36 Schwerpunkt: Verdichtung Abbildung 3: Darstellung des prinzipiellen Dichteverlaufes an einem Asphaltmischgut mit einem Verdichtungswiderstand C 2 = 30 [42 Nm] in Abhängigkeit von der Anfangsraumdichte ρ 0 , der Anzahl der Walzübergänge n und der Verdichtungsenergie E bei ungeregelter und geregelter Verdichtung. auch feste Amplituden vorgeben. Dafür hat er die Möglichkeit, im manuellen Betriebsmodus zwischen einer 2-stufigen Frequenz und einer daran gekoppelten 3- bzw. 6-stufigen Amplitude zu wählen. Da mit der Möglichkeit, über den vom Walzenfahrer wählbaren Verdichtungsmodus der zu verdichtenden Asphaltschicht nicht von Anfang an die volle Energie anbieten zu müssen, die Bandbreite der Amplitudenverstellung reduziert wird, sollten dementsprechend kurze Regelwege und damit Regelungsdauern anfallen. Die Antwort des Systems auf einen festgestellten Steifigkeitsunterschied würde damit in dessen unmittelbarer Nähe gegeben werden können und somit den Ausgleich der Verdichtungsunterschiede verstärken. An den Stellen mit geringerer Steifigkeit würde infolgedessen der Eintrag der Verdichtungsenergie dosiert gesteigert und an Stellen mit hoher Steifigkeit etwas zurückgenommen werden. Systematische Untersuchungen zur Wirksamkeit des AAC-Systems In der Bundesrepublik Deutschland wurden im Zeitraum von Oktober 2015 bis Oktober 2016 unter messtechnischer Begleitung Untersuchungen zum Regelungsverhalten des AAC-Systems beim Einbau von Asphalttrag- und -binderschichten auf drei Bundesautobahnen, zwei Kreisstraßen und einer Industriefläche durchgeführt, um zu eruieren, ob sich bei der Verdichtung der Asphaltmischgüter qualitative Unterschiede zwischen der konventionellen und geregelten Verdichtungsmethode beim Einsatz einer Tandem-Vibrationswalze vom Typ CD54B AAC zeigen. Parallel dazu wurde die im geregelten Modus erzielte Qualität der Verdichtung mit den Ergebnissen einer selbstregelnden Tandem-Vibrationswalze eines namhaften Wettbewerbers verglichen. Auf Untersuchungen an Asphaltdeckschichten wurde wegen des erforderlichen frühen Abstreuens und der damit verbundenen möglichen Beeinflussung der Messwerte verzichtet. Die Einbauprozesse wurden mit Ausnahme einer Baustelle nicht beeinflusst, um die Untersuchungen unter typischen Einbaubedingungen durchführen zu können. Da auf besagter Baustelle kein Beschicker zum Einsatz kam, wurde der Fertigerfahrer angewiesen, den Materialkübel nicht leer zu fahren, um die Temperaturverluste in der Materialförderstrecke des Fertigers gering halten zu können. Im Vergleich zu Untersuchungen unter Laborbedingungen mit einem festen Walzschema und der Möglichkeit der systematischen Variation einzelner Parameter gestalten sich Untersuchungen unter regulären Einbaubedingungen wesentlich schwieriger. Zur Gewährleistung homogener Asphaltmischguttemperaturen wurden die Messpunkte in die mittleren Bereiche zwischen zwei Lkw-Wechseln platziert und darüber hinaus so gewählt, dass der Einfluss der Oberflächenstruktur auf das jeweilige Messergebnis möglichst gering und gleichmäßig ausfiel. Um sicherzustellen, dass mit der Vibrationsverdichtung nicht verspätet begonnen und der Verdichtungsfortschritt sowie die Gleichmäßigkeit der Verdichtung durch die damit bedingte Abnahme der Temperatur in der Asphaltschicht beeinflusst wurden, wurde eine spezielle Vorgehensweise entwickelt: Vor Beginn der Messungen und nicht zeitiger als 30 min nach Einbaubeginn wurde der Einbauprozess hinsichtlich seiner Gleichmäßigkeit beobachtet. Von besonderem Interesse waren die Temperaturverteilung an der Oberfläche der Asphaltschicht unmittelbar hinter der Einbaubohle sowie die zeitliche Abfolge des Walzens und die Länge der Walzbahnen. Unter Verwendung des vom Minnesota Department of Transportation zur freien Benutzung bereitgestellten Programmes PaveCool [4] wurde unter Berücksichtigung des Wetters, der Art und der Temperatur des Asphaltmischgutes bei dessen Über- 7|2019
