Assessing solidifi cation of wax in bitumen by means of Dynamic Shear Rheometer

Dipl.-Ing. A. Alisov, Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. M. P. Wistuba, Braunschweig

In Zusammenhang mit der Verwendung von wachsmodifizierten Bitumen im Asphaltstraßenbau ist die Kenntnisüber die Phasenübergangstemperatur (Kristallisationstemperatur) von Wachs in Bitumen bei Abkühlung des Asphaltsvon besonderem Interesse. In diesem Beitrag wird ein einfaches Prüfverfahren mittels Dynamischem Scherrheometer vorgestellt, mit dem die Phasenübergangstemperatur im Abkühltrend mit ausreichender Genauigkeitbestimmt werden kann.

In the context of asphalt pavement construction using wax-modified bitumen, information on the crystallizationtemperature of the wax in bitumen is needed, which is observed during cooling of the asphalt mix. A simple testprocedure is provided in this paper, which is based on measurements with the Dynamic Shear Rheometer and which makes possible to assess crystallization temperature during cooling with reasonable certainty.

Noise optimized concrete pavement surfaces produced by diamond grinding – Experience with previous test sections

Dipl.-Ing. J. Skarabis, Prof. Dr.-Ing. C. Gehlen, München

Beim Grinding wird mit Diamantscheiben, die auf einer rotierenden Welle dicht nebeneinander montiert sind, eine
definierte Textur in die Oberfläche geschnitten. In Deutschland wird das Grinding bisher hauptsächlich eingesetzt,
um die Griffigkeit bzw. die Ebenheit von Betonfahrbahndecken zu verbessern. Dabei wurde festgestellt, dass
Grindingtexturen auch lärmmindernd sein können. In Laborversuchen und Simulationsrechnungen konnte gezeigt
werden, dass ein geringer Abstand der Diamantscheiben zu sehr feinen und homogenen Texturen führt. Diese
weisen im Vergleich zu konventionellen Grindingtexturen deutlich bessere Lärmminderungseigenschaften auf.
Auf Grundlage der Laborversuche und Simulationsrechnungen wurde im Rahmen eines Forschungsvorhabens bei
mehreren Erprobungsstrecken der Einfluss verschiedener Parameter auf die Texturgeometrie sowie die Griffigkeit
und die Lärmminderungseigenschaften untersucht. Zu den untersuchten Parametern gehörten unter anderem die
Betonzusammensetzung sowie der Abstand der Diamantscheiben. Die bisherigen Untersuchungen haben ergeben,
dass alle hergestellten Texturen eine hohe Griffigkeit aufweisen und eine Lärmminderung von bis zu - 4 dB(A)
möglich ist.

Diamond ground texture is produced by running a series of saw blades which are gang-mounted on a drive shaft
over the concrete surface. In Germany, diamond grinding is frequently used to improve the evenness and skid
resistance of concrete pavement surfaces. It has been observed that diamond grinding can affect tyre/pavement
noise emission favourably. Laboratory investigations und computer simulation have shown that noise emission is
lowest for diamond ground concrete pavement surfaces produced with very low blade spacing. Based on the
laboratory investigations and the computer simulation several test sections have been built within a research
project. The effect of concrete composition and blade spacing on both noise emission and skid resistance was
investigated. The textures produced by diamond grinding provide a high skid resistance. Previous results show
that the tyre/pavement noise emission can be reduced by up to - 4 dB(A).

Automated spreading – Practical experience, developments, and recommendations

Dipl.-Ing. L. Niebrügge, Gelsenkirchen

Bereits in den 80er-Jahren wurde vom Bundesministerium für Verkehr gefordert, die Streustoffdosierung im
Winterdienst zu automatisiereren. Mit der Entwicklung der temperaturgesteuerten Streustoffdosierung, welche
1994 im Markt eingeführt wurde, wurde der Anfang gemacht. Bei dieser Steuerung werden mit der Fahrbahntemperatur
und der Fahrbahnfeuchte zwei maßgebliche Faktoren für den Taustoffbedarf berücksichtigt. Hiermit
sind Einsparpotenziale von bis zu 30 % erzielbar. Diese Technik wird allerdings, obwohl in diversen Hinweispapieren
bzw. im Merkblatt für den Straßenwinterdienst empfohlen, nicht in dem erwarteten Umfang genutzt. Durch
gezielte Forschungsaufträge und Praxisversuche wurden in den letzten 10 Jahren Erkenntnisse über die Taustoffwirkung
und Liegezeiten gewonnen sowie Entwicklungen zur Optimierung der Taustoffausbringung angestoßen
bzw. umgesetzt. Ein wesentlicher Fortschritt zur Optimierung der Streustoffdosierung konnte durch die Entwicklung
eines Algorithmus für die Streustoffdosierung im Rahmen der Forschung erreicht werden. Die Erkenntnisse
wurden für die Weiterentwicklung der temperaturgesteuerten – teilautomatisierten – Streustoffdosierung genutzt.
Berücksichtigt werden jetzt die Einsatzarten Präventiv- und Kurativstreuen sowie das in den letzten Jahren eingeführte
Flüssigstreuen. Diese Weiterentwicklungen sowie Empfehlungen zu den Anforderungen an die einzusetzende
Technik, unter Berücksichtigung vorliegender Praxiserfahrungen, sind in ein 2015 erstelltes Hinweispapier
des Arbeitsausschusses Winterdienst der FGSV eingeflossen. Die Grundlagen für die „Automatisierung des Streuens“
sind durch die Untersuchungen und Erkenntnisse aus der Forschung erweitert worden. Eine technische
Umsetzung wurde bereits im Rahmen der Forschung erfolgreich erprobt. Die für die Präventivstreuung benötigten
Kurzfristprognosen für die nächsten 3 Stunden konnten erfolgreich vom Deutschen Wetterdienst dem System
online zugeführt werden. Für eine vollständige Realisierung sind Sensoren zur berührungslosen Erfassung des
Fahrbahnzustandes (Trocken, Feucht, Nass, Eis) erforderlich. Die Industrie hat bereits entsprechende Entwicklungen
vorgestellt, deren Qualität noch zu prüfen ist. Für eine schnelle Realisierung sollten die wirklich relevanten
Faktoren in Abwägung einer Kosten-Nutzen-Bilanz berücksichtigt werden. Nachfolgend können dann die noch
sinnvollen Feinjustierungen am System erfolgen.

