Geschichte des Straßenbaus – Alle Wege führten nach Rom
Europa ist straßentechnisch sehr gut aufgestellt. Was viele nicht wissen – ein Großteil des heutigen Straßennetzes geht noch immer auf die alten Römer zurück. Zu Zeiten des Römischen Reiches wurde das Verkehrsnetz in Europa mit der fortschreitenden Eroberung großräumig ausgebaut. Hier wurde vor allem mit befestigten Wegen und Straßen aus Pflasterstein oder einer antiken Form von Beton gearbeitet.
Nach dem Zerfall des Reiches und dem Aufkommen des Mittelalters ging – wie leider in so vielen Bereichen – das antike Wissen und auch das Interesse daran verloren. Erst im 18. Jahrhundert erhielt der Straßenbau wieder neuen Aufschwung und wurde auch im Zuge der folgenden Industrialisierung stetig weiterentwickelt.
Moderner Straßenbau
Seitdem hat sich einiges getan. Heutzutage zählen zum Straßenbau nicht nur die Straßen an sich. Der moderne Straßenbau umfasst Entwurf, Herstellung und Erhaltung sowohl von Straßen als auch von Fußgängerwegen. Wer sich damit beschäftigt, begegnet folgenden Tätigkeitsfeldern:
- Ungebundene Oberbauschichten
- Pflasterarbeiten
- Asphaltarbeiten
- Bau von Entwässerungsanlagen und Böschungsbefestigungen
- Straßenausstattung (Ampeln, Schilder, Markierungen, etc.)
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In Deutschland werden drei Materialien verwendet: Asphalt, Beton und Pflastersteine. Der moderne Straßenbau setzt sich zum Ziel, dauerhafte und verkehrssichere Flächen zu schaffen. Nicht nur das – auch wirtschaftliche und umweltverträgliche Eigenschaften nehmen eine wichtige Rolle ein. Doch wie will man gerade diesen Umwelt-Aspekt umsetzen?
Straßen aus Beton oder Asphalt?
Gerade für große öffentliche Straßenprojekte, wie Autobahnen, werden Asphalt und Beton verwendet. Doch welches Material ist eigentlich besser? Da gehen die Meinungen teils stark auseinander. Asphaltstraßen werden ständig aufgerissen und neu aufgetragen. Eine Straße aus Beton hat aber eine wesentlich längere Bauzeit. Wo liegen die Stärken und Schwächen der beiden Materialien? Wir schauen uns das Ganze einmal genauer an.
Asphaltstraßen sind relativ flexibel und besitzen in der Geometrie viele Freiheitsgrade. Gerade Übergänge oder Radien bei Kurven sind damit ohne größere Probleme möglich. Eine Straße aus Asphalt zu bauen, geht relativ schnell und die Baustellendauer hält sich in Grenzen.
Leider ist eine solche Straße nur bedingt belastbar. LKW-Verkehr setzt dem Straßenbelag schnell zu, genau wie hohe Temperaturen. Er muss also regelmäßig erneuert werden. Zwar sind punktuelle Sanierungen recht schnell erledigt, aber auch je nach Auslastung der Straße öfter notwendig.
Beton dagegen ist ein weit ausdauernderer Baustoff. Wird er korrekt verbaut, dankt er uns mit einem langen Leben und hoher Belastbarkeit. Nachts sorgt er durch das hellere Material für eine bessere Sicht. Die Rohstoffe dafür kommen direkt aus Deutschland und es muss nichts zwingend importiert werden.
Dafür ist der Einbau wesentlich komplizierter und jeder, der einmal ein Auge auf eine Beton-Autobahn geworfen hat, weiß: Das kann dauern. Leider ist Beton auch weit nicht so flexibel wie Asphalt, weshalb Übergänge und Radien eher schwierig zu realisieren sind.
Beide Materialien haben also ihre Vor- und Nachteile, sodass individuell für jedes Bauvorhaben abgewogen werden muss, welches sich im konkreten Fall besser eignet. Einfluss auf die Wahl des Straßenbelags haben dabei die folgenden Kriterien:
- Zu erwartende Belastungen der Straße
- Kosten
- Zeit für Bau / Sanierung
- Verkehrsbehinderung durch Baumaßnahme
- Topografie / Geometrie
- Sicherheit
- Anschluss an Verkehrswege
- Untergrund
- Nachhaltigkeit
Straßenbau mit Asphalt
Wo wir gerade schon beim Thema Nachhaltigkeit sind: Straßen aus Asphalt sind recycelbar! Wie das funktionieren soll? Hier sehen wir uns erst einmal an, wie und woraus Asphaltstraßen hergestellt werden. Der Straßenbelag besteht aus verschiedenen Schichten. Jeder hat bei einer Baustelle sicher einmal gesehen, dass diese Schichten einzeln nacheinander abgefräst und später auch wieder aufgebracht werden.
