3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 225 Asphalt mit besonderen Eigenschaften: nachhaltig, sicher und repräsentativ Dipl.-Ing. Sven Gohl Makadamlabor Schwaben GmbH, Sindelfingen In Zusammenarbeit mit EUROVIA Teerbau GmbH, NL Stuttgart Zusammenfassung Asphalt ist der prägende Baustoff zum Bau und Aufrechterhaltung der modernen Infrastruktur. Etwa 95 % aller Verkehrsflächen in Deutschland bestehen aus Asphalt. Dabei wird der Asphalt in der öffentlichen Wahrnehmung meist ausschließlich als Funktionsschicht einer Straßenbefestigung angesehen. Dabei spielt er auch für die Gestaltung der Stadtlandschaft eine wichtige Rolle. Die Stadtplanung und die Verschönerung der Städte sind wiederkehrende Themen, die zunehmend mit anderen Prioritäten wie der Sicherheit der Verkehrsteilnehmer in Einklang gebracht werden müssen. Ob von stark befahrenen Straßen, über wasserdurchlässige Park- und Freizeitflächen bis hin zu farbig gestalteten Radverkehrsflächen und Fußgängerzonen, Asphalt gibt für die meisten Aufgabenstellungen die passende Antwort. Immer bestrebt, Lösungen für eine moderne und nachhaltige Infrastruktur anzubieten, hat EUROVIA einen Asphalt entwickelt, der unter dem Markennamen LUMIVIA angeboten wird. Der Asphalt besitzt besondere Oberflächeneigenschaften. Unter dem Einfluss von Sonnenlicht, Straßenlaternen oder Fahrzeugscheinwerfern leuchtet der Asphalt und erhält zusätzlich einen Glitzereffekt. Sein Aussehen trägt zur Differenzierung von Verkehrsbereichen und damit zur Erhöhung der Sicherheit bei. Durch die Hervorhebung von Verkehrsflächen mit besonderer Zweckbestimmung, z. B. Radwege oder Fußgängerüberwege, soll der glitzernde Asphalt Aufmerksamkeit beim Kraftfahrer erzeugen und ihn dazu veranlassen, langsamer zu fahren. Der Sonderasphalt kann aber auch allein wegen seines dekorativen Aspekts für repräsentative Flächen, z. B. vor Firmenzentralen genutzt werden. Zusätzlich kann er in Bereichen eingesetzt werden, bei den ein besseres Wohlbefinden beim Nutzer erreicht werden soll, z. B. in dunklen Unterführungen oder Parkhäusern. 1. Einleitung Die Idee, in Deutschland die Asphaltdeckschicht mit reflektierenden Eigenschaften einzuführen, entstand zunächst aus dem Wunsch, optisch ansprechende Oberflächen zu schaffen. Daher waren die ursprünglichen Zielanwendungen Parkplätze vor bestimmten gewerblichen Einrichtungen wie Kinos oder Autohäusern. Bei einer ersten Probefläche an der Mischanlage in Sindelfingen konnte der erhoffte Effekt nachgewiesen werden [Abb. 1]. Der Sonderasphalt wurde dort erstmals in 2020 auf einem Parkplatz eingebaut. Die Scheinwerfer der etwa 100 m entfernten Mischanlage lassen nun die Fläche im Vergleich zur Umgebung heller erstrahlen. Schnell wurde klar, dass reflektierende Oberflächen besonders geeignet sind, um zwischen Verkehrsbereichen zu unterscheiden, in denen die Nutzer besonderen Schutz benötigen. Darüber hinaus veranlasste die Corona-Virus-Krise viele Menschen dazu, für kurze bis mittlere Entfernungen von öffentlichen Verkehrsmitteln auf das Fahrrad umzusteigen. Die aktuelle Debatte über den starken Anstieg der Kraftstoffpreise hat diesem Effekt einen zusätzlichen Schub verliehen. Abb. 1: Parkplatz an der Mischanlage Sindelfingen 226 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 Asphalt mit besonderen Eigenschaften: nachhaltig, sicher und repräsentativ Um möglichst schnell eigene Strukturen für Fahrräder zu schaffen, um diesem Trend gerecht zu werden, haben einige deutsche Kommunen damit begonnen, sogenannte Pop-up-Radwege zu realisieren. Ursprünglich befanden sie sich in der Verkehrszone für Kraftfahrzeuge, wurden aber später meist durch gesonderte Markierungen davon abgegrenzt. Da sich die Radverkehrsfläche innerhalb der ursprünglichen Fahrbahn befindet, mussten die Radfahrer dort geschützt werden. Eine reflektierende Asphaltdeckschicht erschien hierfür für die Entwickler ebenso als geeignet. Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit wird auf Radwegen gern auf farbige Lösungen zurückgegriffen. So wird in vielen Städten eine rote Beschichtung auf Epoxidharzbasis auf eine Asphaltdeckschicht aufgetragen bzw. ein mit synthetischen Bindemitteln, unter Zugabe von Pigmenten, roter Asphalt hergestellt und als Asphaltdeckschicht eingebaut. Abb. [2] zeigt einen kreuzenden Radweg in einem Einmündungsbereich, welcher mit einer roten Beschichtung hervorgehoben ist. Bei Tageslicht wird dadurch eine klare Abgrenzung des Verkehrsraums geschaffen und dem Kraftfahrer signalisiert, dass hier besondere Vorsicht geboten ist. Abb. [3] zeigt die gleiche Verkehrssituation bei Dunkelheit und regnerischen Wetter. Abb. 2: Radweg im Knotenpunkt mit aufgetragener, roter Beschichtung bei Tag Der Radweg ist hier kaum noch zu erkennen und grenzt sich nur sehr schwach von der Straße ab. Es zeigt sich also, dass die erhoffte Signalwirkung gerade dann nicht vorhanden ist, wenn sie am dringendsten benötigt wird. Durch die besonders reflektierenden Eigenschaften des Sonderasphaltes kann hingegen sowohl bei Tag als auch bei Nacht eine optische Differenzierung mit Glitzereffekt des besonderen Verkehrsbereichs erreicht werden. Beschichtungen oder farbige Asphalte führen zu zusätzlichen Herausforderungen, die bei der Entwicklung des Stadtbildes vom Planer berücksichtigt werden sollten. Bei notwendigen Aufgrabungen aufgrund von Wartung und Erneuerung von Versorgungsträgern sind Sanierung in Kleinstflächen mit farbigem Asphalt kaum möglich bzw. mit sehr hohen Kosten verbunden. Zusätzlich kann es generell bei den genannten Lösungen zu Farbänderungen während der Nutzungszeit kommen. Die Wirkung lässt demnach über die Zeit nach. Aus ökologischen Gesichtspunkten besteht bei diesen Lösungen weiterhin der Nachteil, dass eine Wiederverwendung nicht möglich ist und auch keine Recyclingbaustoffe im Produkt selbst verwendet werden können. Gerade hier kann der entwickelte Sonderasphalt sich zusätzlich abheben. Abb. 3: Radweg im Knotenpunkt mit aufgetragener, roter Beschichtung bei Nacht 2. Asphaltmischgutkonzeption und Wirkung Die Zusammensetzung von LUMIVIA unterscheidet sich kaum von der eines herkömmlichen Asphaltmischgutes. Ein Teil der Gesteinskörnungen wird einfach durch gebrochenes Spiegel-/ Glas-Granulate ersetzt. Die endgültige Rezeptur wird auf den Verwendungszweck des Produkts und die Bedürfnisse durch Anpassung der Zugabemengen an Spiegel-/ Glas-Granulat abgestimmt. Beispielsweise können Asphalte für Bereiche, bei denen aus verkehrstechnischen Gründen eine verstärkte Abgrenzung erforderlich ist, mit erhöhten Anteilen an Spiegel-/ Glas-Granulaten hergestellt werden. Soll mit der Zugabe an Spiegel-/ Glas-Granulat ein rein visueller Effekt erzeugt werden, so kann der Anteil reduziert werden. Wichtig ist, dass der eingesetzte, recycelte Glas- und Spiegelbruch für die Verwendung in Asphalt vorbereitet wird. Durch eine besondere Art der Auf bereitung werden die Bruchkanten des Glases und der Spiegel rund geschliffen, die Körnungen in gewünschten Größenverteilung abgesiebt und somit ein spezielles Granulat mit abgestimmter Zusammensetzung erzeugt [Abb. 4]. Ähnlich wie bei verwendeten Materialien in sogenannten Barfußparks wird dadurch sichergestellt, dass keine erhöhte Verletzungsgefahr bzw. die Gefahr der Beschädigung von Reifen hervorgeht. 