PMA Hessen Mobil Fulda · Fall bei „direktem“ Einbau von PMA auf eine Fräsfläche in einem...

Hessen Mobil, Fulda PMA - Gussasphalt mit offenporiger Oberfläche; Erfahrungen, Ergebnisse, Hinweise

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PMA – "Gussasphalt mit offenporiger Oberfläche" - k ein Widerspruch !

Erfahrungen, Ergebnisse und Hinweise zur Herstellun g und zum Einbau

Allgemeines Eine Asphaltdeckschicht aus einem PMA (Porous Mastic Asphalt) (1) ist ein Gussas-phalt mit offenporiger Oberfläche, der die unterschiedlichen Vorteile von herkömmli-chen bewährten Asphaltdeckschichtbauweisen vereinen und wiederspiegeln soll.

Foto 1: PMA 5 Oberfläche

Verbunden werden, im Rahmen dieser innovativen Bauweise, die Vorteile eines Gussasphaltes mit seiner de facto Wasserundurchlässigkeit als Deckschicht mit de-nen des langjährig bewährten, flexibel herstellbaren Walzasphaltes und lärmtech-nisch günstigen Eigenschaften infolge einer offenporigen Textur in der oberen Deck-schichtphase. Das Prinzip der PMA-Bauweise basiert auf einem bindemittelreichen, niedrigviskosen Mörtel, der während des Einbaus mit einem Asphaltfertiger ohne zusätzliche Verdich-tung in einem hohlraumreichen Gesteinskorngerüst bei hoher Einbautemperatur in die untere Deckschichtphase absinkt. Dies bewirkt, dass sich der untere Teil der Schicht hohlraumarm, nahezu dicht, vergleichbar wie bei einem Gussasphalt, und der obere Teil der Deckschicht (rd. 1/3 der Einbaudicke) hohlraumreich einstellt.

Foto 2: frische PMA 5-Oberfläche mit Bohrkern Foto 3: 3,50 cm PMA 5, als Bohrkern


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In Abstimmung mit der Zentrale von Hessen Mobil und dem KC „Bautech-nik/Fahrbahn“ wurden am Standort Fulda durch das Bauteam 9.6 im Dezernat Bau Osthessen in den Jahren 2012 bis 2014 bei insgesamt drei Deckenerneuerungs-maßnahmen die Bauweise „PMA“ ausgeführt. Insgesamt wurden dabei über 60.000 m² "offenporiger Gussasphalt" als PMA auf Bundesstraßen mit Belastungsklassen Bk 3,2 bzw. 10 eingebaut. In 2012 wurde erstmals im Verlauf einer Deckenbaumaßnahme mit lärmarmen Splittmastixasphalt (SMA 8 S LA) (2) auf der B 254 zunächst ein PMA 5 (LA) (1) in einer Schichtdicke von 3,5 cm auf einer Länge von rd. 700 m als Erprobungsstrecke im 1. Fahrstreifen einer 2+1 Verkehrsführung auf einem dichten Splittmastixbinder (SMA 16 B S, Einbaudicke 5,5 cm) (3) gelegt. In 2013 erfolgte der Einbau eines 3,5 cm dicken PMA 5 auf einem 3,8 km langen Teilstück der ca. 11 m breiten B 27 bei Hünfeld in drei Arbeitstakten, wobei hier der 5,5 cm dicke Asphaltbinder ein AC 16 BS (4) war. Bei der Deckenerneuerung in 2014, im weiteren Verlauf der B 27, wurde ein PMA 5 in zwei unterschiedlichen Einbaubreiten, insgesamt rd. 11,50 m breit und 3,0 cm dick, auf einen SMA 16 B S (9 cm) aufgebaut. Grundsätzliches zur Herstellung von PMA 5-Mischgut Unsere bisherigen Erfahrungen haben die Ergebnisse des Arbeitspapieres für die Ausführung von Asphaltschichten aus Gussasphalt mit offenporiger Oberfläche (AP PMA) von der Bearbeitergruppe AK 7.3.2 „Gussasphalt“ der Forschungsgesellschaft für Straßenwesen Entwurfsausgaben 2012, 2013 und zuletzt vom 04.03.2014 (1) grundsätzlich bestätigt. Allerdings wird hiermit ergänzend auf einige Aspekte besonders hingewiesen, die bei der Herstellung zusätzlich beachtet werden sollten:

• Grundlage in unseren Ausschreibungstexten bei allen drei PMA-Maßnahmen für die Zusammensetzung des PMA 5 Asphaltmischgutes war das jeweilige Arbeitspapier in Verbindung mit den TL Asphalt-StB sowie den ZTV Asphalt-StB.

