Vom Rohstoff bis zum Endprodukt

Transkript

1 Vom Rohstoff bis zum Endprodukt 1

2 Aufbau und Eigenschaften einer Asphaltstrasse: verkleben und verkrallen der Schichten AC oder MR ACB ACT Zuschlagstoffe 2

3 Aufbau und Eigenschaften einer Asphaltstrasse: Untergrund und Schichtenverbund AC ACB ACT Planie Koffer Unterbau 3

4 Die technische Bedeutung eines Schichtenverbundes Asphaltstrassenbefestigungen werden schichtweise aufgebaut aus Tragschichten, Binderschicht und Deckschicht, die kraftschlüssig miteinander verbunden sein müssen. Nur wenn das Schichtenpaket die geforderte Lastabtragungsaufgabe im Ganzen, d.h. im Verbund, übernimmt, ist auch eine wirtschaftliche Dimensionierung möglich. Die Kraftschlüssigkeit zwischen den Schichten vergrössert z.b. in einem (idealen) 3-Schichtensystem die Tragfähigkeit um das 9fache. Der Verbund zwischen Asphaltschichten entsteht durch Verzahnung zwischen den Grobrauhigkeiten der anliegenden Schichten und Verklebung der Schichten mit Bindemitteln. 4

5 Begriffe/Definitionen Der Schichtenverbund ist die Verbindung zwischen den einzelnen Schichten. Er besteht aus Verzahnung und Verklebung und soll Bewegungen zwischen den einzelnen Schichten bei Beanspruchungen aus Witterungseinflüssen und Belastung verhindern. Durch einen vollflächigen und dauerhaften Schichtenverbund ist sichergestellt, dass die bituminöse Befestigung als Ganzes die Beanspruchungen schadlos aufnehmen und auf den Unterbau bzw. Untergrund übertragen kann. 5

6 Schichtenverbund Die Verzahnung wird beeinflusst durch: Rauheit der Unterlage Mischgutzusammensetzung der zu verbindenden Schichten Einbautechnik Walzverdichtung sowie Temperatur der Unterlage und des Mischgutes 6

7 Schichtenverbund Die Verklebung wird begünstigt durch: die Verwendung des richtigen Haftklebers eine ausreichend hohe Einbautemperatur zur Verschmelzung der Bindemittelfilme (Unterlage, Mischgut) das Zusammenpressen von Unterlage und Mischgut beim Einbau und der Walzverdichtung das gleichmässige Anspritzen der Unterlage mit einem bitumenhaltigen Bindemittel in der für den Verwendungszweck erforderlichen Qualität und Menge gem. SN NA EN

8 Grundlagen / Stand der Technik Einflussfaktoren Nachfolgend sind einige wesentliche Einflussfaktoren auf einen dauerhaften Schichtenverbund dargestellt. Auch wenn die Einflussfaktoren einzeln aufgeführt sind, ist zu berücksichtigen, dass selbstverständlich auch Abhängigkeiten untereinander bestehen. Beispielsweise werden Mineralstoffgrösse, Bindemitteleigenschaften und Mischgutzusammensetzung, die ihrerseits die Reibungs- und Verzahnungswirkungen zwischen den Schichten beeinflussen, durch die Art des aufzubringenden Belags bestimmt. 8

9 Einflussfaktoren für einen dauerhaften Schichtenverbund Belagszusammensetzung - Bindemittelgehalt - Hohlraumgehalt - Mineralstoffe (Grösse, Form) Belagsart - Walzasphalt - Gussasphalt - Splittmatix - Drainasphalt - Dünnschicht Ort der Schichtgrenze - Deck-/Tragschicht - Trag-/Tragschicht Systemaufbau - Schichtdicke - Einlage (Vlies, SAMI) - Asphalt/Asphalt - Asphalt/Beton - Teilersatz Lokale Verhältnisse - Quergefälle - Steigung -Unterbau -Frost /Taupunkt Äussere Einflüsse - Verkehr - Hitze -Frost - Wasser Dauerhafter Schichten- Verbund bei Belägen Inhomogenitäten - Bindemittelfilm - Fehlstellen -Schmutz Oberflächeneigenschaften - Feine Struktur - Abgefräste Struktur - Haftvermittler Einbau - Verdichtung -Temperatur - Jahreszeit, Wetter - Zeitdauer - heiss in heiss EMPA, Abteilung Strassenbau/AbdichtungenEMPA-Nr C. Raab, M.N. Partl FA 12/94 Methoden zur Beurteilung des Schichtenverbunds von Asphaltbelägen Seite20/118 9

10 Grundlagen / Stand der Technik Einflussfaktoren Belagseinbau in Tunnel benötigen zusätzliche Abklärungen ( Feuchtigkeit, Taupunkt ) 10