Schwerpunkt: Verdichtung 37 gabe an den Fertiger, der Temperatur der Unterlage und der Schichtdicke der theoretische Temperaturverlust in der eingebauten Asphaltschicht über der Zeit ermittelt und anhand der ausgewiesenen Temperaturkurve abgeschätzt, wie viel Zeit zwischen einem Temperaturabfall von 135 auf 130 °C vergeht. Die Prüffelder wurden so positioniert, dass in Anlehnung an den Marshall-Versuch eine Temperaturspanne von 10 °C nicht überschritten wurde. Aus den Walzgeschwindigkeiten und der mit Hilfe der Leitpflöcke abgeschätzten Walzbahnlängen wurde der zu erwartende zeitliche Abstand für einen Walzübergang zwischen zwei unmittelbar nebeneinanderliegenden Walzbahnen berechnet. Unter der Prämisse, dass die unmittelbar hinter der Einbaubohle festgestellten Temperaturunterschiede zwischen den Messpunkten zeitbedingt um nicht mehr als 5 °C zunahmen, wurde unter Berücksichtigung der mit dem Programm PaveCool kalkulierten Abkühlzeit der für die spezifischen Einbaubedingungen tolerierbare zeitliche Abstand zwischen den Walzbahnen festgelegt. Unmittelbar hinter der Einbaubohle und in der Regel nach jedem zweiten Walzübergang mit Vibration erfolgte die Ermittlung der Raumdichten in Form fortlaufender Einzelmessungen mit einer Sonde des Typs PQI 380 (TransTech). Der Einsatz der Walzen sowie die Wahl des Verdichtungsmodus unterlagen der Zustimmung der Einbauteams. Damit waren bedauerlicherweise sowohl der systematischen Variation der Verdichtungsenergie als auch der zweifachen Wiederholung der Versuche sowie der Randomisierung zum Erreichen einer höheren statistischen Sicherheit Grenzen gesetzt. Lediglich auf zwei Baustellen war eine wahllose Anordnung der Walzen möglich. Zusammengefasste Untersuchungsergebnisse und Schlussfolgerungen Aus dem internen Vergleich zum Einsatz der CD54B AAC im Automatikbetrieb und im manuellen Betriebsmodus wird deutlich, dass nur im geregelten Betrieb eine effektive Verminderung der Streuung der Raumdichten bei der Verdichtung einer 18 cm dicken Asphalttragschicht aus einem AC 32 T S, 50/70 erreicht werden konnte. Die Feststellung von Tappert [8], dass ab einem bestimmten Niveau der Anfangsraumdichte deren Ungleichmäßigkeiten nicht mehr ausgeglichen werden können, bezieht sich auf den Einsatz ungeregelter Walzen. Die Ergebnisse der Untersuchung bez. der Verdichtung der 18 cm dicken Asphalttragschicht sowie einer 14 cm dicken Asphalttragschicht aus einem AC 32 T S, 30/45 zeigen aber, dass bei hohen Vorverdichtungsgraden auch selbstregelnde Walzen u. U. nicht mehr in der Lage sind, die vorhandenen Verdichtungsunterschiede auszugleichen. Es hat sich bestätigt, dass bei nicht ausreichender Temperatur partieller Abschnitte der zu verdichtenden Asphaltschicht die Systeme aufgrund der zunehmenden fiktiven Steifigkeit abregeln. Damit ist indirekt bewiesen, dass selbstregelnde Walzen nach dem Erreichen einer vorgegebenen Steifigkeit die Verdichtungsenergie reduzieren und dadurch eine Überverdichtung vermieden werden kann. Die Verdichtung ist innerhalb des zulässigen Temperaturbereiches des Asphaltmischgutes durchzuführen. Da mit der Möglichkeit, über die vom Walzenfahrer wählbare Arbeitseinstellung des Regelsystems (Verdichtungsmodus) der zu verdichtenden Asphaltschicht nicht von Anfang an die volle Energie anbieten zu müssen, die Bandbreite der Amplitudenverstellung reduziert wird, waren dementsprechend kurze Regelwege und damit Regelungsdauern zu erwarten, sodass die Antwort des Systems auf eine Abweichung von der Soll-Steifigkeit möglichst in unmittelbarer Nähe des betreffenden Abschnittes gegeben und somit der Ausgleich der Unterschiede in den Raumdichten verstärkt werden würde. Bei der Verdichtung von Asphaltschichten, die den Einsatz großer Amplituden fordern, zeigt die Datenanalyse Vorteile einer derartigen Regelung auf: Die Qualität der Verdichtung konnte sowohl bezüglich des Verdich- GMS Fahrbahnsanierungen Fräsen von Asphalt und Beton. Seit 1983. Unser Spezialgebiet: Feinfräsen mit Arbeitsbreiten zwischen 0,30 m und 3,80 m für höchste Ebenflächigkeit, verbesserte Griffigkeit und vieles mehr. GMS Günter Meyer Gesellschaft für Fahrbahnsanierungen mbH Am Roßpfad 6 | 52399 MerzenichGirbelsrath | www.gmsfraesen.de 02421 / 9760 0 | service@gmsfraesen.de Abbildung 4: In der Praxis ist man bestrebt, die Effizienz der Verdichtung zu steigern und die Anzahl der Walzübergänge zu reduzieren, indem in die zu verdichtende Asphaltschicht von Beginn an eine möglichst hohe, konsumierbare Verdichtungsenergie eingeleitet wird. (Quelle: Sonja Reimann, Zeppelin) 7|2019
Laden...
Laden...
Laden...