Teil 6 Raumdichte von Asphalt-Probekörpern - FGSV

Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen
ARBEITSGRUPPE ASPHALTBAUWEISEN
Inhaltsübersicht
Technische Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau
TP Asphalt-StB
Teil 6: Raumdichte von Asphalt-Probekörpern
Ausgabe 2007
(TP Asphalt 06/2007)
FGSV-Druckvorlage vom 29.02.2008
1 Anwendung 2
2 Beschreibung der Verfahren und Messprinzip 2
3 Geräte und Prüfmittel 3
4 Proben 3
4.1 Anzahl der Messproben 3
4.2 Vorbehandlung 4
5 Durchführung und Auswertung 4
5.1 Verfahren A: Raumdichte – trocken 4
5.1.1 Durchführung 4
5.1.2 Auswertung 4
5.2 Verfahren B: Raumdichte – SSD 5
5.2.1 Durchführung 5
5.2.2 Auswertung 5
5.3 Verfahren D: Raumdichte durch Ausmessen 6
5.3.1 Durchführung 6
5.3.2 Auswertung 6
6 Angabe der Ergebnisse 7
7 Angaben im Prüfbericht 8
8 Präzision der Verfahren 8
1

1 Anwendung
Der Teil 6 der Technischen Prüfvorschriften für Asphalt basiert auf der DIN EN 12697-6. Die
Prüfvorschrift beschreibt Verfahren zur Bestimmung der Raumdichte von verdichteten Asphalt-Probekörpern.
Diese Asphalt-Probekörper können sowohl im Laboratorium hergestellt
als auch aus der verdichteten Fahrbahnbefestigung entnommen worden sein.
Die Raumdichte wird benötigt, um den Hohlraumgehalt (V: void content) einer Asphaltprobe
und deren sekundäre Dichtemerkmale, wie Hohlraum des Gesteinsgerüstes (VMA: voids in
mineral aggregate) und den Hohlraumausfüllungsgrad (VFB: voids filled with bitumen) berechnen
zu können.
2 Beschreibung der Verfahren und Messprinzip
Die Raumdichte einer Asphaltprobe ist der Quotient aus seiner Masse und seinem Volumen –
einschließlich vorhandener Hohlräume – bei einer festgelegten Prüftemperatur.
Die Bestimmung der Masse des Probekörpers erfolgt immer durch Wägen des trockenen Probekörpers
an der Luft.
Für die Bestimmung des Volumens des Probekörpers werden drei unterschiedliche Verfahren
mit den Bezeichnungen A, B und D angewendet, die grundsätzlich nach der Art und der Beschaffenheit
der Probekörperoberfläche festgelegt sind.
Für die Ermittlung des Verdichtungsgrades sind die Raumdichte des Ausbaustückes und die
Raumdichte des im Laboratorium hergestellten Asphalt-Probekörpers nach dem gleichen Verfahren
zu bestimmen.
Verfahren A: Raumdichte – trocken (dry):
Das Verfahren A wird bei glatten und dichten Probekörper-Oberflächen angewendet. Bei diesem
Verfahren wird das Volumen ohne weitere Behandlung des Probekörpers mittels Tauchwägung
festgestellt.
Nach Verfahren A sind Probekörper aus Gussasphalt nach den TL Asphalt-StB zu prüfen.
Verfahren B: Raumdichte – SSD (saturated surface dry condition):
Das Verfahren B wird bei verhältnismäßig dichten Probekörper-Oberflächen angewendet. Bei
diesem Verfahren wird das Volumen des Probekörpers nach Wassersättigung durch Tauchwägung
und Abtupfen der Probekörper-Oberfläche festgestellt.
Nach Verfahren B sind Probekörper aus Asphaltbetonmischgut nach den TL Asphalt-StB
(Asphaltbeton für Asphaltdeckschichten, für Asphaltbinderschichten und für Asphalttragdeckschichten)
und Splittmastixasphalt nach den TL Asphalt-StB zu prüfen.
2

