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Differenzierung von Bitumen der Sorte 70/100 mit variierenden physikalischen Eigenschaften

The New leafl et “M VaB Part 3: Container- and logistic pavements”

Univ.-Prof. Dr.-Ing. S. Freudenstein, M. Bollin, M. Sc., München

Zur Spezifizierung von Bitumen wird dieses nach DIN EN 12591 in verschiedene Sorten unterteilt, in denen die Bindemittel vergleichbare Eigenschaften aufweisen sollten. Dennoch können sich die Eigenschaften auch innerhalb dieser Sorten deutlich voneinander unterscheiden, was insbesondere auf das Alterungsverhalten zutrifft. Im Rahmen dieser Arbeit konnte anhand der Untersuchung von 33 Bitumenproben festgestellt werden, dass sich die Bitumen der Sorte 70/100 in drei verschiedene Gruppen unterteilen lassen, die maßgebend auf den verschiedenen Provenienzen der Ausgangserdöle basieren. Zwischen diesen Gruppen ließen sich Unterschiede in der Steifigkeit bei tiefen, mittleren und hohen Temperaturen, dem Verformungsverhalten bei unterschiedlichen Temperaturen, dem Asphaltengehalt und den Metallgehalten finden. Eine Unterscheidung dieser Gruppen ist durch eine gemeinsame Betrachtung verschiedener physikalischer Kennwerte möglich, zu denen der m-Wert bei kurzen Belastungszeiten, der komplexe Schermodul und der Phasenwinkel im nicht gealterten Zustand bei unterschiedlichen Temperaturen sowie die Alterungsdifferenzen des komplexen Schermoduls und des Phasenwinkels zwischen dem kurzzeit- und dem nicht gealterten Zustand bei unterschiedlichen Temperaturen zählen.

According to DIN EN 12591, bitumen are separated in different grades including binders with comparable properties. Nevertheless, the properties of the bitumen can also vary within these grades what can especially be seen for the ageing behaviour. In this work, 33 paving grade bitumen of the grade 70/100 were analyzed and three different groups within the grade 70/100 could be found. These groups based significantly on the different provenance of the crude oil source of the bitumen. Further, these three different groups differ concerning the stiffness at low, intermediate and high temperatures, the deformation behaviour in different temperature levels, the asphaltene content and the content of different metals. To separate these three groups, a combination of different physical parameters could be used including the m value for short loading times, the complex shear modulus and the phase angle in the unaged state on different temperature levels as well as the ageing differences of the complex shear modulus and the phase angle between the short-term and the unaged state on different temperature levels.

 

 

 

 

 

Glasfasermodifizierte Asphaltgemische – Herstellung, Einbau und Materialeigenschaften

Glasfiber modified asphalt mixtures – production, placing and material characteristics

Dr.-Ing. C. Weise, Dresden
Dr.-Ing. M. Schmalz; M. Eng. T. Ziegler, Regenstauf
Dr.-Ing. T. Reußmann, Rudolstadt
S. Wolf, Reinsdorf

Dieser Im Rahmen des vom BMWi aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages geförderten ZIM-Kooperationsprojektes „Entwicklung und Validierung eines Verfahrens zum Einsatz von (Recycling-)Glasfasern in Asphalten unter Berücksichtigung der Zugabe von Recyclingasphalt zur Optimierung der Materialeigenschaften“ wurde der Einfluss von Glasfasern auf die Materialeigenschaften von Asphaltgemischen untersucht. Die Ergebnisse der durchgeführten Versuche zeigen einen signifikanten positiven Einfluss der verwendeten Kurzschnitt-Glasfasern auf das Ermüdungsverhalten, die Steifigkeitsmodul-Temperatur-Funktionen, den Rissfortschritt und das Verformungsverhalten von Asphaltdeck-, -binder- und -tragschichten. Dazu wurden Spaltzug-Schwellversuche, Keilspaltversuche, Spurbildungsversuche und Druckschwellversuche am schlanken Probekörper durchgeführt. Neben dem Einfluss der Modifizierung mit Glasfasern wurden zusätzlich die folgenden Parameter hinsichtlich der Materialeigenschaften untersucht: An den Asphaltbinderschichten wurde der Einfluss des Bindemittelgehaltes, an den Asphalttragschichten die Auswirkungen der Zugabemenge von Asphaltgranulat und an den Splittmastixasphalten die Auswirkungen bezüglich des Austausches der Cellulose- gegen Glasfasern betrachtet. Die Verbesserung der dimensionierungsrelevanten Eigenschaften durch die Verwendung von Glasfasern führt zu einer Verlängerung der Nutzungsdauer der Befestigung oder bei gleichbleibender Nutzungsdauer zu einer Verringerung der erforderlichen Schichtdicken.

