Dr. Dirk Sewing, Kalkfabrik Netstal AG

Kalkhydrat bürgert sich mittlerweile in der Schweiz immer mehr als preisgünstiger und effizienter Asphaltzusatz ein. Nach den ersten Teststrecken anfangs der 2000er-Jahre werden immer mehr Deckbeläge mit diesem multifunktionalen Additiv eingebaut. Kalkhydrat verbessert die Haftung zwischen Bitumen und Mineralkorn, wirkt der Quellung von Tonmineralien entgegen, verlangsamt die Bindemittelalterung und erhöht die Wärmestandfestigkeit. Die Wirksamkeit hat sich in unterschiedlichen Belagsgemischen erwiesen. Mittlerweile liegen Ergebnisse von Bohrkernuntersuchungen an verschiedenen Testbelägen vor. Im Folgenden werden die Ergebnisse an einem Splittmastixasphalt auf einem Kreisel sowie an einem Drainbelag von einer Autobahn beschrieben.

1. Splittmastixasphalt

Beim untersuchten SMA 11 handelt es sich um einen Testbelag, der im Jahr 2001 auf einem Kreisel in Glarus eingebaut worden ist. Eine Fahrspur (Richtung Netstal) wurde mit einem Zusatz von 2 % Kalkhydrat versehen. In der anderen (Richtung Glarus) wurde dagegen zu Vergleichszwecken ein konventioneller SMA 11 (ohne Kalkhydrat) eingebaut. Die Voraussetzungen für einen Vergleich waren günstig, da auf beiden Fahrspuren praktisch dieselben Voraussetzungen bezüglich Klima, Verkehr, Rezeptur und Hohlraumgehalt herrschen. Die vorliegenden Untersuchungen wurden nach zehn Jahren zusammengefasst.¹⁾

Die ersten Untersuchungen an Bohrkernen wurden nach zwei Jahren Liegezeit (2003) vorgenommen. Damals hatte sich der wesentlichste Unterschied im einachsialen Druckschwellversuch ergeben: Die Dehnungsrate im Belag ohne Kalkhydrat lag etwa beim 1.7-fachen des Belags mit Kalkhydrat. Hiermit wurde dem Kalkhydrat enthaltenden Belag eine deutlich verbesserte Wärmestandfestigkeit attestiert.

Die zweite Untersuchungskampagne wurde nach vier Jahren Liegezeit (2005) durchgeführt. Weiterhin lag die Dehnungsrate ohne Kalkhydrat etwa 1.6 mal so hoch wie in der mit Kalkhydrat versehenen Variante. Kalkhydrat wurde erneut eine verbessernde Wirkung auf die Asphalteigenschaften (Verhalten bei Wärme und gegenüber Alterung) bescheinigt.

Parallel zu obigen Untersuchungen wurden an der EMPA Druckschwellversuche und komplexe Modulmessungen an Bohrkernen durchgeführt. Hierbei wurde festgestellt, dass im mittleren Temperaturbereich bei niedrigen Belastungsfrequenzen höhere Modulwerte in den Bohrkernen mit Kalkhydrat auftraten. Ausserdem zeigte sich in den Belagsproben mit Kalkhydrat ein deutlich höherer Widerstand gegen Verformung. Dies entspricht einer klaren Stabilitätsverbesserung durch Kalkhydrat.²⁾

Nach insgesamt zehn Jahren wurden dann im Mai 2011 erneut Bohrkerne entnommen, welche einem identischen Untersuchungsprogramm unterzogen wurden. Hierbei sticht erneut besonders der Vorteil bei der Dehnungsrate des Kalkhydrat enthaltenden Belags hervor.

