Naturasphalt

Naturasphalte im Straßenbau

Die Natur hat an vielen Stellen, wo sich Erdöl gebildet hatte, durch Langzeitdestillation, -polymerisation und -kondensation Bitumen verschiedener Härte geschaffen. Viele tausend Funde und auch neuzeitlichere Bauwerke zeugen von der vielseitigen Anwendung und der Beständigkeit des Baustoffes Naturasphalt.

Völker, wie die Ägypter, Mesopotamier und Inder, setzten Naturasphalte entsprechend ihrer Härte ein. Hartbitumen und Hartasphalte wurden zu dauerhaften Verklebungen eingesetzt. Für Bauzwecke wurden hingegen mittelharte Bitumen oder Asphalte verwendet. Auf einer Baustelle bei Bagdad wurde vor Jahren Asphaltmörtel gefunden, dessen Bindemittel mit einem Erweichungspunkt RuK 57 °C etwa einem heutigen Bitumen 30/45 entsprach. Solche Beispiele beweisen die ausgezeichnete Alterungsbeständigkeit der Naturasphalte, wenn sie dem Zweck entsprechend ausgewählt wurden.

Heute werden im Straßenbau ausschließlich aus dem Erdöl destillierte Bitumen als Basisbindemittel für die Herstellung von Asphaltbelägen jeder Art eingesetzt.

Naturasphalt wird zur Verbesserung der Eigenschaften von Destillationsbitumen, Polymermodifizierten Bitumen und Viskositätsverändernden Bitumen herangezogen.

Als ein natürlich vorkommendes Gemisch aus Bitumen und Gesteinen wird Naturasphalt in Kombination mit Straßenbaubitumen benötigt, wenn bestimmte Eigenschaften eines Mischgutes erreicht werden sollen oder eine Vergütung des Endproduktes, z. B. einer Deckschicht, angestrebt wird, um eine hohe Nutzungsdauer zu erreichen.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass bei der Optimierung von bituminösem Mischgut für den Straßenbau grundsätzlich nur dann eine haftverbessernde, stabilisierende und homogenisierende Wirkung von einem Naturasphalt erwartet werden kann, wenn möglichst alle folgenden Anforderungen erfüllt sind:

·        Die Gesteine müssen feinstkörnig, nicht quellfähig und mit dem Naturbitumen homogen verbunden sein.

·        Die Gesteine müssen in einem ausgewogenen Verhältnis zum Naturbitumen stehen.

·        Das Naturbitumen muss straßenbautechnisch günstige Eigenschaften besitzen. Es darf im Hinblick auf seinen Einsatz für Deckbeläge in Verbindung mit Straßenbaubitumen weder zu hart noch zu weich sein.

·        Naturasphalte müssen stets von gleichmäßiger Beschaffenheit sein und müssen konstante chemische und physikalische Eigenschaften aufweisen.

Zu diesen Punkten lassen sich aus der Praxis heraus für den Einsatz von Naturasphalt im Zusammenhang mit Straßenbaubitumen folgende Werte ableiten:

·        Die feinstkörnigen Anteile unter 0,03 mm sollten massiv vertreten sein, damit eine effektvolle stabilisierende Wirkung erzielt werden kann.

·        Ein Füller-Bitumen-Verhältnis von 1:1 bis 1:2 scheint angemessen.

·        Der Erweichungspunkt RuK des aus dem Naturasphalt extrahierten Bitumens sollte zwischen 50 und 90 °C liegen.