The influence of glass fibers on the material characteristics of asphalt mixes has been investigated within the framework of the BMWi-funded ZIM cooperation project “Development and validation of a method using (recycled) glass fibers in asphalt mixes for the optimization of material characteristics considering the addition of RAP”. The results of the conducted tests indicate a significant positive influence of the used short cut glass fibers on the fatigue, stiffness and plastic deformation performance of
asphalt base course, asphalt binder course and asphalt surface course mixes as well as on the crack propagation performance. For that purpose cyclic indirect tensile tests, wedging tests, wheel tracking tests and uniaxial cyclic compression tests on slim specimen were conducted. Additional to the use of glass fibers the influence on the material characteristics of the following parameters were investigated:
– for asphalt binder course mixes the influence of the bitumen content
– for asphalt base course mixes the influence of the RAP content
– for stone mastic asphalts the effect of replacing the cellulose fibers with glass fibers.
The improvement of the design-relevant material characteristics due to the use of glass fibers leads to an extension of the expected service lifetime of the pavement or to a decrease of the required layer thickness for constant service lifetime.

 

 

Einfluss der Qualität von Füller, Sand und Asphaltmörtel auf die Gebrauchseigenschaften von Asphalt

Influence of Filler, Sand and Asphalt Mortar on the Functional Characteristics of Asphalt

Dr. rer. nat. S. Haas, Köln

Dieser Beitrag gibt einen Einblick in die Arbeiten des Arbeitskreises 6.1.2 „Füller- und Sandeigenschaften“ der FGSV in Bezug auf die Anforderungen an die Füller-, Sand- und Asphaltmörteleigenschaften und ihren Einfluss auf die Gebrauchseigenschaften von Asphalt. Es existiert eine Vielzahl von Prüfverfahren, mit denen die Eigenschaften dieser Komponenten beschrieben werden können. Wie sich diese Parameter auf die Gebrauchseigenschaften von Asphalt auswirken, ist nicht immer eindeutig ersichtlich. Am Beispiel einiger ausgewählter Eigenschaften werden die Auswirkungen auf den Asphalt beleuchtet und ihre Eignung zur Abschätzung des Einflusses auf die brauchseigenschaften von Asphalt diskutiert.

This article provides an overview of the tasks handled by working group 6.1.2 "Filler and Sand properties". The working group focuses on the requirements of fiIIer, sand and asphalt mortar and their influence on functional characteristics of asphalt. Several test methods are available that describe the properties of the components. How these properties impact the functional characteristics of asphalt is not always obvious. Individual properties are used as an example to investigate their effects on asphalt. Eventually, their suitability for evaluating their influence on the functional characteristics of asphalt will be discussed.

Einfluss der Gesteinskörnung auf das Temperaturverhalten von Asphalt

Influence of the aggregate on the temperature behaviour of asphalt

Dr.-Ing. T. Mielke; Prof. Dr. rer. nat. D. C. Lupascu, Essen

Das Temperaturverhalten eines Asphaltkörpers wird für die rechnerische Dimensionierung nach den RDO Asphalt 2009 durch einen allgemeinen Temperaturverlauf im Asphaltkörper in Abhängigkeit von verschiedenen Oberflächentemperaturen berücksichtigt. Feldmessungen zeigen jedoch, dass der Temperaturverlauf im Asphaltkörperje nach Zusammensetzung des Asphaltes unterschiedlich verlaufen kann. Dies ist auf die Abhängigkeit des Temperaturverhaltens von der Temperaturleitfähigkeit des Asphaltes zurückzuführen und damit im Wesentlichen auf die Temperaturleitfähigkeit der verwendeten Gesteinskörnung, da diese den volumetrisch größten Anteil imAsphalt ausmacht. Es stellt sich somit die Frage, ob der Temperaturverlauf im Asphaltkörper für alle Asphaltvarianten verallgemeinert werden sollte. Durch die Messung der Temperaturleitfähigkeit an Asphaltprobekörpern im Labor und der anschließenden Berechnung von Temperaturverläufen konnte nachgewiesen werden, dass Gesteinskörnungen mit einer niedrigen Temperaturleitfähigkeit einen positiven Einfluss auf das Temperaturverhalten von Asphalt haben können. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse, dass die Rohdichte eines Asphaltes im direkten Zusammenhang mit der Temperaturleitfähigkeit steht und damit indirekt das Temperaturverhalten vonAsphalt von der Rohdichte abgeleitet werden kann.

The temperature behaviour of a full-depth asphalt pavement for the structural design for the RDO Asphalt 2009 by a general temperature profile in the asphalt pavement is taken as a function of different surface temperatures. However, field measurements show that the temperature profile in the asphalt pavement can vary depending on the composition of the asphalt. This is due to the dependence of the temperature behaviour on the thermal conductivity of the asphalt and is thus essentially determined by the aggregate used, which makes up the largest volumetric portion of the asphalt. Therefore, the question arises whether the temperature profile in the asphalt pavement should be generalized for all asphalt variants. By measuring the thermal diffusivity in asphalt test samples and the calculation of temperature gradients it could be proven that aggregates with a low thermal conductivity can have a positive influence on the temperature behaviour of asphalt. Furthermore, the results show that the
maximum specific density of an asphalt is directly related to the thermal diffusivity, and therefore the temperature behaviour of asphalt can be indirectly deduced from the maximum specific density.