performance-prüfungen an asphalt - bup.de · ac sma ma pa ulrich lüthje bup vortragsveranstaltung...

1

Performance-Prüfungenan Asphalt

- Chancen zur Optimierung -

Vortrags- und Fortbildungsveranstaltung

des Bundesverbandes unabhängiger Institutefür bautechnische Prüfungen e. V. (bup)

10. März 2010

Ulrich Lüthje

Ulrich LUlrich Lüüthjethje bupbup Vortragsveranstaltung Vortragsveranstaltung -- 10. M10. Määrz 2010 rz 2010 -- LinstowLinstow

�� EinfEinfüührunghrung

�� Grundlagen / BegriffeGrundlagen / Begriffe

�� Vorstellung der PrVorstellung der Prüüfverfahrenfverfahren

�� AnwendungsfAnwendungsfäällelle

�� Zusammenfassung / AusblickZusammenfassung / Ausblick

�� Fragen Fragen -- DiskussionDiskussion

Einführung

2


BegriffeBegriffe

performanceperformance(Auswahl aus (Auswahl aus WikipediaWikipedia))

Form der AktionskunstForm der Aktionskunst

relatives Marelatives Maßß ffüür das Verhr das Verhäältnis von Ertrag und Risiko einer ltnis von Ertrag und Risiko einer KapitalanlageKapitalanlage

das konkrete Verhalten in der Soziologiedas konkrete Verhalten in der Soziologie

Name einer Sportbootwerft Name einer Sportbootwerft „„Performance MarinePerformance Marine““

Titel eines Filmes von Nicolas Titel eines Filmes von Nicolas RoegRoeg

Flugleistung eines Flugzeuges in der LuftfahrtFlugleistung eines Flugzeuges in der Luftfahrt

EnglischEnglisch--WWöörterbuchrterbuchLeistungsfLeistungsfäähigkeit / Leistungsvermhigkeit / Leistungsvermöögengen

AsphaltstraAsphaltstraßßenbauenbauGebrauchsverhaltenGebrauchsverhalten (im Sinne von Verhalten bei Beanspruchung (im Sinne von Verhalten bei Beanspruchung

durch Verkehr und Wetter)durch Verkehr und Wetter)

Grundlagen


ErstprErstprüüfungfung

1.1. Untersuchung und Auswahl geeigneter BaustoffeUntersuchung und Auswahl geeigneter Baustoffe

a.a. MineralstoffeMineralstoffe

b.b. BindemittelBindemittel

c.c. ggf. Zusggf. Zusäätzetze

d.d. ggf. Ausbauasphaltggf. Ausbauasphalt

2.2. Festlegung der Anteile der jeweiligen KomponentenFestlegung der Anteile der jeweiligen Komponenten

3.3. Herstellung und Untersuchung von Probemischungen Herstellung und Untersuchung von Probemischungen

im Labormaim Labormaßßstabstab

4.4. Auswertung und Beurteilung der Auswertung und Beurteilung der UntersuchungsUntersuchungs--

ergebnisseergebnisse

5.5. Vorschlag der geeigneten RezepturVorschlag der geeigneten Rezeptur

6.6. ggf. Durchfggf. Durchfüührung zushrung zusäätzlicher erweiterter Prtzlicher erweiterter Prüüfungenfungen

Grundlagen

3















Grundlagen


TL AsphaltTL Asphalt--StB 07 / ZTV AsphaltStB 07 / ZTV Asphalt--StB 07StB 07

TL Asphalt-StB 07

Tabelle 11: dynamische Stempeleindringtiefe

proportionale Spurrinnentiefe

ZTV Asphalt-StB 07

Werden vom Auftraggeber Anforderungen gestellt oder Prüfungen gefordert, die über die TL-Asphalt-StB hinausgehen, so sind Art und Umfang in der Leistungsbeschreibung festzulegen.

ZTV AsphaltZTV Asphalt--StB 01StB 01

Für Straßen der Bauklassen SV und I sowie für Verkehrsflächen mit besonderen Beanspruchungen … sind zusätzliche Prüfungen in Form einer erweiterten Eignungsprüfung für das Mischgut der Decke erforderlich.

