Teil 30 Herstellung von Marshall-Probekörpern mit dem - FGSV

Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen
ARBEITSGRUPPE ASPHALTBAUWEISEN
Inhaltsübersicht
Technische Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau
TP Asphalt-StB
Teil 30: Herstellung von Marshall-Probekörpern mit dem
Marshall-Verdichtungsgerät (MVG)
Ausgabe 2007
(TP Asphalt 30/2007)
FGSV-Druckvorlage vom 27.06.2008
1 Anwendung 2
2 Beschreibung des Verfahrens 2
3 Geräte und Prüfmittel 2
3.1 Marshall-Verdichtungsgerät 2
3.2 Prüfmittel 4
4 Proben 5
4.1 Probenvorbereitung 5
4.2 Temperieren der Proben 5
5 Durchführung 6
5.1 Vorbereitung 6
5.2 Herstellung 6
6 Berechnung, Angabe der Ergebnisse 6
7 Angaben im Prüfbericht 6
8 Präzision des Verfahrens 7
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1 Anwendung
Der Teil 30 der Technischen Prüfvorschriften basiert auf der DIN EN 12697-30 und beschreibt
die Herstellung von Probekörpern aus Asphaltmischgut durch schlagende Verdichtung
mit dem Marshall-Verdichtungsgerät.
Das Verfahren ist anwendbar auf Asphalte, die nach den TP A-35 im Laboratorium hergestellt
oder nach den TP A-27 entnommen wurden.
2 Beschreibung des Verfahrens
Für die Herstellung von Marshall-Probekörpern wird vorgewärmtes Asphaltmischgut aus
Walzasphalt in eine Verdichtungsform aus Stahl eingefüllt und im Marshall-
Verdichtungsgerät mit einem aus festgelegter Höhe herabfallenden Gewicht und mit einer
vorgegebenen Anzahl an Verdichtungsschlägen je Probekörperseite verdichtet. Anschließend
wird der Marshall-Probekörper ausgeformt und auf Raumtemperatur abgekühlt.
3 Geräte und Prüfmittel
3.1 Marshall-Verdichtungsgerät
Bei dem Marshall-Verdichtungsgerät handelt es sich um eine kalibrierbare, maschinell angetriebene
Einrichtung zur Herstellung von Probekörpern aus Walzasphalt durch Schlagverdichtung.
Das Marshall-Verdichtungsgerät (Bild 1) besteht aus einem Grundgerät mit Vorrichtung zum
automatischen Heben des Fallgewichtes und mit folgenden Ausstattungsmerkmalen:
− Bodenplatte aus Stahl, 15 mm dick, etwa 600 mm x 610 mm, waagerecht auf einer
festen Unterlage,
− Verdichtungssockel aus Gusseisen mit einer Masse von mindestens 100 kg,
− drei Topfelemente mit gleichen Steifigkeiten in Druck- und Schubrichtung mit Gummipuffern,
dem Gewicht des Verdichtungssockels angepasst,
− Einspannvorrichtung mit Exzenter für die Verdichtungsform,
− Fallhammer mit zylindrischem Führungsstab, Fallgewicht von (4550 ± 20) g und Bodenstück
von (3960 ± 20) g,
− Hubvorrichtung mit Kettenantrieb für das Fallgewicht zur Erzielung einer freien Fallhöhe
von (460 ± 3) mm,
− Vorrichtung zum Zählen und Einhalten der vorgegebenen Anzahl an Verdichtungsschlägen,
− Schallschutzkabine zur Einhausung des gesamten Verdichtungsgerätes.
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Bild 1: Schematische Darstellung des Marshall-Verdichtungsgerätes
Legende
1 Basisgerät mit automatischer Vorrichtung
zum Heben des Fallgewichts
und einem Schlagzähler
2 Fallhammer bestehend aus Fallgewicht,
Führungsstab und Bodenstück
auf das das Fallgewicht aufschlägt
3 Exzenter der Einspannvorrichtung
4 Verdichtungsform bestehend aus
Formgrundplatte, Formzylinder und
Aufsatzstück
5 Sockel des Verdichtungsgerätes
6 Bodenplatte des Verdichtungsgerätes
7 Topfelemente als Aufstandspunkte
8 Schutzabdeckung
Die Verdichtungsform (Bild 2) besteht aus Aufsatzstück, Formzylinder und Formgrundplatte.
Der Formzylinder muss einen Innendurchmesser von (101,6 ± 0,1) mm aufweisen. Die Formgrundplatte
muss aus Werkzeugstahl ausreichender Steifigkeit hergestellt, die Oberfläche gehärtet
sein.
