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Verfahren zur Prognose des Alterungsverhaltens von Asphalt
BASt-Bericht S 129
Manfred Hase, Wiebke Beyersdorf, Anke Hase, Kathrin Rademacher, HNL Ingenieur- und Prüfgesellschaft mbH Pinneberg
76 Seiten
Erscheinungsjahr: 2019
Preis: 0,00 €
Dieser Bericht steht ausschließlich kostenfrei im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.
Entgegen dem ursprünglichen Ziel des Forschungsvorhabens (Entwicklung und Optimierung eines Verfahrens zur Alterung von Asphalt-Probekörpern und prüftechnische Ansprache der Performanceeigenschaften von Asphalt) war Gegenstand der Forschungsarbeit schwerpunktmäßig die Entwicklung und Optimierung eines Alterungsverfahrens.
Für die Untersuchungen wurde überwiegend ein Asphaltbeton AC 8 D S (Gestein: Basalt, Straßenbaubitumen 50/70) eingesetzt. Weiter wurde noch ein offenporiger Asphalt PA 8 mit polymermodifiziertem Bindemittel 40/100-65 A berücksichtigt.
In den Projektphasen wurden insbesondere folgende Untersuchungsansätze gewählt:
Es wurden zwei Konditionierungsverfahren zur Alterung von Asphalt-Probekörpern angewendet – das BSS-Verfahren, ein gängiges Verfahren aus der Kunststoffindustrie zur künstlichen Bewitterung und das PAV-A-Verfahren in Anlehnung an bestehende Prüfverfahren (SATS-Prüfung, PAV-Verfahren). Für das PAV-A-Verfahren wurde zunächst eine Konditionierungsdauer von 20 Stunden, eine Konditionierungsdruck von 2,1 Megapascal und Temperaturen von 30 sowie 60 °C gewählt.
Ab der zweiten Projektphase wurde nur noch das PAV-A-Verfahren berücksichtigt, wobei der Druck in zwei Stufen (1,0 und 0,5 Megapascal) reduziert wurde.
Im Rahmen der Projektphase 4 wurde neben Asphalt-Probekörpern auch Asphaltmischgut und Bindemittel mittels PAV-A konditioniert, wobei der Druck auf 0,1 Megapascal verringert wurde und die Konditionierungszeit in vier Stufen bis 80 Stunden erhöht wurde.
In der Projektphase 5 wurde zudem noch die Art und Geschwindigkeit des Druckablassens am Ende der Konditionierung variiert.
Zusammenfassend kann aus den Ergebnissen der Projektphasen festgehalten werden, dass die zur Asphaltalterung erforderlichen Konditionierungsbedingungen mit dem PAV-A-Verfahren zu Gefügeveränderungen beziehungsweise -zerstörungen der Asphalt-Probekörper führen. Bedingt durch die Gefügeveränderung/- zerstörung wird, wie am Beispiel der hier durchgeführten Abkühlversuche erkannt, nicht der Einfluss auf die Kälteflexibilität durch das gealterte und versprödete Bindemittel angesprochen, was sich durch ein geringeres Relaxationsvermögen und damit verbundenem schlechterem Abbau von Zugspannungen (Relaxieren) im Abkühlversuch zeigen müsste. Vielmehr hat der Asphalt bedingt durch die Gefügestörungen / -zerstörungen nicht mehr die Fähigkeit Spannungen aufzubauen.
Procedure for the prediction of ageing behaviour of asphalt
Contrary to the original target of the research project (development and optimization of a procedure for the ageing of asphalt samples and test-technical determination of performance characteristics of asphalt), the object of this research focused on the development and optimization of an ageing procedure.
The examinations were mostly conducted using asphalt concrete AC 8 D S (stone: basalt, road bitumen 50/70). Furthermore, porous asphalt PA 8 with polymer-modified binder 40/100-65 A was considered.
In particular the following examination approaches were chosen in the project phases:
Two conditioning procedures were used for ageing asphalt samples – the BSS-procedure, a common procedure from the plastic industry for synthetic weathering, and the PAV-A-procedure in accordance with existing test methods (SATS-testing, PAVprocedure). For the PAV-A-procedure, a conditioning duration of 20 hours, conditioning pressure of 2.1 megapascal and temperatures of 30 and 60°C respectively were chosen at first.
As of the second process phase, only the PAV-Aprocedure was considered, with the pressure being reduced in two steps (1.0 and 0.5 megapascal).
In the scope of project phase 4, mixed asphalt material and binder were conditioned according to PAV-A as well as asphalt samples, with the pressure being reduced to 0.1 megapascal and the conditioning time increased to 80 hours in four steps.
In project phase 5, the type and rate of pressure reduction at the end of conditioning was varied as well.
All in all, the results from the project phases show that the conditioning parameters required for asphalt ageing in the PAV-A-procedure lead to structural changes or destruction of the asphalt samples. Due to the structural changes/destructions, the influence on cold flexibility by the aged and brittled binder, which would have to become evident in a lesser relaxation capacity and the connected reduced reduction of tensile stresses (relaxing) in the thermal stress retained specimen test, is not reflected, as is shown in the example of the thermal stress retained specimen tests conducted here. Instead, the asphalt is no longer able to build up tensions due to the structural disturbances/destructions.