Lösungsansatz: Einsatz von Haftvermittlern

MSonderdruck aus der Zeitschrift asphalt 4/2009
Affinitätsproblem zwischen Gestein und Bitumen
Lösungsansatz:
Einsatz von Haftvermittlern
Alfred Nehrings, Düren
Die moderne Asphaltbauweise hat in
vielen Jahren der Entwicklung und dauernder Anpassung an die Erfordernisse
der täglichen Praxis einen hohen technologischen Stand erreicht. Das Regelwerk wird regelmäßig an den Stand der
Technik und die geltenden Normen und
somit an die Erfordernisse des modernen
Straßenbaus angepasst. Trotzdem gibt es
immer wieder Schäden zu beobachten,
die eindeutig auf den Einfluss des Wassers zurückzuführen sind, ohne dass an
dieser Stelle auf die unterschiedlichen
Mechanismen der Versagenstheorien eingegangen werden soll. [1] Wasser stört die
Bindung zwischen Bitumen und Gestein
(Stripping) und verringert dadurch die
Nutzungsdauer der Asphaltschicht.
Das Asphaltmischgut ist vereinfacht
­betrachtet eine Mischung aus Gesteins­
körnern verschiedener Größe, die durch
das Bindemittel Bitumen zusammen­
gehalten werden. Es können je nach Art
des Mischgutes weitere Zusätze enthalten
sein. Der Bindemittelgehalt liegt zwischen
4 (bei Asphalttragschichten) und 7 M.-%
(bei Splittmastixasphalt). Damit das Binde­
mittel optimal zur Wirkung kommt, sollte
es das Gesteinskorn vollständig umhüllen
und das Asphaltmischgut homogen sein.
Asphaltmischgut chemisch
betrachtet
Ohne zu sehr ins Detail zu gehen, kann Bi­
tumen als ein thermoplastisches Gemisch
verschiedener hochmolekularer Kohlen­
wasserstoffe betrachtet werden. Man fin­
det langkettige, ringförmige (zyklische)
und aromatische Strukturen, die am Ende
der Vakuumdestillation des Erdöls erhal­
ten werden. Aufgrund der beschriebenen
organischen Struktur ist Bitumen sehr vis­
Dr. Alfred Nehrings
Diplom-Chemiker
Anwendungstechnik
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kos, in Lösemitteln wie Toluol löslich und
unlöslich in Wasser. Der Chemiker nennt
es hydrophob, weil es unpolar ist und sich
mit Wasser nicht mischt oder darin nicht
auflöst.
Gestein (hier wird zur besseren Darstel­
lung des Problems auf quarzhaltiges, Sihaltiges Gestein zurückgegriffen) kann
sehr polar sein und unter Abspaltung von
H+ regelrecht „sauer“ reagieren.
Wasser verhält sich ähnlich: es ist ein Di­
pol (2 Pole, positiv und negativ geladen),
der ebenfalls H+ abspalten kann. Wegen
dieser ähnlichen Reaktionen bzw. Struk­
turen sind quarzhaltige (saure) Gesteine
wie auch das Wasser als polar einzustufen.
Dieses Gestein kann als hydrophil (Wasser
liebend) bezeichnet werden.
Da sowohl das Gestein als auch das Was­
ser polare Stoffe sind, haben sie eine hohe
Affinität zueinander. Sie gehen eine starke
Wechselwirkung (Wasserstoffbrückenbin­
HERSTELLUNG
dung) ein, große Kräfte halten sie
Gleichem“ taucht das Hölz­
zusammen. Aus diesem Grund
chen unseres Streichholzes
muss in der Asphaltmischanlage
in Bitumen ein bis der polare
auch in Form einer hohen Tem­
Kopf die Oberfläche erreicht
peratur sehr viel Energie aufge­
und diese positiv auflädt (Ab­
bracht werden, um diese Verbin­
bildung 2). Durch diesen Ef­
dung zu lösen und das Gestein
fekt wird die Oberfläche des
zu trocknen.
Bitumens in ihrer Polarität
Wenn nun Bitumen und das
vollständig verändert.
Gestein in der Mischanlage
Durch entsprechende Wahl
aufeinandertreffen, wollen sie
des Haftvermittlers kann man
eigentlich nichts bis wenig mit­
nicht nur die Polarität der
einander zu tun haben, weil sie Abbildung 1: Schematische Darstellung eines Haftvermittlers
Bitumenoberfläche beeinflus­
unterschiedlich polar sind. Es
sen, sondern eine chemische
tritt eine große Oberflächen­
Bindung des Bitumens an die
spannung an der Grenzfläche
Gesteinsoberfläche ausbilden:
auf.
