asphalt 05/19
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36<br />
Schwerpunkt: Qualagon<br />
Abbildung 10:<br />
Scher-Kriechnachgiebigkeiten<br />
bei<br />
-10 °C vor und nach<br />
Alterung<br />
K riechnachgiebigkeit bei -10 ° C, gealtert [%/h ]<br />
Scher-<br />
50,00<br />
5,00<br />
0,50<br />
Bitumen 50/70<br />
Bitumen 160/220<br />
PmB 25/55-55 A<br />
PmB 45/80-50 A RC<br />
25/35 V<br />
Mit dem Speichermodul wird der elastische Steifigkeitsanteil<br />
des Komplexen Schermoduls quantifiziert. Für<br />
die Berechnung muss dazu der Komplexe Schermodul<br />
mit dem Cosinus des Phasenwinkels multipliziert werden.<br />
G‘ = G*∙cos δ [Pa]<br />
Diese Berechnung erfolgt konstant für alle Bindemittel<br />
bei 15 kPa. Die variable Größe ist dann der Phasenwinkel.<br />
Anschließend wird das Ergebnis, der Speichermodul bei<br />
dieser Äquisteifigkeitstemperatur, durch diese Temperatur<br />
dividiert.<br />
0,<strong>05</strong><br />
0,<strong>05</strong> 0,50 5,00 50,00<br />
Scher-Kriechnachgiebigkeit bei -10 °C, frisch [%/h]<br />
relG‘ (G*15kPa) = G‘ (G*15kPa) /T (G*15kPa) <br />
[Pa/°C]<br />
Abbildung 11: Empfohlene<br />
vierachsige Darstellung<br />
mit Grenz-/Erfahrungsbereichen<br />
für ein Bitumen<br />
50/70<br />
Zunahme EP RuK [°C]<br />
0<br />
5<br />
10<br />
temperaturabhängige Verlauf des Komplexen Schermoduls<br />
(halblogarithmisch) und des Phasenwinkels (linear).<br />
Für die untersuchten PmB 25/55-55 A ist diese Art der<br />
Ergebnisdarstellung den Abbildungen 4 und 5 zu entnehmen.<br />
Trotz der halblogarithmischen Darstellung lässt sich<br />
feststellen, dass die Komplexen Schermodule bei Betrachtung<br />
einer Bindemittelsorte (im frischen Zustand) nur<br />
geringe Unterschiede aufweisen. Nach der Bindemittelalterung<br />
ergeben sich dann etwas größere Spannweiten<br />
der Komplexen Schermodule. Noch größere Unterschiede<br />
sind beim Phasenwinkel zu erkennen, insbesondere<br />
unter Berücksichtigung der Veränderung infolge der<br />
Alterung.<br />
Bei der Suche nach charakterisierenden oder identifizierenden<br />
rheologischen Kennwerten fiel das Augenmerk<br />
auf drei Werte, bei denen der Phasenwinkel eine dominierende<br />
Bedeutung einnimmt und ein unterschiedlicher<br />
Temperaturbereich angesprochen wird.<br />
Kennwert 1: Relativer Speichermodul bei Äquisteifigkeitstemperatur,<br />
relG‘ (G*15kPa)<br />
15<br />
20<br />
25<br />
65<br />
60<br />
55<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
EP RuK (frisch) [°C]<br />
2,0 1,0 0,0<br />
-1,0 -2,0 -3,0<br />
3,0<br />
2,0<br />
1,0<br />
0,0<br />
PI (frisch) [-]<br />
Die relativen Speichermodule bei der Äquisteifigkeitstemperatur<br />
wurden so für alle untersuchten Bindemittel<br />
jeweils vor und nach Alterung errechnet. Aufgetragen in<br />
einem X-Y-Diagramm, ergeben sich die in Abbildung 6<br />
erkennbaren Differenzierungen der Bindemittel, wobei<br />
sich über die Symbole die Bindemittelart und -sorte<br />
zuordnen lassen und die Farben die Lieferstellen einteilen.<br />
Mit dieser Abbildung wird deutlich, dass sich die Bindemittelart<br />
(Modifizierung) sehr eindeutig trennen und<br />
nachweisen lässt. Die Straßenbaubitumen, die Polymermodifizierten<br />
Bitumen und die viskositätsveränderten<br />
Bitumen bilden jeweils eine eindeutig separierte Gruppe.<br />
Darüber hinaus ist aber auch vielfach eine teilweise sehr<br />
eindeutige Gruppenbildung der einzelnen Lieferstellen<br />
zu erkennen (durch die Farbe der Symbole).<br />
Kennwert 2: Cross-Over-Index bei 30 °C, COI 30<br />
Ein Bindemittel, das durch die mechanischen Eigenschaften<br />
von Bitumen dominiert wird, zeigt ein temperaturveränderliches<br />
Verhältnis zwischen elastischem und viskosem<br />
Steifigkeitsanteil (Speichermodul/Verlustmodul).<br />
Dieses temperaturabhängige Verhältnis quantifiziert der<br />
Phasenwinkel. Bei einem Phasenwinkel von 45° sind der<br />
Speichermodul (elastischer Steifigkeitsanteil) und der<br />
Verlustmodul (viskoser Steifigkeitsanteil) identisch (G‘ =<br />
G‘‘). Diese Kennstelle wird als Cross-Over-Punkt bezeichnet<br />
und definiert damit einen Temperaturpunkt. Die<br />
untersuchten Bindemittel zeigten im betrachteten Temperaturbereich<br />
(30 bis 90 °C) nur im gealterten Zustand<br />
und auch nur bei einigen wenigen Proben einen Phasenwinkel<br />
von 45° und kleiner. Vor diesem Hintergrund<br />
wurde ein Verhältniswert betrachtet (Speichermodul zu<br />
Verlustmodul bei 30 °C), mit dem die Nähe zum Cross-<br />
Over-Punkt ausgedrückt werden kann. Dieser Verhältniswert<br />
wird im Folgenden Cross-Over-Index bei 30 °C<br />
(COI 30 ) bezeichnet.<br />
Verlustmodul bei 30 °C<br />
COI 30 = ------------------------------------------- x 100 [-]<br />
Speichermodul bei 30 °C<br />
PI (gealtert) [-]<br />
-1,0<br />
-2,0<br />
-3,0<br />
Ein COI 30 von 100 bedeutet somit, dass der Phasenwinkel<br />
bei 30 °C exakt 45° beträgt. Bei einem COI 30 von über 100<br />
liegt ein 1 Phasenwinkel bei 30 °C von mehr als 45° vor,<br />
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