Temperatursegregation gehört zu den am häufigsten unterschätzten Qualitätsproblemen im Asphaltstraßenbau. Nicht weil sie unbekannt wäre, sondern weil sie unsichtbar ist. Erst eine Wärmebildkamera zeigt, was das menschliche Auge nicht erkennt: Ein frisch eingebauter Asphaltbelag, dessen Temperaturverteilung auf den ersten Metern bereits gravierend ungleichmäßig ist. Die Schäden kommen später, aber sie kommen zuverlässig.

Was Temperatursegregation im Asphaltmischgut bedeutet

Der Begriff bezeichnet eine ungleichmäßige Temperaturverteilung des Asphaltmischguts in der frisch eingebauten Schicht, die durch Abkühlung während Transport und Einbau entsteht. Eine der präzisesten Definitionen stammt von Stroup-Gardiner und Brown (1998): Segregation ist ein Mangel an Homogenität der Asphaltmischgutbestandteile in solch einer Größenordnung, dass mit baldigen Fahrbahnschäden zu rechnen ist.

Das Kritische an Temperatursegregation ist ihr schleichender Charakter. Während Materialsegregation oft schon während des Einbaus erkennbar ist, bleibt die thermische Entmischung verborgen, bis erste Schäden auftreten. Und dann schreitet der Verfall schnell voran: Wasser und Tausalz dringen in die durch Verdichtungsmängel entstandenen Hohlräume ein, verweilen dort bei Frost-Tau-Wechseln und zerstören den Belag von innen. Rollende Fahrzeuge beschleunigen diesen Prozess weiter.

Einbautemperatur und Verdichtungsgrad: Eine direkt messbare Abhängigkeit

Was in der Praxis häufig unterschätzt wird, ist der quantitative Zusammenhang zwischen Mischguttemperatur und erreichbarem Verdichtungsgrad. Für einen Verdichtungsgrad von 98 % gemäß ZTV-Asphalt sind bei einer Mischguttemperatur von 150 °C rund 27 Marshall-Schläge erforderlich. Sinkt die Temperatur auf 120 °C, steigt der notwendige Verdichtungsaufwand auf über 100 Schläge für denselben Verdichtungsgrad. Bei 100 °C ist der geforderte Mindestverdichtungsgrad von 98 % trotz maximalen Aufwands nicht mehr erreichbar. Die Folge ist Kornzertrümmerung.

Diese Kennzahlen machen deutlich, warum sogenannte „cold spots" im Einbaugut so problematisch sind. Willoughby et al. (2001) stellte in dreijährigen Feldversuchen fest, dass Temperaturunterschiede im Mischgut unter 14 °C keinen relevanten Einfluss auf die Verdichtbarkeit haben. Sobald dieser Schwellenwert überschritten wird, verschlechtert sich die Verdichtbarkeit messbar, der Luftporengehalt steigt, und die Langlebigkeit der Schicht nimmt ab. In den begleiteten Versuchen waren typische Niedertemperaturbereiche etwa 1,2 m × 3 m groß. Das sind keine Ausreißer am Rand, sondern strukturelle Stellen, die bei jeder LKW-Ladung auftraten.

Woher Temperatursegregation kommt: Der Abladevorgang als kritische Schnittstelle

Beim Abkippen aus einem konventionellen LKW gelangt zunächst das Material, das während des Transports an der Oberfläche lag und damit am stärksten abgekühlt ist, in den Fertiger. Erst danach folgt das wärmere Mischgut aus dem Inneren der Ladung. Die gemessenen Temperaturunterschiede innerhalb eines einzigen Abladevorgangs liegen in der Regel zwischen 30 und 40 °C, können aber bis zu 70 °C betragen. Dieses Material gelangt über das Förderband des Fertigers von der Mitte aus zum Rand und erzeugt dort ein systematisch ungleichmäßiges Temperaturprofil in der eingebauten Schicht.

Dazu kommt der Temperaturverlust während des Transports selbst. Untersuchungen der TU Wien zeigen, dass konventionelle Kippmulden (KK-LKW) in der Randzone der Ladung, also in 10 cm Abstand zur Seitenwand, bei Transportzeiten von rund 100 Minuten und Außentemperaturen unter 10 °C Temperaturverluste von bis zu 30 °C aufweisen. Thermoisolierte Abschiebefahrzeuge (TA-LKW) erreichen in derselben Zone Verluste von 10 bis 15 °C. Der Unterschied von im Mittel rund 10 °C zwischen beiden Fahrzeugtypen klingt nach wenig, liegt aber genau im Bereich des entscheidenden Schwellenwerts für die Verdichtbarkeit.

Folgekosten: Was Temperatursegregation für den Baulastträger bedeutet

Straßenschäden und Sanierungszyklen

Die Schadensbilder, die auf Temperatursegregation zurückgehen, sind aus der Praxis gut bekannt: frühzeitiges Abbröckeln des Belags, Rissbildung, Spurrillen und Schlaglöcher. Was die Forschung dazu ergänzt, ist das Ausmaß der wirtschaftlichen Folgen. Stroup-Gardiner und Brown (2000) haben berechnet, dass sich die Nutzungsdauer von Asphaltbelägen bei starker thermischer Entmischung um bis zu sieben Jahre verkürzen kann.

