asphalt 05/19

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Schwerpunkt: Bitumen
Gebrauchstemperaturbereich des Asphalts positiv auf
den Verformungswiderstand aus. Nachteilige Veränderungen
der Bindemitteleigenschaften sind hingegen im
Tieftemperaturverhalten zu erwarten. Demzufolge wurden
die Bitumen zur Überprüfung in den unterschiedlichen
Alterungszuständen mittels Biegebalkenrheometer
(BBR) untersucht.
Als maßgebliche Eigenschaft für das Tieftemperaturverhalten
wird in Fachkreisen die Temperatur angesehen, bei
der das Bindemittel eine Steifigkeit von S = 300 MPa aufweist.
Wie aus Abbildung 2 hervorgeht, zeichnet sich unabhängig
vom Beanspruchungszustand die Bindemittelvariante
„Long Life“ durch günstigeres Kälteverhalten aus.
Bindemittelkennwerte nach Rückgewinnung
Abbildung 1: DSR-Ergebnisse
zur Beschreibung des Alterungsverhaltens
Tabelle 2: Konventionelle
Bitumenkennwerte im Anlieferungszustand
sowie nach
Rückgewinnung aus dem
Asphaltmischgut ohne und
mit BSA
eine Gesetzmäßigkeit des Alterungsverhaltens abgeleitet
werden.
In Abbildung 1 sind die Ergebnisse der DSR-Untersuchungen
an den Bitumen im Anlieferungszustand und
nach wiederholter Beanspruchung im RTFOT dargestellt.
Anhand der Abstände der Messpunkte ist offensichtlich,
dass das Bitumen 50/70 „Long Life“ erheblich geringere
Veränderungen infolge der thermisch-oxidativen Beanspruchung
durch den RTFOT erfährt. Außerdem ist an den
parallelen Funktionsverläufen festzustellen, dass sich
beide Bindemittel gleichartig verhalten, jedoch auf unterschiedlichem
Niveau des Phasenwinkels. Das Bitumen
50/70 „Long Life“ reagiert in dem betrachteten Temperaturbereich,
dem oberen Gebrauchstemperaturbereich
des Asphalts, folglich elastischer, kann dementsprechend
einen größeren Beitrag zum Verformungswiderstand des
Asphalts leisten.
Da die Alterung zu einer Versprödung des Bitumens
führt, wirken sich die Veränderungen im oberen
Eigenschaft 50/70 50/70 Long Life
Erweichungspunkt RuK [°C] 51 52
Penetration [dmm] 58 63
Nach Rückgewinnung aus dem Asphalt
- Erweichungspunkt RuK [°C] 54,6 53
- Änderung des EP RuK [°C] 3,6 1
- Penetration [dmm] 42 59
- Verbl. Penetration [%] 72 94
Nach BSA und Rückgewinnung aus dem Asphalt
- Erweichungspunkt RuK [°C] 59,6 57,2
- Änderung des EP RuK [°C] 8,6 5,2
- Penetration [dmm] 30 39
- Verbl. Penetration [%] 52 62
Der nächste Entwicklungsschritt war die Überprüfung der
Bindemitteleigenschaften nach der Herstellung von
Asphaltmischgut und der Rückgewinnung des Bindemittels
aus dem Asphaltmischgut. Zusätzlich wurde eine
Teilmenge des Asphaltmischgutes einer der Nutzungsdauer
entsprechenden oxidativen Beanspruchung ausgesetzt.
Für diese Alterung des Asphaltmischgutes wurde
das Braunschweiger Alterungsverfahren (BSA) angewendet.
Dabei wird das granulierte Asphaltmischgut für 96
Stunden einer Temperatur von T = +80 °C mit Luftumwälzung
ausgesetzt. Das BSA wurde in einem Forschungsprojekt
[2] dahingehend entwickelt, eine Beanspruchung
des Bitumens zu erzielen, die Bitumenkennwerte des
zurückgewonnenen Bitumens liefern, welche zwischen
denen der simulierten Kurzzeitalterung (RTFOT) und
Langzeitalterung (RTFOT mit anschließendem PAV) liegen.
Nach Rückgewinnung des Bindemittels wurden in
diesem Projekt sowohl die konventionellen als auch die
rheologischen Bitumenkennwerte mittels DSR und BBR
bestimmt.
Die nach Rückgewinnung aus dem Asphaltmischgut
ermittelten Werte des Erweichungspunktes Ring und
Kugel sowie der Nadelpenetration bestätigen die
Erkenntnisse der Untersuchungen an den Bindemitteln
im Anlieferungszustand. Wiederum lieferte das Bitumen
50/70 „Long Life“ geringere durch Alterungsprozesse
bewirkte Veränderungen (Tabelle 2).
Auch die Prüfergebnisse aus dem BBR erfüllten die
Erwartungen. Das rückgewonnene Bindemittel
50/70 „Long Life“ weist, wie Abbildung 3 zeigt, vergleichsweise
geringere Äquisteifigkeitstemperaturen auf.
Asphalttechnologische Kennwerte
Da die mit der Alterung einhergehende Versteifung des
Bindemittels einen positiven Beitrag zur Verformungsbeständigkeit
des Asphalts leistet, sind für die Überprüfung
asphalttechnologischer Kennwerte die Kälteeigenschaften
maßgeblich.
Die Ansprache der Kälteeigenschaften – die Rissresistenz
von Asphalten bei tiefen Temperaturen – erfolgt
zweckmäßigerweise mit zwei unterschiedlichen Ver-
5|2019