Aber gerade in der Zusammensetzung, Härte und Qualität unterscheiden sich Naturasphalte erheblich voneinander. Wie unterschiedlich allein das Verhältnis Bitumen/Gestein sein kann, zeigt ein Vergleich verschiedener Naturasphalte (siehe folgende Tabelle):

Bekannte Naturasphalte
Name (Herkunft)	Kurzbeschreibung	Bitumen			Gestein
		M.-%	EP RuK °C	Pen. 1/10 mm	M.-%
Trinidad Epuré (Trinidad)	Bitumenanteil ausgeglichen, Bitumen mittelhart mit hoher Klebekraft, sehr feine Gesteine mit besonderer Zellstruktur.	54	68-78	3-12	46
Selenizza (Albanien)	Bitumenanteil hoch, Bitumen hart und spröde, Gesteine z. T. quellfähig.	79	121	0	21
Gilsonite (USA)	Bitumenanteil sehr hoch, Bitumen sehr hart und spröde.	98	160-182	0	2

Definitionen

Durch seine weit zurückreichende weltweite Anwendung existieren in der Fachwelt mehrere Begriffe für den Trinidad Naturasphalt. Zum besseren Verständnis an dieser Stelle eine kurze Übersicht über die gebräuchlichsten Begriffe:

TE	Kurzbezeichnung für Trinidad Epuré.
TE-Bitumen	Bitumenanteil aus Trinidad Epuré, der dem Bitumen zuzurechnen ist.
TE-Füller	Fülleranteil aus Trinidad Epuré, der dem Füller zuzurechnen ist.
TLA	Kurzbezeichnung für Trinidad Lake Asphalt.
TNA	Kurzbezeichnung für Trinidad Naturasphalt.
Trinidad Epuré	Bezeichnung für den gereinigten Naturasphalt.
Trinidad Epuré Wasser	Das im Trinidad Naturasphalt enthaltene kristallingebundene Wasser. Es geht massenmäßig über den TE-Füller in die Eignungsprüfung ein.
Trinidad Lake Asphalt	Im englischsprachigen Raum geläufiger Oberbegriff für den Baustoff.
Trinidad Refined Lake Asphalt	Bezeichnung für den gereinigten Naturasphalt im englischsprachigen Raum.
Trinidad Rohasphalt	Bezeichnung für den noch nicht gereinigten Naturasphalt.
Trinidad Pitch	Englische Bezeichnung für den noch nicht gereinigten Naturasphalt.
Trinidad Pitch Lake	Englische Bezeichnung für den Asphaltsee.

Trinidad Epuré

1.1 Zusammensetzung und Eigenschaften

In der Form, wie der Trinidad Naturasphalt aus dem Asphaltsee gewonnen wird, stellt er ein verhältnismäßig einheitliches Gemisch aus Wasser, Gesteinsanteilen und Bitumen mit folgender durchschnittlicher Zusammensetzung dar:

Bitumen	39,3 M.-%
Gesteinsanteile	27,2 M.-%
Wasser usw. flüchtig bis 160 °C	29,0 bis 30,2 M.-%
Hydratwasser	3,3 M.-%

Dieses Gemisch ist mehr oder minder als eine Emulsion zu betrachten. Für die praktische Verwendung ist der Trinidad Naturasphalt in dieser ursprünglichen Beschaffenheit nicht geeignet. Er wird deshalb einem Aufschmelzprozess unterzogen. Dabei wird der gereinigte Trinidad Naturasphalt, der auch Trinidad Epuré genannt wird, gewonnen. Der gereinigte und abgefüllte Trinidad Naturasphalt (Trinidad Epuré) weist folgende stets gleichbleibende Zusammensetzung auf:

Lösliches Bitumen	53,0 - 55,0 M.-%
Gesteine	36,0 - 37,0 M.-%
restliche Bestandteile	9,0 - 10,0 M.-%
Aschegehalt	35,0 - 39,0 M.-%

Unter den „restlichen Bestandteilen" versteht man Bestandteile des Trinidad Epuré, die weder dem Bitumen noch den Gesteinen zugeordnet werden können. Sie sind durch Veraschung bestimmbar. Die Gesteine setzen sich zusammen aus:

< 0,063 mm	90,2 M.-%
0,063 - 0,125 mm	9,8 M.-%

Da Trinidad Epuré nur in Mengen bis höchstens 3,0 M.-% dem Asphalt zugegeben wird, sind in der Asphalt-mischung max. 0,3 M.-% „restliche Bestandteile" bzw. 0,4 M.-% der Kornklasse > 0,063 mm enthalten.