16 Schwerpunkt: DAI-Forschung Prüfverfahren / Eigenschaft Relative Abweichung Verdichtungswiderstand T-Wert Hohlraumgehalt V Marshall-Stabilität Geänderte Asphalt eigenschaft AC 22 TS AC 16 BS AC 11 DS SMA 8 S AC 22 TS AC 16 BS AC 11 DS SMA 8 S AC 22 TS AC 16 BS AC 11 DS SMA 8 S AC 22 TS Bindemittelgehalt — — — Zusammensetzung des — — — Gesteinskörnungsgemisches Gesteins- bzw. Füllerart — Bindemittelviskosität — — — — Modifikation (z. B. viskositätsverändernder Zusatz, Gummigranulat) — — Herstellungsparameter — — Einsatz von Asphaltgranulat Abweichendes Asphaltgranulat Tabelle 2: Identifizierbarkeit verschiedener Abweichungen der Asphalteigenschaften mit den unterschiedlichen mechanischen Prüfverfahren Feinanteil ist rund 50 % höher als der in der Trockensiebung ermittelte Wert. Dieser Zusammenhang kann verwendet werden, um einen Prüfwert für den Feinanteil bereits aus der Trockensiebung zu erlangen. Entsprechend sind die mittels Nasssiebung bestimmten Siebdurchgänge < 0,125 mm um rund 20 % und jene < 0,25 mm um rund 10 % höher als die mittels Trockensiebung bestimmten. Exemplarisch für die Ergebnisse der mechanischen Prüfungen an im Labor hergestellten Asphalt zur Identifikation von Änderungen in den Bindemitteleigenschaften zeigt Abbildung 5 die an den Asphaltbindern bestimmten Werte der Marshall-Stabilität. Neben den Spannweiten der drei ermittelten Einzelwerte ist die Wiederholpräzision gemäß TP Asphalt-StB, Teil 34 für die verschiedenen Vergleichsvarianten, von denen ausgehend die entsprechenden Variationen der Zusammensetzung vorgenommen wurden, dargestellt. Trotz teilweise auftretender Abweichungen der Marshall-Stabilität von gleich zusammengesetzten Varianten (z. B. AC16-0 und -0b) können insbesondere in ihrer Zusammensetzung extrem abweichende Asphaltbinder identifiziert werden. Hinsichtlich der Asphalte mit variierter Bindemittelsorte kann ein plausibler Einfluss erkannt werden. Auch zur Identifikation von Varianten mit Asphaltgranulatzugabe erscheint die Marshall-Stabilität geeignet. So fallen die vier Varianten (AC16-AGF), bei denen ein falsches Asphaltgranulat eingesetzt wurde, durch erhebliche Abweichungen der Marshall-Stabilität auf. Die aus den Ergebnissen abgeleitete Möglichkeit, Veränderungen an den untersuchten Asphaltmischgutvarianten anhand der mechanischen und volumetrischen Asphalteigenschaften erkennen zu können, ist in Tabelle 2 zusammengestellt. Ist die beobachtete Veränderung plausibel jedoch innerhalb der Wiederholpräzision, so ist die entsprechende Kombination mit einem „“ markiert. Veränderungen, die über die Wiederholbarkeit hinausgehen, sind mit einem „“ gekennzeichnet. Ist kein Einfluss feststellbar bzw. widerspricht die beobachtete Veränderung den bekannten asphalttechnologischen Grundlagen, so sind die Kombinationen mit „–“ markiert. Nicht betrachtete Kombinationen sind leer geblieben. Validierung der lösemittelfreien WPK an Asphaltmischgut für Asphalttragschichten Die Verfahren der lösemittelfreien WPK wurden unter anderem an aus der großtechnischen Herstellung entnommenen Proben von Asphaltbetonmischgut für Asphalttragschichten angewendet. Es wurden dabei Proben der Sorten AC 32 T S, AC 32 T N (jeweils mit einem Soll-Bindemittelgehalt von 4,0 %) sowie AC 22 T S und AC 22 T N (mit einem Bindemittelgehalt von 4,2 %) untersucht. Allen Asphaltvarianten wurden 25 % (S-Sorten) bzw. 20 % (N-Sorten) Asphaltgranulat zugegeben. Die mittels Extraktionsverfahren in der herkömmlichen WPK sowie mittels Thermoanalyse mit verschiedenen Verfahren der Kalibrierwertbestimmung 6|2018