Verfahren D: Raumdichte durch Ausmessen (dimension):
Das Verfahren D wird bei offenen Probekörper-Oberflächen angewendet. Bei diesem Verfahren
erfolgt die Volumenbestimmung des Probekörpers durch Ausmessen der geometrischen
Gegebenheiten und Berechnung des Volumens.
Nach Verfahren D sind Probekörper aus Offenporigem Asphalt und Asphaltbeton für Asphalttragschichten
jeweils nach den TL Asphalt-StB zu prüfen.
3 Geräte und Prüfmittel
- Präzisionswaage mit einer Ablesegenauigkeit von ± 0,1 g,
Anmerkung: Die Präzisionswaage muss geeignet sein, Probekörper in Luft und unter Wasser zu wägen, z.B.
in einem Drahtkorb, wobei dessen Masse und Wasserverdrängung durch Tarieren zu berücksichtigen sind.
- Wasserbad mit einer Temperatur von (25 ± 1) °C,
Anmerkung: Das Wasserbad muss mit einem Rost versehen sein, der ein allseitiges Umspülen und eine Überdeckung
der Proben von mindestens 2 cm sicherstellt. Es muss so groß sein, dass die Wassermenge mindestens
dem 3fachen des Volumens der Asphalt-Proben entspricht.
- Thermometer E 0,5/0/50 vorzugsweise nach der DIN 12775,
- Ledertuch,
- Messschieber, Genauigkeit ± 0,1 mm,
- Wärmekammer für Temperaturen von mindestens 120 °C.
4 Proben
4.1 Anzahl der Messproben
Als Proben dienen Ausbau-Proben oder im Laboratorium verdichtete Asphalt-Probekörper. Es
sind mindestens zwei Messproben zu prüfen.
Bei Schiedsuntersuchungen sind zwei Ergebnisse aus jeweils zwei Einzelwerten (also an zwei
mal zwei Messproben) zu ermitteln.
Die Mindestdicke von Ausbau-Proben muss das Doppelte der maximalen Nennkorngröße betragen,
jedoch mindestens 20 mm. Bei Ausbau-Proben müssen beide Messproben aus derselben
Entnahmestelle stammen (siehe TPA-27). Steht bei Ausbau-Proben nur ein Bohrkern
zur Verfügung, dürfen die beiden Messproben durch Halbieren des Bohrkerns in Richtung der
Bohrkernachse gewonnen werden, sofern für jede so gewonnene Messprobe die nachfolgend
angegebene Probemenge vorhanden ist.
3

Der Zahlenwert der Masse der Messprobe in Gramm muss mindestens das 50fache des Zahlenwertes
der Korngröße des größten Korns der Messprobe in Millimeter betragen, jedoch
muss die Einwaage mindestens 500 g betragen.
Marshall-Probekörper dürfen nicht halbiert werden.
4.2 Vorbehandlung
Ausbauproben müssen, falls erforderlich, durch Bürsten oder Waschen gereinigt und von an
der Unterseite anhaftenden Fremdstoffen befreit werden.
Miteinander verbundene Schichten sind in der Schichtgrenze durch Schneiden von einander
zu trennen.
Unregelmäßige Unterseiten von Ausbauproben sind eben und möglichst parallel zur Oberseite
zu schneiden.
Bei Anwendung des Ausmessverfahrens (Verfahren D) müssen die Begrenzungsflächen der
Probekörper regelmäßig sein.
Die Asphalt-Probekörper bzw. Ausbauproben sind bis zur Prüfung bei Temperaturen zwischen
18 °C und 25 °C zu lagern. Es ist sicherzustellen, dass die Probekörper bei der Prüfung
die Prüftemperatur von (25 ± 1) °C aufweisen.
5 Durchführung und Auswertung
5.1 Verfahren A: Raumdichte – trocken
5.1.1 Durchführung
a) An der trockenen Probe ist die Masse m1 auf 0,1 g zu bestimmen.
Anmerkung: Bei feuchten Proben erfolgt die Bestimmung von m1 nach Schritt c).
b) Die Probe wird in das auf (25 ± 1) °C vortemperierte Wasserbad eingetaucht und in den
Drahtkorb (o. Ä.) gelegt. Die Probe ist unter Wasser von anhaftenden Luftblasen zu befreien.
c) Nachdem sich das Wasser nach dem Eintauchen beruhigt hat, wird die Masse m2 der Probe
in Wasser bestimmt.
Bei feuchten Proben ist die Masse m1 nach einer Trocknung der Proben bei (110 ± 5) °C bis
zur Massekonstanz zu bestimmen. Massekonstanz ist erreicht, wenn bei zwei Wägungen im
Abstand von mindestens zwei Stunden die Massendifferenz maximal 0,05 M.-% beträgt.
5.1.2 Auswertung
Die Berechnung der Raumdichte – trocken (ρbdry) erfolgt nach der Gleichung:
ρ ⋅ρ
m1
bdry = m1−m
2
w
[g/ cm³]
4

