22 Schwerpunkt: Griffigkeit SMA 8 S AC 11 D S Phase PWS 270 Mittelwert Spannweite R 2 PWS 270 Mittelwert Spannweite R 2 EP 0,298 0,87 0,247 0,98 MW 0,284 0,291 0,014 0,90 0,286 0,273 0,039 0,98 BK 0,290 0,93 0,285 0,98 BK-3J 0,284 – – 0,91 0,280 – – 0,95 EP-2Z 0,284 0,99 0,282 0,97 MW-2Z 0,283 0,284 0,003 0,98 0,276 0,281 0,008 0,99 BK-2Z 0,286 0,98 0,284 0,98 Tab. 2: Endgriffigkeiten PWS 270 , Mittelwerte, Spannweiten und Bestimmtheitsmaße R 2 für die untersuchten Phasen des SMA 8 S und AC 11 D S Für die Prognose der Griffigkeit ist es notwendig, den gesamten Verlauf der Griffigkeitsentwicklung einer Asphaltoberfläche bis zum Erreichen der Endgriffigkeit nach 270.000 Überrollungen zu erfassen. Bestimmtheitsmaße (R²) der Phasen EP-2Z, MW-2Z und BK-2Z gegenüber den Phasen EP, MW und BK z.T. deutlich erhöht werden. Die statistische Auswertung für den SMA 8 S für die Phasen EP-2Z, MW-2Z, BK-2Z zeigt auf, dass diese Phasen einer homogenen Gruppe zuzuordnen sind und somit keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Phasen vorliegen (Abbildung 12). Die an den Phasen ermittelten Endgriffigkeiten PWS 270 liegen für Bohrkerne und im Labor hergestellte Platten – trotz unterschiedlicher Art der Probekörperherstellung – auf einem Niveau. Demzufolge ist eine zielsichere Griffigkeitsprognose möglich. Es können somit bereits im Vorfeld der Baumaßnahme an im Labor hergestellten Probekörpern mit ausreichender Sicherheit die Endgriffigkeiten PWS 270 ermittelt werden. Analog zum SMA 8 S wurde für den AC 11 D S (Strecke 14) zur Absicherung der Versuchsergebnisse eine statistische Auswertung [7] für die Phasen EP-2Z, MW-2Z und BK-2Z für die ermittelten Griffigkeitswerte μ PWS270 nach 270.000 Überrollungen durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen die statistische Auswertung zu den Phasen EP, MW und BK. Beim Splittmastixasphalt SMA 8 S und Asphaltbeton AC 11 D S zeigt sich, dass die modifizierte Probenvorbereitung gegenüber der in den EN 12697-49 [1] festgelegten Probekörperherstellung folgende Vorteile bietet: • Der Bindemittelfilm an der Oberfläche der Probekörper wird vollständig abgetragen. • Die Gefahr, dass während des Poliervorgangs Bitumen an die Prüfkörperoberfläche aufsteigt, besteht nicht mehr. • Die berechneten Bestimmtheitsmaße der kontinuierlichen Griffigkeitsentwicklung verbessern sich beim Splittmastixasphalt SMA 8 S. • Die Endgriffigkeiten der Phasen EP-2Z, MW-2Z und BK-2Z sind nahezu identisch. • Die Endgriffigkeiten der Phase EP-2Z und MW-2Z weisen niedrigere Werte als die Phasen BK-2Z und BK-3J auf. Demzufolge können bereits im Vorfeld der Baumaßnahme, an den Phasen EP-2Z und MW-2Z mit einer ausreichenden Sicherheit, die Endgriffigkeiten mit einem gewissen Vorhaltemaß zielsicher ermittelt werden. • Die Spannweite der Endgriffigkeit zwischen den Phasen weist deutlich niedrigere Werte auf. Zusammenfassung Jeder Verkehrsteilnehmer erwartet auch bei Nässe eine ausreichend griffige Fahrbahnoberfläche. Hierfür ist es notwendig, dass die festgelegten Anforderungen an die Griffigkeit über den gesamten Nutzungszeitraum einer Fahrbahnoberfläche zielsicher eingehalten werden. Mit dem Prüfverfahren „Friction after Polishing“ (EN 12697-49 [1]) steht