So wie sich ungleich geladene
Nur wegen der hohen Viskosität
Pole eines Magneten anziehen,
des Bitumens im kalten Misch­
wirken hier starke Anziehungs­
gut und weiterer Faktoren (die
kräfte (so genannte Coulombhier nicht diskutiert werden
Kräfte). Die negative Ladung
sollen) bleibt das Bitumen unbe­
der Gesteins­oberfläche und die
weglich auf dem Gestein liegen.
positive Ladung des Haftver­
Es bildet keine oder nur eine
mittlers an der Bitumenober­
schwache chemische Bindung
fläche ziehen sich gegenseitig
zum Gestein.
an (Abbildung 3).
Wäre Bitumen bei Raumtem­ Abbildung 2: Wechselwirkung Haftvermittler - Bitumen
Die Veränderung der Ober­
peratur beweglicher und gäbe es
flächenspannung erleichtert
nicht weitere Beiträge zur Adhä­
die Benetzung der Gesteinssion, würde es sich wie Wasser auf einem Was Haftvermittler leisten
oberfläche und führt zu einem homogeneren
mit Wachs konservierten, hochglanzpo­
Mischgut. Gleichzeitig wirkt der Haftver­
lierten Autodach verhalten: Es würde zu Durch Verringerung der Oberflächenspan­ mittler wie ein Dübel (Abbildung 4) und
nung kann man die oben geschilderten ne­ verbessert die Haftung des Bitumens an der
gativen Effekte vermeiden oder mindern. Oberfläche des Gesteins. Da Stickstoff (N)
Zu diesem Zweck können grenzflächen­ im Haftvermittler eine höhere Affinität zur
aktive Stoffe in geringen Aufwandsmen­ Gesteinsoberfläche hat als das Sauerstoff­
gen eingesetzt werden: Haftvermittler oder atom des Wassers, ist seine Bindung stär­
Haftverbesserer.
ker als die des Wassers. So vermag er sogar
In Abbildung 1 ist eine grenzflächenaktive Wasser zu verdrängen (aktive Haftung) und
Verbindung schematisch dargestellt: Solche wenn der Dübel fixiert worden ist, dem An­
Stoffe werden auch als Emulgatoren oder griff des Wassers einen Widerstand entge­
Tenside bezeichnet bzw. verwendet und genzusetzen. Der Haftvermittler reduziert
dienen u.a. zur Herstellung von Bitumen­ den Einfluss des Wassers: Die Ablösung des
emulsionen. Sie enthalten in einem Molekül Bitumens von der Gesteinsoberfläche wird
sowohl einen unpolaren oder hydrophoben deutlich verringert (Antistripping-Effekt,
als auch einen polaren oder hydrophilen Teil. passive Haftung).
Man könnte sie von der Form her mit einem Das oben beschriebene Modell soll die wir­
Streichholz vergleichen, dessen Kopf eine kenden Effekte beschreiben. Es ist jedoch
nicht nur ein theoretischer Ansatz, sondern
Abbildung 3: Wechselwirkung Haftvermittler positive Ladung trägt.
Nach dem Prinzip „Gleiches löst sich in kann experimentell bestätigt werden.
- Gestein
kleinen Tröpfchen zusammenlaufen, um das
Gestein nur minimal zu berühren. Dieser
Effekt kann über eine Kontaktwinkelmes­
sung beobachtet und quantifiziert werden.
Wünschenswert ist genau das Gegenteil:
Es ist daher nicht nur anzustreben, dass
das Gesteinskorn komplett von Bitumen
umhüllt ist, sondern dass auch eine Bin­
dung zwischen Gesteinsoberfläche und
Bitumen entsteht, damit Wasser, das durch
verschiedene Wege in die Hohlräume ge­
langt, nicht zerstörerisch wirken kann.
04 | 2009
Abbildung 4: Chemische Bindung zwischen Binder und Gestein durch Haftvermittler
2
HERSTELLUNG
Die Messung des
Kontaktwinkels
Katrin Hunstock [2] hat mit ihrem be­
eindruckenden Vortrag beim diesjährigen
DAV-DAI-Asphaltseminar in Willingen
gezeigt, dass die Messung des Kontakt­
winkels grundsätzlich als Methode geeig­
net ist, Informationen über die Wechsel­
wirkung zwischen Bitumen und Gestein
zu erhalten. In naher Zukunft sollte mit
interessanten, quantitativen Ergebnissen
zu rechnen sein.
