38 Schwerpunkt:
38 Schwerpunkt: Verdichtung Tab. 1: Kennwerte zur Abb. 3 (Materialkennwerte aus [5], Bild 4) Verdichtung ungeregelt geregelt E max nicht begrenzt E max begrenzt 2.1 2.3 2.1* 2.3* 2.1** 2.3** r ∞ g/cm³ 2,500 C 42 Nm 30 r (S = 50) g/cm³ 2,430 r (k = 0,98) g/cm³ 2,381 T 0 °C 140 r 0,i k 0,i r 0 k 0 g/cm³ 1,944 2,138 1,944 2,138 1,944 2,138 - 0,80 0,88 0,80 0,88 0,80 0,88 g/cm³ 0,194 0,194 0,194 % 8,00 8,00 8,00 r i r i f err* f E* r i f err* f E* r i f err** f E** r i f err** f E** r i g/cm³ g/cm³ - - g/cm³ - - g/cm³ - - g/cm³ - - g/cm³ n = 0 (r 0,i ) n = 1 (generell statisch) n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 n = 7 (statisch) n = 8 (statisch) -‐ 1,944 1,997 2,111 2,199 2,268 2,320 2,361 2,374 2,386 2,138 2,173 2,247 2,304 2,349 2,383 2,410 2,418 2,426 0,00 1,00 1,00 0,92 0,84 0,26 1,00 1,00 0,94 0,88 1,944 1,996 2,154 2,263 2,334 2,381 0,00 1,00 0,92 0,84 0,15 0,26 1,00 0,94 0,88 0,37 2,138 2,173 2,275 2,342 2,387 2,402 0,00 0,94 0,94 0,86 0,78 0,70 0,26 0,96 0,96 0,90 0,84 0,78 1,944 1,996 2,149 2,255 2,325 2,372 2,405 0,00 0,94 0,86 0,78 0,15 0,15 0,26 0,96 0,90 0,84 0,37 0,37 2,138 2,173 2,271 2,337 2,381 2,397 2,410 n i (k ≥ 0,98) - 8 5 (8) 5 4 (5) 6 4 (6) r i (k ≥ 0,98) g/cm³ 2,386 2,383 2,387 2,381 2,381 2,405 2,426 2,402 2,410 r (k ≥ 0,98) g/cm³ 0,040 0,021 0,005 k % 1,64 0,87 0,22 tungszuwachses als auch ihrer Gleichmäßigkeit gesteigert werden. Damit wird bestätigt, dass eine Begrenzung der von einer selbstregelnden Walze maximal angebotenen Verdichtungsenergie unter Inkaufnahme eines gegebenenfalls zusätzlich erforderlichen Walzüberganges zu einer weiteren Verminderung der Unterschiede zwischen den Endraumdichten führt. Bei der Verdichtung der 6 cm dicken Asphaltbinderschichten aus einem AC 16 B S, 25/55-55 A sind die mit den beiden Walzen erzielten Verdichtungsergebnisse als vergleichbar anzusehen, weil beide Maschinen mit dem kleinen (begrenzten) Amplitudenspektrum arbeiteten und es in der Regel gelang, die überwiegend geringen Streuungen der Raumdichten aus der Vorverdichtung weiter zu vermindern. Nach Beendigung der Verdichtung mit den beiden in die Untersuchung eingebundenen Walzen pendelten sich die Streuungen der Messwerte auf einem vergleichbaren Niveau ein. Trotz der vielversprechenden Untersuchungsergebnisse darf der Einsatz selbstregelnder Walzen nicht losgelöst vom Einbauprozess gesehen werden, und es bedarf eines hohen Ausbildungsstandes der Walzenfahrer, um die technischen Möglichkeiten ausschöpfen zu können. Die Einbauqualität sollte so gleichmäßig wie möglich sein. Es ist zwingend erforderlich, der Planung des Bauprozesses besondere Sorgfalt zuteilwerden zu lassen und insbesondere auf das Zusammenspiel zwischen Einbauund Verdichtungsleistung zu achten. Dreh- und Angelpunkt hierbei ist die Walzverdichtung, weshalb in der Reihenfolge der technologischen Teilschritte Transport – Übergabe – Einbau – Verdichtung rückwärts gedacht werden muss! Dem weitverbreiteten Verhalten der Fertigerfahrer, auf einen diskontinuierlichen Materialzulauf zur Baustelle mit wechselnden Einbaugeschwindigkeiten zu reagieren, ist mit Nachdruck Einhalt zu gebieten, weil das unweigerlich zur Störung des Walzschemas führt und Änderungen der Walzgeschwindigkeit