14 Schwerpunkt: DAI-Forschungsvorhaben absoluter E- Modul │E│ [N/mm² ] 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 Abbildung 2: Vergleich der Steifigkeitsmodul-Temperatur-Funktion der Binderschichtvarianten Temperatur T [°C] AC 16 B S SG-4,75M-% AC 16 B S SG-5,00M-% AC 16 B S SG-5,68M-% AC 16 B S SG-5,98M-% AC 16 B S SG-6,55M-% SMA 16 B S 5,17M-% SMA 16 B S 5,47M-% SMA 16 B S 6,03M-% In Tabelle 2 sind alle in die Untersuchungen einbezogenen Gemische zusammengefasst. Die Variante SMA 16 B S mit einem Bindemittelgehalt von 6,5 M-% wurde allerdings mit deutlichen Abweichungen zur geplanten Gemischzusammensetzung in der Asphaltmischanlage hergestellt. Die Sieblinie unterschied sich deutlich von den anderen Varianten und der Bindemittelgehalt war ebenfalls zu gering. Von einer erneuten Herstellung dieser Variante wurde jedoch abgesehen, da dann die Vergleichbarkeit aufgrund einer anderen Bitumencharge nicht mehr gegeben wäre. Die Versuchsergebnisse dieser Variante werden deshalb im Folgenden nicht mitbehandelt. Versuchsergebnisse Einfluss der Asphaltzusammensetzung auf das Steifigkeitsverhalten Die Bestimmung der Hauptkurve zur Beurteilung des Steifigkeitsverhaltens erfolgte anhand von einaxialen Druckschwellversuchen am schlanken Probekörper. Somit konnte die Hauptkurve auch bei Temperaturen über 20 °C versuchstechnisch ermittelt werden. Die Versuche wurden als Multistage-Versuche über alle Temperaturen (außer 35 °C) und Frequenzen durchgeführt. Die Versuche bei einer Temperatur von 35 °C erfolgten jeweils an einem neuen Probekörper, damit Teilschädigungen aus den Vorbelastungen, die das Ergebnis beeinflussen könnten, ausgeschlossen waren. Die Versuchsparameter sind in Tabelle 3 aufgeführt. Zur Minimierung der Querdehnungsbehinderung wurde zwischen dem Probekörper und dem Laststempel bzw. der Lastplatte eine Teflonfolie angeordnet. Die Messung der vertikalen Dehnungen erfolgte über die Extensometer, die mithilfe von Magneten am Probekörper befestigt waren. In Abbildung 1 sind die Steifigkeitsmodul-Temperatur-Funktionen der untersuchten Asphaltdeckschichtvarianten (SMA 11 S) unter Variation der Korngrößenverteilung und des Bindemittelgehaltes dargestellt. Die Deckschichtvarianten mit der groben Korngrößenverteilung sind als gestrichelte Linien abgebildet. Der Einfluss der Sieblinie ist deutlich erkennbar. Feinere Korngrößenverteilungen zeigen höhere Steifigkeiten. Die Steifigkeiten der untersuchten Gemische mit einer feinen Korngrößenverteilung sinken zudem mit zunehmendem Bindemittelgehalt. Eine Ausnahme stellt die Variante mit einem Bindemittelgehalt von 6,79 M-% dar. Diese Variante besitzt höhere Steifigkeiten bei tieferen Temperaturen als die Variante mit einem geringeren Bindemittelgehalt. Bei den Gemischen mit der groben Korngrößenverteilung bewirkt die Erhöhung des Bindemittelgehaltes ebenfalls eine Reduzierung der Steifigkeiten. Des Weiteren sind die Verläufe der Steifigkeitsmodul-Temperatur-Funktion bei den Varianten ab einem Bindemittelgehalt von 6,42 M-% relativ identisch bei Temperaturen > 0 °C. In Abbildung 2 sind die Steifigkeitsmodul-Temperatur-Funktionen der untersuchten Asphaltbinderschichtvarianten unter Variation der Korngrößenverteilung und des Bindemittelgehaltes dargestellt. Die Bindergemische nach dem Splittmastixprinzip werden als gestrichelte Linien abgebildet. Bei den untersuchten Binderschichtvarianten ist der Einfluss der Sieblinie deutlich geringer als bei den Deckschichtvarianten. Im