In einer dem Verfasser vorliegenden Di­
plomarbeit [3] aus November 2007 wurde
zum Zwecke einer vergleichenden Unter­
suchung verschiedener haftverbessernder
Zusätze u.a. die Messung des Kontakt­
winkels eingesetzt. Als Bindemittel wurde
handelsübliches Bitumen 50/70 verwen­
det. Dabei wurde über den Kontaktwinkel
die Qualität der Benetzung beurteilt (Ab­
bildung 5). Bei Winkeln kleiner 90° wird
die Benetzung als gut bezeichnet.
Zu diesem Zweck wurde in Anlehnung an
S. Korn [4] Bitumen auf 150°C erhitzt und
anschließend die heißen Bitumentropfen
auf den Gesteinsplatten abgelegt. Nach
Temperung für 10 min oberhalb des Er­
weichungspunktes im Trockenschrank bei
75°C wird der Kontaktwinkel gemessen.
Eine weitere Messung erfolgte nach La­
gerung in entionisiertem Wasser (2 h bei
mind. 5°C unter Erweichungspunkt Ring
und Kugel). Aus beiden Messungen kann
ein Differenzwinkel berechnet werden, der
das Adhäsionsvermögen unter Wasserein­
fluss widerspiegelt.
Abbildung 6 zeigt die Ergebnisse der Mes­
sungen nach der Temperung im Trocken­
schrank. Es sind kaum Unterschiede zu
erkennen: Mit und ohne Haftverbesserer
werden Kontaktwinkel zwischen 30 und
40° gemessen, die
als gute Benetzung
bezeichnet werden
können.
Nach der Wasserla­
gerung (Abbildung
7) wird der negative
Einfluss des Wassers
sichtbar: Undotiertes
Bitumen (Referenz)
zeigt einen stark ge­
stiegenen Kontakt­
winkel, die Benet­
zung ist aufgrund von
Haftungsverlusten
deutlich schlechter.
Abbildung 6: Kontaktwinkel nach Temperung im Trockenschrank
Werden die Differenzwinkel (Abbildung 8)
betrachtet, wird es
noch
deutlicher:
Ohne Haftverbes­
serer wird bei undo­
tiertem
Bitumen
der Kontaktwinkel
verdoppelt (Anstieg
um 39°), während Bi­
tumen mit Haftver­
mittler nur Anstiege
bis max. 5,5° zeigt.
Es gibt sogar negative
Differenzwerte (Pro­
dukt F), gleichbedeu­
tend mit geringerem Abbildung 7: Kontaktwinkel nach Wasserlagerung
Kontaktwinkel nach
Wasserlagerung. Dies
bedeutet eine mess­
bare
Verbesserung
des Kontaktwinkels
trotz Wasserlagerung
(Spreitung,
aktive
Haftung) durch Ein­
fluss des Haftver­
mittlers. Produkt F
Abbildung 8: Differenzwinkel nach Wasserlagerung
Abbildung 5: Kontaktwinkel
3
ist ein Produkt der
AkzoNobel und
wird nachfolgend
auch H4 genannt.
Die Produkte der
AkzoNobel wer­
den in Deutschland
und der Schweiz
von der Julius
Hoesch GmbH &
Co. KG aus Düren
vertrieben.
Durch die Messung des Kontaktwinkels
wurde also demonstriert, dass undo­
tiertes Bitumen von der Gesteinsober­
fläche verdrängt wurde (Anstieg des
Kontaktwinkels), während Bitumen mit
Haftvermittler weniger oder auch gar
nicht abgelöst wurden und in einigen
Fällen diesem Einfluss sogar widerstan­
den hatten. Die positive Wirkung der
Haftvermittler wurde durch die Mes­
sung des Kontaktwinkels demnach ein­
deutig bewiesen.
04 | 2009
HERSTELLUNG
Abbildung 9: Einfluss des Bitumens auf den Umhüllungsgrad nach 24 h Rolldauer
Abbildung 10: Einfluss der Haftvermittler bei Quarzit nach 24 h Rolldauer
Der Rolling-Bottle-Test
Es sind zwar verschiedene Prüfverfahren
zur Bestimmung der Haftung zwischen
Bitumen und Gestein bekannt, aber keine
dieser Methoden erlaubt alle Einflussfak­
toren zu erfassen. [1]
Prof. Michael P. Wistuba [5] hat in seinem
Vortrag auf dem DAV-DAI-Asphaltsemi­
nar 2009 in Willingen verschiedene Ver­
fahren betrachtet und den Rolling-BottleTest trotz bekannter Schwächen als geeig­
nete Methode bezeichnet. Von Vorteil ist
eine photometrische Auswertung der Um­
hüllung des Gesteinskorns mit Bitumen
anstelle der visuellen Auswertung.
