Verdichtungsgrad von Asphalt: warum Bohrkerne durchfallen

Liegen Asphaltbohrkerne unter dem Sollwert, liegt die Ursache häufiger am Einbautag als an der Prüfung: Das Mischgut ist vor dem Walzen abgekühlt, die Schicht war für die Korngröße zu dünn, der Nahtrand blieb ungestützt, oder die Bezugsdichte repräsentierte das Mischgut nicht. Dieser Leitfaden erklärt, wie der Verdichtungsgrad von Asphalt definiert ist, warum er wichtig ist und wie sich niedrige Ergebnisse vermeiden lassen. Die Prüfverfahren beschreibt unser Leitfaden Asphaltbohrkerne und Mischgutprüfung; für Böden, bei denen der Proctorversuch die Bezugsgröße ist, siehe Sandersatzverfahren und Verdichtungsgrad.
Zwei Bezugswerte, zwei Skalen
Jedes Bohrkernergebnis beginnt mit der Raumdichte des Kerns, im Labor nach TS EN 12697-6:2020 bestimmt. Sie wird mit einem von zwei Bezugswerten verglichen, und die Spezifikation muss festlegen, mit welchem:
- Prozent der Marshall-Raumdichte. Verdichtungsgrad (%) = Raumdichte des Bohrkerns / Raumdichte der Marshall-Probekörper × 100. Die Probekörper werden nach TS EN 12697-30:2019 mit der in der Spezifikation festgelegten Schlagzahl verdichtet, aus der freigegebenen Mischgutrezeptur oder, besser, aus am selben Tag entnommenem Mischgut.
- Prozent der Rohdichte (Hohlraumgehalt). Die Rohdichte ist die Dichte des Mischguts ohne Hohlräume und wird nach TS EN 12697-5 bestimmt. Hohlraumgehalt (%) = (Rohdichte − Raumdichte) / Rohdichte × 100, wie in TS EN 12697-8 definiert.
Die beiden Skalen unterscheiden sich, weil ein Marshall-Probekörper nicht hohlraumfrei ist. Ein Beispiel: Haben die Marshall-Probekörper 4 % Hohlraumgehalt, beträgt ihre Raumdichte 96 % der Rohdichte; ein Bohrkern mit 97 % der Marshall-Raumdichte liegt dann bei etwa 0,97 × 96 ≈ 93 % der Rohdichte, also bei rund 7 % Hohlraumgehalt. Derselbe Kern kann eine Anforderung von „97 % Marshall“ erfüllen und trotzdem nahe an einer Hohlraumgrenze liegen. In unseren Berichten geben wir den Bezugswert, seine Herkunft und seine Größe an; bezieht sich die Spezifikation auf die Rohdichte, muss der zu verwendende Wert vorab vereinbart werden.
| Bezugswert | Was 100 % bedeutet | Kann ein Ergebnis über 100 % liegen? |
|---|---|---|
| Marshall-Raumdichte | Dichte, die mit der Laborverdichtungsarbeit erreicht wird | Ja, wenn die Verdichtung vor Ort die Laborarbeit übersteigt oder der Bezugswert nicht repräsentativ ist |
| Rohdichte | Mischgut ohne Hohlräume | Nein; das weist auf einen falschen Bezugswert oder einen Prüffehler hin |
Warum die Verdichtung wichtig ist
Hohe, miteinander verbundene Hohlräume lassen Wasser und Luft in die Schicht. Wasser schwächt die Haftung zwischen Bindemittel und Gestein, Luft beschleunigt die Alterung des Bindemittels, an der Oberfläche beginnen Kornausbrüche, und die Ermüdungslebensdauer sinkt. Veröffentlichte Anhaltspunkte, jeweils in ihrem eigenen Zusammenhang:
- NCHRP Report 531 (Brown, Hainin, Cooley und Hurley, 2004) fand den Hohlraumgehalt vor Ort als wichtigsten Einflussfaktor auf die Durchlässigkeit und empfiehlt etwa 6–7 % oder weniger.
- Roberts et al., Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design, and Construction (2. Aufl., NAPA, 1996), geben an, dass dichte Asphalte während ihrer Nutzungsdauer weder über 8 % noch unter 3 % Hohlraumgehalt liegen sollten; zu wenig Hohlräume begünstigen Spurrinnen und Bindemittelanreicherungen an der Oberfläche.
