20 Schwerpunkt: Verdichtung Einbaubohle ρ 0,1.4 ρ 0,1.3 ρ 0,1.2 ρ 0,1.1 Abbildung 4: Angenommene Anordnung der Messpunkte ρ 0,1.1 bis ρ 0,1.4 und ρ 0,2.1 bis ρ 0,2.4 in jeweils einer Walzbahn eines leicht und eines schwer verdichtbar eingebauten Asphaltmischgutes mit den Verdichtungswiderständen C 1 bzw. C 2 . (Quellen: Utterodt) Walzrichtung C 1 = 12 [42 Nm] Walzbahn eingebauten Asphaltschicht sowohl in Einbaurichtung als auch quer zu derselben mehr oder weniger unterschiedlich aus. Anhand der Liniendiagramme der Abb. 3 und der dazugehörigen Tabelle sind die rechnerisch bestimmten Verläufe der Raumdichten an zwei durch die gleiche Endraumdichte ρ ∞ = 2,500 g/cm³ sowie die Verdichtungswiderstände C 1 = 12 [42 Nm] (schwarze Linien) und C 2 = 30 [42 Nm] (rote Linien) charakterisierten Asphaltmisch gütern in Abhängigkeit von deren Anfangsraumdichten ρ 0,i und der Anzahl der Walzübergänge n veranschaulicht. Für jede der beiden Asphaltmischgutvarianten wurden Anfangsraumdichten gewählt, die einen normalen und einen höheren Bereich der Vorverdichtung durch die Einbaubohle repräsentieren (durchgängige bzw. unterbrochene Linien) und sich innerhalb dieser Bereiche um Dk 0 = 5,00 % Marshall in der Vorverdichtung unterscheiden: Linien 1.1 und 1.2 sowie 2.1 und 2.2 mit k 0,i = 0,80 Einbaubohle Walzrichtung ρ 0,2.4 ρ 0,2.3 ρ 0,2.2 ρ 0,2.1 bzw. 0,85 und Linien 1.3 und 1.4 sowie 2.3 und 2.4 mit k 0,i = 0,88 bzw. 0,93. Walzbahn Die in die beiden zu verdichtenden C 2 = 30 [42 Nm] Asphaltmischgüter eingeleitete Verdichtungsenergie E pro Walzübergang (zwei Bandagenübergänge) sei konstant und soll dem 6,4-fachen der Verdichtungsarbeit E 1 [42 Nm] eines Schlages je Probekörperseite im Laboratorium entsprechen. Aus der Abb. 3 wird deutlich: Je höher die Anfangsraumdichte ρ 0,i (Grad der Vorverdichtung) ist, desto weniger Walzübergänge n (k) sind unter der Voraussetzung einer gleichbleibenden Verdichtungsenergie E erforderlich, um das Dichteniveau ρ (k = 0,98) zu erreichen. Es sei darauf hingewiesen, dass die im Feld in der Regel zu erbringenden 98 % Verdichtung nach Marshall eine Mindestanforderung darstellen und 100 % anzustreben sind. Mit der Walzverdichtung soll bei einer Temperatur T 0 = 140 °C begonnen und ein möglichst gleichmäßiger Dichtezustand auf dem jeweiligen Dichteniveau ρ (k ≥ 0,98) erzielt werden, weshalb die Kurvenverläufe mit den Anfangsraumdichten ρ 0,1.1 /ρ 0,1.2 und ρ 0,1.3 /ρ 0,1.4 für das mit C 1 = 12 [42 Nm] leicht sowie ρ 0,2.1 /ρ 0,2.2 und ρ 0,2.3 /ρ 0,2.4 für das mit C 2 = 30 [42 Nm] schwer verdichtbare Asphaltmischgut paarweise betrachtet werden, so als ob die bei- LITERATUR Nachweis der Quellen [1] Chang, G. et al.: A Study on Intelligent Compaction and In-Place Asphalt Density. Final Report. The Transtec Group, Inc., Austin, December 2014. Federal Highway Administration Office of Pavement Technology, HIPT-10, Washington, DC, FHWA-HIF-14-017, pp. 309 [2] Daines, M. E.: Cooling of bituminous layers and time available for their compaction. 