Asphaltstraßen: Aufbau, Schichten und Funktionen

“Der Asphaltstraßenbau in Deutschland war noch nie wichtiger als heute. Seit Jahren hat Deutschland zu wenig in seine Infrastruktur investiert – viel weniger als in anderen europäischen Ländern – und Straßenneubau und -sanierung müssen vorangetrieben werden, denn „ein modernes Straßennetz ist unerlässlich für unsere wirtschaftliche Leistungsfähigkeit“ .  Zitat Oliver Nohse, Präsident DAV

Asphaltstraßen gehören zu den wiederverwertbaren Bauwerken, und moderne Asphaltwerke erreichen eine Recyclingquote von mehr als 80 %. Und ab 2026 wird Temperaturabgesenkter Asphalt zur Regelbauweise, was Emissionen im Herstellungsprozess senken wird.

Sowohl beim Neubau von Straßen als auch insbesondere bei deren Sanierung tragen Asphaltbewehrungsprodukte von Tensar zur Nutzungsdauerverlängerung von Straßen und Autobahnen bei. Ihre bewehrenden und abdichtenden Funktionen minimieren die Rissbildung und ihre Folgen, was zu einer erheblichen Reduzierung der Wartungskosten pro Kilometer und Jahr führt.

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über diese Produkte und ihre Anwendung – durch einen Klick auf den entsprechenden Link unten. Und das Tensar-Team hilft Ihnen bei der Auswahl der optimalen Lösung für Ihr Projekt, bis hin zu einem kostenlosen Anwendungsvorschlag, der den Mehrwert von Tensar aufzeigt.

• Straßenoberbau mit Asphalt – Aufbau und Anwendung
• Die drei Hauptfunktionen des eines flexiblen Asphaltaufbaus
• Schichtsystem im Asphaltstraßenbau
• Wie können diese Schichten im Asphaltstraßenbau verbessert werden?
• Im Straßenbau verwendete Asphaltarten
• Entdecken Sie Tensar-Lösungen für einen besseren Asphaltstraßenbau

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Straßenoberbau mit Asphalt – Aufbau und Anwendung

Asphaltstraßen sind dynamisch belastbare Fahrbahnkonstruktionen, die aus mehreren Schichten bestehen: dem Asphaltoberbau (bitumengebundene Gesteinskörnungen), darunterliegenden Tragschichten aus mineralischer Gesteinskörnung geeigneter Qualität sowie dem Untergrund. Diese mehrschichtige Struktur ermöglicht eine elastische Verformung unter Verkehrslast, wodurch Spannungen besser verteilt und Schäden sowie der Instandhaltungsaufwand langfristig reduziert werden.

Asphalt wird häufig auf Verkehrsflächen mit mäßiger bis hoher Verkehrsbelastung wie Autobahnen, Start- und Landebahnen von Flughäfen und Parkplätzen verwendet. Auf Grund seiner Widerstandsfähigkeit gegen Rissbildung und Verformungen eignet er sich gut für Gebiete mit unterschiedlichen Klimabedingungen und Bodenverhältnissen.

Struktureller Aufbau von Asphaltbefestigungen: Dimensionierung nach Belastung und Untergrund

Die Dimensionierung der Asphaltdecke bestimmt die erforderliche Dicke jeder Schicht unter Berücksichtigung der erforderlichen Nutzungsdauer der Fahrbahn, der Tragfähigkeit des Untergrunds, des Klimas und der Eigenschaften des Asphaltmischguts, sowie der Materialien der Tragschicht und des Untergrunds.

Die Dimensionierung kann zur Erreichung minimaler Baukosten optimiert werden, wobei gleichzeitig die Anforderungen an die Nutzungsdauer erfüllt werden. Dieser Prozess kann eine Bewertung der Kostenauswirkungen unterschiedlicher Schichtdicken und/oder den Einbau von Geogitter-Stabilisierungsprodukten zur Steigerung der Leistung ungebundener Schichten umfassen.