Legende
1 Aufsatzstück
2 Formzylinder
3 Formgrundplatte
3

Aufsatzstück
Formzylinder Formgrundplatte
Bild 2: Verdichtungsform für das Marshall-Verdichtungsgerät
Das Marshall-Verdichtungsgerät muss so aufgestellt werden, dass die Bodenplatte des Verdichtungsgerätes
und die Formgrundplatte der Verdichtungsform waagerecht liegen. Der
Fallhammer muss lotrecht und zentrisch in die Verdichtungsform eingeführt werden können,
so dass ein nahezu reibungsfreier Fall des Fallgewichtes entlang des Führungsstabes sichergestellt
ist.
Beim Betrieb des Marshall-Verdichtungsgerätes sind die erforderlichen Schallschutzmaßnahmen
- z.B. durch Anordnung einer Schallschutzkabine - zu treffen.
Während des Einsetzens und des Wendens des Formzylinders im Marshall-Verdichtungsgerät
muss der Fallhammer in der oberen Ruhestellung gegen unbeabsichtigtes Herabfallen gesichert
sein.
Zur Sicherung gegen unbeabsichtigtes Herabfallen kann der Fallhammer über ein Zugseil an
der Führungsstange hochgehängt werden. Dies kann dadurch geschehen, dass das Zugseil mit
der Einspannvorrichtung am Exzenter oder mit einer gegen Herabfallen gesicherten Hebelvorrichtung
verbunden wird. Auf diese Weise kann die Verdichtungsform nur bei hochgehängtem
und gesichertem Fallhammer eingesetzt und entnommen werden. Der Hubbereich
des Fallgewichtes muss während des Betriebes gegen Hineingreifen gesichert werden. Dies
kann z. B. durch Zwangsverriegelung der Schallschutzkabine während des Betriebes verwirklicht
werden.
Die sicherheitstechnischen Anforderungen sind nach Augenschein eindeutig und vollständig
zu prüfen.
3.2 Prüfmittel
- Wärmekammer nach der DIN 50011-12 mit Umluft, Höchsttemperatur 220 °C, Genauigkeit
± 5 K zum Erwärmen des Asphaltmischgutes und der Verdichtungsform,
- Heizplatte zum Aufheizen des Bodenstückes des Fallhammers,
- Präzisionswaage mit einer Ablesegenauigkeit von ± 1 g,
- Rundfilter,
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- Einfülltrichter,
- Thermometer,
- Mischschale aus Metall,
- Löffel, Spatel,
- Lagerplatte mit zylindrischen Scheiben zur Aufnahme der Marshall-Probekörper,
- gegebenenfalls Ventilator,
- Auspressvorrichtung.
4 Proben
4.1 Probenvorbereitung
Zur Herstellung von Marshall-Probekörpern dient im Laboratorium nach den TP A-35 hergestelltes
oder nach den TP A-27 entnommenes Asphaltmischgut.
Das Größtkorn ist auf 32 mm begrenzt, dabei darf der Anteil 22/32 mm maximal 15 M.-%,
bezogen auf das Gewicht der Gesteinskörnung, betragen.
Die Marshall-Probekörper müssen einen Durchmesser von (101,6 ± 0,1) mm und eine Höhe
von (63,5 ± 2,5) mm aufweisen.
Zum Erreichen der erforderlichen Höhe des Marshall-Probekörpers wird in Abhängigkeit von
der Rohdichte der Gesteinskörnungen eine unterschiedliche Asphaltmischgutmenge in der
Größenordnung von 1050 g bis 1350 g benötigt. Gegebenenfalls ist die notwendige Menge
zum Erreichen der vorgeschriebenen Probekörperendhöhe durch Probeverdichtung zu bestimmen.
Ein Zuschlag für Rückstände in der Mischschale und für Mischungsverluste ist zu
berücksichtigen. Probekörper einer Fertigungsserie sollen möglichst gleiches Gewicht aufweisen.
4.2 Temperieren der Proben
Von dem nach den TP A-27 entnommenen Asphaltmischgut oder dem nach den TP A-35 hergestellten
Asphaltmischgut wird die erforderliche Asphaltmischgutmenge in eine Mischschale
abgeteilt und gegebenenfalls für die Dauer von höchstens drei Stunden ohne Zufuhr von
Frischluft in einer auf Verdichtungstemperatur eingeregelten Wärmekammer zwischengelagert.