Beurteilung des Verformungswiderstandes

Beurteilung der Verdichtbarkeit

Beurteilung des Tieftemperaturverhaltens

Grundlagen

4


Grundlagen

AC SMA MA PA


Grundlagen – Beanspruchung

5



Trendprognose 1995 bis 2015



6


Grundlagen















Grundlagen

7


Gebrauchsverhaltensorientierte PrGebrauchsverhaltensorientierte Prüüfverfahrenfverfahren

�� Verformungsverhalten bei WVerformungsverhalten bei Wäärmerme

�� Verhalten bei tiefen Temperaturen (KVerhalten bei tiefen Temperaturen (Käälteflexibilitlteflexibilitäät)t)

�� Verhalten bei mittleren und tiefen Temperaturen Verhalten bei mittleren und tiefen Temperaturen

(Erm(Ermüüdung)dung)

�� [Verdichtungswiderstand (bei Walzasphalt)][Verdichtungswiderstand (bei Walzasphalt)]

�� [Verarbeitbarkeit (bei Gussasphalt)][Verarbeitbarkeit (bei Gussasphalt)]

Grundlagen


PrPrüüfverfahren zur Ansprache des Verformungsverhaltensfverfahren zur Ansprache des Verformungsverhaltens

1.1. SpurbildungsversuchSpurbildungsversuch

Verformungsverhalten bei Wärme

8


Probekörperherstellung

Fotos: infraTest®


Verformungsverhalten bei Wärme – Spurbildungsversuch

9


Verformungsverhalten bei Wärme – Spurbildungsversuch



2.2. einaxialer Druckschwellversuch (Walzasphalt)einaxialer Druckschwellversuch (Walzasphalt)


10


Prüftemperatur : 50 °C ± 0,3 °C (Luftbad)

Oberlast : 0,35 MPa

Unterlast : 0,025 MPa

Dauer des Lastimpulses : 0,2 s

Dauer der Lastpause : 1,5 s

Dauer des Belastungszyklus : 1,7 s

Belastungsbild : Sinusimpuls (haversine)

Verformungsverhalten bei Wärme – einaxialer Druckschwellversuch

zylindrische Probekörper

Ø 100 mm oder MPK

Höhe 60 mm

Laststempel

Ø 100 mm



11



21215,55,53 (hoch, Standard)3 (hoch, Standard)

13133,83,82 (sehr hohe)2 (sehr hohe)

992,92,91 (h1 (hööchste)chste)

Dehnungsrate Dehnungsrate εε**ww

[10[10--4 o4 o//oooo/n]/n]Dehnungsrate Dehnungsrate εε**

ww[10[10--4 o4 o//

oooo/n]/n]VerkehrskategorieVerkehrskategorie

2 (hoch)2 (hoch)1 (sehr hoch)1 (sehr hoch)

TemperaturkategorieTemperaturkategorie

Anforderungen an die Dehnungsrate aus dem einaxialen DruckschwelAnforderungen an die Dehnungsrate aus dem einaxialen Druckschwellversuch mit Splittmastixasphaltlversuch mit Splittmastixasphalt

ffüür verschiedene Kategorien der Verkehrsr verschiedene Kategorien der Verkehrs-- und Temperaturbeanspruchungund Temperaturbeanspruchung



3.3. dynamischer Stempeleindringversuch (Gussasphalt)dynamischer Stempeleindringversuch (Gussasphalt)


12


Prüftemperatur : 50 °C ± 0,3 °C (Luftbad)

Oberlast : 0,35 MPa

Unterlast : 0,08 MPa

Dauer der Oberlast : 0,2 s

Lastpause : 1,5 s

Zyklus Dauer : 1,7 s

Belastungsbild : Sinusimpuls (haversine)

Verformungsverhalten bei Wärme – dynamischer Stempeleindringversuch

zylindrische Probekörper

Ø 150 mm

Höhe 60 mm

Laststempel

Ø 56,4 mm



Dynamische Stempeleindringtiefe an GussasphaltDynamische Stempeleindringtiefe an Gussasphalt

