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und Herrn Dr.-Ing. Markus Oeser möchte ich mich für die vielen Anregungen und Diskussionen während zahlreicher Projekttreffen bedanken. Herzlich bedanke ich mich bei allen Freunden und Verwandten, die meine Arbeit Korrektur gelesen haben. Mein besonderer Dank gilt meinen Eltern für die liebevolle Unterstützung und Geduld während der langen Zeit der Ausbildung. Mein tiefster Dank gilt meiner lieben Frau Renate, die durch ihre Liebe, Unterstützung und Ansporn einen entscheidenden Beitrag zur Fertigstellung dieser Arbeit geleistet hat. Braunschweig, im August 2008 Konrad <strong>Mollenhauer</strong> 6
Inhalt Kurzfassung................................................................................................................ 3 Abstract ...................................................................................................................... 4 Vorwort ....................................................................................................................... 5 Inhalt........................................................................................................................... 7 1 Einleitung und Problemstellung ........................................................................... 9 2 Asphalteigenschaften ........................................................................................ 13 2.1 Zusammensetzung von Asphalt..................................................................... 13 2.2 Aufbau von Asphaltbefestigungen ................................................................. 14 2.3 Beanspruchung von Asphaltbefestigungen.................................................... 15 2.4 Rheologie von Asphalt................................................................................... 18 2.4.1 Rheologische Modelle zur Simulation des Verformungsverhaltens..... 18 2.4.2 Reaktion rheologischer Modelle bei konstanter Spannung ................. 20 2.4.3 Reaktion rheologischer Modelle bei sinusförmiger Schwellbelastung. 22 2.4.4 Vereinfachende Nomenklatur.............................................................. 29 2.4.5 Temperatur-Frequenz-Äquivalenz des Elastizitätsmoduls .................. 29 2.5 Ermüdungsverhalten von Asphalt .................................................................. 30 2.5.1 Dissipierte Energie .............................................................................. 31 2.5.2 Ermüdungsversuche ........................................................................... 31 2.5.3 Schädigungsmodelle........................................................................... 34 2.5.4 Schädigung infolge Risswachstum...................................................... 35 3 Untersuchungsprogramm.................................................................................. 39 3.1 Untersuchte Asphalte..................................................................................... 39 3.2 Zug- und Abkühlversuch ................................................................................ 41 3.2.1 Prüfeinrichtung.................................................................................... 41 3.2.2 Abkühlversuch..................................................................................... 42 3.2.3 Zugversuch ......................................................................................... 43 3.2.4 Zugfestigkeitsreserve .......................................................................... 43 3.2.5 Ergebnisse der Zug- und Abkühlversuche .......................................... 44 3.3 Retardationsversuch...................................................................................... 47 3.4 Zug-Schwellversuch....................................................................................... 48 3.4.1 Beschreibung des Prüfverfahrens ....................................................... 48 3.4.2 Verfahren zur Versuchsauswertung .................................................... 51 7
Seite 1: Dimensionierungsrelevante Prognose
Seite 4 und 5: Abstract The resistance against fat
Seite 8 und 9: 3.4.3 Versuchsergebnisse...........
Seite 10 und 11: werden konnten, im Vorfeld der Baum
Seite 12 und 13: Zunächst wird in Kapitel 4 der Ein
Seite 14 und 15: Als Bindemittel kommt Bitumen zum E
Seite 16 und 17: Wegmesseinrichtungen gemessen werde
Seite 18 und 19: 2.4 Rheologie von Asphalt 2.4.1 Rhe
Seite 20 und 21: 2.4.1.5 Voigt-Kelvin-Modell Das Voi
Seite 22 und 23: 2.4.3 Reaktion rheologischer Modell
Seite 24 und 25: E Dämpfer σa σa = = ε σ a a =
Seite 26 und 27: 2.4.3.5 Dehnungsfunktion des Voigt-
Seite 28 und 29: 0,0040 0,0035 Dehnung ε [-] 0,0030
Seite 30 und 31: eignet sich für die Ermittlung des
Seite 32 und 33: Energie dissipiert als zu Beginn de
Seite 34 und 35: Phase I Phase II Phase III Dreiphas
Seite 36 und 37: der Dehnungsreaktion des Asphaltes,
Seite 38 und 39: Bodin [9] wählt zur Berechnung der
Seite 40 und 41: Tabelle 3.1: Zusammensetzung der un
Seite 42 und 43: Abbildung 3-2 Tabelle 3.2: Asphalta
Seite 44 und 45: Die Differenz aus der Zugfestigkeit
Seite 46 und 47: weisen die Probekörper aus ABi 0/1
Seite 48 und 49: Die während der Belastung gemessen
Seite 50 und 51: such bei der Prüftemperatur des Zu
Seite 52 und 53: mungen des Probekörpers zu ermitte
Seite 54 und 55: absoluten E-Modul beobachtet werden
Seite 56 und 57:
Energy Ratio ER 25.000 Energy Ratio
Seite 58 und 59:
N Makro C 1 C 2 el,100 = ⋅ ε Gle
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4 Auswirkungen der Materialermüdun