3 rd Eurobitume symposium 1985, The Hague, 13 Sept. 1985, Volume 1, summaries and papers, pp. 236–242 [3] Huschek, S.: Der „funktionale Schichtaufbau“, Gedanken zu einem neuen Konzept für Fahrbahnbefestigungen aus Asphalt. Bitumen (1988) 2, 50–52 [4] MinDOT: PaveCool 3.0. Minnesota Department of Transportation, St. Paul, MN, 2015 [5] M VA: Merkblatt für das Verdichten von Asphalt. Ausgabe 2005, Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltstraßen, FGSV Verlag, Köln, FGSV 730, 76 S. [6] Renken, P.: Verdichtbarkeit von Asphaltbetongemischen und ihr Einfluß auf die Standfestigkeit. Schriftenreihe „Straßenwesen“ des Lehrstuhls für Straßenwesen und Erdbau der Technischen Universität Braunschweig, Heft 3, Braunschweig 1980, Diss., 161 S. [7] RPE-Stra 01: Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen. Ausg. 2001. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, FGSV Verlag, Köln, FGSV 988 [8] Tappert, A.: Verdichtung bituminöser Schichten – Erfahrungen mit Hochverdichtungsbohlen. Teerbau-Veröffentlichungen (1985) 31, 43–50 [9] Thurner, H. F.: Flächendeckende Verdichtungskontrolle von Schwarzdecken. In: Technik und Technologie des Straßenbaus, 3. Internationales Symposium im Rahmen der bauma 98, A.A. Balkema, Rotterdam, Brookfield, 1998, S. 129–133 [10] Utterodt, R.: Untersuchungen zur Korrelation zwischen Bandagenbeschleunigung und Verdichtungsgrad bei der Verdichtung einer 6 cm dicken Binderschicht aus Abi 0/11, PmB 45A. 31.10.2002, auszugsweise veröffentlicht [11] Utterodt, R.: Compaction of a frost protection layer with a self-regulating tandem vibration roller. Caterpillar, interner Bericht, 17.06.2014, unveröffentlicht [12] Utterodt, R.: Verdichtung von Asphalt mithilfe selbstregelnder Walzen – Möglichkeiten, Grenzen und Besonderheiten. DAI – Deutsches Asphaltinstitut e.V., Bonn, 2019, www.asphalt.de/asphaltinstitut/forschungsergebnisse/. 6|2019
Schwerpunkt: Verdichtung 21 Abbildung 5: Bei der Verdichtbarkeit von Walzasphaltgemischen haben sowohl die Einbau- als auch die Verdichtungstemperatur den bedeutendsten Einfluss auf den Verdichtungserfolg. (Quelle: DAV/hin) den jeweils zu untersuchenden Abschnitte mit unterschiedlicher Anfangsraumdichte (Vorverdichtung) quasi in einer Walzbahn hintereinander angeordnet wären, s. Abb. 4. Für die paarweisen Betrachtungen soll gelten: ρ 0,1.1 < ρ 0,1.2 < ρ 0,1.3 < ρ 0,1.4 (3) und ρ 0,2.1 < ρ 0,2.2 < ρ 0,2.3 < ρ 0,2.4 (4) In der Abb. 3 zeigen die durchgängig und gestrichelt dargestellten Linien mit den ausgefüllten Kreisen an, wie viele Walzübergänge erforderlich sind, um das jeweilige Dichteniveau ρ (k = 0,98) zu erreichen. Sich anschließende strichpunktierte Linien mit leeren Kreisen verdeutlichen, wie viele Walzübergänge trotz einer höheren Anfangsraumdichte zusätzlich ausgeführt werden müssen, um bei paarweiser Betrachtung (durchgängige/durchgängige und gestrichelte/gestrichelte Linien) für die korrespondierende niedrigere Anfangsraumdichte das Erreichen des geforderten Dichteniveaus gewährleisten zu können. Die Ergebnisse der paarweisen Betrachtungen innerhalb des normalen und des höheren Bereiches der Vorverdichtung werden im unteren Teil