mit:
m1 = Masse der trockenen Probe in g
m2 = Masse der Probe in Wasser in g
ρw = Dichte des Wassers: 0,997 g/cm³.
5.2 Verfahren B: Raumdichte – SSD
5.2.1 Durchführung
a) An der trockenen Probe ist die Masse m1 auf 0,1 g zu bestimmen.
Anmerkung: Bei feuchten Proben erfolgt die Bestimmung von m1 nach Schritt e).
b) Die Probe wird für die Dauer von (90 ± 30) Minuten im Wasserbad auf (25 ± 1) °C temperiert.
Die Probe ist unter Wasser von anhaftenden Luftblasen zu befreien.
c) Die Masse der Probe in Wasser m2 ist durch Wägung zu bestimmen.
d) Die Probe ist aus dem Wasserbad zu entnehmen und durch Abtupfen - bei zylindrischen
Proben auch durch Rollen - mit einem feuchten Ledertuch von anhaftenden Tropfen zu
befreien.
Anmerkung: Das Ledertuch muss feucht genug sein, um sicher zu stellen, dass beim Abtupfen die Feuchtigkeit
an der Oberfläche der Proben entfernt wird, ohne die Nässe aus den Hohlräumen des Asphalt-
Probekörpers mit herauszuziehen.
e) Unmittelbar danach ist die Masse m3 der abgetupften Probe zu bestimmen.
Anmerkung: Dabei ausgetretenes Wasser ist vor der Wägung einer weiteren Probe aus der Waagschale zu
entfernen; alternativ ist die Waage neu zu tarieren.
Bei feuchten Proben ist die Masse m1 nach einer Trocknung der Proben bei (110 ± 5) °C bis
zur Massekonstanz zu bestimmen. Massekonstanz ist erreicht, wenn bei zwei Wägungen im
Abstand von mindestens zwei Stunden die Massendifferenz maximal 0,05 M.-% beträgt.
5.2.2 Auswertung
Die Berechnung der Raumdichte – SSD (ρbssd) erfolgt nach der Gleichung:
mit:
bssd
m1
m m
ρ ⋅ρ
=
3 − 2
w
[g/ cm³]
m1 = Masse der trockenen Probe in g
m2 = Masse der Probe in Wasser in g
m3 = Masse der abgetupften Probe in g
ρw = Dichte des Wassers: 0,997 g/cm³.
5

5.3 Verfahren D: Raumdichte durch Ausmessen
5.3.1 Durchführung
An der trockenen Probe ist die Masse m1 auf 0,1 g zu bestimmen.
Anmerkung: Bei feuchten Proben erfolgt die Bestimmung von m1 nach dem Ausmessen.
Alle Messungen müssen mit einer Genauigkeit von ± 0,1 mm ausgeführt werden. Die Lage
der Messpunkte muss deutlich an jedem Probekörper gekennzeichnet werden.
- Ausmessen zylindrischer Probekörper:
Zur Messung der Höhe werden vier gleichmäßig verteilte Messpunkte über den Umfang
jedes Probekörpers angeordnet. Dabei sollen die Schenkel des Messschiebers jeweils etwa
10 mm der Deck- und Grundflächen der Messprobe erfassen.
Der Durchmesser zylindrischer Messproben wird in Höhe der Deckfläche, auf halber Höhe
und in Höhe der Grundfläche an der Mantelfläche des Probekörpers an jeweils zwei
zueinander rechtwinklig angeordneten Messstellen gemessen.
- Ausmessen von Probekörpern mit rechteckigen Flächen:
Bei Probekörpern mit rechteckigen Flächen (z.B. Würfel, Quader) werden in jeder Richtung
(Höhe, Breite, Tiefe) vier gleichmäßig verteilte Messpunkte über den Umfang angeordnet.
Dabei sollen die Schenkel des Messschiebers jeweils etwa 10 mm der Fläche erfassen.
- Ausmessen von Probekörpern mit nicht rechteckigen Flächen:
Bei Probekörpern mit nicht rechteckigen Flächen werden in jeder Richtung (Höhe, Breite,
Tiefe) vier gleichmäßig verteilte Messpunkte über den Umfang angeordnet. Dabei sollen
die Schenkel des Messschiebers jeweils etwa 10 mm der Fläche erfassen.
Weichen die Maße in einer oder mehreren Richtungen erheblich voneinander ab (z. B. bei
Probekörpern mit trapezförmigen Flächen), so muss die Anzahl der Messpunkte in dieser
Richtung so weit erhöht werden, dass in jedem Falle das Volumen des Probekörpers berechnet
werden kann.
Bei feuchten Proben ist die Masse m1 nach einer Trocknung der Proben bei (110 ± 5) °C bis
zur Massekonstanz zu bestimmen. Massekonstanz ist erreicht, wenn bei zwei Wägungen im
Abstand von mindestens zwei Stunden die Massendifferenz maximal 0,05 M.-% beträgt.
5.3.2 Auswertung
Alle Abmessungen (Höhe und Durchmesser zylindrischer Probekörper sowie Höhe, Breite
und Tiefe von Probekörpern mit rechteckigen Flächen) werden als arithmetischer Mittelwert
der zugehörigen Einzelmessungen berechnet und auf 0,1 mm gerundet angegeben.
Die Berechnung der Raumdichte durch Ausmessen (ρbdim) erfolgt für zylindrische Probekörper
nach der Gleichung:
6