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Tabelle 4.1: Parameter K 1 , K 2 ,
Seite 64 und 65:
100.000 100.000 Versuchsdauer bis M
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-10 Exponent K 2 -9 -8 -7 -6 -5 -4
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Die in Abbildung 4-6 dargestellten
Seite 70 und 71:
Den Einfluss der Bindemittelviskosi
Seite 72 und 73:
Bei einer Belastungsfrequenz von f
Seite 74 und 75:
Abbildung 4-11: Vergleich der mitte
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10.000.000 y = 1,4876x 0,9602 R 2 =
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Mit Dehnungsabhängigen Ermüdungsk
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Bei den in [24] untersuchten Asphal
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1. Ermittlung der ertragbaren Lastw
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Tabelle 5.1: SMA 0/11 S (I) SMA 0/1
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5.2 Temperatur-Frequenz-Äquivalenz
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deutlichen Unterschiede des absolut
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0,50 0,45 0,40 0,35 SMA 0/11 S (I)
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Tabelle 5.3: Temperatur T [°C] SMA
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ähnliche Verläufe, wie der rechte
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denen Frequenzen offensichtlich all
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Abbildung 6-4 zeigt die Mittelwerte
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Durch Fehlerquadratminimierung kön
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Dieser Zusammenhang kann auch für
Seite 104 und 105:
Auch die Faktoren b i , die die Abh
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der Spannung, zu einer Zunahme der
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erfolgen. Für Temperaturen, bei de
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ε Burgers E ⎛ 2 ( σm ) − ⋅t
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ε i = ε E ,i 1 σ = E i 1,i + ε
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akkumulierte bleibende Dehnung εak
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0,02 Dehnung ε [-] 0,018 0,016 0,0
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6.5 Schlussfolgerung Mit Hilfe des
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Bei einer Belastungsfrequenz von f
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die Ermittlung der vier benötigten
Seite 124 und 125:
Literatur [1] Arand, W.; Rubach, C.
Seite 126 und 127:
[19] Hopman, P.; Kunst, P.; Pronk,
Seite 128 und 129:
[38] Wistuba, M.; Lackner, R.; Blab
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S 1 Koeffizient der Funktion zur Be
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Abbildung 3.5: Prozentualer Anteil
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Abbildung 5.4 Ermittlung der Steigu
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Abbildung 6.17 Abbildung 7.1: Abbil
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138
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140
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Tabelle A1-2: Ergebnisse der Zug- u
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Seite 146 und 147:
Seite 148 und 149:
Tabelle A2-2: Ergebnisse der Einaxi
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Seite 152 und 153:
A 2.3 Ergebnisse: AB 0/11 S Tabelle
Seite 154 und 155:
Seite 156 und 157:
A 2.4 Ergebnisse: OPA 0/8 Tabelle A
Seite 158 und 159:
Tabelle A2-12: Ergebnisse der Einax
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A 3 Ermüdungsfunktionen A 3.1 Erm
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Bis zum Makroriss ertragene Lastwec
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A 3.2 Ermüdungsfunktionen: SMA 0/1
Seite 166 und 167:
Seite 168 und 169:
A 3.4 Ermüdungsfunktionen: OPA 0/8
Seite 170 und 171:
Seite 172 und 173:
Seite 174 und 175:
A 3.6 Ermüdungsfunktionen: ATS 0/3
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10.000.000 Bei einer Belastungsfreq
Seite 178 und 179:
1.000.000 Prognostizierte Lastwechs
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1.000.000 Prognostizierte Lastwechs
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Abbildung A6-3: Abhängigkeit der A
Seite 184 und 185:
A 6.2 Zeitliche Verläufe der relat
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Abbildung A6-11: Zeitliche Entwickl
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Abbildung A6-15: Zeitliche Entwickl
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Absoluter E-Modul |E| [MPa] 18000 1
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6 SMA 0/11 S (I) 0°C 10 Hz; 1,0 MP
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A 7.3 Akkumulierte bleibende Dehnun
Seite 196 und 197:
Seite 198 und 199:
5 AB 0/16 S (I) -5°C 10 Hz; 1,0 MP
Seite 200 und 201:
Seite 202 und 203:
Tabelle A8-1: Ergebnisse der Retard
Seite 204 und 205:
10.000 9.000 SMA 0/11 S (II) +20°C
Seite 206 und 207:
Tabelle A8-7: Ergebnisse der Retard
Seite 208 und 209:
18.000 16.000 AB 0/11 S +20°C 0,09
Seite 210 und 211:
Tabelle A8-12: Ergebnisse der Retar
Seite 212 und 213:
Seite 214 und 215:
16.000 14.000 ABi 0/16 S (I) +20°C
Seite 216 und 217:
Seite 218 und 219:
Seite 220 und 221:
A 8.2 Temperaturabhängigkeit der R
Seite 222 und 223:
Konstante a λ2 10 9 8 7 6 5 4 3 2
Seite 224:
Dehnung ε [-] 0,01 0,009 0,008 0,0
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