• Der Widerstand gegen das Polieren sollte dabei wenigstens einen PSV-Wert 51, besser 54, aufweisen, da die Textur des PMA in den oberen 1 – 1,5 cm sehr einem offenporigem Asphalt (PA) gleicht.

• Bei der Mischgutproduktion ist auf eine konstant eingestellte Heissabsiebung, verbunden mit einer gleichbleibenden Einstellung der Vordosierung, zu ach-ten. Dabei sollten Probemischungen im Werk gefahren und mit der Erstprüfung abgeglichen werden. Da der Mörtel in die untere Schichtzone absinken soll, darf die grobe Ge-steinskörnung 2/5 keinen nennenswerten Unterkornanteil aufweisen und der „Natursand (0/1)“ sollte einen Größtkorndurchmesser von 1 mm nicht über-schreiten (ohne „Überkornanteil“).

• Alle drei Maßnahmen wurden mit einem gleichmäßig gemahlenen Kalkstein-füller CC 80 gefahren, die Rückführung von Eigenfüller sollte, wegen der ten-denziell versteifenden Wirkung, vermieden werden.


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• Eine permanente Überprüfung der Temperaturen bei der Herstellung am Trommel- bzw. Mischerauslauf sollte zwecks Vermeidung eines Bindemittelab-laufens durchgeführt werden. Je nach verwendetem Bindemittel ist eine Asphaltmischguttemperatur bei der Herstellung in der Mischanlage von 200-220 °C erforderlich.

• Eine Silolagerung ist für eine Einbaukontinuität mit PMA möglich. Die Mischleistung betrug 700 – 800 t/d, allerdings wurde bewusst, zur besse-ren Qualitätssicherung, nur PMA an diesem Tag gemischt.

• Die Lieferung des PMA Mischguts auf die Baustelle erfolgte durch Lieferfahr-zeugen mit Aufbauten in Wannenform, die ein sauberes Abladen/Abrutschen des Asphaltmischgutes von der Ladefläche ermöglichten.

Für alle unsere drei v.g. Deckenerneuerungen hat die Firma F.C. Nüdling (FCN) As-phaltmischwerk Suhl die Erstprüfungen erstellt. Eingebaut wurden die PMA-Deckschichten im Auftrag von Hessen Mobil durch die Firmen:

• Hermann Kirchner GmbH, Bad Hersfeld, in 2012 auf der B 254 bei Bimbach (ca. 2700 m², 1. Erprobungsstrecke)

• Gebr. StolzGmbH & Co KG, Hammelburg, in 2013 auf der B27 bei Hünfeld (rd. 41.800 m²) und

