Rheological investigations to characterise the low-temperature behaviour of bituminous binders using the Shear-Relaxation-Test

Prof. Dr.-Ing. M. Radenberg; M. Staschkiewicz, M. Sc., Bochum

Zur Beurteilung des Kälteverhaltens von bitumenhaltigen Bindemitteln sind im deutschen Regelwerk aktuell Prüfmethoden festgeschrieben, die entweder nicht zielführend (Brechpunkt nach Fraaß) oder für den Einsatz bei Kontrollprüfungen wenig praktikabel sind (große Probenmengen bei Untersuchungen im Biegebalkenrheometer (BBR)). Mit dem Scher-Relaxationsversuch (SRV) wurde im Rahmen des FE 07.0293/2017/EGB eine Prüfmethode entwickelt, die eine Charakterisierung der Eigenschaften von Straßenbaubitumen und modifizierten Bindemitteln an sehr kleinen Proben im Tieftemperaturbereich prozesssicher und mit moderatem Prüfaufwand im Dynamischen Scherrheometer (DSR) ermöglicht. Für die Beurteilung des Kälteverhaltens wurde aus den Ergebnissen des SRV der Kennwert Relaxationsviskosität λRel abgeleitet. Anhand von Untersuchungen an 72 Bindemitteln unterschiedlichster Art und Sorte sowie mit einer Validierung mit dem BBR und dem ReVis-Verfahren konnten erste Bezugswerte für ein kritisches Relaxationsverhalten vorgeschlagen werden.

To determine the low-temperature behaviour of bituminous binders, German standards currently stipulate test methods which are either not appropriate (Fraaß breaking point) or not very practical for use in control tests (large sample quantities for tests in the Bending Beam Rheometer (BBR)). With the Shear-Relaxation-Test (SRV), a test method was developed within the framework of FE 07.0293/2017/EGB which enables the characterization of the properties of pure asphalt binders and modified binders using very small specimens at low temperatures in a reliable process and with moderate testing effort in the dynamic shear rheometer (DSR). The characteristic value relaxation viscosity λRel was developed for the evaluation of the low-temperature behaviour with the SRV. Based on tests on 72 binders of different types and grades as well as validation with the BBR and the ReVis method, first reference values for a critical relaxation behaviour could be proposed.

Experience with the maintenance monitoring in case of external service provision

Hon.-Prof. Prof. Dr.-Ing. R. Hess; Dipl.-Ing. L. Temme, Bonn
Dr.-Ing. J. Hanel; Dipl.-Ing. J. Rentsch; J. Timmer, M. Sc., Hannover

Im Rahmen der öffentlich-privaten Partnerschaften für den Neu- und Ausbau von Autobahnen wird auch der Betriebsdienst mit an den privaten Partner übergeben. Damit geht die Übertragung von Aufgaben im Rahmen der Verkehrssicherungspflicht einher. Da aber die Verantwortung für die Verkehrssicherheit der Verkehrsanlage nicht delegiert werden kann und die Wahrnehmung der Verkehrssicherungspflicht darüber hinaus in verschiedene andere Prozesse mit benachbarten Behörden eingebettet ist, führt die Aufgabenübertragung zu neuen Schnittstellen. Dadurch erhält die Kontrolle der Leistungserbringung durch den privaten Partner besondere Bedeutung und bedarf differenzierter Überlegungen. Eine Möglichkeit der Umsetzung wird am Beispiel der Bundesautobahn BAB A 7 im Raum Göttingen vorgestellt, die als öffentlich-private  Partnerschaft sechsstreifig ausgebaut, betrieben und erhalten wird. Die Überwachung der Leistungserbringung im Straßenbetriebsdienst wird hier durch eine Betriebsdienstüberwachung gewährleistet, die in eine größere Projektstruktur für Bau, Betrieb und Erhaltung integriert ist. Die Kontrollaufgaben werden in Feststellungen mit Bezug zur Verkehrssicherungspflicht einerseits und in die Leistungserbringung im Rahmen des Vertrages andererseits unterteilt. Für die organisatorische und technische Umsetzung erfolgt eine Betrachtung der Konsequenzen für das Stichprobenkonzept und die Einführung einer Lösung mit den vorhandenen technischen Möglichkeiten im Betriebsdienst. Die Erfahrung zeigt, dass eine praktikable Abbildung der Arbeitsprozesse zu einer guten Zusammenarbeit zwischen dem öffentlichen und dem privaten Partner führen kann.