nach sich zieht. Wie bereits oben angesprochen, führen höhere Walzgeschwindigkeiten dazu, dass die Antwort des Regelsystems auf eine Abweichung von der Soll-Steifigkeit u. U. nicht mehr in der unmittelbaren Nähe des betreffenden Abschnittes gegeben werden kann. Es ist davon auszugehen, dass sowohl eine angemessene Walzgeschwindigkeit als auch das über die Begrenzung des Verstellwinkels α bewusst verminderte Leistungsangebot zu einer Abnahme der Schwankungen der Raumdichte um ihren Mittelwert und damit zu einer weiteren Steigerung der Verdichtungsqualität beitragen werden. Zur Verdichtung von Asphaltdeckschichten aus Offenporigem Asphalt (OPA) und Dünnen Schichten im Heißeinbau auf Versiegelung (DSH-V) können selbstregelnde Walzen nur im statischen Verdichtungsmodus betrieben werden. Aus der Sicht des Verfassers ergibt sich eine weitere Anwendungsgrenze aus der Relation der Einbaubreite zur Bandagenbreite. Bei der Verdichtung einer 20 cm dicken Frostschutzschicht FS 0/16 aus Basaltgestein war ab einer 50%igen Walzbahnüberlappung ein Einfluss der bereits mit zwei dynamischen Walzübergängen bearbeiteten 7|2019
Schwerpunkt: Verdichtung 39 parallelen Walzbahn auf den Verdichtungskennwert zu erkennen [11]. Obwohl dieses Untersuchungsergebnis keinesfalls pauschal auf die Verdichtung von Asphaltschichten mit Hilfe selbstregelnder Walzen übertragen werden darf, sollte im Einzelfall der Einfluss eines 30 % überschreitenden Überlappungsmaßes durch Vergleichsfahrten mit und ohne Überlappung abgeklärt werden. In der Praxis ist man bestrebt, die Effizienz der Verdichtung zu steigern und die Anzahl der Walzübergänge zu reduzieren, indem in die zu verdichtende Asphaltschicht von Beginn an eine möglichst hohe konsumierbare Verdichtungsenergie eingeleitet wird. Nach Huschek [3] hat sich die überwiegend empirische Wissenschaft Straßenbau aus einer Vielzahl von praktischen Erfahrungen auf den verschiedenen Gebieten wie Materialtechnologie, Baumaschinentechnik, Fahrzeugtechnik oder beispielsweise der menschlichen Zuverlässigkeit entwickelt. „Aber es liegt gerade im Wesen der Empirie, dass man sich immer wieder grundsätzlich zu fragen hat, ob sich denn das bisher Bewährte auch künftig unter anderen, härteren Bedingungen bewähren wird oder ob es ratsam erscheint, neue Konzepte in Erwägung zu ziehen.“ Bedingt durch weiterhin steigende Verkehrs- und Klimabeanspruchungen stellt sich diese Frage gleichermaßen für die strukturelle Dimensionierung sowie für die Material- und Oberflächeneigenschaften mit dem Schwerpunkt, den Eintrag unebenheitsbedingter, dynamischer Zusatzlasten in die Fahrbahnen zu vermeiden. Dazu bedarf es noch homogenerer Verdichtungsergebnisse, weshalb zu überlegen wäre, zur Verdichtung von Asphaltschichten mit entsprechender Wärmekapazität (d ≥ 80 mm) das Leistungsangebot einer selbstregelnden Walze etwas zu begrenzen und dafür u. U. einen zusätzlichen Walzübergang in Kauf zu nehmen. Basierend auf der feingestuften Empfindlichkeit des AAC-Regelsystems besteht auch für Asphaltbinder- und -deckschichten die Möglichkeit, unter messtechnischer Begleitung zu Beginn der Walzverdichtung eine Optimierung hinsichtlich des Zuwachses und der Gleichmäßigkeit der Verdichtung durchzuführen. Die Ergebnisse