The impact of measures introduced in 2012 and implemented a short time later aimed at optimising the durability of asphalt pavements

Prof. Dr.-Ing. H.-H. Weßelborg, Münster

In dem vorliegenden Beitrag wird über kurzfristig umgesetzte Maßnahmen zur Optimierung der Dauerhaftigkeit von Asphaltstraßen berichtet, die im August 2012 durch das Allgemeine Rundschreiben Straßenbau Nr. 11/2012 (ARS 11/2012) eingeführt wurden. Nach der Darstellung der Vorgehensweise bei der Erarbeitung der entsprechenden Regelungen wird über die Auswertung von zwei Datenerfassungen berichtet, die die Situation vor (2012/ 2013) und nach (2014/2015) der Veröffentlichung des ARS 11/2012 erfassen. Hierdurch werden die Auswirkungen der ergriffenen Maßnahmen zur Optimierung der Dauerhaftigkeit von Asphaltstraßen deutlich. Es zeigt sich, dass die ergriffenen Maßnahmen aus straßenbautechnischer Sicht in die gewünschte Richtung wirken und die vorgenommenen Änderungen sowie Ergänzungen im asphalttechnologischen Regelwerk in der Praxis aufgenommen und umgesetzt wurden. Die Zielsetzung, eine Verbesserung der Dauerhaftigkeit durch ein dichtes und langlebiges Asphaltmischgut anzustreben, wurde erreicht. In Bezug auf das Ziel, das Asphaltmischgut hochwertig einzubauen, ist festzustellen, dass auch diese Zielsetzung erreicht wurde.

This paper focuses on measures that seek to optimise the durability of asphalt pavements. These specific measures were introduced in August 2012 with the publication of General circular concerning road construction No. 11/2012 (ARS 11/2012) and were implemented a short time later. To begin with, the paper describes the process involved in drafting the corresponding regulations. It then reports on the evaluation of two sets of data: one describing the situation before (2012/2013) and one after (2014/2015) the publication of ARS 11/2012. This data evaluation clearly illustrates the impact of the measures implemented with a view to optimising the durability of asphalt pavements. It is clear that the measures implemented are, from a road engineering perspective, having the desired effect. Moreover, the amendments and supplements to the regulations relating to asphalt technology have been adopted in practice and implemented. In short, two objectives were reached: firstly, the improvement of durability using a dense and longlife asphalt mixture, and secondly, the high-quality application of the asphalt mixture.

The systematic use of road inventory data

Dr.-Ing. C. Dröge, Gelsenkirchen

Ziel des Infrastrukturmanagements ist es, alle Aktivitäten und Prozesse zu unterstützen, die notwendig sind, um mithilfe des netzweiten Bestandes von Straßen über einen gewissen Zeitraum ein definiertes Leistungsniveau der Verkehrswege zu gewährleisten. Entscheidungen müssen sich auf eine ausreichende und zutreffende Datengrundlage stützen können. Bestandsdaten gewinnen als Entscheidungsgrundlage für das Infrastrukturmanagement eine zunehmende Bedeutung. Möglichkeiten einer Straßenbauverwaltung, vorhandene Daten zu nutzen, sind im Nachfolgenden dargestellt. Dabei beschränkt sich die Darstellung auf  Beispiele für das Erhaltungsmanagement im Streckenbau, nämlich Daten zum Aufbau des Oberbaus, zum Querschnitt, zum Straßenzustand, zur Verkehrsbelastung und zu Kontrollprüfungen. Am Beispiel der Vorgehensweise in NRW werden zunächst Aussagen zu Bauweisenbewährung, Sicherheit für die Straßennutzer, Lärmwirkung und Straßendimensionierung getroffen. Hieraus abgeleitete Handlungsfelder werden angesprochen. Es folgt die Darstellung eines neuen Datenaufbereitungssystems. Durch ein neues, sog. Internes Kontrollsystem (IKS) wird es möglich, die Bauausführungsqualität und die Bewährung unter Verkehrsbeanspruchung zu beurteilen. Dabei werden insbesondere Kontrollprüfungsdaten zur Bauausführung georeferenziert gesammelt und auswertbar gemacht. Baustellenscharfe und auch netzweite Sichtweisen werden möglich. Beispiele aus dem Asphaltstraßenbau werden genannt. Das System ermöglicht mittelfristig, regionale Erfahrungen mit Bauweisen zu sammeln und entsprechend optimierende Schritte
einzuleiten.

The objective of infrastructure management is to support all activities and processes that are necessary to guarantee a predefined level of road performance over a certain period of time with the help of the road network inventory. Decisions must be based on sufficient and accurate data. Road inventory data is becoming an increasingly important basis for decision-making in the field of infrastructure management. This paper outlines possible ways in which a road administration can use existing data, whereby it restricts itself to examples relating to maintenance management in the field of road construction, namely data regarding the pavement structure, cross-section, condition of the road, traffic load, and check-testing. First of all, based on the example of the approach adopted in the German state of North Rhine-Westphalia, statements are made on how each structure has performed, safety for the road-user, noise effect, and road design. Areas of activity derived from these factors are then examined. This is followed by the presentation of a new data preparation system. Thanks to a new 'Internal Control System' (IKS), it is possible to assess the quality of the structure and its performance under traffic. To this end, check-testing data on the structure are georeferenced and prepared for analysis. This allows for both small- and large-scale perspectives (e. g. from the level of specific roadworks to network level). Examples from the field of asphalt paving are given. This system makes it possible to gain regional experience with certain structures/construction methods in the medium term and to take appropriate optimized action.