m
1 3
ρ b dim = 2 ⋅10
π ⋅ h ⋅ d [g/ cm³]
4
mit:
m1 = Masse des trockenen Probekörpers in g
h = Höhe des Probekörpers in mm
d = Durchmesser des Probekörpers in mm.
Die Berechnung der Raumdichte durch Ausmessen (ρbdim) erfolgt für Probekörper mit rechteckigen
Flächen nach der Gleichung:
m
1 3
ρ b dim = ⋅10
h⋅l
⋅ w [g/ cm³]
mit:
m1 = Masse des trockenen Probekörpers in g
h = Höhe des Probekörpers in mm
l = Länge des Probekörpers in mm
w = Breite des Probekörpers in mm.
Die Berechnung der Raumdichte durch Ausmessen (ρbdim) erfolgt für Probekörper mit nicht
rechteckigen Flächen nach der Gleichung:
m
b dim V
=
1 ρ [g/ cm³]
mit:
m1 = Masse des trockenen Probekörpers in g
V = Volumen in cm³.
6 Angabe der Ergebnisse
Für jeden einzelnen Probekörper wird die Raumdichte nach dem unter Abschnitt 5 genannten
Prüfverfahren auf 0,001 g/cm³ berechnet.
Die kritische Spannweite von zwei einzelnen Messwerten beträgt 0,030 g/cm³. Wird die kritische
Spannweite überschritten, ist ein zusätzlicher Probekörper zu prüfen. Der vom gemeinsamen
Mittelwert am weitesten entfernt liegende Messwert wird eliminiert und die
Spannweite der verbleibenden beiden Messwerte überprüft. Wird auch dann die kritische
Spannweite überschritten, sind alle Messwerte zu verwerfen und erneut zwei Asphalt-
Probekörper herzustellen.
Diese Vorgehensweise gilt nur für im Laboratorium hergestellte Probekörper. Bei Ausbau-
Proben können die einzelnen Messwerte die genannte kritische Spannweite (erheblich) überschreiten.
Als Ergebnis wird das arithmetische Mittel aus mindestens zwei verträglichen Einzelwerten,
gerundet auf 0,001 g/cm³, berechnet. Bei Ausbauproben mit unverträglichen Einzelwerten
sind diese anzugeben.
7

7 Angaben im Prüfbericht
Im Prüfbericht sind in Verbindung mit den TPA-0 und unter Hinweis auf die TPA-06 mindestens
anzugeben:
- Prüfverfahren, nach welchem die Raumdichte bestimmt wurde,
- Ergebnis der Raumdichtebestimmung als arithmetischer Mittelwert aus mindestens
zwei verträglichen Einzelwerten,
- Abschneiden von Teilen des unteren Bereiches einer Ausbauprobe mit Begründung.
8 Präzision der Verfahren
Die Angaben zur Verfahrenspräzision für die Raumdichtebestimmung nach dem Verfahren B
wurden aus der DIN 1996-7 übernommen und in der Tabelle 1 zusammengestellt.
Tabelle 1: Verfahrenspräzision für die Bestimmung der Raumdichte nach dem Verfahren B
Spannweite und
Art der Präzision
Kritische Spannweite der
Einzelwerte
Standardabweichung
[g/cm³]
σa = 0,0108 da = 0,030
Wiederholpräzision σr = (0,006 + 0,0001 · A) r = 2,77 · σr
Vergleichpräzision σR = (0,008 + 0,0002 · A) R = 2,77 · σR
Dabei bedeuten:
Präzision
[g/cm³]
da Kritische Spannweite zweier Einzelwerte
r Grenze der Präzision unter Wiederholbedingungen nach der DIN ISO 5725: r = 2,77 × σr
R Grenze der Präzision unter Vergleichbedingungen nach der DIN ISO 5725: R = 2,77 × σR
σa Standardabweichung aus Ringversuchen, die für die Spannweite von Einzelwerten nach der
DIN ISO 5725 festgestellt wurde
σr Standardabweichung aus Ringversuchen, die unter Wiederholbedingungen nach der
DIN ISO 5725 festgestellt wurde
σR Standardabweichung aus Ringversuchen, die unter Vergleichbedingungen nach der
DIN ISO 5725 festgestellt wurde
A Rückstand auf dem 11,2 mm-Sieb in M.-% als Ergebnis der Siebanalyse.
Für die Verfahren A und D ist die Präzision nicht bekannt.
8