Die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) führt im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) die Eignungsprüfung für Straßenmarkierungssysteme durch. In zunehmendem Maß werden Straßenmarkierungsfolien als vorgefertigte Markierungssysteme zur Prüfung vorgelegt. Die BASt hat ein Prüfkonzept zur Identifizierung eignungsgeprüfter Foliensysteme auf Basis moderner analytischer Verfahren entwickelt. Das Ziel ist, der auftraggebenden Stelle die Identitätsüberprüfung von Straßenmarkierungsfoliensystemen zum eignungsgeprüften Urmuster zu ermöglichen.
Damit Fahrbahnmarkierungen tagsüber und bei Nacht unter möglichst allen Wetterbedingungen gut erkennbar sind, müssen sie einen hohen Leuchtdichtekontrast zur Fahrbahn aufweisen. Dies wird durch Zugabe von circa 8 bis 15 Prozent Titandioxid in das Markierungsmaterial erreicht. Dieses Material zeichnet sich durch einen hohen Weißgrad, hohe Deckkraft auch bei dünnschichtigen Markierungen, Resistenz gegen ultraviolette Strahlen und gute chemische Beständigkeit aus. Titandioxid kann nicht durch andere, preiswertere Materialien gleichwertig ersetzt werden. Deshalb kommt der Bestimmung des Titandioxidanteils in Markierungsstoffen im Rahmen der Urmusterprüfung, die Teil der gesamten Eignungsprüfung von Markierungssystemen ist, eine große Bedeutung zu. Die bisher verwendete Analysemethode nach Rahm weist Schwächen auf und ist nur beschränkt anwendbar. Es wird über ein neues Titrationsverfahren berichtet, mit dem der Titandioxidgehalt präzise und reproduzierbar ermittelt werden kann.
Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Bestimmung der Haftfestigkeit von Straßenmarkierungsfolien
(2007)
In der Praxis wird immer wieder von abgelösten gelben Markierungsfolien in Baustellenbereichen berichtet. Diese Markierungen müssen die Kennzeichnung der vorübergehend geänderten Verkehrsumleitung sicherstellen und sind ein wichtiges Element zur Verkehrssicherung. Sind sie nicht vorhanden, erhöht sich die Unfallwahrscheinlichkeit in diesem ohnehin besonders gefährdeten Bereich signifikant. Gelöste Folien gefährden den laufenden Verkehr noch zusätzlich. Ziel des Projektes war es, ein geeignetes Verfahren zur Ermittlung der Haftkräfte von Straßenmarkierungsfolien für den temporären Einsatz zu entwickeln. Aus grundsätzlichen Überlegungen wurde der 90-° - Abschälversuch ausgewählt. Als Bewertungsmaßstab zur Eignung des Prüfverfahrens wurde die Differenzierbarkeit und Interpretierbarkeit des Haftverhaltens der Folien auf den unterschiedlichen Untergründen herangezogen. Diese wurden auf einer Betontextur, einem SMA 0/8, einem Gussasphaltprobekörper der Rundlaufprüfanlage und einer Aluminiumplatte appliziert um ihren Widerstand gegen einwirkende Abschälkräfte und ihre Abschälcharakteristik zu ermitteln. Zusätzlich wurde noch ein breites Klarsichtklebeband als Vergleich appliziert. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgte im Kraft-Weg-Diagramm. Korrelationen zwischen dem Folienaufbau und den ermittelten Ergebnissen auf den unterschiedlichen Haftuntergründen wurden hergestellt. Die Ergebnisse der Untersuchungen belegen, dass der 90-° - Abschälversuch geeignet ist, differenzierte Aussagen zum Haftverhalten von Straßen-markierungsfolien auf verschiedenen Untergründen zu erhalten. So konnte nachgewiesen werden, dass die zur Verfügung stehende Kontaktfläche, die Oberflächentextur der verwendeten Haftuntergründe und die Konstruktion der Markierungsfolie maßgeblichen Einfluss auf das Haftverhalten haben. Unterschiede der chemisch-physikalischen Eigenschaften der Kontaktflächen haben auf das Haftvermögen der Folien auf den Untergründen einen untergeordneten Einfluss. Aus den Messergebnisse kann gefolgert werden, dass nicht jede Straßenmarkierungsfolie für die Applikation auf allen untersuchten Fahrbahnbelägen gleichermaßen geeignet ist. Der Einfluss in der Praxis kritischer Parameter, wie Feuchte und Verschmutzung, sollen in weiteren Messungen untersucht werden.