Die AkzoNobel erteilte 2006 einen Auftrag
zur Untersuchung der Wirksamkeit von
Haftvermittlern. Es wurden 4 verschiedene
Haftvermittler der AkzoNobel (H1 bis
H4, Dosierung: jeweils 0,5% bezogen auf
Bitumen), 5 verschiedene in Deutschland
eingesetzte Normbitumen (50/70) unter­
schiedlicher Provenienz und 3 Gesteine
04 | 2009
(haftunkritsch bis haftkritisch) untersucht.
Ein wesentlicher Teil der Ergebnisse wur­
de 2007 von Prof. K.-W. Damm [7] auf
dem DAV-DAI-Asphaltseminar in Wil­
lingen präsentiert.
Von den ausgewählten Bitumenproveni­
enzen wurde aufgrund der Unterschiede
bezüglich Paraffin- und Asphaltengehalt
und der Säurezahl ein unterschiedliches
Haftverhalten erwartet. Diabas wurde
als Gestein mit guter, Granit als Gestein
mit mittelmäßiger Haftung und Quarzit
als haftkritisches Gestein ausgewählt. Auf
die Angabe von Details zum Prüfverfahren
wird an dieser Stelle verzichtet und auf die
Norm [6] verwiesen. Nach entsprechender
Rolldauer wurde der Umhüllungsgrad un­
abhängig von 5 Laboranten visuell unter
Anwendung einer Kalibriertabelle ermit­
telt.
Als Voruntersuchung wurden die 5 Bitu­
men mit den 3 Gesteinen ohne Zusatz von
Haftvermittlern dem Rolling Bottle Test
unterzogen. Das Ergebnis ist in Abbil­
dung 9 dargestellt. Dieser Vergleich zeigt
bereits interessante Ergebnisse: Wie der
Abbildung 9 zu entnehmen ist, sind beim
haftunkritischen Gestein Diabas bereits
nach 24 h Rolldauer sehr unterschied­
liche Umhüllungsgrade (zwischen 15 und
40%) zu erkennen. Dieses Ergebnis lässt
den eindeutigen Schluss zu, dass nicht nur
das Gestein, sondern auch das Bitumen ei­
nen erheblichen Einfluss auf die Haftung
hat. Bei Quarzit werden schlechtere Werte
erwartet und mit Werten zwischen 5 und
10% auch bestätigt.
Für die folgende Untersuchung der Haft­
vermittler wurden die Normbitumen A
und D (für „gutes“ und „schlechtes“ Bitu­
men) eingesetzt. Obwohl die oben genann­
ten Gesteine für die weitere Untersuchung
eingesetzt wurden, werden hier ausschließ­
lich die Ergebnisse für das haftkritische
Gestein Quarzit präsentiert.
Bei allen Gesteinen wird durch Einsatz
der Haftvermittler unabhängig vom Bi­
tumen eine deutliche Verbesserung der
Umhüllung und somit der Haftung des
Bitumens am Gestein erreicht. Abbildung
10 zeigt hervorragende Werte für Quarzit:
Die Umhüllungsgrade liegen zwischen 70
und 85%, während ohne Haftverbesserer
nur Umhüllungsgrade von 10% ermittelt
werden.
Da zwischen den 4 Haftvermittlern kaum
Unterschiede in der Wirksamkeit festzu­
stellen sind, wurde die Rolldauer deutlich
verlängert und damit gleichzeitig eine ex­
treme Beanspruchung simuliert. Durch die
Verlängerung der Prüfzeit auf 72 h zeigen
sich unabhängig von der Gesteinsart deut­
liche Unterschiede zwischen den Haftver­
mittlern: Abbildung 11 ist zu entnehmen,
dass bei Anwendung des „guten“ Bitumens
der Haftvermittler H2 die bessere Umhül­
lung und somit Haftung bietet. Abbildung
12 zeigt, dass bei „schlechtem“ Bitumen D
der Haftvermittler H4 das beste Ergebnis
liefert.
Entgegen der allgemeinen Meinung, dass
das Gestein allein für die Haftprobleme
verantwortlich sei, hat der Rolling-BottleTest gezeigt, dass Bitumen ebenfalls einen
erheblichen Einfluss auf die Haftung hat.
Die Haftvermittler bewirken generell und
unabhängig vom Typ eine erhebliche Ver­
besserung der Haftung und ermöglichen,
die Nachteile eines haftkritischen Paares
Gestein – Bitumen relativ einfach und ef­
fektiv zu kompensieren.
