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TPA als Umsetzung der DIN EN 12697 - VSVI Hessen

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Institut für Straßenwesen – Abteilung Straßenbautechnik<br />

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken<br />

<strong>VSVI</strong>-Seminar<br />

<strong>Hessen</strong> 2008<br />

<strong>TPA</strong> <strong>als</strong> <strong>Umsetzung</strong> <strong>der</strong><br />

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken<br />

<strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> <strong>12697</strong><br />

<strong>VSVI</strong>-Seminar <strong>Hessen</strong> 2008 – Die <strong>Umsetzung</strong> <strong>der</strong> <strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> <strong>12697</strong> in die TP Asphalt-StB – 16.04.2008 Friedberg/<strong>Hessen</strong><br />

TECHNISCHE UNIVERSITÄT<br />

CAROLO-WILHELMINA<br />

ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Abteilung Straßenbautechnik – Institut für Straßenwesen<br />

Technische Universität Braunschweig<br />

- 1 -


Institut für Straßenwesen – Abteilung Straßenbautechnik<br />

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken<br />

<strong>VSVI</strong>-Seminar <strong>Hessen</strong> 2008 – Die <strong>Umsetzung</strong> <strong>der</strong> <strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> <strong>12697</strong> in die TP Asphalt-StB – 16.04.2008 Friedberg/<strong>Hessen</strong><br />

TECHNISCHE UNIVERSITÄT<br />

CAROLO-WILHELMINA<br />

ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Europäische Kriterien für den Handel mit Asphalt<br />

Hohe Anfor<strong>der</strong>ungen an Baustoffe und<br />

Baustoffgemische hinsichtlich<br />

Sicherheit<br />

Gesundheitliche Auswirkungen und<br />

Gebrauchstauglichkeit<br />

Mandat M/124 wurde an C<strong>EN</strong> vergeben, um die<br />

Anfor<strong>der</strong>ungen zur Gebrauchstauglichkeit zu präzisieren.<br />

Das M/124 benennt die wesentlichen Asphalteigenschaften.<br />

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<strong>VSVI</strong>-Seminar <strong>Hessen</strong> 2008 – Die <strong>Umsetzung</strong> <strong>der</strong> <strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> <strong>12697</strong> in die TP Asphalt-StB – 16.04.2008 Friedberg/<strong>Hessen</strong><br />

TECHNISCHE UNIVERSITÄT<br />

CAROLO-WILHELMINA<br />

ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Wesentliche Asphalteigenschaften nach M/124<br />

Haftverhalten<br />

Steifigkeit<br />

Beständigkeit gegen bleibende Verformung<br />

Beständigkeit gegen Ermüdung<br />

Griffigkeit<br />

Beständigkeit gegen Abrieb<br />

Brandverhalten<br />

Gefährliche Substanzen<br />

Dauerhaftigkeit<br />

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TECHNISCHE UNIVERSITÄT<br />

CAROLO-WILHELMINA<br />

ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Spezifikationssysteme <strong>der</strong> Europäischen Norm<br />

Empirische Spezifikation<br />

Vorgabe für die Zusammensetzung<br />

ohne Spielraum<br />

Enge Vorgabe für den Hohlraumgehalt<br />

Indirekte Ansprache <strong>der</strong><br />

Asphalteigenschaften<br />

Wenige (performance-related)<br />

Asphaltprüfungen<br />

Fundamentale Spezifikation<br />

Großer Spielraum für die<br />

Zusammensetzung<br />

Großer Spielraum für den<br />

Hohlraumgehalt<br />

Weitgehend direkte Ansprache <strong>der</strong><br />

Asphalteigenschaften<br />

verstärkt (performance-based)<br />

Asphaltprüfungen<br />

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TECHNISCHE UNIVERSITÄT<br />

CAROLO-WILHELMINA<br />

ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Asphalteigenschaften, an die je nach Asphaltmischgutart<br />

und –sorte Anfor<strong>der</strong>ungen gestellt sind<br />

Bindemittelgehalt<br />

Hohlraumgehalt<br />

Hohlraumfüllungsgrad<br />

Proportionale Spurrinnentiefe<br />

Statische Eindringtiefe<br />

Zunahme <strong>der</strong> Eindringtiefe<br />

Dynamische Stempeleindringtiefe an Gussasphalt<br />

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TECHNISCHE UNIVERSITÄT<br />