Dabei ist das Asphaltmischgut abzudecken.
Die Verdichtungstemperatur des Asphaltmischgutes muss bei Beginn der Verdichtung
- (135 ± 5) °C bei Straßenbaubitumen nach den TL Bitumen-StB und
- (145 ± 5) °C bei Polymermodifiziertem Bitumen nach den TL Bitumen-StB
betragen.
Gegebenenfalls muss das Asphaltmischgut durch schnelles Erwärmen auf die Verdichtungstemperatur
gebracht werden.
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5 Durchführung
5.1 Vorbereitung
Das Bodenstück des Fallhammers, die Formgrundplatte und die Formzylinder sind vor der
Herstellung des ersten Probekörpers zu erwärmen.
Anmerkung: Zweckmäßig wird hierzu der gesamte Fallhammer mit Bodenstück etwa 10 Minuten vor Beginn der
Herstellung des ersten Marshall-Probekörpers auf eine schwach beheizte elektrische Heizplatte gestellt. Die
Formgrundplatte und die benötigten Formzylinder werden gemeinsam mit dem Asphaltmischgut in der Wärmekammer
temperiert. Bei kontinuierlicher Arbeitsweise müssen Formgrundplatte und Bodenstück des Fallhammers
nur vor Herstellung des ersten Probekörpers erwärmt werden.
Die erwärmte Formgrundplatte und ein erwärmter Formzylinder werden mit dem Aufsatzstück
zur Verdichtungsform zusammengesetzt. Die Innenseite des Formzylinders darf nicht
mit Trennmittel ausgestrichen werden. Auf die Formgrundplatte wird ein Rundfilter gelegt.
5.2 Herstellung
Das temperierte Asphaltmischgut wird lagenweise über das Aufsatzstück in den Formzylinder
eingefüllt und unter Stochern mit dem Spatel verteilt. Es ist darauf zu achten, dass keine Entmischung
stattfindet. Die Oberfläche des eingefüllten Asphaltmischgutes wird mit dem Spatel
leicht geebnet und mit einem zweiten Rundfilter abgedeckt.
Unmittelbar danach wird mit der Verdichtung begonnen. Dazu werden der Formzylinder und
das Aufsatzstück mit Hilfe der Einspannvorrichtung mit dem Sockel des Verdichtungsgerätes
verbunden. Nach Aufsetzen des Fallhammers wird die Probe innerhalb von 55 bis 60 Sekunden
mit in der Regel 50 Schlägen des Fallgewichts aus einer Fallhöhe von (460 ± 3) mm verdichtet.
Das nach dem Schlag zurückprallende Fallgewicht darf nicht aufgefangen werden.
Dann wird der Formzylinder umgedreht. Mit dem Exzenter der Einspannvorrichtung wird die
Verdichtungsform soweit herunter gedrückt, dass sie satt auf der Formgrundplatte aufsteht.
Dann wird die Probe in gleicher Weise mit in der Regel 50 weiteren Verdichtungsschlägen
verdichtet.
Das Einfüllen der Probe in die Verdichtungsform und das Verdichten dürfen insgesamt nicht
länger als 4 Minuten dauern. Die Rundfilter werden entfernt, der Marshall-Probekörper in
dem Formzylinder ist zu kennzeichnen.
Der den Marshall-Probekörper enthaltende Formzylinder wird auf eine zylindrische Scheibe
der Lagerplatte so aufgesetzt, dass eine Probekörperendfläche aufliegt. Der Marshall-
Probekörper wird an der Luft, gegebenenfalls mit Hilfe eines Ventilators auf etwa 40 °C abgekühlt
und dann mit der Auspressvorrichtung ausgeformt. Der ausgeformte Marshall-
Probekörper wird bis zum Erreichen der Raumtemperatur von 18 bis 28 °C auf einer ebenen
Unterlage abgekühlt.
6 Berechnung, Angabe der Ergebnisse
Das Verfahren liefert kein zahlenmäßiges Ergebnis.
7 Angaben im Prüfbericht
Im Prüfbericht sind in Verbindung mit den TP A-0 und unter Hinweis auf die TP A-30 mindestens
anzugeben:
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- Art der Asphaltmischgutherstellung,
- Angabe der Bindemittelart/-sorte,
- Verdichtungstemperatur,
- Anzahl der Verdichtungsschläge je Probekörperseite.
8 Präzision des Verfahrens
Eine Verfahrenspräzision kann nur in Verbindung mit den anschließenden Prüfverfahren angegeben
werden.
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