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as 08/17

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20 Schwerpunkt:

20 Schwerpunkt: Hochverdichtungsasphalt HVA Neues Konzept für Walzasphaltdeckschichten mit Schwerverkehr [von Prof. Dr.-Ing. Elk Richter und Norwin Richter] Hochverdichtungsasphalt (HVA) ist ein alternatives Konzept für die Zusammensetzung und den Einbau von Walzasphaltdeckschichten Asphaltbeton und SMA zu den derzeitig gültigen Regelwerken nach TL- und ZTV-Asphalt-StB. Der HVA entstand aus der Untersuchung einer über 30 Jahre gehaltenen Asphaltbetondeckschicht mit nur 5,4 M.-% Bindemittel B80 (Vorschrift war mind. 6,2 M.-% BM) bei einer Verdichtung von über 100 %, sowie Untersuchungen zu den Ursachen der Verformungen und Untersuchungen zu den Ursachen von thermisch induzierten Rissbildungen von Asphaltbelägen. Lipprandis, Einbau HVA auf der K 7377 – Splittstreuer hinter Gummiradwalzen und vier Glattmantelwalzen zur Endverdichtung Das Konzept des Hochverdichtungsasphaltes wurde maßgeblich im Bereich der Verfasser völlig unabhängig von DAV, FGSV ohne Forschungsaufträge erarbeitet und wurde deshalb patentiert [1]. Der Hochverdichtungsasphalt unterscheidet sich vom gültigen Regelwerk für Walzasphaltdeckschichten mit Schwerverkehr hauptsächlich in den in Tabelle 1 aufgeführten Punkten. Die Notwendigkeit der Absenkung des Bindemittelgehaltes lässt sich relativ einfach durch Untersuchungen über einen größeren Bindemittelgehaltsbereich erklären. Für den Asphalt ist eine der Grundprüfungen der Marshallversuch, so wie es der Proctor­ 8|2017

Schwerpunkt: Hochverdichtungsasphalt 21 SMA 11 HVA SMA 11 S Bindemittelgehalt [M.-%] 4,6–5,0 ≥ 6,7 Bindemittelsorte 70/100 25/55-55 Schichtdicke [cm] ≥ 8,0 4 Walzverdichtung wasserfreie Walzen Walzen mit Wasserberieselung Verdichtungsgrad [%] ≥ 102,0 ≥ 98,0 Hohlraumgehalt am Bohrkern [Vol.-%] ≤ 3,0 ≤ 5,0 (4,5) Festigkeitsuntersuchungen Wärme Scherfestigkeit 50 °C ≥ 0,30 N/mm² keine Spurbildung 60 °C ≤ 4 mm keine Festigkeitsuntersuchungen Kälte Spaltzugfestigkeit 0 °C ≥ 3,0 N/mm² keine E- Modul 0 °C ≤ 4500 N/mm² keine Tabelle 1: Zusammenstellung der Unterschiede zwischen HVA und SMA. versuch für Böden und Tragschichten ohne Bindemittel ist. Beide Versuche beruhen auf ähnlichen Prinzipien, nur die Gleitmittel unterscheiden sich. Oberhalb des optimalen Wassergehaltes verhindert die Anwesenheit von Wasser eine dichtere Kornlagerung (das Wasser sperrt sich). Durch die Sättigung verschlechtern sich die Tragfähigkeitseigenschaften usw. Im Erdbau würde man nie auf den Einfall kommen, sich auf die nasse Seite zu legen, und die Mindestverdichtungsleistung ist für höher belastete Straßen ≥ 103 % DPr. Die Darstellung der Raumdichte beispielsweise bei doppelter Verdichtungsleistung an Marshallprobekörpern in Abhängigkeit des Bindemittelgehaltes zeigt, dass wir uns mit dem heutigen Mindestbindemittelgehalt von 6,7 M.-% weit vom Maximum auf der „nassen Seite“ bewegen, also viel zu viel Bitumen fordern. Da die heutigen Belastungen aus dem Verkehr viel größer gegenüber dem Laborbezugswert sind, kommt es bei Verwendung von weichen Bindemitteln gesetzmäßig zu Verformungen, wie die TU München in Forschungsarbeiten beschrieben hat 1. Nachverdichtung, d. h. Sättigung des Hohlraumgehaltes im Mineralgerüst mit Bitumen 2. Materialwanderung, d. h. nicht das Mineralgerüst übernimmt die Kraftübertragung, sondern die flüssige Bitumen-/Füller­ Phase, die viel zu weich ist 3. seitliche Aufwölbung, d. h. die Kräfte können nicht schadlos übertragen werden Deutlich macht dies auch die Auswertung des Hohlraumgehaltes im Mineralgerüst, das als VMA [Vol.-%] bezeichnet wird (Diagramm 3). Die Messergebnisse zeigen, dass bei höherer Verdichtung und weniger Bindemittel eine dichtere Kornlagerung erreicht wird, bei 5 Gew.-% z. B. 14 Vol.-%. Für die Bindemittelbemessung werden aber die bei 2 x 50 Schlägen z. B. 17,4 Vol.-% zugrunde gelegt. Das Ziel der Bindemittelgehaltabsenkung besteht darin, dass der HVA trotz intensiverer Verdichtung nicht in den bindemittelgesättigten Bereich gelangt. Die HVA-Decke darf nicht „schwimmen“. Beim HVA wird generell ein weiches Bindemittel 70/100 (EP im Asphalt 52–56) verwendet, um die vorzeitige Rissbildung zu verhindern. Um nun mit dem weichen Bindemittel auch einen verformungsbeständigen Asphalt herzustellen, ist eine wesentliche Steigerung der Verdichtung notwendig. Um die Problematik der Verformungen zu verstehen, bedarf es zwangsläufig „Festigkeitsbetrachtungen“. Diagramm 1: Proctor versuch Frostschutzschicht 8|2017

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