• Stutz GmbH, Kirchheim, in 2014 auf der B 27 bei Burghaun (ca. 23.000 m²) Erkenntnisse zum Einbau von PMA 5 - Mischgut Die Einbau- und Ausführungsgrundzüge gem. den ZTV Asphalt sind auch beim PMA zu beachten und haben Gültigkeit. Dennoch verhält sich ein PMA in seiner Verarbeitung "anders" als herkömmliches Walzasphalt- bzw. Gussasphaltmischgut. Es ist zielführend, wenn im Vorfeld der eigentlichen Einbauplanung des Auftragneh-mers (AN) ein gemeinsames Startgespräch mit den Partnern: Asphaltmischwerk, AN und Auftraggeber (AG) stattfindet, in dem, alle grundsätzlichen Prozesse hinsichtlich Herstellung, Transport, Einbau und Dokumentation besprochen und auf der Ver-tragsgrundlage abgestimmt werden. Unsere Erfahrung hat gezeigt, dass aufgrund des speziellen Asphaltmischgutes zur Sicherung der Einbauqualität eine "feste" Einbaukolonne bzw. zumindest derselbe Einbaumeister zu qualifizierten Ergebnissen beigetragen haben. Die Asphalteinbaukolonne sollte immer vor dem Einbaubeginn Erläuterungen über die Besonderheiten des PMA-Mischgutes erhalten. Da es sich um ein neues, innovatives Asphaltmischgut handelt, ist es als sinnvoll zu erachten auf der Baustelle den Einsatz eines Asphaltkoordinators für eine erweiterte Dokumentation, Transportfragen, Probenahme, Beschicker- und Walzeneinsatz als zusätzlichen Aufwand im Bauvertrag festzuschreiben. Dies hat u.a. sicher einen kontinuierlichen Ablauf auf der Baustelle begünstigt und somit zur Steigerung einer gleichmäßigen Asphalteinbauqualität geführt. Als Unterlage für die PMA-Deckschicht ist bei unseren drei Baumaßnahmen jeweils eine neue Asphaltbinderschicht, entweder als SMA 16 BS oder als AC 16 BS (4) zum


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Einsatz gekommen, wobei wir die Anforderungen immer an die Grenzwerte der Un-ebenheit auf <= 4 mm / 4 m festgelegt hatten. Die Anforderung wurde leicht eingehalten, da der Einbau der Decke, aus Asphaltbin-der und PMA, jeweils mit einem Beschicker ausgeführt wurde. Auch die Vorgabe für die maximal zulässige Unebenheit der Fräsfläche unter dem Asphaltbinder wurde in der Leistungsbeschreibung auf 4 mm festgelegt, was auch im Fall bei „direktem“ Einbau von PMA auf eine Fräsfläche in einem Teilbereich (Probe-feld) keine Unebenheiten größer 4 mm nach sich zog. Insgesamt wurden durchgängig hervorragende Ergebnisse im Rahmen der Eben-heitsmessungen registriert. Es wurden beim PMA-Einbau stets Unebenheiten von <= 3 mm / 4 m erreicht. Der erforderliche Schichtenverbund wurde bei allen drei PMA-Maßnahmen dadurch erreicht, dass zur „Staubbindung“, jeweils nur 150 g/m² polymermodifizierte Bi-tumenemulsion C 60 BP1-S flächig und maschinell aufgesprüht wurde. Die geringe Menge ist zum einen durch den mörtelreichen und an der Oberfläche dichten SMA- Binder und zum anderen durch den mörtelreichen PMA begründet. Beides trägt zu einem sehr guten Schichtenverbund bei. In einem Fall wurde in einem Probefeld bereichsweise auch mehr Bitumenemulsion aufgebracht. Doch das Ergebnis der Prüfungen zum Schichtenverbund wurde nicht positiv hinsichtlich der erreichbaren Scherkraft beeinflusst. Mit der Verwendung einer größeren Menge an Emulsion nahm die maximale Scherkraft tendenziell sogar ab. Der eigentliche maschinentechnische Einbau erfolgte mit konventionellen Straßenfer-tigern, die ohne Pressleisten und ohne Vibration arbeiteten. Die Tamperdrehzahl wurde auf die kleinstmögliche Einstellung von <= 500 U/min reduziert. Vor Einbaubeginn sollten am Fertiger der Mischgutkübel, die Bohle, die Verteiler-schnecke, die Seitenschieber sowie der Beschicker „maximal“, ggf. mit Gasbrennern, vorgeheizt werden. Gute Erfahrungen wurden auch damit gemacht, dass zunächst eine Teilmenge PMA-Mischgut einige Minuten im Fertiger verblieb, um anschließend ohne Einbau durch das Gerät "durchgefördert" zu werden. Damit wurden nahezu einheitliche Temperaturbedingungen im gesamten Einbauag-gregat erreicht.

Foto 4: Einbauzug mit Mischgutsattel, Beschicker und Fertiger


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Um ein gleichmäßiges Verteilen des Asphaltmischgutes in gesamter Einbaubreite zu erreichen, wurde darauf geachtet, dass die Verteilerschnecke, bei gleichbleibender Einbaubreite, rd. ca. 20 cm bis 30 cm vor die Seitenschieber des Fertigers angebaut wurde.