CAROLO-WILHELMINA<br />

ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Asphalteigenschaften, an die je nach Asphaltmischgutart<br />

und –sorte keine Anfor<strong>der</strong>ungen gestellt werden<br />

(KLF) bzw. für die kein Nachweis erfor<strong>der</strong>lich ist (NR)<br />

Wasserempfindlichkeit (ITSR)<br />

Maximale Spurbildungsrate<br />

Fiktiver Hohlraumgehalt<br />

Maximaler Bindemittelablauf<br />

Wasserdurchlässigkeit horizontal/vertikal<br />

Gesteinskörnung/Bitumen-Affinität (RBT)<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

CE-Kennzeichnung <strong>der</strong><br />

Konformitätserklärung nach den<br />

TL Asphalt-StB 07 (?)<br />

Asphaltart und -sorte<br />

Kennwerte <strong>der</strong><br />

Korngrößenverteilung<br />

Bindemittelgehalt und vol. Kennwerte<br />

Spurrinnentiefe<br />

Haftverhalten - Spikeabrieb(?) - Bindemittelablauf<br />

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Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken<br />

<strong>DIN</strong> 1996<br />

Teil 1<br />

Teil 2<br />

Teil 3<br />

Teil 4<br />

Teil 5<br />

Teil 6<br />

Teil 7<br />

Teil 8<br />

Teil 9<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Ersetzt werden folgende Teile <strong>der</strong> <strong>DIN</strong> 1996<br />

Titel<br />

Allgemeines zur Auswertung<br />

Probenahme<br />

Probenvorbereitung<br />

Herstellung von Probekörpern<br />

Wassergehalt<br />

Bindemittelgehalt und Rückgewinnung<br />

Rohdichte, Raumdichte, Hohlraumgehalt<br />

Verdichtungsgrad<br />

Wasseraufnahme<br />

Quellversuch<br />

übergeführt in<br />

Keine <strong>Umsetzung</strong><br />

<strong>TPA</strong>-27<br />

<strong>TPA</strong>-28<br />

<strong>TPA</strong>-30<br />

<strong>TPA</strong>-14<br />

<strong>TPA</strong>-01 und <strong>TPA</strong>-03<br />

<strong>TPA</strong>-05 (s. auch AL)<br />

<strong>TPA</strong>-06 und <strong>TPA</strong>-08<br />

Keine <strong>Umsetzung</strong><br />

Keine <strong>Umsetzung</strong><br />

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<strong>DIN</strong> 1996<br />

Teil 10<br />

Teil 11<br />

Teil 12<br />

Teil 13<br />

Teil 14<br />

Teil 15<br />

Teil 16<br />

Teile 17-19<br />

Teil 20<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Ersetzt werden folgende Teile <strong>der</strong> <strong>DIN</strong> 1996<br />

Titel<br />

Verhalten bei Lagerung im Wasser<br />

Marshall-Stabilität und Fließwert<br />

kein Inhalt<br />

Eindringversuch Gussasphalt<br />

Korngrößenverteilung<br />

Erweichungspunkt Wilhelmi an Mastix<br />

Entmischungsneigung an Mastix<br />

Prüfungen an Fugenvergussmassen<br />

Herstellung von Asphaltmischgut im Labor<br />

übergeführt in<br />

<strong>TPA</strong>-12 (völlig neu)<br />

<strong>TPA</strong>-34<br />

<strong>TPA</strong>-20<br />

<strong>TPA</strong>-02<br />

keine <strong>Umsetzung</strong><br />

keine <strong>Umsetzung</strong><br />

hier nicht relevant<br />

<strong>TPA</strong>-35<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Ersetzt werden folgende Technische Prüfvorschriften<br />

Aktuelle<br />

TP<br />

Teil<br />

Teil<br />

Teil<br />

Teil<br />

Titel<br />

Verhalten von Asphalten bei tiefen Temperaturen<br />

Spurbildungsversuch – Bestimmung <strong>der</strong><br />

Spurrinnentiefe im Wasserbad<br />

Dynamischer Eindringversuch mit ebenem<br />

Stempel an Gussasphalt<br />

Einaxialer Druck-Schwellversuch – Bestimmung<br />

des Verformungsverhaltens von Asphalten bei<br />

Wärme<br />

übergeführt in<br />

workitem<br />

<strong>TPA</strong>-22<br />

<strong>TPA</strong>-25A<br />

<strong>TPA</strong>-25B<br />

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AL<br />

Teil 2<br />

Teil 4<br />

Teil 10<br />

Teil 11<br />

Teil<br />

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CAROLO-WILHELMINA<br />

ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Ersetzt werden folgende Arbeitsanleitungen<br />