Within the framework of the public-private partnership projects for the construction of new motorways and the extension of existing ones the operational maintenance is included in the contracts. The concept of these contracts also includes the transfer of tasks regarding the legal duty to maintain safety. As the associated responsibility for  the traffic infrastructure cannot be devolved and the execution of the related tasks is embedded in processes with other relevant authorities, this transfer of tasks leads to additional coordination demands. Thus, the monitoring of the performance of the private partner becomes particularly important and needs specific consideration. A possible solution is described using the example of the federal motorway A 7 near Göttingen, which will be extended to three lanes per driving direction, operated and maintained within a public-private partnership. The monitoring of the service provision regarding operational maintenance is carried out by an operational maintenance monitoring unit, which is integrated in the overall structure of construction, operation and maintenance. The supervision tasks are divided into safety-relevant assessments and checking of other contractual services. The organizational and technical implementation is evaluated considering a concept of random checks and seeking a technology based on the existing procedures in the operational maintenance. With a feasible solution for the work processes both, public and private partner experience an improved cooperation.

The significance of spans of physical characteristics in the definition of homogeneous ranges in earthworks

Dipl.-Ingenieurgeol. T. Leister; Dipl.-Geol. Dr. K. Schmidt, Bad Hersfeld

Die aktuelle ATV DIN 18300 „Erdarbeiten“ in den Allgemeinen Technischen Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) in der VOB/C teilt den Baugrund in Homogenbereiche ein. Ein Homogenbereich lässt weitgehend gleiche Eigenschaften für die eingesetzte Erdbautechnologie erwarten. Zur Beschreibung eines jeden Homogenbereichs sind vom Auftraggeber für die in der aktuellen ATV DIN 18300 genannten Parameter ermittelte Bandbreiten anzugeben. Auf Basis der ermittelten Bandbreiten der einzelnen Parameter wird von den bauausführenden Firmen im Zuge der Kalkulation das leistungsfähigste Erdbauverfahren gewählt. Das gewählte  Erdbauverfahren muss in der Lage sein, die Erdbautechnik unter den im Homogenbereich genannten Wertespannen auszuführen. Ist eine Einschränkung der  Erdbauleistung bei Unter- oder Überschreiten einzelner Kennwerte zu erwarten, muss eine alternative oder zusätzliche Technologie gefunden und entsprechend kalkuliert werden. Die Wertespanne der einzelnen Parameter dient daher der Bewertung des einsetzbaren Bauverfahrens. Messwertspannen bodenphysikalischer Parameter lassen sich üblicherweise nach der Gaußschen Verteilungskurve beschreiben. Der Mittelwert der Messwertspanne entspricht folglich auch dem Maximum der Gaußschen Glockenkurve. Aus dem Mittelwert der genannten Wertespanne ergibt sich der mittlere kalkulatorische Leistungsumsatz. Mehr- und Minderleistung bei Werten außerhalb des Mittelwertes sind aber innerhalb der genannten Wertespanne kalkulatorisch abgedeckt. Eine genaue und ausreichende Ermittlung der einzelnen Wertespannen dient  damit einem fairen und partnerschaftlichen Bauvertrag. Durch die hinreichende Ermittlung der Bodenparameter sowie deren Spannen wird eine eindeutige erschöpfende Leistungsbeschreibung durch den Auftraggeber ermöglicht, auf dessen Grundlage der Unternehmer sein Angebot legen kann. Es wird aufgezeigt, dass die nach aktueller  ATV DIN 18300 zu ermittelnden Bandbreiten der für Boden oder Fels genannten Parameter von entscheidender Bedeutung zur Bewertung der einzusetzenden Erdbautechnik und der kalkulatorisch umzusetzenden Massen sind. Nur eine ausreichende Anzahl ermittelter Einzelwerte und damit eine entsprechend abgesicherte Bandbreite der Messwerte gibt die Möglichkeit, die zu bearbeitenden Böden realistisch zu bewerten/zu beschreiben. Nur so kann die erforderliche Erdbauleistung durch den Bieter im Zuge der Angebotsbearbeitung auch vollumfänglich erfasst und verpreist werden. Geschätzte Bandbreiten einzelner Parameter, wie häufig in Ausschreibungen zu beobachten, helfen nicht.