untersuchten Temperaturbereich verlaufen die Funktionen für die Varianten mit demselben Bindemittelgehalt annähernd identisch. Mit zunehmendem Bindemittelgehalt steigen die Steifigkeiten des stetig gestuften Asphaltbetons zunächst bis zu einem Gehalt von 5,68 M-%, danach sin- Abbildung 3: Ermüdungsfunktionen des SMA 11 S: feine KGV Lastwechselzahl N Makro [-] 1.000.000 100.000 10.000 1.000 D-fKGV-6,03M-% D-fKGV-6,50M-% D-fKGV-6,79M-% D-fKGV-7,52M-% D-fKGV-8,02M-% 100 0,01 0,10 1,00 elastische Anfangsdehnung ε el, anf [‰] 4|2018
Schwerpunkt: DAI-Forschungsvorhaben 15 ken die Steifigkeiten wieder. Der Einfluss des Bindemittelgehaltes bei der Variante SMA 16 B S ist deutlich geringer als bei dem stetig gestuften Asphaltbeton. Im untersuchten Temperaturbereich verlaufen die Steifigkeitsmodul-Temperatur-Funktionen annähernd identisch. Einfluss der Asphaltzusammensetzung auf das Ermüdungsverhalten Die Bestimmung der Ermüdungsfunktionen der Asphaltvarianten erfolgte gemäß der AL SP Asphalt 09 mithilfe des Spaltzug-Schwellversuches. In Abbildung 3 und 4 sind die Ermüdungsfunktionen der Asphaltdeckschichtvarianten dargestellt. Bei beiden Korngrößenverteilungen der Deckschichtvarianten nehmen die ertragbaren Lastwechselzahlen mit zunehmendem Bindemittelgehalt bei gleichen elastischen Anfangsdehnungen zu. Bei der feinen Korngrößenverteilung verschlechtert sich die Ermüdungsfunktion erst ab der Variante mit einem Bindemittelgehalt von 8,02 M-%. Bei elastischen Anfangsdehnungen von εel, anf ≤ 0,12 ‰ weisen die Varianten der feinen Korngrößenverteilung bei gleichem Bindemittelgehalt eine bessere Ermüdungsfunktion auf als die Varianten mit der groben Sieblinie. Zusätzlich besitzen die Deckschichtgemische mit der feinen Korngrößenverteilung größere Steifigkeiten, sodass bei gleicher Lasteintragung und gleichen Schichtdicken geringere Dehnungen in Lastwechselzahl N Makro [-] 1.000.000 100.000 10.000 1.000 100 0,01 0,10 1,00 elastische Anfangsdehnung ε el, anf [‰] der Asphaltbefestigung entstehen. Somit ist ein besseres Ermüdungsverhalten dieser Befestigung zu erwarten. In Abbildung 5 sind die Ermüdungsfunktionen der Varianten des AC 16 B S SG dargestellt. Mit zunehmendem Bindemittelgehalt verbessert sich die Ermüdungsfunktion. Allerdings reduzieren sich die Steifigkeiten mit zunehmendem Bindemittelgehalt bei Temperaturen über -10 °C, sodass nicht unbedingt von einem geringeren Ermüdungsfortschritt in der Befestigung bei höheren Bindemittelgehalten ausgegangen werden kann. In Abbildung 6 sind die Ermüdungsfunktionen der Varianten des SMA 16 B S dargestellt. Bei dieser Vari- D-gKGV-5,61M-% D-gKGV-6,42M-% D-gKGV-6,71M-% D-gKGV-7,76M-% Abbildung 4: Ermüdungsfunktionen des SMA 11 S: grobe KGV mechanische Fixierung mit definiertem Überstand sichere Abdichtung des Anschlusses mit gleichmäßigem Fugenbild 2 1. innovativer Querschnitt mit patentierter Formgebung 2. definierte, sichere Nietkopfausbildung 3. verjüngter Fugenbandfuß - keine Fehlstellen im Asphalt unterhalb des Fugenbandes 4. sichere, einfache und schnelle Montage durch integrierte „Montage-Kralle“ und KaltSelbstKleber 5. sicherer Umgang - kein Abrutschen des Bandes mehr 6. nur noch eine Dimension notwendig - geringerer Lagerplatzbedarf 7. weniger Sorten - weniger gebundenes Kapital Anfragen bitte an: strassenbau@bornit.com 4 4 1 5 P R E M I U M Q U A L I T Ä T 3 M A D E I N G E R M A N Y folgen Sie uns auf: 4|2018
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