asphalt 08/20

40 Schwerpunkt: Prüfverfahren
DSV
DSV – wohin geht die Reise?
Der Verformungswiderstand bei hohen Temperaturen ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal
von Asphaltstraßen. Aufgrund des stark viskoplastischen Verhaltens von
Asphalt bei hohen Temperaturen kann es in Kombination mit starken Verkehrsbelastungen
zu irreversiblen Verformungen in der Asphaltkonstruktion kommen,
die die Verkehrssicherheit maßgeblich beeinträchtigen. Für die Beurteilung von
Walzasphalten werden in Deutschland vor allem zwei Prüfverfahren verwendet
– der Spurbildungsversuch (SBV) nach den TP Asphalt-StB, Teil 22 und der
Druck-Schwellversuch (DSV) nach Teil 25 B 1. Beide Prüfverfahren haben ihre Vorund
Nachteile. Neben den Vorgaben der Regelwerke sind es oft regionale Erfahrungen,
die bestimmen, welches Prüfverfahren zur Anwendung kommt.
Von Dr.-Ing. Plamena Plachkova-Dzhurova und Dipl.-Ing. Julian Milch
Am Institut für Straßen- und Eisenbahnwesen (ISE) am
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) werden
zwar beide Verfahren regelmäßig angewendet, aber es
zeigte sich, dass mit dem DSV aussagekräftigere Ergebnisse
ermittelt werden und vor allem, dass mit den Versuchsergebnissen
besser zwischen Asphaltmischgütern
gleicher Asphaltsorte differenziert werden kann. Das
Prinzip des DSV wurde vor Jahrzehnten am Institut
mitentwickelt und seitdem im Rahmen von verschiedenen
Forschungsprojekten, Industrieaufträgen und
Abschlussarbeiten durchgeführt, sodass ein großer
Datenpool und Erfahrungsschatz aufgebaut werden
konnte.
Prinzip des Druck-Schwellversuches und
Entwicklung des Regelwerkes
Beim dynamischen DSV wird ein zylindrischer Probekörper
mit einer Höhe von 60 mm und einem Durchmesser
von 100 mm bei einer Temperatur von 50 °C unter achslastsimulierender
dynamischer Belastung mit einer Oberspannung
von i. d. R. 0,35 MPa beansprucht. Dabei wechseln
sich Lastimpulse von 0,2 s mit Lastpausen von 1,5 s
ab, sodass sich der Probekörper von der vorangegangenen
Belastung erholt und sich die elastischen und visko-elastischen
Verformungsanteile zurückbilden. Die
plastischen Verformungsanteile sind mittels zweier Messwertaufnehmer
kontinuierlich aufzuzeichnen. Während
den Lastpausen wird zur Lagesicherung des Laststempels
eine konstante Unterlast von 0,025 MPa aufgebracht. Aus
den bleibenden Verformungen resultiert eine Impulskriechkurve,
aus welcher die vertikale Dehnung ε [‰],
bezogen auf die Höhe des Probekörpers zu Versuchsbeginn,
und die Dehnungsrate ε* [‰ ∙ 10 -4 /n] im Wendepunkt
bzw. nach 10.000 Belastungszyklen ermittelt werden.
Abb. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Versuchsaufbaus
und einen Marshall-Probekörper (MPK), der
in der dynamischen Prüfanlage am KIT beansprucht wird.
In Tabelle 1 sind die Prüfbedingungen der aktuellen Ausgabe
der TP Asphalt-StB, Teil 25 B 1 zusammengefasst. Bei
sehr verformungsbeständigen Asphaltmischgütern treten
Impulskriechkurven ohne Wendepunkte (Variante 3
in Abb. 2, blaue Kurve) und sehr flach verlaufenden lokalen
Tangenten auf, was der Steigung der Impulskriechkurve
in diesem Punkt und damit der Dehnungsrate entspricht.
Weniger verformungsbeständige Asphaltmischgüter
erreichen im Laufe des Versuches einen Punkt, ab
dem die Verformung progressiv zunimmt, was einer
beginnenden und fortschreitenden volumendilatanten
Gefügezerstörung des Probekörpers entspricht (Varianten
1 und 2 in Abb. 2, grüne und rote Kurve). Im Verlauf
der Impulskriechkurve wird dies durch einen Wendepunkt
und eine rasche Zunahme der Dehnung deutlich.
In diesen Fällen werden die Dehnung, die Dehnungsrate
und die zugehörige Anzahl der Belastungszyklen im Wendepunkt
als Ergebnis angegeben. Eine weitere Differenzierung
erfolgt über die Neigung der lokalen Tangente
im Wendepunkt und den Zeitpunkt bei Eintreten des
Wendepunktes. Bei sehr verformungsanfälligen
Asphaltmisch gütern treten die Wendepunkte früher auf
und/oder eine Dehnung von 40 ‰ wird erreicht (Variante
1 in Abb. 2, rote Kurve).
Die erste Ausgabe einer TP erschien im Jahre 1999 [4].
Als Grundlage dienten die Ergebnisse eines umfangreichen
Forschungsvorhabens [9], in dessen Rahmen
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