Schwerpunkt: DAI-Forschung 17 Marshall-Fließwert Spaltzugfestigkeit Horizontale Verformung Verformungsarbeit Stempeleindringtiefe AC 16 BS AC 11 DS SMA 8 S AC 22 TS AC 16 BS AC 11 DS SMA 8 S AC 22 TS AC 16 BS AC 11 DS SMA 8 S AC 22 TS AC 16 BS AC 11 DS SMA 8 S MA 8 S – – – — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — Legende: Asphalteigenschaft wird klar identifiziert; Veränderung führt zu Abweichungen, die über die Wiederholbarkeit hinausgehen Tendenzen hinsichtlich des Einflusses der Veränderung sind erkennbar und plausibel – kein Einfluss feststellbar gemessenen Bindemittelgehalte sind in Abbildung 6 zusammengestellt. Zunächst liegen alle ermittelten Bindemittelgehalte innerhalb der durch die DIN EN 13108-21 vorgegebenen Toleranz von ±0,6 % vom Wert der Erstprüfung. Insbesondere die Bindemittelgehalte, welche bei Verwendung der an Trockenmischungen bestimmten Kalibrierwerte mittels Thermoanalyse ermittelt wurden, weisen bei vier Proben (AC32TS2, AC22TS6, AC22TS7 und AC22TN6) vergleichsweise geringe Werte auf. Insgesamt variieren die so ermittelten Bindemittelgehalte auch deutlich stärker als die mit den gemittelten Kalibrierwerten bestimmten, da der Einfluss der individuellen Kalibrierwertbestimmung am Trockengemisch entfällt. Der Zusammenhang der mittels Thermoanalyse bestimmten Bindemittelgehalte zu den mittels Extraktionsanalyse bestimmten ist nur tendenziell erkennbar. Die Ergebnisse der Siebanalysen sind in Abbildung 7 und 8 dargestellt. Nach Extraktionsanalysen ergeben sich keine über die WPK-Toleranzen hinausgehende Abweichungen der Mischgutzusammensetzung. Jedoch weisen die Proben teilweise bei den Siebdurchgängen zwischen 5,6 mm und 11,2 mm große Abweichungen von der nach Erstprüfung angestrebten Zusammensetzung auf. Die anhand der Ergebnisse der Nasssiebung nach Thermoanalyse zu erkennenden Abweichungen entsprechen tendenziell jenen der extrahierten Probe. Anhand der Ergebnisse nach Thermoanalyse sind die Abweichungen jedoch etwas stärker ausgeprägt. Die teilweise großen Abweichungen werden auch durch die Trockensiebung bestätigt. Auch bei den im Rahmen der WPK untersuchten Proben des Asphalttragschicht-Mischgutes kann die bereits in der Trockensiebung ermittelte Korngrößenverteilung im Feinanteils sowie bei den Siebdurchgängen < 0,125 mm und < 0,25 mm mit den in den Laboruntersuchungen ermittelten Faktoren 1,5, 1,2 und 1,1 zielführend korrigiert werden. Schlussfolgerungen Im Folgenden werden die wichtigsten Ergebnisse des Forschungsprojektes zusammengestellt. Bestimmung des Bindemittelgehaltes mittels Thermoanalyse: • Die thermischen Eigenschaften der Gesteinskörnungen haben einen hohen Einfluss auf die Ergebnisse der Bindemittelgehaltsbestimmung und erfordern die Bestimmung eines individuellen Kalibrierwertes für jede Asphaltzusammensetzung. • Die Ermittlung des Kalibrierwertes an dem trockenen Gesteinskörnungsgemisch ist nicht zielführend, da während der Verbrennung von Asphaltmischgut infolge der Entflammung des Bitumens andere thermische Beanspruchungen auftreten als die gesteuerte thermische Beanspruchung bei Prüfung der trockenen Gesteinskörnungen. • Der an Asphalt bzw. Gesteinskörnungen bestimmte Masseverlust ist mit vergleichsweise hohen Prüfunsi 6|2018
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