13


bleibende Verformung

reversibler Verformungsanteil




14


≤≤ 2,02,0≤≤ 5,05,0mmäßäßige Temperaturen, kurze ige Temperaturen, kurze

Sonneneinstrahlung, kalte Winter, Sonneneinstrahlung, kalte Winter,

HHööhenlagehenlage

rollender Verkehr mit geringem rollender Verkehr mit geringem

Anteil an SchwerverkehrAnteil an Schwerverkehr33

≤≤ 1,01,0≤≤ 2,52,5warme Sommer mit direkter warme Sommer mit direkter

Sonneneinstrahlung, milde WinterSonneneinstrahlung, milde Winterrollender Verkehr auch mit hohem rollender Verkehr auch mit hohem

Anteil an SchwerverkehrAnteil an Schwerverkehr22

≤≤ 0,50,5≤≤ 1,51,5extrem warme Sommer, langeextrem warme Sommer, lange

direkte Sonneneinstrahlung, milde direkte Sonneneinstrahlung, milde

WinterWinter

langsam rollender bis stehender langsam rollender bis stehender

SchwerverkehrSchwerverkehr

(Stauraum, Steigung/ Gef(Stauraum, Steigung/ Gefäälle)lle)11

[mm][mm][mm][mm]Klima/LageKlima/LageVerkehrVerkehr

ZETZETdyndynETET

dyndynBeanspruchung durchBeanspruchung durch

KategorieKategorie

Dynamischer Eindringversuch mit ebenem StempelDynamischer Eindringversuch mit ebenem Stempel

Richtwerte fRichtwerte füür Gussasphalte fr Gussasphalte füür hohe Beanspruchungenr hohe Beanspruchungen



Belastungseinrichtung Meßdatenerfassung und –verarbeitung

kraftübertragende Gestänge

Wärme-/Kälte-Aggregat und Temperierkammer

Gerätetechnik - Hydropulsanlage

15


Gebrauchsverhaltensorientierte PrGebrauchsverhaltensorientierte Prüüfverfahrenfverfahren

�� Verformungsverhalten bei WVerformungsverhalten bei Wäärmerme

�� Verhalten bei tiefen Temperaturen (KVerhalten bei tiefen Temperaturen (Käälteflexibilitlteflexibilitäät)t)

�� Verhalten bei mittleren und tiefen Temperaturen Verhalten bei mittleren und tiefen Temperaturen

(Erm(Ermüüdung)dung)

�� Verdichtungswiderstand (bei Walzasphalt)Verdichtungswiderstand (bei Walzasphalt)Verdichtungswiderstand (bei Walzasphalt)

�� Verarbeitbarkeit (bei Gussasphalt)Verarbeitbarkeit (bei Gussasphalt)Verarbeitbarkeit (bei Gussasphalt)

Grundlagen


Verhalten von Asphalt bei tiefen Temperaturen - Kälteflexibilität

PrPrüüfverfahren zur Ansprache der Kfverfahren zur Ansprache der Käälteflexibilitlteflexibilitäätt

�� AbkAbküühlversuchhlversuch

�� [einaxialer Zugversuch][einaxialer Zugversuch]

16





17


Versuchsbedingungen Abkühlversuch

Probekörperabmessungen : 40 x 40 x 160 mm3

Dauer der Vortemperierung : 1,5 h

Starttemperatur : 20 °C

Abkühlgeschwindigkeit : -10 K/h

Abbruchbedingung : Bruch des Probekörpers




18



Abkühlversuch

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Kerntemperatur [°C]

kry

oge

ne

Zu

gsp

ann

un

g [

N/m

m²]


Ausreichende KAusreichende Käälteflexibilitlteflexibilitäät ist t ist

gegeben, wenn die Bruchtemperatur gegeben, wenn die Bruchtemperatur

TTBrBr mindestensmindestens die folgenden die folgenden

Temperaturen erreicht:Temperaturen erreicht:

Frosteinwirkungszone I und II: Frosteinwirkungszone I und II: --20 20 °°CC

Frosteinwirkungszone III: Frosteinwirkungszone III: --25 25 °°CC


19


Verhalten von Asphalt bei mittleren und tiefen Temperaturen - Ermüdung

PrPrüüfverfahren zur Ansprache der Ermfverfahren zur Ansprache der Ermüüdungsfestigkeitdungsfestigkeit