Foto 5: Abstand zwischen Verteilerschnecke und Seitenschieber

Das Abkippen des PMA-Mischgutes aus dem Transportfahrzeug in den Beschicker- bzw. Fertigerkübel sollte kontrolliert und ggf. mit einem Einweiser erfolgen, da das mörtelreiche Asphaltmischgut leicht über die Kübelränder läuft. Der Einsatz eines Beschickers, auch ohne großen Aufnahmekübel am Fertiger, hat sich wegen der gleichmäßigen Materialverteilung im Fertiger und des kontinuierlichen Materialstroms -- kein Anhalten, kein Stillstand der Verteilerschnecke --, als vorteil-haft für eine verbesserte Asphalteinbauqualität erwiesen. Dabei sollte auf ein mög-lichst kurzes Beschickertransportband und/oder doppelte Abstreifbleche am Förder-band sowie eine geringe Materialfallhöhe in den Fertigerkübel wertgelegt werden, damit nahezu kein Mischgut zwischen die beiden Einbaugeräte fällt oder sich auf dem Kübelrand auftürmt und dort erkaltet.

Foto 6: Beschicker mit kurzem Förderband


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Dem Füllungsgrad und einem nahezu Leerfahren des Kübels sollte bei diesem „hochtemperierten“ Asphaltmischgut besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden, um Randverkrustungen bzw. stark erkaltetes Mischgut zu vermeiden. Erkaltetes Asphaltmischgut aus dem Fertigerkübel oder vor den Seitenschiebern darf nicht eingebaut werden. Es ist händisch seitlich herauszunehmen. Ein Beschicker-/Fertigerkübel sollte daher öfter geklappt und sofort wieder befüllt werden, bevor das Kratzerband eingeschaltet wird.

Foto 7: Beschickerkübel, nahezu leer gefahren Foto 8: Beschickerkübel, geklappt PMA-Mischgut „von Hand“ nachzulegen/-werfen ist zu unterlassen, es wird dadurch eine auf Dauer schadhafte Oberflächentextur erzeugt. Die Erfahrung zeigt, dass bei einer Herstellungstemperatur des PMA zwischen 200 - 220°C eine Einbautemperatur, gemessen an der Verteilerschnecke, von 180° - 200°C nicht unterschritten werden sollte. Erst bei dieser Einbautemperatur kann der Mörtel entsprechend gleichmäßig in die untere Deckschichtphase absinken. Unsere drei Maßnahmen wurden aufgrund der noch akzeptablen Entfernung zwi-schen dem Asphaltmischwerk und Einbaustelle ( rd. 30 km bzw. ca. 45 Min Fahrtzeit, warmes, trockenes Sommerwetter, kaum Wind) nicht mit Hilfe von thermoisolierten Transportfahrzeugen ausgeführt. Der Einsatz derartiger Fahrzeuge hätte durchaus seine Berechtigung, wenn längere Fahrstrecken bzw. größere Zeitfenster zwischen Mischwerk und Einbau sowie schlechtere Witterungsverhältnisse anstehen, da ein erfolgreiches Einbauergebnis beim PMA-Mischgut im Wesentlichen durch eine hohe erforderliche Einbautemperatur gekennzeichnet ist (5). Die geeigneten Einbaugeschwindigkeiten lagen bei allen drei PMA-Maßnahmen zwi-schen 2 – 4 m/min. Ist die Asphalteinbaugeschwindigkeit zu groß, bilden sich leicht bereichsweise, meis-tens in der Mitte der Grundbohle, an der Oberfläche Mörtelanreicherungen, wobei sich der Mörtel bis zum Erkalten nicht mehr vollständig nach unten absetzen kann.