2. Drainbelag

Der getestete DRA 11 wurde im Rahmen einer Erneuerung im Sommer 2004 auf der A1 zwischen Rothrist und Lenzburg eingebaut. Auch dieses Teilstück sollte als Teststrecke genutzt werden. Deshalb wurde eine Fahrspur (Richtung Zürich) mit 2 % Kalkhydrat versehen, auf der zweiten Fahrspur (Richtung Bern) wurde ein herkömmlicher DRA 11 (ohne Kalkhydrat) eingebaut. Auch bei dieser Teststrecke lagen in beiden Richtungen praktisch identische Belastungsverhältnisse vor. Es wurden Bohrkerne nach drei³⁾ und nach sechs Jahren⁴⁾ untersucht.

Die Untersuchungen an Bohrkernen nach drei Jahren ergaben für den Belag mit Kalkhydrat in etwa die halbe Dehnungsrate vergleichen mit dem konventionellen Belag. Dies kommt einer massiven Verbesserung der Wärmestandfestigkeit bei Zusatz von 2 % Kalkhydrat gleich.

Um weitere Langzeiterfahrungen zu dokumentieren, liess das Astra im Sommer 2010, also sechs Jahre nach dem Einbau, nochmals Bohrkerne von beiden Fahrspuren entnehmen. Diese wurden wiederum auf Standfestigkeit getestet.

Im Vergleich zu den Untersuchungen nach drei Jahren lag der Unterschied in der Dehnungsrate nach sechs Jahren nicht mehr ganz so drastisch. Ohne Kalkhydrat ergab sich aber immerhin noch eine um gut 50 % höhere Dehnungsrate. Auch wenn die Absolutwerte nach sechs Jahren deutlich niedriger liegen als nach dreien, bestätigt sich eine klare Verbesserung der Wärmestandfestigkeit des Belags.

3. Schlussfolgerung

Kalkhydrat hat sich bisher als effizientes Additiv für bituminöse Beläge erwiesen. Sowohl in SMA- als auch in DRA-Gemischen zeigen sich klare Vorteile bezüglich der Wärmestandfestigkeit. Ein Risiko kann nach heutigem Stand des Wissens ausgeschlossen werden, da in Europa inzwischen eine kaum noch überschaubare Anzahl an Asphaltbelägen mit Kalkhydrat eingebaut werden, hierbei aber bis heute keine Schäden bekannt wurden. Trotz der offensichtlichen Vorteile ist Kalkhydrat bezogen auf die Gesamtkosten des Belags als äusserst günstiges Additiv zu werten. Ein Zusatz von 2 Massen-% Kalkhydrat resultiert in Mehrkosten von nur 5.- Franken. Hieraus ergeben sich massive Verbesserungen in der Standfestigkeit, wodurch sich die Reparaturzyklen eindeutig verringern lassen.

4. Quellen

1. Institut für Materialprüfung Dr. Schellenberg Rottweil GmbH, Bericht 11F0024, 06.06.2011, Teststrecke am Kreisel Glarus, 3. Untersuchungskampagne, Auftrag der Kalkfabrik Netstal AG
2. EMPA Dübendorf, Prüfbericht Nr. 439'762, 18.10.2005, Untersuchung von bitumenhaltigem Mischgut und Bohrkernen, Mischgut SMA 11 S, Bindemittel 70/100, Auftrag der Kalkfabrik Netstal AG
3. Institut für Materialprüfung Dr. Schellenberg Rottweil GmbH, Bericht 07F0089, 07.12.2007, Untersuchung der Wirkung von Kalkhydrat auf die Eigenschaften von Drainasphalt DRA 11, Auftrag der Kalkfabrik Netstal AG
4. IMP Bautest AG Oberbuchsiten, Bericht 211379.2, März 2011, Untersuchung der Wirkung von Kalkhydrat auf die Eigenschaften von Drainasphalt DRA 11, Auftrag des Bundesamt für Strassen ASTRA

Abb. 1: Dehnungsrate SMA 11 mit Kalkhydrat1)		Abb. 2: Dehnungsrate SMA 11 ohne Kalkhydrat1)
Abb. 3: Dehnungsrate DRA 11 mit Kalkhydrat4)		Abb. 4: Dehnungsrate DRA 11 ohne Kalkhydrat4)