GSB 7.0 Standardlösung

Untersuchung der Dauerhaftigkeit unterschiedlicher Asphaltbinderkonzepte

BASt-Bericht S 118

Peter Renken, Michael P. Wistuba, Technische Universität Braunschweig, Institut für Straßenwesen (ISBS)
66 Seiten
Erscheinungsjahr: 2018
Preis: 0,00 €

Dieser Bericht steht ausschließlich kostenfrei im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.

Asphalttragschichten werden zunehmend mit hohen Anteilen an Ausbauasphalten hergestellt mit der Folge, dass diese dichter werden. Von oben eindringendes Wasser wird nicht ausreichend abgeführt, sondern bleibt auf der Asphalttragschicht stehen und zerstört die darüber liegende Asphaltbinderschicht. Aus diesem Grunde wurden alternative Asphaltbinder entwickelt, die dicht konzipiert sind und trotzdem eine gute Performance aufweisen und sich zudem möglichst entmischungsstabil beim Einbau verhalten. Zu dem eignen sich dichte Asphaltbinderschichten zum kurzfristigen Befahren, zum Beispiel über Winter.

In der Erprobung befinden sich drei Arten von Asphaltbindern. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurden die drei Sorten der alternativen Asphaltbinder AC 16 B S - HSF, AC 16 B S - SG und AC 16 B S - SMA auf ihre Eignung systematisch untersucht und die Ergebnisse mit einem regelkonformen Asphaltbinder AC 16 B S gemäß TL Asphalt-StB verglichen. Das Kürzel HSF steht für „hoch standfest“, SG für „stetig gestuft“ und SMA für „Splittmastixasphalt-Prinzip“. Die Untersuchungen gliedern sich in labortechnische und großtechnische. Zunächst wurden im Labor die Asphaltbinder bei systematischer Variation der Korngrößenverteilung und des Bindemittelgehaltes hergestellt, die Mischarbeit gemessen, der Verdichtungswiderstand festgestellt und Untersuchungen zur Wasserdurchlässigkeit, zum Haftverhalten, zum Verformungsverhalten, zur Kälteflexibilität und zu den Ermüdungseigenschaften durchgeführt. Darüber hinaus wurden die Entmischungsneigung und die Änderung der Performance aufgrund eines Alterungsangriffes nach dem Braunschweiger Alterungsverfahren (BSA) und nach der AASHTO-Designation R30-02 überprüft.

Im großtechnischen Teil wurden die drei alternativen Asphaltbinder und ein regelkonformer AC 16 B S in eine konkrete Baumaßnahme bei Magdeburg eingebaut. Der Einbau wurde detailliert dokumentiert. An den Asphaltbindern wurden die Wasserdurchlässigkeit, die Hohlraum-Morphologie und die Entmischung des Asphaltbindermaterials durch die Querverteilung hinter der Einbaubohle untersucht. Ferner wurden an Bohrkernproben der Verformungswiderstand, der Widerstand gegen Kälterissbildung und der Entmischungswiderstand festgestellt.

Bei einer summarischen Betrachtung aller Untersuchungsergebnisse ist festzustellen, dass die dicht konzipierten SG-Binder und SMA-Binder gegenüber dem konventionell zusammengesetzten Referenzbinder keine Nachteile und bei einigen Eigenschaften, wie zum Beispiel Haftverhalten, leichte Vorteile aufweisen. Die Verformungseigenschaften sind differenziert zu betrachten. Der SG-Binder zeigte bei den hier getesteten Varianten teilweise eine leicht verbesserte Verformungsbeständigkeit im Vergleich zum SMA-Binder, woraus zum aktuellen Zeitpunkt aber noch keine allgemeinen Schlüsse gezogen werden können. Allerdings ist der SMA-Binder gegenüber der Referenz und den beiden anderen alternativen Asphaltbindern erkennbar „entmischungsstabiler“. Der HSF-Binder stellt keine echte Alternative dar. Es wird empfohlen, den SG-Binder und den SMA-Binder in ein R-Regelwerk der FGSV aufzunehmen und das in situ-Projekt bei Magdeburg (B 81) systematisch zu beobachten.

Investigation of the durability of different asphalt binder concepts

Asphalt base courses are increasingly being produced with high percentages of reclaimed asphalt. As a result, asphalt base courses exhibit higher densities. Water penetrating through surface and binder course can therefore not properly be discharged. The water remains on the asphalt base and starts to demolish the overlying asphalt binder layer. For this reason, alternative asphalt binder concepts have been developed that are designed densely but still exhibit a good performance. Furthermore dense asphalt binders are suitable for short-term frequented use in winter.

In this research project, three varieties of alternative binders AC 16 B S-HSF, AC 16 B S SG and SMA were systematically examined for their suitability. The results are compared with a regular asphalt binder AC 16 B S according to German technical Standards TL Asphalt-StB. The acronym HSF stands for "highly stable", SG for "steadily downgraded" and SMA for "mastic" principle.

The investigation scheme is divided into a laboratory and an industrial part. Asphalt binders were prepared in systematic variation of the particle size distribution and binder content. Further on following properties were investigated: mixing work, compression resistance, water permeability for adhesion behavior, deformation behavior, the low temperature behavior and fatigue properties. In addition, the change in performance as a result of aging due to Braunschweig aging protocol (BSA) and due to the AASHTO designation was reviewed.

On an industrial part of the research project four asphalt binder variants were taken into con-sideration for a road construction project near Magdeburg, incorporating a regular AC 16 BS and the three described alternative binders. The installation was documented in detail. On the asphalt binders studies on water permeability, the cavity morphology and the segregation of the asphalt binder material through the transverse distribution were conducted behind the screed.

On core samples the following performance data were recorded - resistance to permanent deformation, resistance to low temperature cracking and resistance to binder segregation.

In a summary it can be noted that the tightly designed SG binder and SMA binder show no disadvantages compared to the conventional composite reference binder. Slight advantage can be detected for adhesion behavior.

In regards to deformation properties, the SG-binder shows slight advantages towards the SMA binder in terms of performance. However, the SMA binder offers the best resistance to segregation compared to the reference and the other two alternative binders. The HSF-binder is not a real alternative.
It is recommended that the SG-Binder and the SMA binder should be included in an R-guideline of FGSV. The in situ project in Magdeburg (B 81) should systematically be observed in the future.

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