Prüfung der
Wasserempfindlichkeit
Auch diese Prüfmethode [8, 9] untersucht
den Einfluss des Wassers auf die Haftung
4
HERSTELLUNG
Tabelle 1: Einfluss des Haft­vermittlers auf den Spaltzugfestigkeitsabfall
zwischen Gesteinskörnern und Bindemit­
tel. Anhand von Marshall-Probekörpern
[10] wird mit und ohne Wasserlagerung
mittels indirektem Zugversuch [11] die
Spaltzugfestigkeit ermittelt und ins Ver­
hältnis gesetzt (ITSR).
Die Prüfung erfolgte an Asphaltbeton
AC 16. Das Mischgut [12] wurde mit
den Normbitumen 50/70 A und D (Bin­
demittelgehalt 4,8%) und dem Gestein
gleichen Typs hergestellt, das für den Rol­
ling-Bottle-Test genutzt wurde. Als Haft­
vermittler wurden die Typen H2 und H4
eingesetzt. In allen Fällen wurde für die
Fraktion 0/2 mm Kalkstein eingesetzt.
Generell ist anzumerken, dass die gemes­
senen Höchstlasten durch Zugabe der
Haftvermittler sowohl für nasse als auch
trockene Probekörper angestiegen sind.
Die Ergebnisse dieser Prüfung sind in
Tabelle 1 zusammengefasst. In Abbildung
13 wurden die Daten für Quarzit grafisch
aufbereitet.
Grundsätzlich ist zu erkennen, dass bei
allen Gesteinen die Spaltzugfestigkeit an­
steigt, die Belastbarkeit des Asphaltbetons
und somit die Standfestigkeit des Asphaltes
also durch Zugabe der Haftvermittler bei
jedem Gestein deutlich gesteigert wird.
Beim haftkritischen Gestein Quarzit wird
durch beide Haftvermittler H2 und H4 ein
Anstieg von 25% ermittelt, bei Granit ist er
mit 23% etwas geringer und bei Diabas am
kleinsten, aber immer noch deutlich.
Bei Betrachtung der Bruchfläche der
Marshall-Probekörper wird offensichtlich,
dass ohne Haftvermittler beim Auseinan­
derbrechen die Haftung zwischen Gestein
und Bitumen versagt (Adhäsionsbruch),
während das Korn intakt bleibt. Bei Pro­
bekörpern mit Haftvermittlern ist die Zahl
5
der gebrochenen Gesteinskörner deutlich
erhöht (Kohäsionsbruch). [3]
Es kann bisher festgehalten werden, dass
Haftvermittler die Benetzung des Gestein­
korns verbessern und über die verbesserte
Haftung sowohl die Standfestigkeit als
auch den Widerstand gegen die schäd­
lichen Wirkungen des Wassers erhöhen.
Dieser Faktor ist besonders wichtig für
Asphalte mit hohem Hohlraumgehalt,
also auch für Asphaltbinder- und Trag­
schichten und erst recht für offenporige
Asphalte, die dem Einfluss des Wassers
besonders ausgesetzt sind.
Diesen Umstand belegt sehr deutlich Ab­
bildung 14: Christian Schulze [13] hat
im November 2008 in Aachen in seinem
Vortrag über eine Einrichtung zur Mes­
sung des Kornausbruches (ARTe) bei
offenporigen Asphalten berichtet. Man
hatte beobachtet, dass eine Konditionie­
rung des 2-lagigen OPA (obere Schicht
OPA 4/8) durch Wasserlagerung (5 Tage)
einen Anstieg des Kornausbruchs auf das
Doppelte bewirkt. Dieses Ergebnis stützt
Messergebnisse (Tabelle 2), die mit dem
Rolling-Bottle-Test an Grauwacke erhal­
ten wurden. Auch hier wurde ein Bitu­
men 50/70 mit bekannter, guter Haftung
(GH50/70), einem PmB 45A und einem
Bitumen 50/70 mit schlechter Haftung
(SH 50/70) gegenübergestellt. Wie Tabel­
le 2 zu entnehmen ist, zeigt Grauwacke
mit Bitumen guter Haftung ohne Haft­
Abbildung 11: Verlängerte Rolldauer bei „gutem“ Bitumen A und Quarzit
Abbildung 12: Verlängerte Rolldauer bei „schlechtem“ Bitumen D und Quarzit
04 | 2009
HERSTELLUNG
Zusatz des Haftvermittlers
H2 (0,5 M.-%) hergestellt.