�� dynamischer Spaltzugversuch / Spaltzugschwellversuchdynamischer Spaltzugversuch / Spaltzugschwellversuch

�� Biegeversuche (2Biegeversuche (2--, 3, 3-- und 4und 4--Punkt Biegung)Punkt Biegung)

�� einaxialer dynamischer Zugschwellversucheinaxialer dynamischer Zugschwellversuch



PrPrüüfverfahren zur Ansprache der Ermfverfahren zur Ansprache der Ermüüdungsfestigkeitdungsfestigkeit

�� dynamischer Spaltzugversuch / Spaltzugschwellversuchdynamischer Spaltzugversuch / Spaltzugschwellversuch

�� Biegeversuche (2Biegeversuche (2--, 3, 3-- und 4und 4--Punkt Biegung)Punkt Biegung)

�� einaxialer dynamischer Zugschwellversucheinaxialer dynamischer Zugschwellversuch

20


(1) Lastfall Kälte

(2) Lastfall Verkehr

(3) Lastfall Winter



+


21




Versuchsbedingungen

Probekörperabmessungen : 40 x 40 x 160 mm3

Prüftemperatur : zwischen 0 °C und +10 °C

unterer Scheitelwert der Belastung : im Abkühlversuch ermittelte

kryogene Zugspannung

oberer Scheitelwert der Belastung : 1,6 N/mm2 (Gussaphalt)

1,2 N/mm2 (Walzasphalt)

Belastungsfrequenz : 10 Hz

Belastungsbild : Sinus

Abbruchbedingung : Bruch des Probekörpers


22




AnwendungsfAnwendungsfäällelle

�� Optimierung der Zusammensetzung von AsphaltgemischenOptimierung der Zusammensetzung von Asphaltgemischen

�� ErgErgäänzung von Kontrollprnzung von Kontrollprüüfungen an Asphaltfungen an Asphalt

�� Feststellung von SchadensursachenFeststellung von Schadensursachen

�� Entwicklung und Dimensionierung von SpezialbelEntwicklung und Dimensionierung von Spezialbeläägen fgen füür r

SonderflSonderfläächen, z. B. Industriechen, z. B. Industrie-- oder Lagerfloder Lagerfläächen mit hohen chen mit hohen

BelastungenBelastungen

�� Forschung und Entwicklung, Wirkung z. B. bei Zugabe von Forschung und Entwicklung, Wirkung z. B. bei Zugabe von

Ausbauasphalt oder ZusAusbauasphalt oder Zusäätzen auf die Asphalteigenschaftentzen auf die Asphalteigenschaften

�� EingangsgrEingangsgrößößen fen füür die rechnerische Dimensionierungr die rechnerische Dimensionierung

ErgErgäänzung, aber kein Ersatz der bekannten und bewnzung, aber kein Ersatz der bekannten und bewäährten Prhrten Prüüfverfahrenfverfahren

Anwendungsfälle

23


Zusammenfassung / AusblickZusammenfassung / Ausblick

�� PrPrüüfungen mit einem grofungen mit einem großßen Bezug zur Praxis durch en Bezug zur Praxis durch

Lastannahmen und PrLastannahmen und Prüüfbedingungenfbedingungen

�� MMööglichkeiten und Chancen der Optimierung trotz teilweise glichkeiten und Chancen der Optimierung trotz teilweise

gegenlgegenlääufiger Wirkungufiger Wirkung

�� ErgErgäänzung der vorhandenen Prnzung der vorhandenen Prüüfungen bzw. im Zusammenhang fungen bzw. im Zusammenhang

zu den performancezu den performance--orientierten Bindemittelprorientierten Bindemittelprüüfungenfungen

�� Umsetzung der EuropUmsetzung der Europääischen Normungischen Normung

Zusammenfassung


Vielen Dank fVielen Dank füür Ihre Aufmerksamkeit!r Ihre Aufmerksamkeit!

performance-prüfungen an asphalt - bup.de · ac sma ma pa ulrich lüthje bup vortragsveranstaltung...

Documents