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 227 Asphalt mit besonderen Eigenschaften: nachhaltig, sicher und repräsentativ Abb. 4: auf bereitetes Spiegel-/ Glas-Granulat für die Zugabe in Asphalt Die Verarbeitung unterscheidet sich üblicherweise nicht signifikant von der des Asphaltes, den der Sonderasphalt ersetzt. Das Ziel ist es, die gleichen Eigenschaften wie z.B. Dichtigkeit und Makrotextur zu erreichen. Der Glitzereffekt ist sofort spürbar und erreicht seine volle Wirkung nach mehrwöchiger Nutzung durch den Straßenverkehr. Bei geringer Verkehrsbeanspruchung sorgt die Abwitterung von Bitumenresten auf dem im Asphalt enthaltenen Spiegel-/ Glas-Granulat für eine Zunahme des Glitzereffektes über die Zeit, insbesondere bei geringen Lufttemperaturen. Die genannten Zeiträume können durch die Erwägung einer Oberflächenbehandlung mittels Hochdruckwasserstrahlen der Asphaltdeckschicht verringert werden. Grundsätzlich können alle Arten von Asphaltdeckschichten in Anlehnung an das deutsche Regelwerk (TL Asphalt-StB 07/ 13 [1], sonstige Merkblätter der FGSV) mit dem Spiegel-/ Glasgranulat hergestellt werden. Mit der ursprünglich vorgesehenen Nutzung in Verkehrsflächen mit untergeordneter Beanspruchungssituation durch Kraftfahrzeuge werden keine erhöhten Anforderungen an die Verformungs-beständigkeit gestellt. Da aber auch die Frage hinsichtlich der Nutzung in Verkehrsflächen mit hohem Verkehrsbeanspruchung, z.B. in Tunneln, aufkam, wurde die Verformungsbeständigkeit einer Asphaltdeckschicht AC 11 D SP mit Spiegel-/ Glas-Granulat im einaxialen Druck-Schwellversuch nach den TP Asphalt- StB , Teil 25 B 1 [2] überprüft. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass die Verformungsbeständigkeit auch für hohe Verkehrsbeanspruchungen problemlos erreicht werden kann [Tab. 1]. Asphaltmischgut AC 11 D SP, 10/ 40- 65,Moräne AC 11 D SP, 10/ 40-65 Moräne, Glas-/ Spiegel- Granulat Dehnung nach 10.000 Lastwechsel 12,8 ‰ 9,3 ‰ Dehnungsrate 2,2 ‰ * 10 4 / n 1,8 ‰ * 10 4 / n Tab. 1: Vergleichende Untersuchung der Verformungsbeständigkeit im einaxialen Druck-Schwellversuch nach den TP Asphalt-StB, Teil 25 B 1 Von Anfang an wurde bei der Konzeption großer Wert auf die Wiederverwendung von Ausbauasphalt in allen Rezepturen gelegt. Die Einführung von mindestens 20-30 M.-% Asphaltgranulat wird im Sonderasphalt aus Gründen der Ressourcenschonung als unverzichtbar angesehen. Zusammen mit dem recycelten Glas- / Spiegel-Granulat beträgt der Recyclinganteil in den so konzipierten Asphaltdeckschichten bis über 50 M.-%. In Abb. 5 sind die angestrebten Massenverhältnisse der verwendeten natürlichen und künstlichen Körnungen mit Asphaltgranulat im Asphaltmischgut visualisiert. Abb. 5: visuallisertes, angestrebtes Massenverhältnis des verwendeten Glas-/ Spiegel-Granulates, Asphaltgranulat und natürlichen Gesteinskönungen in einem Asphaltdeckschichtmischgut AC 8 D S 2.1 Wirkung auf die Verkehrssicherheit Das verwendete Glas-/ Spiegel-Granulat im Sonderasphalt reflektiert natürliches und künstliches Licht und lässt dadurch die Umgebung am Tag und bei Nacht heller wirken. Am Tag fängt der Asphalt an zu funkeln und grenzt sich so automatisch von anderen Verkehrsflächen ab [Abb. 6]. Das sorgt für eine helle und freundliche Atmosphäre und vor allem für eine klare Verkehrsführung. Kraftfahrer werden somit auf die Besonderheit der Fläche hingewiesen und animiert, ihre Geschwindigkeit zu reduzieren. 