Die drei Hauptfunktionen des Asphaltaufbaus

Der Asphaltaufbau erfüllt drei Funktionen; um diese effektiv zu erfüllen, sind mehrere Schichten erforderlich:

• Die erste, sichtbare Funktion des flexiblen Asphaltbelags besteht darin, eine Oberfläche zu schaffen, die sicher, glatt und ausreichend haltbar ist, um den zu erwartenden Verkehr während der gesamten Nutzungsdauer zu bewältigen.
• Die zweite wichtige Funktion besteht darin, die Lasten der Fahrzeugreifen auf eine darunter liegende größere Fläche zu verteilen (Unterbau – siehe weiter unten), damit sich der Unterbau unter wiederholter Belastung nicht verformt.
• Schließlich ist es wichtig, die unteren Fahrbahnschichten und den Untergrund vor den schwächenden Auswirkungen von Wasser zu schützen.

Schichtsystem im Asphaltstraßenbau

Der Fahrbahnaufbau besteht in der Regel aus den folgenden Schichten:

• Untergrund
• Frostschutzschicht
• Tragschicht
• Asphaltragschicht
• Asphaltbinderschicht
• Deckschicht

Die verschiedenen Schichten einer flexiblen Fahrbahndecke lassen sich in zwei sich überlappende Bereiche unterteilen: den Oberbau (Fahrbahndeckenbereich) und den Unterbau oder Untergrund.

Der Fahrbahnaufbau besteht aus ungebundenem (Frostschutz- und /oder Schottertragschicht) und gebundenem Oberbau (Verfestigung und Asphaltoberbau), dieser liegt auf dem Untergrund bzw. Unterbau.

Der Untergrund ermöglicht die ordnungsgemäße Verlegung und Verdichtung der darüberliegenden tragenden Schichten. Darüber hinaus müssen die Tragschichten den Baustellenverkehr tragen und die Last verteilen, um den Untergrund vor Verformungen zu schützen.

Der ungebundene Oberbau kann entweder aus einer oder aus zwei Schichten über dem Untergrund bestehen.

Diese Schichten müssen ausreichend dimensioniert sein, um die Frostsicherheit des gesamten Oberbaus zu gewährleisten und somit Schäden aus Frost-Tau-Wechsel zu verhindern.

Das Erdplanum

Die Oberseite des Unterbaus wird als Planum bezeichnet. Wenn die Straßenoberfläche auf oder unterhalb der ursprünglichen Geländeoberfläche angelegt werden soll, befindet sich das Planum in einem Einschnitt, wo Material bis zur erforderlichen Tiefe ausgehoben wurde. Liegt die Straßenoberfläche hingegen über der ursprünglichen Geländeoberfläche, ist das Planum die Oberfläche einer Aufschüttung aus angeliefertem Boden. In beiden Fällen wird das Planum in der Regel mit einem Quergefälle versehen, um die Entwässerung an den Seiten der Fahrbahn zu erleichtern.

Der Untergrund besteht größtenteils aus verdichtetem anstehendem Boden, dessen Festigkeit und Zustand der planende Ingenieur kennen muss, da diese Auswirkungen auf die Bemessung der Fahrbahndecke haben. Wasser beeinträchtigt die Festigkeit nach Fertigstellung, daher ist eine Entwässerung für die Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Festigkeit unerlässlich.

Die Frostschutzschicht FSS

Als Frostschutzmaterialien werden in der Regel angelieferte Gesteinskörnungen oder recycelte Abbruchmaterialien verwendet. Die erforderliche Dicke der ungebundenen Tragschicht kann durch den Einbau von stabilisierenden Geogittern wie beispielsweise dem Tensar-Geogitter unter der entsprechenden Schicht reduziert werden. Die Maschenweite des Geogitters sollte mit den verschiedenen verwendeten Gesteinskörnungen kompatibel sein

Die Tragschicht

Die Tragschicht einer Asphaltstraße besteht in der Regel aus einem hochwertigen, gut abgestuften Kies oder Schotter. Die Kornverteilung kann für eine Entwässerungsfunktion sorgen und Wasser, das in die Oberfläche eindringen kann, zur Seite der Straße ableiten.