In konkreten Kostenzahlen ergibt sich folgendes Bild:

• Geringe Entmischung (Temperaturunterschied 10–16 °C): Folgekosten 8–13 % der ursprünglichen Baukosten
• Mittlere Entmischung (17–21 °C): Folgekosten 22–30 % der ursprünglichen Baukosten
• Starke Entmischung (über 21 °C): Folgekosten 37–46 % der ursprünglichen Baukosten

Diese Zahlen beziehen sich auf Folgekosten, die innerhalb weniger Jahre nach dem Einbau entstehen. Bei PPP- und ÖPP-Projekten mit 30-jähriger Unterhaltspflicht wiegt das besonders schwer, weil Sanierungszyklen direkt zulasten des Konzessionärs gehen.

Was Vergabestellen tun können

Es ist Stand der Technik, thermoisolierte Mulden mit Abschiebefunktion im Leistungsverzeichnis vorzuschreiben. Viele Baulastträger tun das bereits. Die ASFINAG hat die Abschiebetechnik als Bestbieterkriterium aufgenommen, auch in der RVS ist sie verankert. Das BMVI hat in seiner Rundverfügung RS 10/2013 festgelegt, dass Straßenbaumaßnahmen in Asphaltbauweise ab 2019 ausschließlich mit thermoisolierten Transportfahrzeugen abzuwickeln sind.

Der entscheidende Punkt für ausschreibende Stellen: Solange thermoisolierte Abschiebefahrzeuge nicht vorgegeben werden, hat das ausführende Unternehmen kalkulatorisch keinen Spielraum, sie freiwillig einzusetzen. Der wirtschaftlichste Bieter ist in der Praxis fast immer der günstigste. Qualitätsverbessernde Maßnahmen müssen deshalb in die Ausschreibung aufgenommen werden, nicht in die Hoffnung auf freiwillige Mehrleistung.

Abschiebetechnik: Wirkungsweise und messtechnisch belegte Ergebnisse

Das Prinzip der scheibchenweisen Übergabe

Bei Transportfahrzeugen mit Abschiebetechnik wird das Asphaltmischgut nicht gekippt, sondern durch einen hydraulischen Schiebeschlitten gleichmäßig aus der Mulde herausgedrückt. Dabei vermischen sich die an der Oberfläche liegenden, abgekühlten Materialschichten laufend mit dem heißeren Mischgut aus dem Inneren der Ladung. Es entsteht eine kontinuierliche Durchmischung über den gesamten Abladevorgang. Mischgutrückstände bleiben nicht in der Mulde zurück.

Messwerte aus der Praxis

Die TU Wien untersuchte im März und April 2015 auf einer Strecke von rund 465 m in der Pausingergasse in Wien beide Anlieferungsvarianten unter vergleichbaren Bedingungen. Das Ergebnis: Die Oberflächentemperaturen in der eingebauten Asphaltschicht lagen beim Einsatz von Abschiebefahrzeugen im Mittel rund 10 °C höher als bei konventionellen Kippern, und die Temperaturverteilung war deutlich homogener. Der Unterschied in den gemessenen Temperaturspannen ist markant. In Versuchen unter sommerlichen Einbaubedingungen auf der A3 wurden mit konventioneller Kipptechnik und Beschicker Temperaturspannen von 36,9 °C gemessen. Mit Abschiebefahrzeug und Beschicker reduzierte sich dieselbe Spanne auf 12,9 °C. Der zulässige Grenzwert von 14 °C für uneingeschränkte Verdichtbarkeit wurde damit eingehalten.

Die TU Darmstadt hält fest: Ohne Beschicker als Zwischenebene werden die Unterschiede in der Temperaturhomogenität sehr deutlich. Das Mischgut aus thermoisolierten Fahrzeugen mit Abschiebetechnik zeigt eine deutlich geringere Streuung der Temperaturwerte über die gesamte Einbaubreite als Material aus konventionellen Mulden. Die homogenisierende Wirkung eines Beschickers ist beim Einsatz von Thermomulden mit Abschiebetechnik aus Sicht der Temperaturangleichung kaum noch erforderlich.

Ein weiterer praktischer Vorteil, der im städtischen Umfeld erheblich ist: Beim Einsatz von Abschiebefahrzeugen entfällt die Kippbewegung. Das bedeutet keine Gefahr der Oberleitungsbeschädigung, kein Einschränkung in Tunneln, unter Brücken oder in engen Alleen. Das erleichtert Bauabläufe in innerstädtischen Lagen erheblich, ohne dass Planungsaufwand für Ausweichrouten entsteht.

Was aus diesen Daten folgt

Temperatursegregation ist kein Randproblem des Asphalteinbaus, sondern ein systematisches. Sie tritt bei jeder LKW-Ladung in irgendeiner Form auf, und die Frage ist nicht ob, sondern wie stark. Ob die Temperaturunterschiede unterhalb des kritischen Schwellenwerts von 14 °C bleiben oder weit darüber hinausgehen, hängt maßgeblich von zwei Faktoren ab: der thermischen Qualität des Transportfahrzeugs und der Art des Abladevorgangs. Beides lässt sich über die Ausschreibung steuern.

Wenn Sie die Transportlogistik auf Ihrer nächsten Asphaltbaumaßnahme absichern oder die technischen Anforderungen an thermoisolierte Abschiebefahrzeuge in Ihrem Leistungsverzeichnis konkretisieren möchten, sprechen Sie uns an. Fliegl Baukom unterstützt Sie bei der technischen Spezifikation und stellt auf Wunsch Referenzunterlagen aus abgeschlossenen Projekten zur Verfügung. Weitere Informationen zu den eingesetzten Transportsystemen finden Sie unter fliegl-baukom.de