228 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 Asphalt mit besonderen Eigenschaften: nachhaltig, sicher und repräsentativ Abb. 6: Asphaltdeckschicht mit Glas-/ Spiegel-Granulat bei Tageslicht Durch den einsetzenden Glitzereffekt wird die Asphaltdeckschicht auch bei schlechter Beleuchtung hervorgehoben und grenzt sich dadurch von anderen Verkehrsflächen ab. Das sorgt auch bei Dunkelheit für ein erhöhtes Wohlbefinden und Sicherheitsgefühl beim Nutzer sowie einer besseren Wahrnehmung des Verkehrsbereiches durch Verkehrsteilnehmer anderer Flächen, z.B. Kraftfahrer. Abb. 6: Asphaltdeckschicht mit Glas-/ Spiegel-Granulat bei Nacht 2.2 Ökologische Auswirkungen im Sinne einer verbesserten Nachhaltigkeit Durch die Verwendung hoher Anteile an recycelten Materialien wird ein Beitrag zu Ressourcenschonung geschaffen. Zusätzlich ergeben sich weitere positive Eigenschaften, die sich am Tag und bei Nacht voneinander unterscheiden. Durch das erhöhte Reflexionsvermögen des Asphaltes wird weniger Sonneneinstrahlung und somit Wärme vom Asphalt absorbiert und gespeichert. Durch die verminderte Auf heizung kann ein Beitrag zur Reduzierung innerstädtischer Wärmeinseln im Vergleich zu herkömmlichen Asphaltdeckschichten erreicht werden. Durch die besonders starke Reflexion sowohl der künstlichen als auch natürlichen Lichtquellen erscheint die Umgebung auch bei Dunkelheit heller. Somit ergänzt LUMIVIA die vorhandene Straßenbeleuchtung ohne weitere Energie zuzuführen. Aber auch ohne künstliches Licht entsteht eine natürliche Auf hellung der Oberfläche. 3. Anwendungsmöglichkeiten Die Verwendung des entwickelten Sonderasphaltes LU- MIVIA ist sehr vielfältig und abhängig vom gewünschten planerischen Ziel: • er eignet sich für städtische Straßen aller Art sowie für Vorplätze von Einrichtungen mit Publikumsverkehr (Museum, Schwimmbad, Einkaufszentrum) • er kann bei Bedarf auch bei Verkehrsflächen mit hoher Verkehrsbelastung eingesetzt werden • der glitzernden Oberflächeneffekt kann zur Verschönerung des Stadtbildes genutzt werden und für ein verbessertes Wohlbefinden sorgen • die reflektierenden Eigenschaften des Asphaltes eignen sich besonders für Verkehrswege mit besonderer Zweckbestimmung (z.B. Radwege), da diese sich von sonstigen Flächen bei Tag und Nacht besser abgrenzen • … und vieles mehr. In [Abb. 7] werden einige Anwendungsbeispiele von LUMIVIA aufgezeigt. Abb. 7: Anwendungsbeispiele für Sonderasphalt unter Verwendung von Glas-/ Spiegel-Granulat 4. Zusammenfassung Als Partner der Regionen entwickelt EUROVIA Mobilitätslösungen zur Verbesserung der wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit und Stärkung des sozialen Zusammenhalts durch Planung, Bau und Erhaltung von Verkehrsinfrastrukturen und städtebaulichen Maßnahmen. Durch die Zugabe von Spiegel-/ Glas-Granulat in Asphaltdeckschichten konnte ein Asphaltmischgut entwickelt werden, der besonderen Eigenschaften hervorruft: 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 229 Asphalt mit besonderen Eigenschaften: nachhaltig, sicher und repräsentativ Sicher Durch erhöhte Reflexionseigenschaften können Verkehrswege mit besonderer Zweckbestimmung hervorgehoben und vom üblichen Straßenraum bei Tag und Nacht hervorgehoben werden. Nachhaltig Durch die Verwendung eines hohen Anteils recycelter Produkte wird zur Ressourcenschonung beigetragen. Zusätzlich kann durch die reflektierenden Eigenschaften mit Glitzereffekt bei Dunkelheit vorhandene Beleuchtung ohne Einbringung weiterer Energie ergänzt und somit ein Beitrag zur Energieeinsparung erbracht werden. Repräsentativ Die besonderen funkelnden und glitzernden Oberflächeneigenschaften lassen Vorplätze vor öffentlichen und privaten Einrichtungen aufwerten und verleihen diesen einen edlen Look. Literaturverweise [1] „Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen; TL Asphalt-StB 07/ 13“, FGSV-Verlag GmbH [2] „Technische Prüfvorschriften für Asphalt: Einaxialen Druck-Schwellversuch - Bestimmung des Verformungsverhaltens von Asphalt bei Wärme; TP Asphalt-StB, Teil 25 B 1“