Titel<br />

Prüfung des Bindemittelablaufs<br />

Prüfung des Schichtenverbundes nach Leutner<br />

Bestimmung <strong>der</strong> Rohdichte von Asphalt mit<br />

Wasser<br />

Herstellung von Asphalt-Probeplatten im<br />

Laboratorium mit dem Walzsektor-<br />

Verdichtungsgerät (WSV<br />

Arbeitsanleitung zur Bestimmung <strong>der</strong><br />

Verdichtbarkeit<br />

übergeführt in<br />

<strong>TPA</strong>-18<br />

<strong>TPA</strong>-80<br />

<strong>TPA</strong>-05<br />

<strong>TPA</strong>-33<br />

<strong>TPA</strong>-10<br />

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TP A<br />

Teil 11<br />

Teil 12<br />

Teil 13<br />

Teil 17<br />

Teil 19<br />

Teil 23<br />

Teil 29<br />

Teil 41<br />

Teil 42<br />

Teil 43<br />

TP Gestein<br />

Neu sind die folgenden TP Asphalt-StB<br />

Titel<br />

Haftverhalten Gestein/Bitumen<br />

Wasserempfindlichkeit am zyl. Probekörper<br />

Mischguttemperatur<br />

Kornverlust an PA-Probekörper<br />

Durchlässigkeit von Probekörpern<br />

Indirekte Zugfestigkeit (Spaltzugversuch)<br />

Maße von Asphalt-Probekörpern<br />

Wi<strong>der</strong>stand gegen Enteisungsmittel<br />

Fremdstoffgehalt im Asphaltgranulat<br />

Wi<strong>der</strong>stand gegen Kraftstoffeinwirkung<br />

Fließkoeffizient<br />

Bemerkung<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Abfall <strong>der</strong> Spaltzugfestigkeit<br />

Schicht, Haufwerk und Lkw<br />

Cantabro-Test, LA-Trommel<br />

für Wasserempfindlichkeit<br />

TP Gestein - <strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> 933-6<br />

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Aufbau <strong>der</strong> TP Asphalt-StB 07<br />

Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen<br />

ARBEITSGRUPPE ASPHALT BAUWEIS<strong>EN</strong><br />

Inhaltsübersicht<br />

Technische Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau<br />

TP Asphalt-StB<br />

Teil 5: Rohdichte von Asphalt<br />

Ausgabe 2007<br />

TP Asphalt 05/2007<br />

Bearbeitungsstand 12.12.2007<br />

1 Anwendung 2<br />

2 Beschreibung des Verfahrens und Messprinzip 2<br />

3 Geräte und Prüfmittel 2<br />

4 Proben 3<br />

5 Durchführung 3<br />

5.1 Kalibrieren <strong>der</strong> Pyknometer 3<br />

5.2 Vorbereitung <strong>der</strong> Probe 4<br />

5.3 Versuchsdurchführung 5<br />

6 Berechnungen, Angabe <strong>der</strong> Ergebnisse 5<br />

7 Angaben im Prüfbericht 6<br />

8 Präzision des Verfahrens 6<br />

Volltitel<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Text des <strong>TPA</strong>-Teils<br />

Abkürzung<br />

Kürzel: <strong>TPA</strong>-05<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Bindemittelgehalt/Bindemittelrückgewinnung<br />

(<strong>TPA</strong>-01 und <strong>TPA</strong>-03)<br />

Heiß –o<strong>der</strong> Kaltextration mit Trichloretylen nicht mehr zulässig<br />

Heiß –Kaltextraktion nur noch mit Toluol<br />

Anwendung von Trichlorethylen nur in Automaten<br />

Extraktionsautomat mit stehendem Siebturm ist keine<br />

geschlossenen Anlage<br />

Geschlossen ist z.B. <strong>der</strong> INFRATest-Automat<br />

Aus Gründen des Arbeitsschutzes möglichst nur geschlossene<br />

Anlage<br />

Bindemittelrückgewinnung immer im Ölbad und an<strong>der</strong>er<br />

Temperaturverlauf<br />

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Rohdichte mit Wasser (<strong>TPA</strong>-05)<br />

Asphalt granulieren<br />

Flaschenpyknometer<br />

Wasser <strong>als</strong> Prüfmittel<br />

Anlegen eines Vakuums<br />

30 hPa für 15 Minuten<br />

Auswertung wie gehabt<br />

keine Korrektur auf „Tri-<br />

Wert“<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Rohdichte (Tri) versus Rohdichte (Wassser)<br />