As far back as the 1980s, the Federal Ministry of Transport in Germany called for the
automation of the spreading of de-icing agents for the purposes of winter maintenance.
The first step in this direction was the development of the temperature-controlled dosage
of de-icers, which was launched on the market in 1994. This spreading method takes into
account two decisive factors (namely the pavement temperature and the level of moisture
on the pavement) when calculating the amount of de-icer required. This allows for savings
of up to 30 per cent. However, despite being recommended in various information papers
and the Instructions for Road Winter Maintenance, this method is not being used as
widely as expected. Thanks to targeted research projects and tests in the field, knowledge
of the impact of de-icing agents and timings as well as developments leading to the optimized
application of such agents have been improved and/or implemented over the past ten
years. One major step forward in the optimisation of the dosage of de-icing agents has
been the development in a research project of an algorithm for the dosage of de-icing
agents. The results were used to refine the temperature-controlled, partially automated
dosage of de-icing agents. The type of spreading application (preventive and curative) as
well as the spreading of liquid de-icing agent, which was introduced in recent years, are
now taken into consideration. These ongoing developments and recommendations regarding
the requirements for the technology to be used, taking into consideration practical experience
in this field, have been integrated into the information paper published by the
Working Committee on Winter Maintenance at the Road and Transportation Research
Association (FGSV) in 2015. The fundamentals of automated spreading have been extended
to include the results of studies and research findings. Technical implementation has already
been successfully tested as part of a research project. Short-term forecasts (for the
next three hours) provided by Germany's National Meteorological Service, which are needed
for preventive spreading, have been successfully integrated into the system online. For
full implementation, sensors capable of contactless recording of the pavement condition
(dry, moist, wet, ice) are required. Industry has already presented corresponding technology,
the quality of which has yet to be tested. To ensure swift implementation, the really
relevant factors should be included in a cost-benefit analysis. The system could subsequently
be fine-tuned as required.

Infl uence of the asphalt surface zone on Material Performance parameters

Dipl.-Ing. N. Michailenko, M.Sc. E. Abdullayev, Dresden

Herstellungsbedingt entstehen sowohl im praktischen Einbau als auch im Labor Randzonen der Asphaltschichten,
die sich bezüglich der Kernzone durch abweichende Eigenschaften auszeichnen. Hierbei entstehen abweichende
Raumdichten und Gefügelagerungen, die nach der Herstellung zu Probekörpern zu signifikant abweichenden
Prüfergebnissen bezüglich der Steifigkeitsmessungen mittels Spaltzug-Schwellversuch führen. Die erheblich
geringere Raumdichte der Randzonen führt zu einem bezüglich der Kernzone entsprechend geringeren Steifigkeitsverhalten
des gesamten Probekörpers. Ebenso konnte eine direkte Abhängigkeit des Steifigkeitsverhaltens
von der Walzrichtung bei Herstellung ermittelt werden. Die Ausprägung der Inhomogenität innerhalb des Probekörpers
konnte stetig durch Abtragen der Randzonen reduziert werden. Die Berücksichtigung dieser Einflüsse
ermöglicht eine Reduktion der Messergebnisstreuung wie auch eine bessere Interpretation des spezifischen
Materialverhaltens und dessen Potenzial in Bemessung und Beurteilung der Konstruktionen.

Paving with hot mixed asphalts in laboratory as well as in constructions results in different layers of asphalt with
different properties in core and surface zones. The existing differences in bulk density and grain structure leads
to specimen-significant deviation in Dynamic-Indirect-Tension-Test results for stiffness. The lower bulk density
in the surface zone compared to the core zone results in lower stiffness of the whole specimen. An additional
result is the direct correlation between the compacting direction and the stiffness performance. The range of the
inhomogeneities was reduced by stripping off the surface zones. Taking these influences into account a reduction
of variance of the test results and a better interpretation material behaviour or potential in design or evaluation
of asphalt constructions is possible.