14 Schwerpunkt: DAI-Forschungsvorhaben Materialart Asphaltdeckschicht Asphaltbinderschicht Viskositätsverändernde Zusätze Bindemittel Bitumenemulsion Materialsorte SMA 8 S 25/55-55A 2 % Sasobit 3 % Sasobit SMA 8 S 25/55-55A 2 % Romonta N 3 % Romonta N SMA 8 S 25/55-55A 2 % Amidwachs 3 % Amidwachs SMA 8 S 50/70 SMA 8 S 50/70 3 % Sasobit SMA 8 S 50/70 3 % Romonta N SMA 8 S 50/70 3 % Amidwachs AC 16 B S 25/55-55A AC 16 B S 25/55-55A 3 % Sasobit AC 16 B S 25/55-55A 3 % Romonta N AC 16 B S 25/55-55A 3 % Amidwachs Sasobit Romonta Amidwachs 25/55-55A 50/70 C 40 B5-S C 60 BP4-S Tabelle 1: Übersicht der Materialvarianten Abb. 3: Unterteilung der Teststrecke in Bauabschnitte für das Ziehen der Bohrkerne werden jedoch nicht abgebildet. Die dynamische Beanspruchung sowie die auftretenden Normalkräfte infolge einer Radüberrollung werden nicht nachgestellt. Somit sind die quasistatischen Abscherversuche für die Ableitung von Materialparametern, die für die rechnerische Dimensionierung von Asphaltbefestigungen zur Berücksichtigung der Verbundwirkung sowie für eine Prognose der Nutzungsdauer der Straßenbefestigung benötigt werden, nicht geeignet. An der TU Dresden wurde eine Prüfvorrichtung entwickelt, welche die den Schichtenverbund beeinflussenden Faktoren Normalspannung, Temperatur und Belastungsfrequenz abbildet [5]. Dadurch ist es möglich, den Schichtenverbund beanspruchungsgerecht zu prüfen (siehe Abb. 1). Eine Weiterentwicklung dieser Prüfvorrichtung wurde in diesem Projekt zur Beurteilung des Schichtenverbundes zwischen den Asphaltschichten eingesetzt. Das Versuchsprogramm ist gegliedert in Schersteifigkeits- und Scherermüdungsversuche. Die Schersteifigkeitsversuche wurden an der Professur für Straßenbau der TU Dresden, die Scherermüdungsversuche am Institut für Straßenwesen der RWTH Aachen University durchgeführt. Die Durchführung der Schersteifigkeitsversuche erfolgte unter Variation der Temperatur, der Normalspannung, der Frequenz und des Scherweges. Der Versuch startete bei • Temperatur = -10 °C • Normalspannung = 900 kPa • Frequenz f = 10 Hz • Maximaler Scherweg s = 30 µm Vor jeder zu prüfenden Temperatur wurde die Prüfzelle mit eingebautem Prüfkörper für 270 Minuten auf die jeweilige Prüftemperatur temperiert und für die Dauer des Versuches gehalten. In Form von Multistage-Versuchen wurden Prüftemperatur (-10 °C, 10 °C, 30 °C, 50 °C), Prüffrequenz (10 Hz, 3 Hz, 1 Hz, 0,3 Hz, 0, Hz), aufgebrachte Normalkraft (900 kPa, 600 kPa, 300 kPa, 0 kPa) und erzwungener Scherweg variiert, wobei der Scherweg gemäß Entwurf zur AL „Zyklischer Scherversuch“-Schersteifigkeit, Teil 48 [6] nach oben hin begrenzt und im Vorversuch festgelegt wurde. 4|2022
Schwerpunkt: DAI-Forschungsvorhaben 15 Der Versuch endete bei • Temperatur = 50 °C • Normalspannung = 0 kPa • Frequenz f = 10 Hz • Maximaler Scherweg s = 150 µm Das Prüfprogramm für die Ansprache des Scherermüdungswiderstandes erfolgte in einem zweistufigen Verfahren. Zunächst wurden Vorversuche durchgeführt, welche für eine Prüfkonfiguration, bestehend aus Prüffrequenz , Prüftemperatur und Normalspannung als Input, die Scheramplituden als Output für die Hauptversuchsphase liefern. Die Belastung im Vorversuch erfolgt weggeregelt mit einer stufenweisen Erhöhung der Scheramplitude (Amplituden-Sweep). Die Vorversuche erfolgten bei einer Prüffrequenz von 10 Hz, den Prüftemperaturen -10 °C, 20 °C und 50 °C und den Normalkräften 0 kPa, 450 kPa und 900 kPa. Anhand des Verlaufes der Schersteifigkeit während des Amplituden-Sweeps, wurden die Scheramplitudenniveaus bei 25 %, 50 % und 75 % der maximalen Schersteifigkeit definiert, um eine Prüfung im ermüdungsrelevanten Lastbereich sicherzustellen. Die Hauptversuche wurden unter konstanten Prüfbedingungen der Frequenz (10 Hz), der Temperatur (10 °C, 20 °C und 50 °C), der Normalspannung (0 kPa, 450 kPa, 900 kPa) und der aus dem Vorversuch ermittelten Scheramplitude durchgeführt. Eine Übersicht des Prüfprogramms liefert Abb. 2. Abb. 4: Mittelwerte der versuchstechnisch ermittelten Schersteifigkeiten für alle Material kombinationen Auswahl der Materialien Die Durchführung der Schersteifigkeits- und Scherermüdungsversuche erfolgte an verschiedenen Asphaltarten und -sorten unter Variation der viskositätsverändernden organischen Zusätze (siehe Tab. 1). Im Rahmen der Untersuchungen wurden eine Asphaltbinderschicht und zwei Asphaltdeckschichten als Standardvarianten festgelegt. Abb. 5: Mittelwerte der versuchstechnisch ermittelten Schersteifigkeiten für alle Materialkombinationen in Abhängigkeit des Scherweges Der Staubbefeuchtungsmischer DUSTFIX Für Asphaltfüller, Gesteinsstaub und andere Füllstoffe von 10-80 m³/h. Ohne Staub sieht‘s besser aus. Mehr Informationen auf www.mapgmbh.com 4|2022
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