Rohdichte nach TP A [g/cm³]<br />

2,800<br />

2,750<br />

2,700<br />

2,650<br />

2,600<br />

2,550<br />

2,500<br />

2,450<br />

2,400<br />

Vergleich Rohdichte <strong>DIN</strong> / TP A<br />

2,350<br />

2,350 2,400 2,450 2,500 2,550 2,600 2,650 2,700 2,750 2,800<br />

Rohdichte nach <strong>DIN</strong> [g/cm³]<br />

AB ABi ATS SMA<br />

Quelle: Rodehack, Bayern<br />

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Verfahren A: unmittelbare<br />

Tauchwägung ohne<br />

Wasserlagerung, für<br />

Gussasphalte<br />

Verfahren B: Abtupfen mit<br />

Le<strong>der</strong>tuch, Prüfung bei 25<br />

°C, Korrektur mit Faktor<br />

0,997 g/cm³, für ACD, ACB<br />

und SMA<br />

Verfahren D:<br />

Ausmessverfahren, für PA<br />

und Asphalttragschichten<br />

Raumdichte (<strong>TPA</strong>-06)<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

→ A: Einfluss nicht bekannt<br />

→ B: durch Tupfen steigt die<br />

Raumdichte,<br />

durch Faktor sinkt die<br />

Raumdichte<br />

→ D: Raumdichten <strong>der</strong> ACT<br />

erheblich kleiner<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Volumetrische Kennwerte – Verdichtungsgrad<br />

(<strong>TPA</strong>-08)<br />

Volumetrischer Kennwert<br />

Hohlraumgehalt<br />

Fiktiver Hohlraumgehalt<br />

Hohlraumfüllungsgrad<br />

Verdichtungsgrad<br />

Kürzel und Dimension<br />

→ V [Vol-%]<br />

→ VMA [Vol-%]<br />

→ VFB [Vol-%]<br />

→ k [%]<br />

- 18 -


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bis 0,1 M.-%:<br />

Ofentrocknung<br />

ab 0,1 M.-%: azeotrope<br />

Destillation<br />

Prüfmittel: Toluol o<strong>der</strong><br />

Xylol<br />

neues Prüfgerät<br />

Wassergehalt (<strong>TPA</strong>-14)<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

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Hartgummirad<br />

Luftbad<br />

Spurbildungsversuch (<strong>TPA</strong>-22)<br />

Prüftemperatur T=60 °C<br />

Fixierung in einem<br />

Gipsbett<br />

Ergebnis: Proportionale<br />

Spurrinnentiefe PRD air<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Dynamischer Stempeleindringversuch (<strong>TPA</strong>-25A)<br />

Probendurchmesser 150<br />

mm<br />

Stempeldurchmesser 56<br />

mm<br />

ohne Seiteneinspannung<br />

Prüftemperatur 50 °C<br />

Auswertung: dynamische<br />

Stempeleindringtiefe E dyn<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Herstellung von Marshall-Probekörpern (<strong>TPA</strong>-30)<br />

Bitumensorte nach <strong>der</strong><br />

<strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> 12591<br />

20/30 180 ± 5<br />

30/45 175 ± 5<br />

50/70 150 ± 5<br />

70/100 145 ± 5<br />

160/220 135 ± 5<br />

Polymermodifiziertes Bitumen<br />

nach <strong>der</strong> <strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> 14023<br />

10/40-65 175 ± 5<br />

25/55-55 150 ± 5<br />

45/80-50 150 ± 5<br />

120/200-40 135 ± 5<br />

40/100-65 150 ± 5<br />

Verdichtungstemperatur [°C]<br />

Verdichtungstemperatur [°C]<br />

Diskussion:<br />

Tv = 135 °C<br />

Tv = 145 °C<br />

Tv = 135 °C<br />

- 22 -


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Vorrichtung zur Messung<br />

<strong>der</strong> Dickenän<strong>der</strong>ung<br />

Rechenprogramm zur<br />

Auswertung <strong>der</strong><br />

Verdichtungsfunktion<br />

Kenngröße:<br />

Verdichtungswi<strong>der</strong>stand T<br />

Verdichtbarkeit (<strong>TPA</strong>-10)<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

y = a - b ⋅ e<br />

- E/X<br />

- 23 -


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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Herstellung von Asphalt-Probeplatten (<strong>TPA</strong>-33)<br />

