asphalt 05/19

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Schwerpunkt: Qualagon
Delta PhaWi(50auf40) [°]
-2
Delta T(G*15kPa) [°C]
Abbildung 13: Empfohlene
sechsachsige Darstellung
mit Erfahrungsbereichen für
ein Polymermodifiziertes
Bitumen 25/55-55 A
5
0
2
10
rel.G'(G*15kPa), gealtert [Pa/°C]
T(G*15kPa), frisch [°C]
70
65
60
55
50
80
100
ermitteln. Abbildung 9 zeigt die Zeit-Dehnungsverläufe
am Beispiel der Bitumen 160/220 im frischen und im gealterten
Zustand.
Als geeignete Kenngröße wurde die Steigung der
Deformation im Zeitfenster zwischen 500 und 1.800
Sekunden angesehen, sodass die Entlastungsphase für
zukünftige Prüfungen entbehrlich wäre. Der so ermittelte
Wert wird als Scher-Kriechnachgiebigkeit SKN-10 bezeichnet.
Deformation (500 bis 1.800 Sekunden) [%]
SKN -10 = ---------------------------------------------------------------------- [%/h]
0,36111 [Stunden]
In der Abbildung 10 sind die Scher-Kriechnachgiebigkeit
SKN-10 der frischen und der gealterten Proben in einem
zweiachsigen Diagramm dargestellt.
Die Differenzierung zwischen den unterschiedlichen
Lieferstellen ist hier nicht ganz so deutlich wie bei den
Kennwerten des Erweiterten Ansatzes. Für die Detektion
der Lieferstelle ist diese zusätzliche Information vermutlich
nicht notwendig. Allerdings bietet dieser zusätzliche,
vom Aufwand her vertretbare Untersuchungsschritt die
Möglichkeit einer Abschätzung des Kälteverhaltens.
Inwieweit die Scher-Kriechnachgiebigkeit bei -10 °C tatsächlich
belastbare Aussagen zum Kälteverhalten liefern
kann, muss anhand von vergleichenden Untersuchungen
mit einem bewährten Kälteprüfverfahren (z. B. BBR) nachgewiesen
werden.
Zusammenfassende Empfehlungen für Netzdiagrammdarstellungen
Mit den Untersuchungen zur Identifikation bitumenhaltiger
Bindemittel konnte gezeigt werden, dass bereits mit
den konventionellen Untersuchungsmethoden ein
brauchbarer Ansatz (Einfacher Ansatz) vorliegt. Allerdings
ist hierzu die Untersuchung der Bindemittel jeweils vor
und nach einer erweiterten RTFOT-Alterung notwendig.
Die Bestimmung des Penetrationsindexes hat sich als
hilfreicher Kennwert herausgestellt. Eine hinreichende
120
4
45 60
6 40 80
8 40 40 120
10 25
160
60
20
200
240
15
80
280
320
100
120
140
160
rel.G'(G*15kPa), frisch [Pa/°C]
COI30, frisch [-]
Differenzierung ist allerdings nicht bei allen Lieferstellen
möglich. Auch die umfassende Darstellung aller Untersuchungsergebnisse
in einem mehrachsigen Diagramm (bis
9 Achsen) verbessert die Differenzierbarkeit nicht.
Für die Anwendung des Einfachen Ansatzes wird
daher empfohlen, entweder die in Abbildung 2 beschriebene
zweiachsige Darstellung oder eine wie in der Abbildung
11 dargestellte vierachsige Visualisierung zu wählen.
Das in der Abbildung 11 aufgeführte Beispiel wäre
bezüglich der Skalierung für ein Bitumen 50/70 geeignet.
Hier ist etwa für den Erweichungspunkt Ring und Kugel
die Markierung des vertraglich definierten Grenzbereichs
erkennbar, während für die drei weiteren Kriterien vorläufige
Erfahrungswerte farblich definiert wurden. Der vorgeschlagene
Grenz- bzw. Erfahrungsbereich ist grün
hinterlegt. Die Achsen wurden so skaliert, dass der
Grenz-/Erfahrungsbereich etwa in der Mitte der Achse
liegt. Eine bedingte Wertung ist durch die Richtung der
Skalierung vorgenommen worden. So wurde die Veränderung
des Erweichungspunktes Ring und Kugel umgekehrt
skaliert, womit außen liegende Messwerte eine
vermutlich bessere Qualität dokumentieren.
In der Abbildung 12 sind die Messergebnisse der Bitumen
50/70 (links) und 160/220 (rechts) aufgetragen.
Hierzu wurden unterschiedliche Diagrammskalierungen
gewählt. Ausgenommen hiervon wurde die Veränderung
des Erweichungspunktes Ring und Kugel infolge der
modifizierten RTFOT-Alterung. Denkbar wäre aber auch
hier eine sortenspezifische Skalierung.
Der Erweiterte Untersuchungsansatz basiert auf den
Ergebnissen eines Temperatur-Sweeps im DSR nach der
AL-DSR-Prüfung (T-Sweep) [3]. Die Prüfungen liefern
umfassende Kennwerte im höheren und hohen
Gebrauchstemperaturbereich und darüber hinaus. Diese
Prüfungen werden seit 2013 regelmäßig im Rahmen der
zusätzlichen Bindemitteluntersuchungen, die gemäß [7,
8, 9, 10] gefordert werden, durchgeführt. Zukünftig ist zu
erwarten, dass diese regelmäßigen Untersuchungen
auch im gealterten Zustand gefordert werden, womit
eine unmittelbare Übertragung der hier vorgeschlagenen
Visualisierung möglich wäre.
Die für die Untersuchungen nach [3] als typisch und
bereits bekannt eingestufte Äquisteifigkeitstemperatur
bei einem Komplexen Schermodul (G*) von 15 kPa
(T (G*15kPa) ) wurde als Kennwert für die „Härte“ des Bindemittels
festgelegt (im frischen Zustand sowie die Veränderung
durch Alterung). Bei der Suche nach weiteren
sinnvollen Kennwerten fiel die Wahl auf den relativen
Speichermodul bei G* von 15 kPa (relG‘ (G*15kPa) ).
Als weiterer sinnvoller Kennwert wurde der Cross-
Over-Index bei 30 °C gewählt. Bei einem temperaturveränderlichen
viskoelastischen Material kann i. a. ein Temperaturpunkt
definiert werden, bei dem der Speichermodul
(elastischer Steifigkeitsanteil) und der Verlustmodul
(viskoser Steifigkeitsanteil) identisch (G‘ = G‘‘) sind. Bei
diesen Bedingungen beträgt der Phasenwinkel 45°. Da
diese Temperaturkennstelle (Cross-Over-Punkt) bei vielen
der untersuchten Bindemittel erst unter 30 °C erreicht
5|2019