Die Asphalttragschicht

Die Tragschicht gehört zum Oberbau. Sie ist die primäre Lastverteilungsschicht und bildet das Rückgrat des Asphaltoberbaus . Die Funktion der Tragschicht besteht darin, die durch den Verkehr verursachten Belastungen an der Basis der Deckschichten gleichmäßig über eine größere Fläche auf den Unterbau zu verteilen. Sie kann entweder aus verdichtetem, hochwertigem ungebundenem Kies oder Schotter oder aus einer bitumengebundenen Mineralkornschicht bestehen. In einigen Fällen wird für die Tragschicht zementgebundenes Material verwendet, was jedoch zu Rissbildung führen kann, die eine kontinuierliche Instandhaltung erforderlich macht.

Die Tragschicht muss so ausgelegt sein, dass sie während der Nutzungsdauer des flexiblen Belags ohne übermäßige Spurrinnenbildung, Verformung oder Rissbildung eine angemessene Leistung erbringt. Der Einbau von stabilisierenden Tensar Geogittern unter bzw. in die ungebundene Tragschicht kann die Lebensdauer eines Belags mit einer bestimmten Dicke verlängern. Er kann auch eine Verringerung der Dicke ermöglichen, wodurch sich die Kosten der Straße über ihre Gesamtlebensdauer reduzieren lassen.

Die Binderschicht

Die Binderschicht ist eine zwischen der Tragschicht und der Deckschicht einer Asphaltfahrbahn angeordnete, bitumengebundene Zwischenschicht aus Gestein, die manchmal auch als Ausgleichsschicht bezeichnet wird. Die Funktion der Binderschicht besteht darin, die Last von der Deckschicht auf die Tragschicht zu verteilen und so die Fahrbahn zu verstärken. Die Stärke der Asphaltbinderschicht richtet sich nach der entsprechenden Belastungsklasse.

Die Deckschicht

Die Deckschicht ist die oberste Schicht einer Asphaltstraße und sorgt für die griffigen, langlebigen und abriebfesten Eigenschaften einer guten Fahrbahn, wobei sie eine ausreichende Griffigkeit für die Verkehrssicherheit gewährleistet. Sie besteht in der Regel aus bitumengebundenem Mineralkorn, ist wasserdicht und verhindert das Eindringen von Wasser in die unteren Schichten, was deren Festigkeit beeinträchtigen würde. Diese Schicht muss so fest sein, dass sich unter der Einwirkung des Verkehrs keine Spurrinnen bilden können.

Aufgrund von Ermüdung oder durch Risse, die sich von rissig gewordenen tieferen Schichten nach oben ausbreiten, kann die Deckschicht anfällig für Rissbildung sein. Asphalteinlagen wie Glasstex oder Tensar AX5-GN  können im Asphaltoberbau eingebaut werden, um die Rissbildung zu verzögern.
Tensar HX-AE

Wie können diese Schichten im Asphaltstraßenbau verbessert werden?

Glasstex ist ein Verbundstoff aus einem Glasfasergitter und einem darauf vernähten Vliesstoff. Die Dehnsteifigkeit der Glasfasern sorgt für eine hohe Spannungsaufnahme bei geringer Dehnung. Nach der Tränkung mit Bitumen übernimmt Glasstex eine abdichtende Funktion als Asphaltzwischenschicht. Glasstex dient zur Bewehrung, zum Spannungsabbau und als Barriere zwischen Binder- und Tragschichten.

Der Einbau erfolgt, indem die Glasstex-Matte auf die vorbereitete Tragschicht ausgerollt und anschließend mit einer dünnen Schicht Bitumen überzogen wird. Danach wird die Binderschicht aufgebracht. Dies sorgt für eine verbesserte Haftung zwischen den Schichten.

Als bewehrte, spannungsaufnehmende Membranschicht verlängert Glasstex die Lebensdauer der Straße. Sie unterdrückt Reflexionsrisse und mindert Längsrisse, die durch unterschiedliche Setzungen zwischen neuen und bestehenden Fahrspuren auf verbreiterten Straßen verursacht werden.

Tensar-Geogitter besteht aus einer 2-dimensionalen Anordnung von integral verbundenen Zugelementen oder Rippen, die eine gitter- oder netzartige Struktur bilden. Sie werden aus Polymeren hergestellt und in Rollenform geliefert.

Die Geogitter werden unter Tragschichten eingesetzt, wo durch die Anordnung ihrer Rippen eine laterale Bewegung der angrenzenden Böden verhindert wird. Dadurch wird die Lastverteilung der Tragschicht verbessert und ihre Tragfähigkeit und Stabilität erhöht.

