Aufrufe
vor 2 Jahren

as 05/18

16 Schwerpunkt:

16 Schwerpunkt: Prüftechnik Phasenwinkel δ BTSV [°] 90 85 80 75 70 65 60 160/220 70/100 45/80-50 A lieferfrisches Bitumen 50/70 30/45 25/55-55 A 40/100-65 A extrahiert nach ca. 17 Jahren Liegedauer 10/40-65 A PAV-Alterung y = -0,3352x + 99,256 R² = 0,9989 RTFOT+PAV-Alterung RTFOT-Alterung 55 y = -0,40559x + 103,13816 R² = 0,99651 50 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 Temperatur T BTSV [°C] Bitumen extrahiert und die BTSV-Kennwerte bestimmt. In Abbildung 4 zeigt sich, dass die Feldalterung ebenfalls zu BTSV-Kennwerten entlang der linearen Trendlinien führt. Die rheologischen Eigenschaften von Bitumen im oberen Bereich der Gebrauchstemperatur verändern sich demnach sowohl bei Laboralterung als auch bei Feldalterung entlang einer bitumenspezifischen Alterungsfunktion. Anhand einer solchen Alterungsfunktion kann jedes Bitumen hinsichtlich der Alterungsneigung bewertet werden. Neben der Alterungsneigung könnte zusätzlich auch der Alterungszustand von Asphaltgranulat bewertet werden. Weitergehende Untersuchungen dazu laufen derzeit am Institut für Straßenwesen der TU Braunschweig. Abbildung 4: Lineare Änderung der BTSV-Kennwerte durch Alterung [12]. Abbildung 5: Beispiele für die Regeneration von einem gealterten modifizierten Bitumen mit einem weichen Frischbitumen und einem Rejuvenator [3]. Phasenwinekl δ BTSV [°] Anforderungswerte für die Äqui-Modul-Temperatur T BTSV , die in dem Regelwerk als Äquisteifigkeitstemperatur bezeichnet wird. In Tabelle (Auszug) 1 sind die entsprechenden Werte für gebrauchsfertige viskositätsveränderte Straßenbaubitumen angegeben. Anwendung des BTSV bei der Bewertung von gealterten Bitumen Neben der Anwendung zur Klassifizierung eignet sich das BTSV auch zur Bewertung von gealterten Bitumen. In Abbildung 4 sind die BTSV-Kennwerte eines lieferfrischen Straßenbaubitumens 50/70 dargestellt. Bei einer mehrfachen Laboralterung mittels Rolling Thin Film Oven Test (RTFOT) [10], welcher die Kurzzeitalterung von Bitumen in der Asphaltmischanlage bis zum Einbau simulieren soll, zeigt sich eine lineare Änderung der rheologischen BTSV-Kennwerte (blaue Kästchen in Abbildung 4). Auch bei einer Alterung mittels Pressure Ageing Vessel (PAV) [11] zur Simulation der Langzeitalterung ist ein linearer Trend zu erkennen (rote Kästchen in Abbildung 4). Aus einer Probestrecke, die vor 17 Jahren mit dem identischen Frischbindemittel 50/70 hergestellt wurde, wurde anschließend das 90 Frischbitumen 85 70/100 50/70 80 30/45 gealtertes, 160/220 modifiziertes Bitumen 75 45/80-50 A 25/55-55 A 70 10/40-65 A 65 Rejuvenator 40/100-65 A 60 Frischbitumen 160/220 55 Verjüngungslinie 50 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Temperatur T BTSV [°C] 100 % 8,2 % 7,4 % 6,2 % Anwendung des BTSV bei der Regeneration von gealtertem Bitumen Die Alterung von Bitumen resultiert in einer Veränderung der molekuraren Struktur, welche sich durch eine Versprödung/Verhärtung des Materials zeigt. Bei der Wiederverwendung von gealtertem Bitumen aus Asphaltgranulat muss dieser Verhärtung entgegengewirkt werden. Diese Regeneration des Bitumens kann entweder durch sehr weiches Frischbindemittel oder durch chemische Verjüngungsmittel (Rejuvenatoren), die im weiteren Verlauf zusammengefasst als Regenerationsmittel bezeichnet werden, erfolgen. Die Regeneration eines gealterten modifizierten Bitumens, extrahiert aus Asphaltgranulat, kann mithilfe des BTSV im Bereich der oberen Gebrauchstemperatur visualisiert werden (Abbildung 5). Der rote Punkt in Abbildung 5 kennzeichnet das gealterte Ausgangsmaterial, welches durch Mischung mit unterschiedlichen Materialien in unterschiedlichen Zugabemengen regeneriert werden soll. Abhängig von der Zugabemenge verändern sich die rheologischen Eigenschaften (T BTSV und δ BTSV ) einem linearen Trend folgend. Die lineare Veränderung ist jedoch abhängig vom Regenerationsmittel. So führt die Zugabe vom Frischbitumen 160/220 im Vergleich zu dem Rejuvenator zu deutlich höheren Phasenwinkeln δ BTSV . Beim Frischbitumen ist außerdem eine deutlich höhere Zugabemenge, erforderlich um einen äquivalenten rheologischen Zustand bezogen auf die Temperatur T BTSV zu erreichen. Im Bereich der oberen Gebrauchstemperatur kann das BTSV somit den Einfluss verschiedener Regenerationsmittel und Zugabemengen sowohl auf die Bindemittelhärte (T BTSV ) als auch auf den Modifizierungsgrad (δ BTSV ) feststellen. Das BTSV kann demensprechend zur Identifikation möglicher Zielbindemittel und dafür notwendiger Zugabemengen verwendet werden, um damit im Rahmen des Asphaltrecyclings ein Zielbindemittel mit definierten rheologischen Eigenschaften im Bereich der oberen Gebrauchstemperatur herzustellen. Fortführende Untersuchungen dazu am Institut für Straßenwesen der TU Braunschweig werden klären, inwieweit diese Beobachtun- 5|2018