Performance based requirements for asphalt pavements in construction contracts – state of the art

Dr.-Ing. S. Lipke, Düsseldorf

Mit den RDO Asphalt 09 bestünde die Möglichkeit für Baumaßnahmen, von einem standardisierten Konstruktionsaufbau nach den Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen abzusehen und stattdessen eine individuelle Dimensionierung vorzunehmen. Bei der rechnerischen Dimensionierung erfolgt die Festlegung der Schichtdicken des konstruktiven Asphaltoberbaus vorrangig in Abhängigkeit von den zu verwendenden Asphalteigenschaften. Für die Ermittlung der erforderlichen dimensionierungsrelevanten Asphalteigenschaften, dies sind im Wesentlichen Ermüdung und Steifigkeit, sind zusätzliche Materialuntersuchungen notwendig, die in ihrem Aufwand deutlich den für eine klassische Asphaltmischgutkonzeption und Bauwerksabnahme übersteigen. Aber auch die Eingangsparameter – klimatische Bedingungen und Verkehrsbeanspruchung – und vor allem deren Beibehaltung bei den durchzuführenden Nutzungszeitberechnungen für alle relevanten Phasen (Ausschreibung, Angebot und Abnahme) müssen eindeutig definiert sein.

With the RDO Asphalt 09, there would be the possibility for construction projects to desist from a standardized pavement construction according to the Guidelines for the standardized design of pavements for traffic areas and instead to perform an individual pavement design. In the analytical design, the layer thicknesses of the asphalt pavement structure are determined primarily as a function of the asphalt properties to be used. In order to determine the required design-relevant asphalt properties, which are essentially fatigue and stiffness, additional material investigations are necessary, which in their effort clearly exceed that for a classical asphalt mix conception and acceptance of construction work. However, the input parameters – climatic conditions and traffic stress – and, above all, their retention in the service life calculations to be implemented for all relevant phases (tendering, quotation and acceptance) must be clearly defined.

Mix design of mastix asphalt – Considerations for quantitative addition of binder

Dipl.-Ing. M. Müller, Bremen
S. Duscha, B. Eng., Berlin

läge.
Die Gründe hierfür werden erläutert und beispielhaft verdeutlicht. Die Zusammensetzung von Gussasphalten erfolgt in Deutschland auf Grundlage der TL Asphalt-StB 07/13. Neben Anforderungen an die statische Stempeleindringtiefe stehen keine weiteren genau definierten Bewertungsmaßstäbe für die Qualitätsbestimmung des Gussasphaltes zur Verfügung. Es ist dennoch bekannt, dass die Einbeziehung einer Anforderung zum Bindemittelüberschuss die konzeptionelle Bewertung der Gussasphaltrezeptur unterstützen kann. Die dargestellten und erläuterten Untersuchungen von Gussasphalten mit variierenden Bindemittelüberschüssen belegen, dass sich dessen Gebrauchsverhalten maßgeblich am Bindemittelüberschuss orientiert. Neben Untersuchungen und daraus resultierenden Empfehlungen zur Festlegung des Bindemittelgehaltes über die Kenntnis des Bindemittelüberschusses kommt es auch zu Betrachtungen eines Verfahrens zur notwendigen Ermittlung der Rütteldichte an den Gesteinskörnungen. Es werden weiterhin die physikalischen Eigenschaften der verwendeten Bitumen für dauerhafte Gussasphaltbeläge in die Gesamtbetrachtungen einbezogen. Der Einfluss des Bindemittels auf die Gebrauchseigenschaften von Gussasphalt wird unter Berücksichtigung der Verarbeitbarkeit, der Verformungsbeständigkeit und der Kälteresistenz erläutert.

The technical concept of mastic asphalt offers the conditions for very durable road surfaces. The reasons are explained and exemplified. The mix design of mastic asphalt in Germany is based on the TL Asphalt-StB 07/13. Beside the requirements for the static penetration, no further exactly defined criteria are available to determine the quality of the mastic asphalt mixture. Nevertheless, it is known that the excess binder content can support the quality of the mastic asphalt composition. In a study, the amount of excess bitumen has been changed in various tests and it has been proven that the excess of bitumen does support the performance of mastic asphalt mixtures. Beside recommendations for the total binder content, there are also ideas for a method to determine the tap density of the aggregates. In addition, the physical properties of the bitumen have been taken into account to achieve sustainable mastic asphalt pavements. The influence of the bitumen on the properties of mastic asphalt is explained under consideration of the workability, the resistance to deformation and the resistance to cracking.