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Foto 9: frisch eingebaute PMA 5-Deckschicht

Schichtdickenmessungen erfolgten bei den drei Maßnahmen immer mit Hilfe des elektromagnetischen Messverfahrens wobei zuvor Messfolien auf dem Asphaltbinder verlegt worden waren. Beim Einbau in 2014 mit einem PMA 5 in 3,0 cm Dicke auf einen SMA 16 BS wurde vereinzelt ein „Aufschwimmen“ der Klebemessfolien, möglicherweise infolge zu hoher Einbautemperatur und/oder der zu geringen Schichtdicke bzw. ggf. eines nicht ge-eigneten Folienkleber festgestellt. Bei dieser Einbaudicke ist ggf. die Verwendung von Messplättchen, wie bei Kompak-tasphalt, oder die Verwendung von anderen Klebemessfolien zu prüfen. Eine PMA-Deckschicht benötigt keine Verdichtung mittels Walzen. Der PMA ist zu-nächst für das Absetzen des Mörtels "in Ruhe" zu lassen und erst ab einer Oberflä-chentemperatur von ca. 140 - 125 °C leicht „auszubügeln“. Dabei darf die Glattmantelwalze, mit ca. 5 - 9 t Betriebsgewicht, die PMA-Deckschicht ohne Vibration oder Oszilation, also nur statisch, befahren. Völlig ungeeignet sind Gummiradwalzen oder Kombiwalzen. Ein PMA wird nicht abgestumpft, um nicht die Offenporigkeit an der Oberfläche und somit die lärmtechnischen Eigenschaften negativ zu beeinflussen. Die Randverdichtung/das Andrücken des Schichtrandes erfolgt mit einem Walzen-Kantenrad, wie bei üblichem Walzasphalt. Eine seitliche Randabdichtung am höher-liegenden Rand wird empfohlen. Tagesansätze und/oder Längs- und Querfugen sowie Längsnähte sollten vor dem Anbauen senkrecht, trocken mit Absaugung, geschnitten werden, damit der Schneid-schlamm die offene Textur nicht zusetzt. Auf einen Versatz der Schichten auch bei Asphaltbinder- und -tragschichten kann verzichtet werden. Vielmehr sollte beim Asphalteinbau grundsätzlich kein Versatz mehr ausgeführt wer-den, um nicht später parallel verlaufende Risse zu erhalten. Für alle Schichten über-einander ist dabei nur eine geschnittene Vergussfuge auszuführen. Damit erhält man ggf. später nur eine kontrollierbare offene Fuge bzw. einen klaren Riss, der fachtechnisch sauber saniert werden kann.


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Foto 10: Senkrechtes Schneiden der eingebauten Decke Foto 11: geschnittene Y-Fuge im PMA 5 Bei einer PMA-Deckschicht hat sich die Herstellung von Nähten und Fugen mittels einer gefrästen Y-Fuge einschließlich Abdeckstreifen bewährt. Dabei wird die vormals senkrecht angebaute Flanke durch eine Y-Fräse rd. 20 mm breit, trocken aufgefräst und nach den fachlich üblichen Arbeitsgängen mit Fu-genverguss verfüllt. Durch die schrägverlaufenden Fugenwandungen ist die Seiten-flankenhaftung höher als bei senkrecht hergestellten Wandungen, wodurch eine län-ger haltbare Fugendichtigkeit zu erwarten ist. Eine feuchte PMA-Oberfläche oder nass geschnittene Fugen benötigen längere Zeit bis zum Abtrocknen, da selbst nach einer Trocknung des Fugenspaltes immer noch Feuchtigkeit aus der offenporigen Zone der PMA-Schicht austritt und somit eine z. T. erneute Trocknung erforderlich macht. Anschließend erfolgt die Herstellung eines abgestreuten, ca. 40 mm breiten Ab-deckstreifens über den verfüllten Naht-/Fugespalt mittels „Ziehschuh“. Vorzugweise wird dafür eine härtere als zur klassischen Fugenverfüllung eingestellte Fugenmasse N 2 verwendet. Der Vorteil des Abdeckens ist dabei, dass beschädigte Randbereiche der PMA-Deckschicht durch das Herausfräsen oder das Schneiden mit dem Abdeckstreifen überdeckt werden und kein weiterer Substanzverlust am Schnittrand mehr erfolgen kann. Dieses Fräs-Verguss-Verfahren (6) mit bandartiger Abdeckung wurde insbesondere bei offenporigen Deckschichten, wie z.B. bei einer SMA LA-Deckschicht schon in 2011 und jetzt beim PMA-Einbau im Standort Fulda von Hessen Mobil mit positiven Erfahrungen ausgeführt. Alle durch die RAP-Stra-Prüfstellen von Hessen Mobil durchgeführten Kontrollprü-fungen ergaben bei den drei PMA-Strecken keine unzulässigen Abweichungen in den geforderten Eigenschaften aus Erstprüfung, Vertragsvorgaben und den Zielwer-ten des v.g. Arbeitspapieres. Beispielweise wurden der geforderte, angestrebte Schichtenverbund, der Hohlraum- und der erforderliche Bindemittelgehalt immer erreicht bzw. eingehalten.