aus den Untersuchungen im Feld sind streng genommen nur für die vorgefundenen Einbau- und Verdichtungsbedingungen gültig und beziehen sich auf den Einsatz selbstregelnder Tandem-Vibrationswalzen. Da die Durchführung der praktischen Untersuchungen den Einflüssen der Einbauprozesse unterlag, war eine zweifache Wiederholung der Versuche sowie eine vollständige Randomisierung zum Erreichen einer höheren statistischen Sicherheit nicht möglich, weshalb die Ergebnisse als Tendenz zu werten sind, obwohl sich bei der Verdichtung der Asphalttragschichten eine fundamentale systematische Abnahme der Schwankungen der Raumdichten um ihre arithmetischen Mittelwerte zeigt. Vom Verfasser werden weiterführende Untersuchungen unter Laborbedingungen empfohlen, um mögliche Besonderheiten verschiedener Asphaltmischgüter beim Einsatz selbstregelnder Tandem-Vibrationswalzen he raus finden und zugleich statistisch noch stärker belastbares Datenmaterial gewinnen zu können. • AUTOR Dr.-Ing. Ronald Utterodt ronald.utterodt@ewetel.net LITERATUR [1] Chang, G. et al.: A Study on Intelligent Compaction and In-Place Asphalt Density. Final Report. The Transtec Group, Inc., Austin, December 2014. Federal Highway Administration Office of Pavement Technology, HIPT-10, Washington, DC, FHWA-HIF-14-017, pp. 309 [2] Daines, M. E.: Cooling of bituminous layers and time available for their compaction. 3rd Eurobitume symposium 1985, The Hague, 13 Sept. 1985, Volume 1, summaries and papers, pp. 236–242 [3] Huschek, S.: Der „funktionale Schichtaufbau“, Gedanken zu einem neuen Konzept für Fahrbahnbefestigungen aus Asphalt. Bitumen (1988) 2, S. 50–52 [4] MinDOT: PaveCool 3.0. Minnesota Department of Transportation, St. Paul, MN, 2015 [5] M VA: Merkblatt für das Verdichten von Asphalt. Ausgabe 2005, Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Asphaltstraßen, FGSV Verlag, Köln, FGSV 730, 76 S. [6] Renken, P.: Verdichtbarkeit von Asphaltbetongemischen und ihr Einfluß auf die Standfestigkeit. Schriftenreihe „Straßenwesen“ des Lehrstuhls für Straßenwesen und Erdbau der Technischen Universität Braunschweig, Heft 3, Braunschweig 1980, Diss., 161 S. [7] RPE-Stra 01: Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen. Ausg. 2001. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, FGSV Verlag, Köln, FGSV 988 [8] Tappert, A.: Verdichtung bituminöser Schichten – Erfahrungen mit Hochverdichtungsbohlen. Teerbau-Veröffentlichungen (1985) 31, S. 43–50 [9] Thurner, H. F.: Flächendeckende Verdichtungskontrolle von Schwarzdecken. In Technik und Technologie des Straßenbaus, 3. Internationales Symposium im Rahmen der bauma 98, A.A. Balkema, Rotterdam, Brookfield, 1998, S. 129–133 [10] Utterodt, R.: Untersuchungen zur Korrelation zwischen Bandagenbeschleunigung und Verdichtungsgrad bei der Verdichtung einer 6 cm dicken Binderschicht aus Abi 0/11, PmB 45A. 31.10.2002, auszugsweise veröffentlicht [11] Utterodt, R.: Compaction of a frost protection layer with a self-regulating tandem vibration roller. Caterpillar, interner Bericht, 17.06.2014, unveröffentlicht [12] Utterodt, R.: Verdichtung von Asphalt mit Hilfe selbstregelnder Walzen – Möglichkeiten, Grenzen und Besonderheiten. DAI – Deutsches Asphaltinstitut e.V., Bonn, 2019, 34 S. 7|2019
