Analysen von Klimasimulationen des Deutschen Wetterdienstes zur Ableitung zukünftiger Klimarandbedingungen haben gezeigt, dass es in Deutschland bereits in naher Zukunft zu einer Erwärmung kommen wird. Die Intensität der Zunahme ist dabei regional unterschiedlich und nimmt in ferner Zukunft noch einmal zu. Um negativen Folgen der klimatischen Änderungen entgegenzuwirken, wurden Materialanpassungen hinsichtlich der thermophysikalischen und lichttechnischen Materialeigenschaften bei der Konzeption und Herstellung klimaoptimierter Asphalte umgesetzt. Eine Optimierung der lichttechnischen Eigenschaften wurde durch die Verwendung heller Gesteinskörnungen (Quarzit) und von synthetischem Bindemittel mit Pigmenten erzielt. Bezüglich der thermophysikalischen Eigenschaften wurden Asphaltmischgüter mit erhöhter (Quarzit, Kalkstein) und verringerter Wärmeleitfähigkeit (EO-Schlacke) für alle Asphaltschichten konzipiert. An Probekörpern der konzipierten Asphaltmischgüter wurden die Strahlungsreflexionsgrade sowie die thermophysikalischen Materialeigenschaften messtechnisch ermittelt. Anschließend fand eine praxisgerechte thermische Beanspruchung im Laboratorium an 24 cm dicken Asphaltaufbauten in einer Versuchsanlage zur Simulation der Globalstrahlung statt. Hierbei wurden Temperaturgradienten durch Messungen in verschiedenen Tiefen ermittelt. Zusätzlich wurde ein vereinfachtes eindimensionales Finite-Elemente-Modell erstellt, an dem Sensitivitätsanalysen zu thermophysikalischen Eigenschaften sowie Vergleiche zu den Laborergebnissen durchgeführt wurden. Erwartungsgemäß erreichten die Varianten mit heller Deckschicht und Gesteinskörnung mit höherer Wärmeleitfähigkeit die geringsten Erwärmungen im Asphaltoberbau. Der Temperaturanstieg in der ATS ist dabei abhängig von den Wärmeleitfähigkeiten der ABS und ATS. Abschließend wurden Asphalt- und Bindemittelprüfungen zur Bestimmung und Beurteilung der Performance der konzipierten Asphalte durchgeführt.

Im vorliegenden Projekt wurden in der Praxis verbreitete Materialien zur Schlaglochsanierung hinsichtlich ihrer Haltbarkeit untersucht. Zunächst erfolgte eine Online-Befragung von Straßenbaulastträgern, um sowohl die Art der zum Einsatz kommenden Materialien als auch deren Einbaubedingungen umfassend zu ermitteln. Erwartungsgemäß zeigte sich, dass Kaltasphalte am weitesten verbreitet sind. Die Online-Befragungsergebnisse begründeten die Vorauswahl der Materialien, die sowohl im Labor als auch im Rahmen von Großversuchen (Rundlaufanlage) geprüft wurden. Dabei handelte es sich um diverse nicht-reaktive und reaktive Kaltasphalte, Heißasphalte sowie Sonderasphalte. Um entsprechende vergleichende Untersuchungen reproduzierbar durchführen zu können, musste zunächst ein Verfahren zur Erstellung von Musterschlaglöchern entwickelt werden. Diesbezüglich erwies sich ein Substitutionsverfahren als das am besten geeignete, bei dem ein Ersatzkörper in die Deckschicht eingebaut und gezogen wird. Die Großversuche zeigten auf, dass die Standfestigkeit der untersuchten Sanierungsmaterialien auf Grundlage des Kriteriums der Gesamtverformung stark voneinander abweichen. Während der Überrollung mit gleichzeitiger Beregnung wurden im Gegensatz zu Frost und Tauen erhebliche Schädigungen festgestellt. Ein Vergleich der Großversuche mit Laborversuchen zeigte, dass mittels modifizierten Spurbildungsversuchs die beste Korrelation verzeichnet werden kann. Ob mit einer Vergleichmäßigung der Versuchsrandbedingungen eine zufriedenstellende Übertragbarkeit möglich ist, müssen weitergehende Untersuchungen zeigen. Zusammenfassend konnte festgestellt werden, dass sich Heißasphalte als Materialien mit besonders guter Haltbarkeit erwiesen haben und sich bei Kaltasphalten die generelle Tendenz gezeigt hat, dass reaktive Kaltasphalte haltbarer sind als nicht-reaktive. Jedoch ist zu betonen, dass es sowohl gut haltbare nicht-reaktive Materialien gibt als auch schlecht haltbare reaktive Materialien.