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Ausblick und Fazit Das beschriebene Konzept einer Asphaltdeckschicht aus PMA 5-Mischgut verspricht wichtige Eigenschaften in sich wie: Verformungsbeständigkeit, sicheren Schichten-verbund, Dichtigkeit und gleichzeitige Lärmreduktion zu vereinen. Die Einbaumöglichkeit dieser offenporigen, aber dennoch nach „unten“, dichten As-phaltdeckschicht auf Brückenbauwerken wäre gegeben. Zunächst bleibt aber abzuwarten, in wie weit eine angestrebte Dauerhaftigkeit gege-ben und zu bewerten ist. Hierfür werden längere Liegezeiten und ein aufmerksames Beobachten der entsprechenden Streckenbereiche erforderlich. Lärmtechnische Untersuchungen und der Vergleich mit anderen Deckschichtvarian-ten stehen noch aus. Grundsätzlich muss herausgestellt werden, dass Asphaltdeckschichten aus einem PMA-Mischgut nur die Erwartungen erfüllen können, wenn die Asphaltmischguther-stellung mit allen Baustoffkomponenten sowie der Einbau unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Erkenntnissen mit großer Sorgfalt aufeinander abgestimmt wer-den. Auch andere Bundesländer haben mit PMA-Mischgut zwischenzeitlich Erfahrungen gemacht, die gemeinsam mit denen von Hessen Mobil und dem aktuellen Stand der Erkenntnisse des Arbeitskreises 7.3.2 „Gussasphalt“ der Forschungsgesellschaft zum Thema Porous Mastic Asphalt einen weiteren Schritt zur Prozesssicherheit und später zur „ZTV-Reife“ führen können. Fulda, Februar 2015 Verfasser: Dipl.- Ing. Klaus-Uwe Timmert Hessen Mobil, Fulda Teamleiter - Erhaltung - im Dezernat 9 Bau Osthessen Literatur: (1) Forschungsgesellschaft für Straßen- u. Verkehrswesen: Arbeitspapier für die Aus-führung von Asphaltschichten aus Gussasphalt mit offenporiger Oberfläche (AP PMA 2014), Bearbeitergruppe aus dem AK 7.3.2 Gussasphalt (2) Gärtner,K.;Graf,K.;Schünemann,M.: Lärmtechnisch optimierte Deckschicht aus Splittmastixasphalt, DAV „asphalt“ 01/2010 (3) Forschungsgesellschaft für Straßen- u. Verkehrswesen: Entwurf - Hinweise für die Planung und Ausführung von Alternativen Asphaltbinderschichten (H AI ABi Jan. 2014)


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(4) Forschungsgesellschaft für Straßen- u. Verkehrswesen: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächen aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB 07/13), FGSV Verlag GmbH, Köln (5) Timmert,K.-U.; Erfahrungsbericht - Maßnahmen zur Steigerung der Asphaltein-bauqualität bei der Deckenerneuerung auf der B 279 Gersfeld - Altenfeld, Dezember 2014 (6) Forschungsgesellschaft für Straßen- u. Verkehrswesen: Hinweise für das Schlie-ßen und die Sanierung von Rissen sowie schadhaften Nähten und Anschlüssen in Verkehrsflächen aus Asphalt (H SR 2003) FGSV Verlag, Köln

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