der Tabelle wiedergegeben und sollen anhand des Vergleiches der Dichteverläufe der Linien 1.1 und 1.2 exemplarisch erläutert werden: Bei einer angenommenen Anfangsraumdichte ρ 0,1.2 = 2,120 g/cm³ des leicht verdichtbaren Asphaltmischgutes sind n 1.2 (k ≥ 0,98) = 4 Walzübergänge erforderlich, um mit der Dichte ρ 1.2 (k ≥ 0,98) = 2,455 g/cm³ das Dichteniveau ρ C1 (k = 0,98) = 2,444 g/cm³ gewährleisten zu können. Aufgrund der um 0,125 g/cm³ geringeren Anfangsraumdichte ρ 0,1.1 wird das geforderte Dichteniveau mit ρ 1.1 (k ≥ 0,98) = 2,465 g/cm³ erst nach fünf Walzübergängen erreicht und überschritten. Bei paarweiser Betrachtung sind notwendigerweise in beiden Fällen fünf Walzübergänge auszuführen, was zur Folge hat, dass die Dichte ρ 1.2 von 2,455 weiter auf 2,474 g/cm³ ansteigt. Der zwischen den beiden Anfangsraumdichten ρ 0,1.1 und ρ 0,1.2 bestehende Dichteunterschied von 0,125 g/cm³ (Dk 0 = 5,00 %) wird mit fünf Walzübergängen auf Dρ (k ≥ 0,98) = 0,009 g/cm³ (Dk = 0,35 %) abgebaut. Liegen die Anfangsraumdichten im höheren Bereich der Vorverdichtung, fallen die Unterschiede zwischen den Endraumdichten mit 0,015 g/cm³ etwas größer aus. Stellt man die gleichen Betrachtungen für die schwer verdichtbare Asphaltmischgutvariante an, so stellen sich ähnliche Ergebnisse ein. Die Unterschiede zwischen den Endraumdichten sind mit 0,022 und 0,034 g/cm³ vergleichsweise größer. Wenn also bei unterschiedlichem Ausgangsniveau der Raumdichten eines Asphaltmischgutes die eingeleitete Verdichtungsenergie gleich bleibt und mit der Verdichtung bei der üblichen, bindemittelspezifischen Temperatur begonnen wird, dann steigt das Verdichtungsniveau im Bereich der geringeren Vorverdichtung stärker an und die Unterschiede zwischen den nach einem Walzübergang erzielten Raumdichten nehmen ab. Je höher bei gleichen Unterschieden zwischen den Anfangsraumdichten deren Niveau (Grad der Vorverdichtung) ist, desto weniger Walzübergänge sind unter der Voraussetzung einer gleichbleibenden Verdichtungsenergie erforderlich, um das Dichteniveau ρ (k = 0,98) der Marshall-Raumdichte zu erreichen, und umso geringer ist deshalb der Abbau der Unterschiede aus den Anfangsraumdichten. • Verband Europäischer Straßenfräsunternehmungen e. V. Europäische Fräsdienstleister aus Deutschland, der Schweiz, Österreich, den BeneluxStaaten, Großbritannien, Italien, Frankreich und Norwegen sowie Maschinenhersteller und Hersteller spezifischer Verschleißteile haben sich im VESF e. V. organisiert. Der Verband • ist die Plattform für regelmäßigen Erfahrungsausstausch in der Fräsbranche • organisiert Fachvorträge und tagungen • vertritt die Interessen der Fräsunternehmer bei nationalen sowie internationalen Behörden und Gremien. VESF e. V. Ringstraße 21 56651 Niederdürenbach Deutschland Hier treffen Sie uns: Herbsttagung 2019 des VESF 14. 16. November 2019 in Edinburgh (UK) AUTOR Telefon: +49 2636 94 19 118 Fax: +49 2636 94 19 040 EMail: info@vesfev.com Internet: www.vesfev.com Dr.-Ing. Ronald Utterodt ronald.utterodt@ewetel.net 6|2019
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