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50 Nachhaltigkeit Abbildung 4: Vergleich der Ergebnisse der Abkühlversuche der temperaturabgesenkten Untersuchungsvarianten Abbildung 5: Darstellung der Zugfestigkeitsreserve von temperaturabgesenkten Asphalten mit viskositätsverändernden Zusatzmitteln Abbildung 6: Vergleich der Dehnungsrate nach 10.000 Lastwechseln beim Druckschwellversuch nach TP Asphalt-StB, Teil 25 B1 dernder Zusätze ist, wenn auch gleich bei der Untersuchungsvariante M bei einer Prüftemperatur von -25 °C eine gegenüber den weiteren Untersuchungsvarianten und auch gegenüber der Referenz größere Zugfestigkeit vorliegt (vgl. Abbildung 2 und Abbildung 3). Die kryogenen Spannungen beim Abkühlversuch können über weite Strecken durch das günstige Relaxationsverhalten des verwendeten polymermodifizierten Bindemittels und die stetig abgestufte Korngrößenverteilung des Asphaltbetonmischguts abgeleitet werden. Auch die Zugabe der Zusatzmittel und die temperaturabgesenkte Herstellung und Verdichtung im Labor bewirken hier keine erkennbare Abnahme des Widerstandes gegen Kälterisse. In den vorliegenden Untersuchungen ist dies grundsätzlich unabhängig von einer etwaigen Zugabe viskositätsvermindernder Zusätze (vgl. Abbildung 4). Die Zugfestigkeitsreserven bestätigen das o.g. Bild. Alle Varianten weisen vergleichbare Zugfestigkeitsreserven bei nur geringfügigen Abweichungen der Zugspannung im Punkt der maximalen Zugfestigkeitsreserve auf (Abbildung 5). Folglich können die untersuchten Asphaltdeckschichtmischgute auch unter Zugabe von viskositätsvermindernden Zusätzen unverändert große Verkehrslastspannungen ergänzend zu den kryogenen Spannungen aufnehmen, ohne dass Risse entstehen. Besonders im Temperaturbereich zwischen 0 °C und -15 °C liegen die Zugfestigkeitsreserven aller geprüften Asphalte oberhalb von 6 MPa und weisen damit ein besonders gutes Kälteverhalten auf. Widerstand gegen Verformungen bei Wärme Die Prüfergebnisse der Untersuchungen mit dem einaxialen Druck-Schwellversuch gemäß TP Asphalt-StB, Teil 25 B1 [4] an den vier Untersuchungsvarianten zeigen, dass die Impulskriechkurven bei allen vier Untersuchungsvarianten keine Wendepunkte aufgewiesen haben, sodass eine vergleichende Betrachtung und Bewertung des Zugabe-Einflusses auf den Widerstand der temperaturreduzierten Asphalte gegen bleibende Verformungen bei Wärme grundsätzlich gewährleistet ist. Als Bewertungskenngrößen wurden dabei die Dehnung ε sowie die Dehnungsrate εEnde* am Versuchsende, d. h. nach 10.000 Lastwechseln bzw. bei Erreichen einer maximalen Dehnung von 80 ‰, sowie auch die Initial-Dehnung bei Versuchsbeginn bis zum 1.000 Lastwechsel sowie die Dehnungsrate bei Dehnungen der Asphaltproben von 10 ‰ und 40 ‰ herangezogen. 1|2024
Nachhaltigkeit 51 Für die Varianten O-1 und O-2 zeigt sich, dass die temperaturabgesenkten Asphaltmisch gute im Vergleich zum Referenzasphaltmischgut mit einer Verdichtungstemperatur von 145 °C ein besseres Verformungsverhalten aufweisen. Insbesondere die Dehnungsrate am Versuchsende nach 10.000 Lastwechseln, die die Kenngröße zur Bewertung des Verformungswiderstandes bei Wärme darstellt, fällt für die temperaturabgesenkten Asphaltvarianten O-1 und O-2 geringer aus (vgl. Abbildung 6 und Abbildung 7). Die absolute Dehnung bei Versuchsende ist vergleichbar mit der Referenzvariante. Dies kann u. a. auf die „aussteifende“ Wirkung der organischen Zusätze zurückgeführt werden, die im Gebrauchstemperaturbereich unterhalb der Phasenübergangstemperatur der Zusatzmittel die Viskosität des Bindemittels erhöhen und kristalline Strukturen aufbauen, wodurch die Steifigkeit erhöht wird und somit der Verformungswiderstand bei Wärme ansteigt. Bei der Variante M mit Zugabe von mineralischen Zusatzen ist festzustellen, dass diese in den vorliegenden Untersuchungen ein geringfügig schlechteres Verformungsverhalten aufweist. Dies lässt sich aber u. a. auf den gegenüber den Varianten O-1 und O-2 veränderten Hohlraumfüllungsgrad zurückführen (vgl. Tabelle 1). Dies wird gekennzeichnet durch eine größere Dehnung sowie eine größere Dehnungsrate am Versuchsende nach 10.000 Lastwechseln (vgl. Abbildung 6 und Abbildung 7). Betrachtet man nunmehr nicht nur das Versuchsende, sondern auch weitere Belastungsstadien, beispielsweise wie schnell die Asphalte die Verformung zu Beginn der Belastung aufnehmen und wie stark der Anstieg der Verformung an ausgewählten Betrachtungspunkten ausfällt, zeigen sich jedoch leichte Unterschiede zur vorherigen Endbetrachtung. Hierbei wird ersichtlich, dass alle temperaturabgesenkten Asphalte – im Vergleich zur Referenzvariante – höhere Dehnungsraten bei einer Verformung von 10 ‰ aufweisen. Bei einer Dehnung von 40 ‰ befinden sich die Dehnungsraten bereits auf einem deutlich geringeren Niveau, welches gegenüber der Referenzvariante erhöht ist (vgl. Abbildung 8 bis Abbildung 10). Grundsätzlich ist in diesem Zusammenhang vollständigkeitshalber festzuhalten, dass die in den gegenständlichen Untersuchungen ermittelten Widerstände gegen Verformungen bei Wärme – dies gilt sowohl für die Varianten O-1 und O-2 mit Zugabe von organischen Zusätzen als auch für die Variante M mit Zugabe von mineralischen Zusätzen – neben der Zugabe Abbildung 7: Vergleich der maximalen vertikalen Verformung bzw. Dehnung nach 10.000 Lastwechseln beim Druckschwellversuch nach TP Asphalt-StB, Teil 25 B1 Abbildung 8: Dehnungsraten der Untersuchungsvarianten bei einer Dehnung von 10 ‰ beim Druckschwellversuch nach TP Asphalt-StB, Teil 25 B1 Abbildung 9: Dehnungsraten der Untersuchungsvarianten bei einer Dehnung von 40 ‰ beim Druckschwellversuch nach TP Asphalt-StB, Teil 25 B1 1|2024