In Steinbrüchen wird Basalt abgebaut und anschließend auf die gewünschte Korngröße gemahlen. Dadurch entsteht feiner Splitt. Dieser wird einem Mischwerk aus verschiedenen Materialien zugegeben, je nach Gebrauch bspw. Sand und alten Straßenresten. Anschließend kommt alles in den Ofen und dann wird das Bindemittel hinzugegeben. Dabei handelt es sich um Bitumen, gewonnen aus Erdöl. Diese Mischung ist am Ende der Asphalt, welcher auf die Straßen gebracht wird, um dort abzukühlen und fest zu werden.
Wichtig: Zwar spricht man oft immer noch von Teerstraßen, aber Teer ist als Bindemittel seit 1984 aufgrund gesundheitlicher Gefahren verboten. Teer aus alten Straßenbelägen muss gesondert entsorgt werden und wird nicht wiederverwendet.
Straßen wiederverwenden
Nun zurück zu unserem Asphalt. In Deutschland werden Straßen ständig abgerissen und erneuert. Ist das nicht schlimm für unsere Umwelt? Nicht unbedingt, denn dabei kommt fast ausschließlich recycelter Asphalt zum Einsatz – ein richtiger Lebenskreislauf also. Seit Mitte der 1980er Jahre wird Asphalt systematisch wiederverwendet. Das ist im Kreislaufwirtschaftsgesetz vorgeschrieben.
Wie funktioniert das Ganze? Eine Straße wird schichtweise abgetragen. Jede dieser Schichten wird getrennt transportiert und durch Sieben oder Brechen aufbereitet. Das Ergebnis ist jeweils ein Granulat, das an speziellen Plätzen oder direkt bei der Mischanlage gelagert wird. Zumindest, bis es erneut zum Einsatz kommt.
Die zerkleinerte Asphaltschicht wird, sofern sie keine Schadstoffe wie Teer enthält, in der Mischanlage wieder zu einer neuen Asphaltmischung hinzugegeben und gelangt dadurch wieder auf die Straße. Etwa 90% des verbauten Asphalts können in Deutschland wiederverwendet werden.
Verjüngungskur für Asphaltstraßen
Sind unsere Asphaltstraßen also uneingeschränkt wiederverwendbar? Leider gibt es hier ein Problem und das liegt beim Bindemittel Bitumen. Schon ab dem Moment der ersten Verarbeitung beginnt es, zu altern. Es klebt nicht mehr so gut und verhärtet sich. Mit verschiedenen Zusätzen versucht man, die Eigenschaften von Bitumen während des Recycelns so zu verändern, dass sich die Eigenschaften hin zu einer längeren Lebensdauer verbessern.
Diese Zusätze werden in der Fachsprache Rejuvenatoren genannt, quasi Verjüngungsmittel für das Bitumen in unserem Asphalt. Sie verhindern die schnelle Brüchigkeit des Bitumens und verbessern die Fließeigenschaften beinahe bis zum ursprünglichen Zustand. Damit sind sie sozusagen ein Anti-Falten-Mittel für recycelten Asphalt, der wieder zurück auf die Straßen kommt. Als Alternative können Rejuvenatoren auch zur Versiegelung von fertigen Deckschichten verwendet werden.
Welche Materialien als Verjüngungsmittel zum Einsatz kommen, ist unterschiedlich. In der Regel handelt es sich um folgende Zusätze:
- Mineralölprodukte (Bitumenprodukte, Mineralöle, Kohlenwasserstoffe)
- Organische Lösungsmittel
- Siloxane
- Pflanzliche Lösungsmittel (Pflanzenöle, Fettsäuren, Harze)
Allerdings werden Rejuvenatoren noch immer in der Forschung untersucht, um die besten Zusätze für das Recycling von Asphalt zu finden. Durch das Ausprobieren verschiedener Rejuvenatoren für das Bitumen liegt auch der Aufwand aktuell natürlich relativ hoch. Die Mischanlagen müssen teils immer wieder neu angepasst werden und die Analysen nehmen viel Zeit in Anspruch. Schließlich unterliegen die Teststrecken einer Reihe an Langzeittests. Wir hoffen also, dass bald ein Mittel gefunden wird, mit dem wir flächendeckend im Straßenbau arbeiten können.
Fazit: Recycling im Asphaltstraßenbau
Wir halten also fest, dass der Straßenbau weit nachhaltiger ist als gedacht. Es wird noch immer weiter daran geforscht, wie der Asphalt auf unseren Straßen weiter verbessert werden kann. Das Ziel ist eine möglichst lange Lebensdauer bzw. ein möglichst langer Lebenszyklus des Bitumens, welches unseren Asphalt zusammenhält.
Gerade in Hinblick auf unsere Umwelt ist die Nutzung von Asphaltstraßen natürlich ein großes Plus. Es müssen kaum neue Rohstoffe abgebaut werden. Zwar ist der Recycling-Prozess mit dem schichtweisen Abtragen und Lagern zeit- und platzintensiv, womit gewisse Kosten verbunden sind. Trotz dessen sehen wir auch, dass sich die Forschung darum bemüht, die Eigenschaften unseres Asphalts stetig zu verbessern. Wir sind gespannt, was uns in Zukunft noch erwartet.
Vielen Dank für euer Interesse am Thema. Wir hoffen, wir hören oder lesen uns wieder in der nächsten Folge, wenn es heißt: Digitales und Innovatives aus dem Ingenieurbau!