- Linden, Mahoney und Jackson (1989) schlugen als Faustregel vor, dass jedes Prozent Hohlraumgehalt über etwa 7 % rund 10 % der Lebensdauer kostet: die Schätzung einer einzelnen Studie, mit Vorsicht zu verwenden.
Temperatur, Schichtdicke und Korngröße
Asphalt lässt sich nur verdichten, solange das Bindemittel flüssig genug ist, damit sich die Gesteinskörner umlagern können. Eine niedrige Anliefertemperatur, Verzögerungen bis zur ersten Walzenüberfahrt, Wind und eine kalte oder feuchte Unterlage verkürzen dieses Zeitfenster, besonders an Wintertagen in Zypern. Dünne Schichten kühlen am schnellsten aus; NCHRP Report 531 stellt fest, dass die Abkühlung bei dickeren Schichten in der Regel kein Problem ist. Mindesttemperaturen geben die Spezifikation und der Bindemittellieferant vor; das Bauunternehmen dokumentiert sie.
Für die Schichtdicke empfiehlt NCHRP Report 531 mindestens das 3-Fache des nominellen Größtkorns (NMAS) bei feinkörnig abgestuften (fine-graded) und mindestens das 4-Fache bei grobkörnig abgestuften (coarse-graded) Mischungen und SMA. Bei EN-Mischgut ist das obere Siebmaß D in der Bezeichnung (zum Beispiel AC 16 nach TS EN 13108-1) ein brauchbarer Näherungswert für das NMAS, die beiden sind aber nicht gleich definiert. Eine 40 mm dicke Schicht aus einem grobkörnigen AC 16 entspricht nur dem 2,5-Fachen von D: weniger als empfohlen, und schwerer zu verdichten.
Walzen, Ränder und Nähte
- Anfangsverdichtung dicht hinter dem Fertiger. Die ersten Übergänge bei der höchsten Mischguttemperatur leisten den Großteil der Arbeit.
- Walzschema auf einem Probefeld festlegen. Anzahl der Übergänge, Walzentypen und ihre Reihenfolge werden am besten auf einem Probefeld festgelegt und mit Bohrkernen überprüft.
- Vorsicht mit Vibration. Bei dünnen Schichten oder abgekühltem Mischgut kann Vibration das Gestein zertrümmern oder das Gefüge auflockern, statt zu verdichten; viele Spezifikationen schränken sie ein.
- Ränder und Längsnähte. Ein ungestützter Rand weicht unter der Walze seitlich aus, und die kalte Seite einer Naht kühlt ab, bevor der Nachbarstreifen eingebaut wird. Hier liegen meist die geringsten Dichten einer Befestigung; das Verdichten der Naht braucht daher eine eigene Vorgehensweise.
Ursachen im Mischgut und im Bezugswert
Eine geringe Dichte ist nicht immer ein Walzproblem. Weichen Sieblinie oder Bindemittelgehalt, geprüft nach ASTM D2172/D2172M-26 und TS EN 12697-2:2025, von der Mischgutrezeptur (JMF) ab, ändert sich das Verdichtungsverhalten; ein Mischgut mit zu wenig Bindemittel zum Beispiel ist steifer und schwerer zu verdichten. Entmischte, grobkörnige Stellen, oft am Ende einer Lkw-Ladung oder an den Fertigerflügeln, haben eine offene Textur und eine geringe Dichte. Mischgut mit modifiziertem Bindemittel braucht höhere Temperaturen und ein angepasstes Walzschema.
Ein Ergebnis über 100 % der Marshall-Raumdichte ist eine Warnung, kein Bonus. Meist repräsentiert der Bezugswert das Mischgut nicht: Die Probekörper stammen von einem anderen Tag oder Mischgut, wurden bei falscher Temperatur verdichtet, oder das Mischgut hat sich seit der Eignungsprüfung verändert. Bezogen auf die Rohdichte ist ein Ergebnis über 100 % physikalisch unmöglich.
Wie Bohrkerne ausgewählt und geprüft werden
- Zufällige oder gezielte Stellen. Abnahmekerne werden an zufällig gewählten Stellen innerhalb jedes Prüfloses entnommen, wie es die Spezifikation definiert. Kerne an einem sichtbaren Mangel oder auf einer Längsnaht beantworten andere Fragen und werden getrennt berichtet.
