the buffer layer has no negative impact on the tearoff strength if the amount of surfacing material is accurately controlled. The tearoff strengths of test bodies produced at 200-°C and at 240-°C are slightly above the values that were measured on test bodies without chip surfacing. The fracture patterns differ only slightly. Fractures occur in more than 95% of all cases due to adhesion failure between the protective layer and the buffer layer. Visual inspection of the fracture patterns shows aggregate on the bottom side of the protective layer. The aggregate results from the chip surfacing in test bodies with chip surfacing and from the mastic asphalt of the protective layer in test bodies without chip surfacing. The buffer layer always shows a negative imprint. It can be concluded from the fracture pattern that installation of a protective layer on a non-chip-surfaced buffer layer also provides a sufficiently shearproof connection, due to the aggregate of the protective layer that becomes embedded in the buffer layer.