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Optimierung des Triaxialversuchs zur Bewertung des Verformungswiderstandes von Asphalt
BASt-Bericht S 39
P. Renken, St. Büchler, Institut für Straßenwesen, Technische Universität Braunschweig
74 Seiten
Erscheinungsjahr: 2005
Preis: 5,00 €
Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH
Am Institut für Straßenwesen der TU Braunschweig steht der Prototyp einer Triaxialprüfmaschine zur Verfügung, die durch eine Druckzelle mit schwellendem Axial- und Radialdruck geeignet ist, den Verformungswiderstand bei Wärme für unterschiedliche Asphaltarten zu beschreiben.
Mit dieser Forschungsarbeit wurde zunächst die Festlegung von Höhe und Zeitpunkt des schwellenden Radialdrucks überprüft und eine Methode entwickelt, die unabhängig von der Asphaltart oder -sorte einen materialabhängigen Radialdruck bestimmt.
In einer ersten Phase wurden ein AB 0/11, SMA 0/11 S, ABi 0/16, OPA 0/8 und ein GA 0/8 untersucht. Die Auswertung zeigt, dass der Einfluss der zeitlichen Verschiebung von Axial- und Radialdruck nicht vernachlässigt werden darf, auch wenn sie nur in wenigen Fällen signifikant ist. Die Probekörperherstellung liefert für mittels Gyrator hergestellte Probekörper und Marshall-Probekörper geringere Verformungen, als Bohrkerne aus walzsektorverdichteten Platten. Probekörper mit einer Höhe von 80 mm - oder zusammengeklebt aus 2x40 mm - weisen höhere Verformungen auf, als solche mit 60 mm Höhe.
In einer zweiten Phase wurden vier Walzasphalte untersucht. Dabei wurde die Prüftemperatur von bisher + 40 °C auf + 50 °C erhöht, was keine Auswirkungen auf die entwickelte Methode zur Ermittlung des Radialdrucks hatte. Eine Erhöhung des Bindemittelgehaltes und die Verwendung von polymermodifiziertem Bindemittel statt Straßenbaubitumen können für einen AB 0/11 S und einen ABi 0/16 S nachgewiesen werden, wogegen ein SMA 0/11 S mit seinem ausgeprägten Korngerüst keinen Einfluss zeigt. Ein Verdichtungsgrad des SMA 0/11 S von 98,6 % zeigt keinen Einfluss, während bei 97,1 % eine signifikante Erhöhung der Verformung ermittelt wurde.
Zusammenfassend steht ein Prüfverfahren zur Verfügung, welches alle Walzasphaltarten - auch den offenporigen Asphalt - praxisnah und materialgerecht ansprechen kann und zu plausiblen Ergebnissen führt. Gussasphalte können auf Grund von erheblich höheren Stützdrücken nur bedingt angesprochen werden.
Der Originalbericht enthält als Anhänge grafische und tabellarische Darstellungen der Ergebnisse der Optimierungs- und der Prüfphase (Anhänge 1, 2, 4 und 5) sowie multiple Mittelwertvergleiche über den Phasenwinkel (Anhang 3.1), die Art der Herstellung und Probekörpergeometrie (Anhang 3.2) und die Anzahl der Lastwechsel (Anhang 3.3). Auf die Wiedergabe dieser Anhänge wurde in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sind dort einsehbar. Verweise auf die Anhänge wurden im Berichtstext zur Information des Lesers beibehalten.
Optimisation of the tri-axial test to assess the deformation resistance of asphalt
The Institute for Highway Research (Institut für Straßenwesen) of the Technical University of Braunschweig now has a prototype of a tri-axial test machine which uses a pressure cell with increasing axial and radial pressure and is suitable for describing the deformation resistance for various types of asphalt when they are subjected to heat.
This research project first examined the stipulation of the size and point in time of the increasing radial pressure and then developed a method which determines a material-dependent radial pressure which is independent of the type or kind of asphalt.
The first phase tested an AB 0/11, SMA 0/11 S, ABi 0/16, OPA 0/8 and a GA 0/8. The evaluation shows that the influence of the temporal displacement of axial and radial pressure must not be neglected, even if it is only significant in a few cases. The test body manufacture provides lower deformations for test bodies manufactured using a gyrator and for Marshall test bodies than drill cores from roller-compacted plates. Test bodies with a height of 80 mm - or bonded from 2x40 mm – show greater deformations than those with a height of 60 mm.
Four rolled asphalts were tested in the second phase. The test temperature was increased from the previous temperature of + 40 °C to + 50 °C, which had no effect on the method developed to determine the radial pressure. An increase of the level of bonding agent and the use of polymer-modified bonding agents instead of bitumen used in road construction can be detected in an AB 0/11 S and an ABi 0/16 S; an SMA 0/11 S, on the other hand, with its distinctive particle structure, shows no influence. A compaction level in the SMA 0/11 S of 98.6 % shows no influence, while at 97.1 % a significant increase in the deformation was recorded.
In conclusion, a test procedure is available which can test all types of rolled asphalt – including porous asphalt – in a manner which is realistic and suited to the material, and which produces plausible results. It is only possible to a limited degree to test mastic asphalts on account of the significantly higher support pressure.
The appendices to the original report contain graphic and tabular representations of the results obtained in the optimisation and test phase (appendices 1, 2, 4 and 5) and multiple comparisons of the average values via the phase angle (appendix 3.1), the type of the manufacture and the geometry of the test body (appendix 3.2), and the number of load cycles (appendix 3.3). These appendices were omitted from this publication. They can be consulted at the Federal Highway Research Institute. References to the appendices were retained in the report text for the reader’s information.