Das (aromatische) Bin­
demittel F charakterisiert
sich durch eine kleine Säu­
rezahl, eine Penetration
von 57 (0,1 mm), einen Er­
weichungspunkt Ring und
Kugel von 66°C und eine
elastische
Rückstellung
von 78%. Als Gestein mit
unterschiedlichem Haft­
verhalten und Quarzanteil
wurden Hornfels, Andesit
und Diabas entsprechend
der Daten aus Tabelle 3
verwendet. Um den ge­
Bild 1: Wasserschäden im tropischen Regenwald
forderten Siebdurchgang
einzustellen, wurde Kalk­
vermittler bereits nach 24 h Rolldauer nur stein für die Fraktion 0/2 mm gewählt und
noch einen Umhüllungsgrad kleiner 25%. entsprechend zugegeben. Um die Wirkung
Bei Verwendung von PmB wird noch ein des Haftvermittlers zu prüfen, wurden der
Umhüllungsgrad von ca. 40% ermittelt.
Rolling-Bottle-Test, die Prüfung der Was­
Werden allerdings Haftvermittler ein­ serempfindlichkeit durch indirekten Spalt­
gesetzt, so ist nach 24 h Rolldauer – wie zugversuch und die Prüfung des Kornver­
schon in Abbildung 9 gezeigt – kaum ein lustes (trocken und nass) nach DIN EN
Unterschied in der Wirksamkeit der Haft­ 12697-17 [14] und dem NLT 362 Test
vermittler zu erkennen. Der Umhüllungs­ „Cantabro Test“ durchgeführt.
grad ist deutlich höher als bei PmB. PmB Die Ergebnisse wurden in Tabelle 4 zu­
verbessert zwar die Haftung im Vergleich sammengefasst: Bei allen 3 Gesteinsarten
zu undotierten Normbitumen, zeigt aber wird durch Zugabe des Haftvermittlers ein
nicht den Widerstand gegen den Wasser­ besserer Umhüllungsgrad (Rolling-Bottleeinfluss wie Bitumen mit Haftvermittler­ Test), ein deutlich geringerer Kornverlust
zusatz.
und ein Anstieg der Spaltzugfestigkeit
und somit eine höhere Belastbarkeit bzw.
Prüfungen an Offenporigen
höhere Standfestigkeit des offenporigen
Asphaltes erhalten.
Asphalten PA16 [9]
Die Spaltzugfestigkeiten des Asphalt­
Unter Berücksichtigung der bereits vor­ betons AC 16 und des offenporigen As­
liegenden Ergebnisse wurde im Labor ein phaltes PA 16 steigen bei Einsatz von
offenporiger Asphalt PA 16 auf Basis PmB Diabas und Haftvermittler H2 beinahe um
45/80-65 (Tabelle 3, 4,5%) mit und ohne den gleichen Betrag, nämlich um ∆R 13
Abbildung 13: Einfluss der Haftvermittler H2 und H4
04 | 2009
bzw. 15 oder um 17 bzw. 19%, wie aus den
Tabellen 1 und 4 zu entnehmen ist. Dies ist
eine sehr gute Übereinstimmung der Messwerte zur Wirkung des Haftvermittlers.
Teststrecke im Regenwald
von Malaysia [15]
In einer Bergregion von Malaysia entstehen
durch regelmäßige, starke Monsunregen­
fälle (236 Regentage und 2,7 m Wassersäu­
le pro Jahr) immer wieder Schäden durch
Wasser. Die Straßen trocknen schlecht ab,
weil sie durch den Regenwald im Schatten
liegen. Durch Gemüse- und Blumenanbau
sowie Tourismus werden die Straßen von
Lkw und Bussen stark befahren. Alle 2 bis
3 Jahre müssen diese Straßen instand ge­
setzt werden (Bild 1).
Mitte 2006 mussten abermals 5 km durch
dünne Schichten im Heißeinbau (DSH)
auf Basis Bitumen 80/100 (5%) und Granit
saniert werden. Auf einer Länge von 400 m
wurde für einen Feldtest das verwendete
Bitumen mit 0,3% des Haftvermittlers
Wetfix BE der AkzoNobel dotiert.
Vierteljährlich wurde dieses Teilstück
überprüft und 3 weiteren, vergleichbaren
Teilstrecken gegenübergestellt. Nach 18
Monaten war die Haftvermittlerdeck­
schicht noch in Ordnung, während alle 3
Vergleichsstrecken ohne Haftvermittler
wieder das bekannte Schadensbild durch
Wassereinwirkung zeigten. Die obere
Reihe in Bild 2 zeigt das Vergleichsstück
mit Haftvermittler Wetfix BE nach 6, 14
und 17 Monaten, die untere Reihe eine
Vergleichsstrecke ohne Wetfix in gleichen
zeitlichen Abständen.