- Das richtige Verfahren zur Raumdichte. TS EN 12697-6:2020 kennt die Verfahren trocken, wassergesättigt oberflächentrocken (SSD), versiegelter Probekörper und durch Ausmessen; Anhang A leitet die Wahl nach Hohlraumgehalt und Oberflächentextur (die Ausgabe 2020 begrenzt das Trockenverfahren auf Probekörper mit bis zu 7 % Hohlräumen). Bei offenporigen Kernen oder Kernen mit hohem Hohlraumgehalt läuft beim SSD-Verfahren Wasser aus den an der Oberfläche offenen Hohlräumen aus, sodass die Dichte zu hoch ermittelt wird; dann ist das Verfahren mit versiegeltem Probekörper angebracht. Der Bericht nennt das Verfahren.
- Nur einwandfreie Kerne. Ein gerissener oder verformter Kern oder ein Kern mit gelösten Schichten liefert keine gültige Dichte; wir vermerken dies und empfehlen einen Ersatzkern. Nass gebohrte Kerne werden bis zur Massekonstanz getrocknet, und jede Schicht wird abgesägt und getrennt geprüft.
Wenn Bohrkerne durchfallen
Ein einzelner niedriger Kern macht noch keine mangelhafte Straße, und ein einzelner guter Kern spricht sie nicht frei. Liegen Ergebnisse unter dem Grenzwert:
- grenzen Sie den Bereich mit zusätzlichen Kernen um die schwache Stelle und über das Prüflos ab, um örtliche Mängel (Naht, Rand, Entmischung) von einem systematischen Problem zu unterscheiden;
- prüfen Sie den Bezugswert: welche Dichte, von welchem Tag und aus welchem Mischgut, und ob die Raumdichte mit demselben Verfahren bestimmt wurde;
- lesen Sie Dicke und Dichte zusammen, da dünne Bereiche schwerer zu verdichten sind;
- entnehmen Sie an den nächsten Einbautagen Mischgutproben für eine tägliche Marshall-Bezugsdichte, wie in unserem Leitfaden Asphaltbohrkerne und Mischgutprüfung beschrieben.
Was danach geschieht, ob Abnahme mit Auflagen, weitere Untersuchungen oder Sanierung, entscheiden die Behörde und die Bauüberwachung auf Grundlage des Vertrags.
Wie wir helfen können
Wir entnehmen Asphaltbohrkerne mit wassergekühlten Diamant-Kernbohrgeräten, messen die Schichtdicke nach TS EN 12697-36:2022 und die Raumdichte nach TS EN 12697-6:2020. Während des Einbaus entnehmen wir Mischgutproben nach TS EN 12697-27:2018, stellen Marshall-Probekörper nach TS EN 12697-30:2019 als tägliche Bezugsdichte her und prüfen Bindemittelgehalt und Sieblinie gegen die Mischgutrezeptur. Jeder Bericht trägt einen Verifizierungscode (siehe Prüfbericht lesen und verifizieren). Den Leistungsumfang finden Sie auf unserer Seite Asphaltbohrkerne und Mischgutprüfung; senden Sie uns Ihre Spezifikation und Ihr Einbauprogramm über unsere Kontaktseite.
Häufig gestellte Fragen
Unsere Kerne erreichen 97 % Marshall, trotzdem soll der Hohlraumgehalt zu hoch sein. Wie passt das?
Beides kann zutreffen: Ein Marshall-Probekörper enthält bereits Hohlräume, daher können 97 % der Marshall-Raumdichte rund 7 % Hohlraumgehalt oder mehr bedeuten (siehe Beispiel oben). Prüfen Sie, welchen Bezugswert und Grenzwert die Spezifikation verwendet.
Wie viele Bohrkerne sind nötig?
Prüfhäufigkeit und Losgröße legt die Spezifikation fest. Im Streitfall braucht es so viele Kerne, dass sich der Umfang des Problems abgrenzen lässt; wir berichten jeden Kern einzeln.
Lässt sich eine geringe Dichte durch nochmaliges Walzen beheben?
Nur solange das Mischgut noch warm genug zum Verdichten ist. Das Walzen einer abgekühlten Schicht bringt kaum zusätzliche Dichte und kann sie beschädigen; über weitere Maßnahmen entscheiden die Behörde und die Bauüberwachung.