Der Einbau erfolgt, indem das Geogitter auf die vorbereitete Unterlage ausgerollt und mit einer Schicht des Tragschichtmaterials (i.d.R. Schotter oder Kies) bedeckt wird. Diese Schicht wird optimal verdichtet, bevor weitere Schichten aufgebracht werden. Diese Anordnung führt zu einer deutlich längeren Lebensdauer der Asphaltstraße.

Im Straßenbau verwendete Asphaltarten

Die Zusammensetzung von Asphalt ist wichtig. Die Variation des Anteils, der Qualität und der Art des Bitumenbindemittels hat einen erheblichen Einfluss auf die Haltbarkeit, Festigkeit und Verarbeitbarkeit der Asphaltmischung. Die Zugabe von Portlandzementfüllstoff, Polymeren, Gummigranulat oder anderen Zusatzstoffen kann die Langzeitleistung verbessern. Asphaltbewehrungsprodukte können vorgesehen werden, um die Ermüdungsfestigkeit zu verbessern und die Lebensdauer zu verlängern. Die Korngröße, -form und -größenverteilung der Zuschlagstoffe spielen eine wichtige Rolle für die mechanischen Eigenschaften der Mischung. Einige der gängigen Asphaltsorten sind:

Asphaltbeton

Dies ist die am häufigsten verwendete Mischung für Straßenbeläge. Sie weist eine hohe Druckfestigkeit und Spurrinnenbeständigkeit auf, die auf die gleichmäßige Korngrößenverteilung des verwendeten Zuschlagstoffs zurückzuführen ist. Diese Abstufung sorgt dafür, dass sich die Partikel des Zuschlagstoffs miteinander verbinden und verleiht der Mischung Stabilität.

Splittmastixasphalt (SMA)

Aufgrund seiner hohen Verformungsbeständigkeit und geringen Reifengeräusche wird dieses in Deutschland entwickelte Material häufig als Deckschicht verwendet. Es verwendet ein intermittierend gestuftes Kornmaterial mit einem hohen Anteil an Splitt und einem geringen Anteil an Sand.

Die Festigkeit dieser Asphaltmischung rührt vor allem von dem direkten Kontakt der größeren Splittpartikel untereinander her, die ein strukturelles Gerüst bilden. Es handelt sich um eine sehr dichte Mischung mit einem hohen Anteil an Mastixbindemittel, das polymermodifiziertes Bitumen, Füller und Fasern enthält. Splittmastixasphalt wird zunehmend auch als Binderschicht und in bitumenverfestigten Tragschichten eingesetzt.

Eine Asphaltmischanlage (Quelle: Wikimedia Commons)

Entdecken Sie Tensar-Lösungen für einen besseren Asphaltstraßenbau

Mehr als 90 % aller Fahrbahndecken in Deutschland sind aus Asphalt (Quelle: Grundstoffe des Bauens), und Asphalt, eine Mischung aus Gesteinskörnungen und Bitumen, gibt es in vielen Varianten. Dieser Artikel beschreibt die beim Straßenbau eingesetzten Sorten mit ihren Merkmalen.

Aber auch Asphaltbeläge sind nicht perfekt – und hier können Tensar-Produkte Abhilfe schaffen und die Nutdzungsdauer von Asphaltbelägen verlängern. Das Hauptproblem sind Risse, oft Reflektionsrisse, die das Eindringen von Wasser in die Tragschicht und darunterliegenden Schichten ermöglichen, wodurch die Tragschicht und der Unterbau geschwächt werden.

Um derartige Schäden zu minimieren, bietet Tensar eine Reihe von Asphalteinlagen an: Produkte, die bewehren; Produkte, die abdichten; und solche, die beides kombinieren. Deren Einsatz kann die Reparaturintervalle von Asphaltschichten deutlich verlängern, was zu erheblichen Kostenersparnissen führt.

Auf unserer Webseite Asphaltbewehrung werden die Produkte und ihre Anwendungsmöglichkeiten beschrieben. Dort gibt es auch ein Kontaktformular für den Austausch mit unserem technischen Team.