erstmalig ein genormtes Laborverfahren zur Verfügung, mit dem das Griffigkeitsverhalten eines Asphaltes im Labormaßstab prognostiziert werden kann. Die „Prüfung der Griffigkeit nach Polierung“ (EN 12697-49) ist in den derzeit gültigen Fassungen der EN 13108-1, -5 und -7: „Asphaltmischgut – Mischgutanforderungen“ [2, 3, 4] enthalten, Kategorien FAP min für die „Mindest-Griffigkeit nach Polierung“, welche auf Erfahrungen in verschiedenen Ländern beruhen, sind hierin aufgeführt – für die in Deutschland eingesetzten Asphalte erscheinen die enthaltenen Kategorien als nicht sachgerecht. Zur Schaffung eines ersten Bewertungshintergrundes wurden an insgesamt 21 Baumaßnahmen [8] die Griffigkeitswerte der Asphaltdeckschichten in den Phasen der Asphaltmischgutkonzeption (Phase EP), der Asphalt- 7|2019
Schwerpunkt: Griffigkeit 23 mischgutproduktion (Phase MW) und nach dem Asphalteinbau (Phase BK) ermittelt und mathematisch-statistisch ausgewertet. Darüber hinaus wurden nach 2 bis 3 Jahren erneut Bohrkerne (Phase BK-3J) in der rechten Rollspur des Hauptfahrstreifens von sieben Versuchsstrecken entnommen. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch das Aufbringen einer zusätzlichen, über die gemäß EN 12697-49 [1] vorgesehenen mechanischen Beanspruchung von 90.000 Überrollungen hinausgehenden Beanspruchung eine weitere Abnahme der Griffigkeit erfolgt. Die Untersuchungen bestätigen die Ergebnisse einer älteren Forschungsarbeit [5], dass sich zielsicher eine „Endgriffigkeit (Endpolierwert)“ erst nach mindestens 270.000 Überrollungen ermitteln lässt. Die Anfangsgriffigkeit der verkehrsbelasteten Straße (Phase BK-3J) nach 3 Jahren liegt immer zwischen den nach 0 bzw. 4.500 Überrollungen ermittelten Griffigkeiten µ PWS der im Labor beanspruchten Probekörper. Da raus ist zu folgern, dass durch eine Polierbeanspruchung mit maximal 4.500 Überrollungen die durch die dreijährige Verkehrsbeanspruchung verursachte Griffigkeitsabnahme an im Labor beanspruchten Probekörpern näherungsweise simuliert werden kann. Die Untersuchungen zeigen, dass die Anfangs- bzw. Endgriffigkeiten der Asphalte um das Zwei- bzw. Sechsfache oberhalb des durchschnittlichen Referenzwerts µ ref der aktuell verwendeten Kontrollplatte aus Glas liegen. Um das gesamte Spektrum der Griffigkeiten zukünftig abdecken und sichere Messergebnisse gewährleisten zu können, ist es zur Überprüfung der Griffigkeitsmesseinrichtung zwingend erforderlich, auch für das hohe Griffigkeitsniveau eine entsprechende Kontrollplatte vorzuhalten. Für den hohen Griffigkeitsmessbereich konnte eine industriell hergestellte Kalibrieroberfläche gefunden werden [9], die aus einer hochverschleißfesten Hartmetallschicht aus Wolframcarbid besteht. Es wurde untersucht, welchen Einfluss die Asphaltzusammensetzung und die Probenvorbereitung auf die Griffigkeitswerte ausüben. Für die Asphaltarten SMA 8 S bzw. AC 11 D S zeigte sich dabei, dass der Anteil an feiner Gesteinskörnung beim SMA 8 S einen signifikanten Einfluss auf die Endgriffigkeit PWS 270 ausübt, während Bindemittelgehalt, Fülleranteil und Grobkornanteil sich nahezu nicht auswirken. Um das Griffigkeitsverhalten einer Asphaltoberfläche zielsicher beschreiben zu können, ist eine praxisgerechte