Universität Siegen. Diplomarbeit. Thema:

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1 Diplomarbeit Thema: Untersuchung des Verformungsverhaltens von Asphaltbefestigungen in Abhängigkeit von der Qualität der geleisteten Verdichtungsarbeit Betreut durch: Prof. Dr.- Ing. G. Steinhoff Fachbereich 10 Bauingenieurwesen Fachrichtung Verkehrswesen Straßenbautechnik - Laboratorium für Straßenbaustoffe

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 1 2. Die Asphaltverdichtung Allgemeines Der Verdichtungsgrad Ermittlung der Raumdichte am Marshall-Probekörper Ermittlung des Verdichtungsgrades an Ausbaustücken Bestimmung der Verdichtung von Asphaltschichten durch Einsatz radiometrischer Geräte Mindestwerte des Verdichtungsgrades Unterschreitung des Verdichtungsgrades Gedanken zum Verdichtungsgrad Die erforderliche Verdichtungsarbeit Einfluß der Verdichtungstemperatur auf die Verdichtungsarbeit Berechnung der erforderlichen Verdichtungsarbeit Untersuchung variierender Mischgutzusammensetzungen auf das Verdichtungsverhalten Umlegung der Ergebnisse in die Praxis Auswirkung mangelnder Verdichtung Beanspruchung der Straßenkonstruktion aus Asphalt Schadensarten Der Einbau von Walzasphalt in der Praxis Transport Vorarbeiten Einbau des Walzasphalt-Mischgutes Verdichten des Walzasphaltes Das statische Verdichten Verdichten mit Vibration Verdichten mit Oszillation Verdichten mit Gummirädern Flächendeckende Verdichtungskontrolle (FDVK) während der Verdichtung im Asphaltstraßenbau Allgemeines zum Walzasphalt Der Asphaltbeton Der Splittmastixasphalt 49

3 6. Eignungsprüfung Allgemeines Die verwendeten Baustoffe Die Mineralstoffe Das Bindemittel Durchführung der Laborversuche Bestimmung der Materialkennwerte Die Mineralstoffe Das Bitumen Der Zusatzstoff Die Mischgutzusammensetzung Herstellung der Marshall-Probekörper Asphaltbeton 0/11 S mit Destillationsbitumen 50/ Asphaltbeton 0/11 S mit polymermodifiziertem Bitumen PmB 45 A Splittmastixasphalt 0/8 S mit Destillationsbitumen 50/ Versuchsdurchführung Allgemeines Herstellung der Asphaltprobeplatten Bestimmung der Raumdichten Spurbildungsversuch Versuchsauswertung Untersuchung der Homogenität der geleisteten Verdichtungsarbeit Untersuchungen am AB 0/11 S mit 50/ Untersuchungen am AB 0/11 S mit PmB 45 A Untersuchungen am SMA 0/8 S mit 50/ Zusammenfassung der drei Versuchsreihen Wirtschaftliche Betrachtung Fazit Literaturverzeichnis 147

4 1. Einleitung Aufgrund langjähriger Erfahrung und gesammelter Kenntnisse im Bereich der Asphalttechnologie ist Asphalt ein Baustoffgemisch, welches technisch sehr gut beherrschbar ist und deren Eigenschaften in Abhängigkeit vom Verwendungszweck zu variieren sind. Gerade in der heutigen Zeit, in der durch zunehmende Belastungen durch den Schwerverkehr die Straßen stetig steigende Beanspruchungen aufnehmen müssen und diesen langfristig standhalten sollen, werden hohe Ansprüche an die Asphaltbefestigung gestellt. Auch durch immer neue Technologien der Fahrzeugindustrie, wie z. B. Super-Single-Reifen, oder Megatrailer mit mehr Ladevolumen ist es wichtiger denn je, den der Asphalttechnologie bekannten Möglichkeiten im Bereich des wirtschaftlichen Straßenbaus gerecht zu werden. Jedoch sind nicht nur an die Herstellung von Asphaltmischgut im Mischwerk hohe Anforderungen im Bezug auf die Qualität des Mischgutes notwendig, sondern insbesondere die hohen Qualitätsmaßstäbe für den Einbau des Asphaltmischgutes auf der Baustelle gilt es einzuhalten. Die Verdichtungsarbeit stellt dabei ein wichtiges Qualitätsmerkmal dar. Durch sie wird der Verformungswiderstand und somit auch die Gebrauchstauglichkeit und Lebensdauer einer Fahrbahnbefestigung aus Asphalt enorm beeinflusst. Aus diesen Gründen wird als Anforderungskriterium für die zu leistende Verdichtungsarbeit in den Vorschriften, wie der ZTV Asphalt - StB 01 [1], der Verdichtungsgrad vorgeschrieben. Je nach Asphaltschicht darf er einen bestimmten Mindestwert, im Regelfall 97 % der Vergleichsdichte am Marshallprobekörper, nicht unterschreiten. Jedoch ist es für das Verformungsverhalten von Asphaltdeckschichten von Vorteil, wenn möglichst hohe Verdichtungsgrade beim Einbau erzielt werden. Dies reduziert die durch den rollenden Schwerverkehr entstehende Nachverdichtung und erhält die Ebenheit der Straße und trägt somit zur Verkehrsicherheit bei. Ziel dieser Diplomarbeit ist die Untersuchung des Verformungsverhaltens von Asphaltdeckschichten in Abhängigkeit von der geleisteten Verdichtungsarbeit. Hierzu werden drei Asphaltdeckschichtvarianten, ein Asphaltbeton 0/11 S mit Destillationsbitumen 50/70, ein Asphaltbeton 0/11 S mit polymermodifizierten Bitumen PmB 45 sowie ein Splittmastixasphalt 0/8 S mit Straßenbaubitumen 50/70 hergestellt. Alle drei Mischgutarten werden für den Bereich der besonderen Beanspruchungen ( z.b. spurfahrender, langsam fahrender Schwerverkehr) eingesetzt, gekennzeichnet durch den Index S. Zu jeder Variante entstehen acht Asphaltplatten mit jeweils vier unterschiedlichen Verdichtungsgraden. Die Verdichtungsgrade liegen etwa bei 95%, 97%, 100% und 102%. Als Vergleichsdichte dient die am Marshallprobekörper erzielte Raumdichte, welche als 100% verdichtet gilt. Die Zusammensetzung des Mischgutes ist jeweils so abgestimmt, daß damit widerstandsfähige und verkehrssichere Deckschichten hergestellt werden können, die nur noch einen geringen Hohlraumgehalt aufweisen und deren Lagerungsdichte und Korngrößenverteilung sich unter Verkehr nur wenig ändern [1].

5 Nach dem Herstellen der Asphaltplatten werden diese im Spurbildungsversuch auf das Verformungsverhalten, bzw. deren Standfestigkeit in Abhängigkeit vom erreichten Verdichtungsgrad untersucht. Die daraus resultierenden Versuchsergebnisse lassen aufgrund der entstandenen Verformungen und der geleisteten Verdichtungsarbeit, bzw. des Verdichtungsgrades einen Rückschluß auf das Verhältnis Verformung in Abhängigkeit der Verdichtung zu, welche auch einen Vergleich der einzelnen Varianten untereinander zulassen.