Nach den eindeutigen, positiven Ergeb­
nissen der oben angeführten Laborprü­
fungen, demonstriert dieser Härtetest
Abbildung 14: Einfluss der Wasserlagerung auf den Kornausbruch bei OP
6
HERSTELLUNG
durch extreme Wasserbelastung in der
Praxis äußerst anschaulich die Vorteile
in der Nutzungsdauer durch Einsatz des
Haftvermittlers.
Dosierung und
Temperaturstabilität
Haftvermittler können auf verschiedenen
Wegen dem Bindemittel zugefügt werden.
Die Zugabe zum Bitumen kann in der
Raffinerie oder in der Asphaltmischanlage
erfolgen.
Zugabe in der Raffinerie
Ordert man Bitumen, dem bereits
­Haftvermittler zugegeben worden ist, wird
der Hersteller eventuell nicht den Typ bzw.
das zugegebene Material nennen. Wird bei
verschiedenen Lieferanten eingekauft, ist
nicht ausreichend sichergestellt, dass immer
der gleiche und bevorzugte Haftvermittler
zugegeben worden ist. Die Konzentration
des Haftvermittlers könnte unterschiedlich
hoch sein. Dies könnte zu Schwankungen in
der Qualität des Mischgutes führen.
Der Haftvermittler muss in diesem Fall
temperaturstabil sein, damit man in den
Genuss der vollen Wirksamkeit kommt,
denn bei der Lagerung im Bitumentank
kann durch die hohe Lagertemperatur die
Wirksamkeit nachlassen.
Tabelle 3: Die eingesetzten Gesteine
Zusätzlich ist zu beachten, dass bei der
Verwendung von Ausbauasphalt, also der
Zugabe von Granulat (über die Paral­
leltrommel) die Menge an Frischbitumen
schwanken kann. Ohne Dosiereinrichtung
Tabelle 2: Rolling-Bottle-Test mit Grauwacke und PmB
an der Mischanlage wäre im Frischbitu­
men eine höhere Konzentration an Haft­
vermittler notwendig. Dies ist nicht immer
einfach zu realisieren.
Zugabe in der Mischanlage
Aus diesen Gründen geht der Königs­
weg über eine Dosiereinrichtung an der
Mischanlage. Man kann je nach Bedarf
oder Rezeptur dosieren.
Mit der Dosiereinrichtung
an der Mischanlage verfügt
man über die notwendige
Flexibilität, um den For­
derungen des Marktes zu
folgen. Dies kann durch­
aus ein Wettbewerbsvorteil
sein. Optimal ist die Injek­
tion des Haftvermittlers in
die Bitumenleitung oder in
die Bitumenwaage, denn
der Haftvermittler sollte im
Mischgut homogen verteilt
sein. Dies ist ein wichtiger
Aspekt, da die Aufwandsmenge gering ist:
0,5% Haftvermittler bezogen auf Bitumen
bedeuten bei 6% Bitumen pro Tonne As­
phalt absolut gesehen nur 300 g Haftver­
mittler pro Tonne Mischgut.
Lagerung
Haftvermittler sind in der Regel Gefahr­
stoffe, die sachgerecht zu lagern und zu
verarbeiten sind. Die Forderungen des
Umwelt- und Arbeitsschutzes sind rela­
tiv einfach zu erfüllen. Die Lagerung des
Materials im Fass oder Container kann
in bauartgeprüften Regalsystemen erfol­
gen. Diese können verschlossen werden,
bei Bedarf sind sie isoliert oder sogar be­
heizbar und verfügen über die notwendige
Auffangwanne.
Bei Einsatz dieser bauartgeprüften Sys­
teme ist das Genehmigungsverfahren re­
lativ einfach, weil die Forderungen an den
Umweltschutz bereits beachtet wurden.
Es bietet sich an, die notwendige Pumpe
innerhalb des Regals zu installieren. So be­
findet sie sich in einer Umhausung und bei
einer theoretisch möglichen Leckage be­
findet sich auch diese innerhalb bzw. ober­
halb der Auffangwanne. Die Forderungen
an die persönliche Schutzausrüstung der
Mitarbeiter sind ohne großen Aufwand zu
erfüllen.
Zusammenfassung

Tabelle 4: Ergebnisse für PA 16
7
Sowohl das Bindemittel als auch das Ge­
stein haben einen erheblichen Einfluss
auf die Haftung.