Verdichtungsmanagement<br />

wurde präzisiert<br />

Kalibrierung des Gerätes<br />

nach Dicke und<br />

Dichteverteilung<br />

Was zu tun ist, wenn <strong>der</strong><br />

Verdichtungsgrad nicht<br />

erreicht wird?<br />

Verdichtungstemperatur =<br />

Referenztemperatur<br />

2<br />

1<br />

vt<br />

5<br />

F, F<br />

s, s<br />

3<br />

4<br />

vt<br />

6<br />

- 24 -


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Abscherung in<br />

Schichtgrenze<br />

Verbundprüfung (<strong>TPA</strong>-80?)<br />

Prüftemperatur T=20 °C<br />

Schergeschwindigkeit 50<br />

mm/min<br />

Ergebnis: Maximale<br />

Scherkraft und<br />

zugehöriger Scherweg<br />

kein europäisches Pendant<br />

<strong>VSVI</strong>-Seminar <strong>Hessen</strong> 2008 – Die <strong>Umsetzung</strong> <strong>der</strong> <strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> <strong>12697</strong> in die TP Asphalt-StB – 16.04.2008 Friedberg/<strong>Hessen</strong><br />

Max.Scherkraft [kN]<br />

TECHNISCHE UNIVERSITÄT<br />

CAROLO-WILHELMINA<br />

ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Scherweg [mm]<br />

1 Hauptrahmen<br />

2 Führungsstangen<br />

3 Scherbacken<br />

4 Spannbügel<br />

5 Auflagerung<br />

alle Maße in mm<br />

M<br />

0 A M´<br />

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Neu sind die folgenden TP Asphalt-StB<br />

<strong>TPA</strong><br />

Teil 11<br />

Teil 12<br />

Teil 13<br />

Teil 17<br />

Teil 19<br />

Teil 23<br />

Teil 29<br />

Teil 41<br />

Teil 42<br />

Teil 43<br />

Titel<br />

Haftverhalten Gestein/Bitumen<br />

Wasserempfindlichkeit am zyl. Probekörper<br />

Mischguttemperatur<br />

Kornverlust an PA-Probekörper<br />

Durchlässigkeit von Probekörpern<br />

Indirekte Zugfestigkeit (Spaltzugversuch)<br />

Maße von Asphalt-Probekörpern<br />

Wi<strong>der</strong>stand gegen Enteisungsmittel<br />

Fremdstoffgehalt im Asphaltgranulat<br />

Wi<strong>der</strong>stand gegen Kraftstoffeinwirkung<br />

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ZU BRAUNSCHWEIG<br />

Haftverhalten zwischen Gestein und Bitumen (<strong>TPA</strong>-11)<br />

Gesteinskörnung mit<br />

Bitumen umhüllen<br />

Bitumenmenge abhängig<br />

von <strong>der</strong> Rohdichte<br />

In Glasflasche rotieren<br />

Temperatur T = 25 °C<br />

Zeitdauer 6h - 24h- 48h<br />

Visuelle Schätzung <strong>der</strong><br />

Bitumenablösung durch 2<br />

Prüfer<br />

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Wasserempfindlichkeit (<strong>TPA</strong>-12)<br />

6 Bohrkerne o<strong>der</strong> 6 MPK<br />

hergestellt bei S=2 x 35<br />

3 Probekörper trocken lagern<br />

3 Probeköper Wassersättigen bei<br />

67 hPa und 20 °C, dann nass<br />

lagern bei 40 °C<br />

Spaltzugfestigkeit bei T=15 °C<br />

Ergebnis: Verhältniswert ITSR <strong>der</strong><br />

Spaltzugfestigkeit <strong>der</strong> nass und <strong>der</strong><br />

trocken gelagerten Probekörper<br />

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Marshall-Probekörper mit<br />

S=2 x 50<br />

Los Angeles Trommel<br />

Je 1 Probekörper<br />

Prüftemperatur 15 - 25°C<br />

300 Umdrehungen bei v=30<br />

U/min<br />

Kornverlust PL durch Wägung<br />

Kornverlust (<strong>TPA</strong>-17)<br />

Mittelwert aus 5 Bestimmungen<br />

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Folgende Eigenschaften werden in <strong>der</strong> 2.<br />

Normengeneration im Rahmen <strong>der</strong><br />

fundamentalen Spezifikation angesprochen:<br />

Ermüdungseigenschaften (<strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> <strong>12697</strong>-24<br />

Verformungseigenschaften (<strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> <strong>12697</strong>-25)<br />

Steifigkeit (<strong>DIN</strong> <strong>EN</strong> <strong>12697</strong>-26)<br />

Kälteeigenschaften (CE Workitem)<br />

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