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Parameter, die zur Identifizierung nach DIN EN 12802 bestimmt werden, nicht hinreichend im Rahmen einer Mustergleichheitsprüfung sind. Technisch bedingte Produktionsschwankungen und die schwierige Probenahme an der Baustelle schränken die Aussagekraft dieser Parameter noch weiter ein. Die BASt hat daher neue Verfahren zur Identifizierung als Ersatz beziehungsweise Ergänzung zu den genormten Methoden getestet. Die thermogravimetrische Analyse bietet Informationen zur Zusammensetzung der Markierungsstoffe über die Abbautemperaturen. In einem Temperaturbereich von circa 10 Grad C bis 1000 Grad C werden kontinuierlich alle Abbauschritte sichtbar und über die Masseveränderung, der jeweilige Anteil bestimmt. Im Temperaturbereich von circa 350-450 Grad C gelang es, den jeweiligen Temperaturen die Bindemitteltypen zu zuordnen. Der Gehalt an Carbonaten (aus Calzit oder Dolomit) als Calciumcarbonat-Äquivalent, wird durch die Abbaustufen bei mehr als 700 Grad C erfasst. Bei gleichen Inhaltsstoffen konnten Verschiebungen der Temperaturstufen auftreten. Im Falle des Calciumcarbonates konnte dieser Effekt auf die unterschiedlichen Gehalte an Calciumcarbonat in der Matrix zurückgeführt werden. Generell zeigt sich eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse der Normverfahren nach DIN EN 12802 mit den Massenverlusten der thermogravimetrischen Abbaustufen in vergleichbaren Temperaturbereichen. Bei der thermogravimetrischen Analyse können zusätzliche Erkenntnisse zur Beurteilung der Mustergleichheit herangezogen werden. Insbesondere die Kombination der Infrarotspektrometrie und der Thermogravimetrie ist eine vielversprechende Möglichkeit für die Identifizierung von Markierungsstoffen. Bei sorgfältiger Probenvorbereitung ist die Thermogravimetrie reproduzierbar und zur Identifizierung aussagekräftig. Die Investitionskosten für die Thermowaage mit Auswerteeinheit betragen circa 40.000 Euro. Für Analyse und Auswertung werden etwa 2,5 Stunden benötigt. Als Verbrauchsstoffe sind jeweils etwa 20 l Stickstoff und synthetische Luft (jeweils 200 ml/min) erforderlich. Die einfache Durchführung, der geringe Zeit- und Personalbedarf sowie die hohe Aussagekraft rechtfertigen diese Investitionskosten. Die Headspace-Gaschromatografie ermöglicht es, lösemittelbasierte Markierungsfarben auf das Vorhandensein von nicht zugelassenen, aromatischer Kohlenwasserstoffen und die verwendeten Lösemittel zu überprüfen. Bei Kaltplastiken ist die Identifizierung des Bindemittels über seine Monomere möglich. Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnisse, Probenahmen bei Applikationen und Produktionsschwankungen ist noch die Grenzwertfindung, in der die Identität einer Probe zum Urmuster angenommen werden kann, notwendig. Als Anhaltspunkte zur Toleranzenfindung dienen die Angaben der TP-M \'88. Eine Begründung der Toleranzen über produktionstechnische Schwankungen oder Fehler durch Probenahme und Analytik fehlen. Sind die Erfahrungen positiv, wird die Einarbeitung der Verfahren in die Norm DIN EN 12802 angestrebt.