The current ATV DIN 18300 “Earthworks” in the General Technical Contract Conditions for Construction Services (ATV) of VOB/C divides the construction site into homogeneous ranges. A homogeneous range suggests largely the same physical properties for the earthworks technology used. In order to describe each homogeneous  range, the client shall specify the determined band widths of the physical characteristics listed in the current ATV DIN 18300. Based on the determined band widths of the individual physical characteristics, the most efficient earthworks method is chosen by the construction companies in the course of the calculation. The chosen earthworks method shall be able to carry out the earthmoving technology under the value ranges specified for the homogeneous range. A restriction/limitation of earthworks performance can be expected by exceeded or not reached limits of the individual characteristic values. So consequently an alternative or additional technology must be found and calculated accordingly. The value range of the individual characteristics therefore is used to evaluate the applicable construction process. Measured ranges of soil physical characteristics can usually be described according to the Gaussian normal distribution. The mean value of the measured range equates to the maximum of the normal distribution. The mean value of the value range gives the mean calculative performance budget. By giving the value margin, supererogation and also decreased output is included in calculation. A precise and sufficient determination of the individual value ranges thus serves a fair construction contract based on partnership. By adequately identifying the soil characteristics and their margins, a clear exhaustive description of technical specifications by the contracting authority is made possible based on which the contractor can submit his tender. It is shown that the determined ranges of characteristics for soil or rock according to the current ATV DIN 18300 are crucial for the evaluation of the used earthworks technology and the masses to be implemented by calculation. Only sufficient numbers of determined individual values and thus a correspondingly adjusted range of measured values gives the possibility to evaluate/describe the soils to be processed in precise terms. This is the only way the required earthworks technique can be fully gathered and priced by the tenderer in the course of the tender processing. Estimated band widths of individual parameters, as often observed in tenders, are not helpfully.

Geotechnical principles for Homogeneous Areas for contracts according to VOB/C

Dr.-Ing. J. Kayser;
Dipl.-Ing. O. Stelzer, Karlsruhe

Gemäß den Normen der VOB Teil C ist der Baugrund für Erdbau-, Tiefbau- und Spezialtiefbauarbeiten in Homogenbereiche einzuteilen. Dabei lassen die VOB-Normen einen weiten Spielraum zu. Mit dem Merkblatt „Einteilung des Baugrunds in Homogenbereiche nach VOB/C (MEH)“ werden der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes als Bauherrin sowie den von ihr beauftragten Planern und Geotechnischen Sachverständigen Hilfestellungen gegeben, nach welchen Kriterien diese Einteilung verfahrensspezifisch erfolgen kann. Ergänzend werden Hinweise zu einzelnen Parametern, zur Zusammenarbeit von Planer und Geotechnischem Sachverständigen bei der Festlegung der Homogenbereiche und zu deren Darstellung im Geotechnischen Bericht gegeben.

According to the German Construction Contract Procedures (VOB), Par C: General Technical Specifications in Construction Contracts (ATV), the subsoil must be classified into homogeneous zones. In order to facilitate the determination of the homogeneous zones, the Federal Waterways Engineering and Research Institute for Waterways published  the Code of Practice: “Classification of Subsoil into Homogeneous Zones for Construction Contracts – MEH”. In this code of practice a system is presented with the identification of the main parameters for the description of soil and rock with the definition of classification limits for these main parameters. Additional hints are given for the use and the determination of certain parameters.

Fundamentals of Asset Management, Part 2

Dr.-Ing. S. Heller

Der 2. Teil des Beitrags über die Grundlagen des Asset Managements behandelt „flankierende“ Themen und Anforderungen, die eine Organisation beachten muss, um das Asset-Management-System nach ISO 55000 erfolgreich zu implementieren. Informationen müssen als „Asset“ betrachtet werden. Ihr realer Wert hängt dabei davon ab, wie effizient die Informationen in die Entscheidungsprozesse integriert werden. Die verfügbaren Informationen müssen schnellstmöglich in Wissen umgewandelt werden. Aus strategischer Sicht spielen im Asset Management die Key Performance Indicators (KPIs) eine besondere Rolle. Das Building Information Modeling (BIM) bestimmt den Rahmen für das Informationsmanagement in der Organisation. Eine Voraussetzung für die Implementation des Asset Managements ist auch ein etabliertes Risikomanagement. Dabei sind die Kritikalität und Resilienz der Infrastruktur zu berücksichtigen. Außerdem ist zu beachten, dass alle Planungsaktivitäten und die damit verbundenen Kosten nicht nur projektbezogen zu ermitteln sind, sondern sich auf den gesamten Lebenszyklus der Infrastrukturobjekte erstrecken müssen.

The second part of the paper on the fundamentals of Asset Management deals with accompanying topics and requirements that an organization must consider in order to successfully implement the Asset Management System according to ISO 55000. Information must be considered as an “asset”. Its real value depends on how efficiently the information is integrated into decision-making processes. The available information must be transformed into knowledge as quickly as possible. From a strategic perspective,  Key Performance Indicators (KPIs) play a crucial role in Asset Management. The Building Information Modeling (BIM) determines the framework for information management in the organization. A precondition for the implementation of Asset Management is also an established risk management. The criticality and resilience of the infrastructure must also be taken into account. It should be noted that all planning activities and the associated costs must not only be determined on a project-related basis, but must cover the entire life cycle of the infrastructure objects.