 Haftvermittler verbessern die Haftung
zwischen Gestein und Normbitumen
bzw. PmB.
 Haftvermittler verbessern in allen Fällen
die Qualität des Mischgutes im Sinne
Benetzung (Kontaktwinkel), Haftung
(RBT) und Standfestigkeit (ITSR).
04 | 2009
HERSTELLUNG
Ganz besonders positiv ist die Wirkung
des Haftvermittlers, wenn „schlechtes“
Bitumen und haftkritisches Gestein zum
Einsatz kommen.
 Haftvermittler reduzieren wirksam den
Kornverlust von offenporigen Asphalten
(OPA). Dies wurde bereits an einer nicht
veröffentlichten Teststrecke in der Praxis
beobachtet [16].
 Trotz der Mehrkosten für das Mischgut
durch Einsatz des Haftvermittlers sollte
durch eine Verlängerung der Nutzungsdau­
er (Lebensdauer) und somit Einsparungen
beim Erhaltungsaufwand durch den Ein­
satz des Haftvermittlers ein ­signifikanter
Kostenvorteil zu erzielen sein.
 Der Einsatz von Haftvermittlern ist
dringend zu empfehlen bzw. von den
ausschreibenden Stellen zu fordern und
sollte Eingang finden in das technische
Regelwerk.
Bild 2: Asphaltstrecken mit und ohne Haftvermittler

Die Arbeitsgruppe Asphalttech­
nik des DAV hat „Hinweise zur
Verwendung von Haftmitteln im
Asphaltstraßenbau“ erarbeitet, in
denen auch auf die Problematik der
Lagerstabilität sowie des Umweltund Arbeitsschutzes eingegangen
wird. Die Hinweise werden in Kürze
in dieser Zeitschrift veröffentlicht.
04 | 2009
Literatur
[1] Steffi Sander – Haftung zwischen Gestein
und Bitumen und dort zitierte Literatur, asphalt
7/2007
[2] Katrin Hunstock, Kontaktwinkel – ein Maß
für das Haftverhalten? Vortrag DAV-DAI-Asphaltseminar Willingen 2009
[3] vertrauliche, private Mitteilung: Diplomarbeit November 2007
[4] S. Korn, „Beurteilung der Benetzbarkeit und
des Adhäsionsvermögens von Bitumen mittels
Kontaktwinkelmessung“, Diplomarbeit 2004,
Hamburg, Hochschule für angewandte Wissenschaften
[5] Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Michael
P. Wistuba, Techn. Universität Braunschweig,
„Haftverhalten Bitumen – Gestein“, Vortrag
DAV-DAI-Asphaltseminar Willingen 2009
[6] DIN EN 12697 – 11, Asphalt – Prüfverfahren
für Heißasphalt, Bestimmung der Affinität von
Gesteinskörnungen und Bitumen, 2005
[7] Prof. Dr. Ing. K.-W. Damm, Heidenlabor für
Baustoff- und Umweltprüfungen, „Haftung von
Bitumen an Gestein – Theorie und Erfahrungen“, Vortrag DAV-DAI-Asphaltseminar Willingen 2007
[8] DIN EN 12697 – 12, Asphalt – Prüfverfahren
für Heißasphalt, Bestimmung der Wasserempfindlichkeit von Asphalt-Probekörpern
[9] Dieser Teil der Studie wurde in Zusammenarbeit der AkzoNobel und dem Zentrallabor der
„ELSAN-Grupo OHL“ (Spanien) erstellt
[10] DIN EN 12697 – 30, Asphalt – Prüfverfahren für Heißasphalt, Probevorbereitung, Marshall-Verdichtungsgerät
[11] DIN EN 12697 – 23, Asphalt – Prüfverfahren für Heißasphalt, Bestimmung der indirekten
Zugfestigkeit von Asphalt-Probekörpern
[12] DIN EN 12697 – 35, Asphalt – Prüfverfahren für Heißasphalt, Labormischung
[13] Dipl.-Ing. Christian Schulze, Inst. F. Straßenwesen, RWTH Aachen, „Kornausbrüche bei
Offenporigen Asphalten“, Vortrag Aachener
Straßenbau- und Verkehrstage Aachen 11/2008
[14] DIN EN 12697 – 17, Asphalt – Prüfverfahren für Heißasphalt, Kornverlust von Probekörpern aus offenporigem Asphalt
[15] AkzoNobel, Asphalt Applications, Americas
Newsletter, Spring 2008
[16] persönliche Mitteilung über einen bisher
nicht veröffentlichen Test in der Praxis
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