Probenvorbereitung erforderlich, welche die in situ vorhandene Oberflächenbeschaffenheit zum Prognosezeitpunkt im Labor so realitätsnah als möglich erzeugt. Die Auswertungen zu den unterschiedlich durchgeführten Beanspruchungsvarianten zeigen auf, dass sich der geforderte Oberflächenzustand erst durch eine mechanische Beanspruchung mittels zwei Sandstrahlzyklen (Strahldauer je Zyklus (120 ± 10) s) bei (-20 ± 3) °C erzeugen lässt. Wird diese als zielführend erachtete Probenvorbereitung angewendet, so kann der Bindemittelfilm von der Oberfläche der Probekörper vollständig entfernt werden. Für die Prognose der Griffigkeit ist es notwendig, den gesamten Verlauf der Griffigkeitsentwicklung einer Asphaltoberfläche bis zum Erreichen der „Endgriffigkeit“ zu erfassen. Hierfür sind Griffigkeitsmessungen in den Beanspruchungsstufen nach 4.500, 7.500, 15.000, 22.500, 30.000, 37.500, 45.000, 90.000, 135.000, 180.000, 225.000 und 270.000 Überrollungen durchzuführen [5, 6]. Die Endgriffigkeiten PWS 270 der so vorbereiteten Probekörper liegen für Bohrkerne und für im Labor hergestellte Platten – trotz unterschiedlicher Art der Probekörperherstellung – auf einem nahezu identischen Niveau. Demzufolge können bereits im Vorfeld der Baumaßnahme an im Labor hergestellten Probekörpern mit ausreichender Sicherheit die Endgriffigkeiten PWS 270 ermittelt werden. Die Bau- und Asphaltindustrie kann die Ermittlung der erreichbaren Griffigkeit bereits in die Asphaltkonzeption integrieren und so zielsicher dauerhaft griffige Asphalte herstellen. • AUTOR Dr.-Ing. Thomas Patzak cbm – Centrum Baustoffe und Materialprüfung der Technischen Universität München, Deutschland thomas.patzak@tum.de LITERATUR [1] DIN EN 12697: Asphalt – Prüfverfahren für Heißasphalt – Teil 49: Messung der Griffigkeit nach Polierung; Deutsche Fassung EN 12697-49:2014 [2] DIN EN 13108: Asphaltmischgut – Mischgutanforderungen – Teil 1: Asphaltbeton; Deutsche Fassung EN 13108-1:2016 [3] DIN EN 13108: Asphaltmischgut – Mischgutanforderungen – Teil 5: Splittmastixasphalt; Deutsche Fassung EN 13108-5:2016 [4] DIN EN 13108: Asphaltmischgut – Mischgutanforderungen – Teil 7: Offenporiger Asphalt; Deutsche Fassung EN 13108- 7:2016 [5] Böhnisch, S.; Wörner, Th.: Untersuchung zur Qualifizierung von Geräten zur Prognose von Griffigkeitsmesswerten – Vorstudie. Schlussbericht F-5013 zum Forschungsauftrag FGSV- Nr. 5/ 2002, München, 2003 [6] Wörner, Th.; Wenzl, P.; Schmalz, M.; Bösel, P.: Bewertungshintergrund für Verfahren zur Griffigkeitsprognose, Forschung Straßenbau und Verkehrstechnik, Heft 1044 BMVBW, 2010 [7] Prüfbericht-Nr.: 6/3554/2016, HNL, „Projekt – über die statistische Auswertung von Griffigkeitsversuchen“, 29.08.2016, unveröffentlicht [8] Roos, R. et al.: Repräsentative Ermittlung der performance-relevanten Asphalteigenschaften als Grundlage neuer Vertragsbedingungen, Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Straßenbau Heft S 121 [9] Patzak, Th.: Möglichkeiten der Optimierung des Wehner/ Schulze-Verfahrens zur Prognose der Griffigkeitsentwicklung von Asphalten, 2018, http://nbn-resolving.de/urn/resolver. pl?urn:nbn:de:bvb:91-diss-20180730-1429711-1-3 7|2019
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