Schwerpunkt: Prüftechnik 17 90 85 160/220 70/100 lieferfrisches Bitumen P hasenwinkel δ BTSV [°] 80 75 70 65 60 55 45/80-50 A 1. Regeneration 2. Regeneration 50/70 30/45 25/55-55 A 40/100-65 A 1. Alterungsstufe RTFOT + PAV 10/40-65 A 2. Alterungsstufe RTFOT + PAV VERSCHLEISSFESTER STAHL 50 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Temperatur T BTSV [°C] 90 85 160/220 70/100 lieferfrisches Bitumen P hasenwinkel δ BTSV [°] 80 75 70 65 60 1. Regeneration 2. Regeneration 50/70 30/45 25/55-55 A 40/100-65 A 1. Alterungsstufe RTFOT + PAV 10/40-65 A 2. Alterungsstufe RTFOT + PAV 55 50 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Temperatur T BTSV [°C] Abbildung 6: Beispiele für die Anwendung unterschiedlicher Rejuvenatoren im Rahmen des Mehrfachrecyclings. gen aus Laborversuchen auf die realen Verhältnisse in einer Asphaltmischanlage übertragbar sind. Anwendung des BTSV beim Mehrfachrecycling Unter Berücksichtigung der zuvor vorgestellten Erkenntnisse kann das BTSV zusätzlich bei der Wirksamkeitsbewertung von Regenerationsmitteln im Rahmen des Mehrfachrecyclings angewendet werden. Das Mehrfachrecycling wird dafür im Labor durch zwei aufeinanderfolgende Alterungs- und Regenerationsstufen simuliert, wobei die Alterung durch RTFOTund PAV-Alterung [10; 11] des Ausgangsmaterials und die Regeneration durch Zugabe unterschiedlicher Anteile an Regenerationsmitteln zu dem gealterten Bitumen erfolgt. In Abbildung 6 sind die BTSV-Kennwerte für die Alterungs- und Regenerationszyklen von zwei unterschiedlichen Rejuvenatoren gegenübergestellt. In beiden Fällen zeigt sich, dass die Zugabe unterschiedlicher Anteile von Rejuvenatoren zu einer linearen Änderung der BTSV-Kennwerte führt (Verjüngungslinien). Wie bereits in Abbildung 5 dargestellt, ist die Neigung der Verjüngungslinie stark von dem verwendeten Zugabemittel abhängig, was sich mit den Ergebnissen in Abbildung 6 bestätigen lässt. Insbesondere anhand der Änderung des Phasenwinkels δ BTSV und der notwendigen Zugabemengen kann mit dem BTSV also die Wirkungsweise unterschiedlicher Regenerationsmittel im Bereich der oberen Gebrauchstemperatur bewertet werden. Über die Änderung der beiden BTSV-Kennwerte (T BTSV und δ BTSV ) können Regenerationsmittel nun hinsichtlich ihrer ÜBERRAGENDE BEARBEITBARKEIT FÜR MEHR PRODUKTIVITÄT • Dicke: ab 3,2mm! • Exzellente Kaltverformungseigenschaften und Schweißbarkeit • Überlegene Verarbeitbarkeit, enge Toleranzen, hohe Oberflächenqualität und Konstanz NLMK DEUTSCHLAND GmbH Eutelis-Platz 2 40878 Ratingen T: +49 2102 5513 - 600 E: quard@eu.nlmk.com www.QUARD.ME 5|2018

Archiv Fachzeitschriften