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as 07/18

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34 Schwerpunkt

34 Schwerpunkt Qualitätsregelkarten Abbildung 3: Komplexes Schermodul und Phasenwinkel vpn kurzzeitgealterten Bitumen 70/100 verschiedener Lieferstellen bei 60 °C. Abbildung 3a: 30 Proben aus dem Jahr 2012 Abbildung 3b: 16 Proben aus dem Jahr 2016 schiedlichen Temperaturen unterscheiden sich kaum (Radenberg 2014). In dieser Studie wurden aber sehr große Unterschiede in den rheologischen Eigenschaften von kurzzeitgealterten Bitumen 70/100 festgestellt. Die Kurzzeitalterung im Labor gemäß DIN EN 12607-1 soll die Alterung des Bitumens simulieren, die bei der Herstellung, dem Transport und Einbau von Asphalt erfolgt. Die komplexen Schermodule der kurzzeitgealterten Bitumen liegen zwischen 2.000 Pa und 5.100 Pa und unterscheiden sich damit um den Faktor 2,5. Durch die Kurzzeitalterung nimmt der komplexe Schermodul und damit die Steifigkeit bei allen untersuchten Proben zu. Die Zunahme kann zwischen 700 Pa und 3.000 Pa (Faktor 4,3) betragen und zeigt, dass sich die Steifigkeitszunahme durch Kurzzeitalterung bei den untersuchten Bitumenproben in Abhängigkeit von der Lieferstelle bzw. Charge deutlich unterscheidet. Durch die Kurzzeitalterung nimmt der Phasenwinkel in allen untersuchten Proben ab. Dies bedeutet, dass die elastischen Verformungsanteile des Bitumens und damit die Ermüdungsfestigkeit des aus diesem Bitumen hergestellten Asphaltes zunimmt (Simmleit et al. 2018). Die Abnahme des Phasenwinkels durch die Kurzzeitalterung betrug zwischen 1,2° und 5,3° (Faktor 4,4), was letztlich bedeutet, dass die Nutzungsdauer beispielsweise einer Asphalttragschicht sich um den Faktor 4 in Abhängigkeit von der Lieferstelle 7|2018

Schwerpunkt Qualitätsregelkarten 35 Abbildung 4: ΔG* und Δ° bei 60 °C für 1x RTFOT-frisch (2012) Abbildung 4: Differenzen des komplexen Schermoduls und des Phasenwinkels von Bitumen 70/100 unterschiedlicher Lieferstellen zwischen frischen und langzeitgealterten Bitumen (ΔG* und Δ° bei 60 °C für 1x RTFOT-frisch, 2012). bzw. Charge des Bitumens 70/100 unterscheiden kann. Insofern sind Bitumen mit einer hohen Abnahme des Phasenwinkels durch Kurzzeitalterung gut geeignet für die Herstellung von Asphalttragschichten. Die damit verbundene starke Zunahme der Steifigkeit sollte für diesen Einsatzzweck von nicht so großer Bedeutung sein. Auf der anderen Seite sind Bitumen mit einer geringen Zunahme der Steifigkeit durch Kurzzeitalterung („langsame Alterung“) gut geeignet für Deck- und Binderschichten. Die damit verbundene geringere Abnahme des Phasenwinkels durch Kurzzeitalterung sollte bei diesem Einsatzzweck ebenfalls von nicht so großer Bedeutung sein. Die Qualitätsregelkarten zeigen keine saisonal bedingten Schwankungen der rheologischen Eigenschaften von kurzzeitgealterten Bitumen. Allerdings gibt es in Abhängigkeit von den Lieferstellen sehr große Unterschiede in der Produktionsstabilität. Es ist möglich, über Jahre hinweg Bitumen mit sehr stabilem komplexem Schermodul (Variationskoeffizient < 5 %) und Phasenwinkel (Variationskoeffizient < 1 %) zu produzieren. Auf der anderen Seite gibt es bedingt durch wechselnde Rohölmischungen und/oder Umstellung der Produktionstechnologie Lieferstellen, die Bitumen produzieren, deren komplexer Schermodul (Variationskoeffizient zwischen 14 % und 35 %) und deren Phasenwinkel (Variationskoeffizient 1 %–6 %) nach Kurzzeitalterung von Charge zu Charge sich zum Teil stark ändern kann. Die dargestellten Ergebnisse wurden mit den rheologischen Eigenschaften bei 60 °C ermittelt. Tabelle 2b verdeutlicht aber auch, dass man mit den rheologischen Eigenschaften gemessen bei anderen Temperaturen zu ähnlichen Ergebnissen und Schlussfolgerungen kommen kann. Es ist daher notwendig, in einem nächsten Schritt alle zur Verfügung stehenden Daten (komplexer Schermodul und Phasenwinkel über den gesamten Temperaturbereich 30–90 °C in allen Alterungsstufen (inkl. Langzeitalterung mit PAV gemäß DIN EN 14769)) mit multivariaten statistischen Methoden (Weigel 2013) auszuwerten, um weitere und tiefer gehende Zusammenhänge erkennen zu können. • AUTOREN Dr. Norbert Simmleit norbert.simmleit@tpaqi.com Dipl.-Ing. Hülya Sacihan huelya.sacihan@tpaqi.com TPA GmbH Gesellschaft für Qualitätssicherung und Innovation www.tpaqi.com LITERATUR Lu, X.; Isacsson, U. (2002): Effect of ageing on bitumen chemistry and rheology. Construction and Building Materials 16, S. 15–22. Radenberg, M. (2014): Einfluss der chemischen, rheologischen und physikalischen Grundeigenschaften von Straßenbaubitumen auf das Adhesionsverhalten unterschiedlicher Gesteinskörnungen. DAI-Schlussbericht AiF-Forschungsvereinigung Nr. 16639 N/1, 102 Seiten. Shalaby, A. (2002): Modelling short-term aging of asphalt binders using the rolling thin film oven test. Can. J. Civ. Eng. 29, S. 135–144. Simmleit, N.; Sivapatham P.; Sacihan, H. (2018): Unterschiedliche Bitumeneigenschaften während einer Bausaison und deren Auswirkung auf die Performance-Eigenschaften von Asphalt. Straße und Autobahn Heft 8, S. 659–668. Weigel, S. (2013): Über die Ergebnisverarbeitung rheologischer Bitumenprüfungen mit Hilfe statistischer Auswertungsverfahren. Masterarbeit, TU Berlin, Fakultät Planen Bauen Umwelt, 100 Seiten. Wistuba, M., P.; Alisov, A. (2017): Bitumen-Typisierungs-Schnellverfahren. Asphaltstraßentagung 2017, FGSV A 43, Köln, ISBN 978-3-86446-181-1, 11 Seiten. 7|2018