Die Wiederverwendung von Asphalt, durch die Zugabe von Asphaltgranulat bei der Herstellung von Asphaltmischgut, stellt die höchstwertige Verwendung von Ausbauasphalt dar. Das im Asphaltgranulat enthaltene Bitumen wird durch Alterungsvorgänge härter, macht sich als Erhöhung des Erweichungspunktes Ring und Kugel bemerkbar und gilt als ein Kriterium für die generelle Verwendung bzw. die Zugabemenge von Asphaltgranulat. Gegen diese Auswirkungen der Alterung werden frische Bindemittel oder Rejuvenatoren (Verjüngungsmittel) eingesetzt. Der Einsatz von Rejuvenatoren bei der Wiederverwendung von Asphalt wurde währende der Bearbeitung dieses Forschungsprojektes mit den Hinweisen zur Anwendung von Rejuvenatoren bei der Wiederverwendung von Asphalt (H Re WA) in das straßenbautechnische Regelwerk aufgenommen. Das Forschungsprojekt FE 07.0250/2011/LRB hat dazu erste Ansätze und Rahmenbedingungen zum Einsatz von Rejuvenatoren an der Asphaltmischanlage geliefert. Außerdem hat es, in Bezug auf das Bindemittel, Unterschiede der rheologischen Eigenschaften und des Alterungsverhaltens von Gemischen aus rückgewonnenem Bindemittel aus Asphaltgranulat und unterschiedlichen Rejuvenatoren aufgezeigt. Auf Asphaltmischgutebene konnten vergleichbare Ergebnisse hinsichtlich der Performance-Eigenschaften zwischen Asphalten mit Asphaltgranulat und lieferfrischem Bitumen sowie Asphalten mit Asphaltgranulat und Rejuvenatoren festgestellt werden. Das Alterungsverhalten von Asphalten unter Verwendung von Asphaltgranulat und Rejuvenatoren sowie der zeitliche Verlauf der Wirksamkeit von Rejuvenatoren wurden noch nicht untersucht und sind Bestandteil dieses Forschungsprojektes. Dazu sind drei verschiedene Asphaltsorten (Asphaltdeckschicht, -binderschicht und -tragschicht) mit unterschiedlichen Asphaltgranulaten und verschiedenen Asphaltgranulatanteilen hergestellt worden. Für die Herstellung der Asphaltmischgüter sind jeweils arten- und sortenreine Asphaltgranulate verwendet worden. Die in den Mischgütern enthaltenen Bindemittel der Asphaltgranulate wurden zum einen mit einem weichen Bindemittel 160/220 (Referenzvariante R0) und zum anderen mit bis zu drei unterschiedlichen Rejuvenatoren (R1 bis R3) während der Herstellung verjüngt. So sollte die Leistungsfähigkeit der herzustellenden Asphalte verbessert werden. Zur Bestimmung der Bindemitteleigenschaften wurden die resultierenden Bindemittel aus den Asphaltvarianten rückgewonnen und mit konventionellen (EP RuK, Nadelpenetration, Brechpunkt nach Fraaß) sowie dem Bitumen-Typisierungs-Schnellverfahren im DSR untersucht. Für die Asphaltvarianten wurde mittels Spaltzug-Schwellversuch die Steifigkeit (alle Schichten) und das Ermüdungsverhalten (nur Asphalttragschicht) bestimmt. Das Kälteverhalten der verschiedenen Asphalte wurde mit dem Abkühlversuch (TSRST) und dem Einaxialen Zugversuch (UTST) ermittelt. An den Varianten der Asphaltdeckschicht und –binderschicht wurde der Einaxiale Druckschwellversuch zur Bestimmung der Standfestigkeit durchgeführt. Die Asphalte mit Rejuvenatoren und Asphaltgranulat wurden nach einer Alterung erneut auf ihre Leistungsfähigkeit geprüft. Die Alterung erfolgte mit dem Wuppertaler Alterungsverfahren bei 135 °C in und ständiger Frischluftzufuhr in einem Wärmeschrank, wobei das Alterungsverfahren mit einfachen Labormitteln (Grundausstattung) durchgeführt wurde und somit in jeder Prüfstelle reproduzierbar ist. Die Analyse der Ergebnisse der Performance-Prüfungen vor und nach der Alterung soll Aufschluss über die Alterungsbeständigkeit der eingesetzten Rejuvenatoren im Vergleich zur Referenzvariante geben. Für die Asphaltanalyse wurden die Alterungsindikatoren aus dem FGSV-Arbeitspapier Alterung von Asphalt im Laboratorium (AP AAL) eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass es deutliche Unterschiede zwischen der Referenzvarianten und Rejuvenatorvarianten gibt. Bei der Referenzvariante sind im Allgemeinen die günstigeren Alterungsindikatoren festgestellt worden. Die ungealterten Rejuvenatorvarianten zeigten im Allgemeinen eine ähnliche oder gelegentlich bessere Performance als die Referenzvarianten, nach der Alterung weisen sie jedoch im Allgemeinen eine schlechtere Performance auf als die Referenzvarianten mit weichem Bindemittel als Verjüngungsmittel. Untereinander zeigen die Rejuvenatorvarianten ebenfalls signifikante Unterschiede. Aufgrund dieser Erkenntnisse ist es notwendig die Leistungsfähigkeit nicht nur anhand von ungealterten Asphalten zu prüfen, sondern auch an gealterten Asphaltvarianten. Unter bestimmten Abwägungen lassen sich jedoch Asphalte mit Rejuvenatoren mit adäquaten Eigenschaften der Referenzvarianten herstellen.