11 Einfluss auf den Oberbau und den Schichtenverbund + Temperaturwechselbelastung + Alterung + mechanische Einflüsse + chemische Einflüsse 11

12 Erkenntnisse über den Schichtenverbund Versuche und Erfahrungen ergaben folgende Regeln und Richtlinien: Die Festigkeit des SV muss eine Grösse aufweisen. Nach SN > 12 kn nach Leutner. Die reine Bindemittelmenge soll in ausreichender Dosierung aufgetragen werden. Bei gefrästen und grob-offenporigen Binderschichten ist die reine Bindemittelmenge nach oben anzupassen. Der Bindemittelfilm muss möglichst gleichmässig aufgesprüht werden. Die Eigenschaften und die Bindemittelsorte der zu verbindenden Schichten und deren Beanspruchung müssen berücksichtigt werden Vertikalkräfte sowie horizontale Schub- und Scherkräfte sollen eingeschätzt werden; die grössten Kräfte und Spannungen entstehen zwischen 4-6 cm unter der Deckschicht Oberkante. 12

13 Schichtenverbund Schichtenverbundmessung nach der Norm SN mit der Bezeichnung "Leutner" 13

14 Die Menge Die Dosierung des Bindemittels erfolgt in Abhängigkeit von der Rauheit und Porosität der Unterlage. Zur Einhaltung der Gleichmässigkeit und der vorgegebenen Dosierung sind bevorzugt Spritzfahrzeuge einzusetzen. Die angespritzten Flächen sind vom Verkehr freizuhalten. Zwischen Ansprühen und Einbau ist eine angemessene Zeit anzusetzen, damit die angesprühten Flächen ausreichend trocknen können. Der aufgespritzte Haftkleber muss bis zum Einbau der nächsten Schicht sauber bleiben. 14

15 CTW-Produkttypen und deren Einsatz CTW-Haftgrund und Haftgrund Spezial sind hochwertige Bitumenlösungen mit leicht flüchtigen Lösemitteln. Sie trocknen auch bei tiefen Temperaturen rasch. Verbrauch: Objektbezogen BANIFIX Haftkleber und Spezial sind Bitumenemulsionen mit einem geringen Lösemittelgehalt. Anteil an Lösemittel kleiner 3 %. Sie vereinigen Ansprüche aus Umwelt und Applikationsmechanismen. Verbrauch: Objektbezogen 15

16 CTW-Produkttypen und deren Einsatz WEBACID HC und WEBACID Spezial HCP sind Normierte Haftkleber. Sie erfüllen die SN NA / EN Es sind rasch brechende Emulsionen 50 % ige Bitumenemulsionen Verbrauch: Objektbezogen WEBACID CR 60 und WEBACID Spezial CR 60 P sind umweltfreundliche Emulsionen mit 60 % Bitumenanteil. Es sind rasch brechende Emulsionen. Sie sind auch zum Kleben von Geotextilien geeignet. Verbrauch: Objektbezogen WEBACID Spezial CR 60 P / C2 Sonderqualität bei erhöhten Anforderungen - Schub- und Scherkraftaufnahme - Axialer Biegeschub - Temperatureinfluss in hoch liegenden Schichten Zeichenerklärung H = Haftkleber C = kationisch ( sauer ) R = rasch brechend Zahl= % Bitumen P = polymer modifiziert 16

17 CTW-Produkttypen + Spezifikationen Haftkleber SN / EN WEBACID WEBACID Spezial WEBACID WEBACID Spezial HC HCP CR 60 CR 60 P CR 60 P C2 Banifix Banifix Spezial Haftgrund Haftgrund Spezial Bitumensorte B Pmb B70/100 + Pmb 35/50 B70/100 + Pmb B 35/50 + Pmb Bitumengehalt % ~ 60 ~ 60 ~ Dichte 20º C g/cm³ Elastische Rückstellung 25 C > 50 % Lösemittelgehalt % < 3 % < 3 % < 50 < 50 Flammpunkt ºC Frostempfindlichkeit JA JA JA JA JA JA JA NEIN NEIN Trocknungszeit / Brechzeit (ca.) umweltabhängig / rel. LF + Temp. 15ºC / 90 Min. 15ºC / 90 Min. 15 C / 30 Min. 15 C / 30 Min. Verarbeitungstempara tur ºC > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > -10 >-10 Ring + Kugel (Erweichungspunkt) 44ºC 46 C 44ºC 46ºC 53 C 45ºC 47ºC 55 C 58 C Brechpunkt Fraass C -19 C -18 C -47ºC 17

18 CTW-Schichtenverbund mit hochwertigen Vorspritzmitteln 100% 80% 60% 40% 20% Haftgrund Haftgrund Spezial Banifix Haftkleber Banifix Spezial Webacid HC Webacid Spezial HCP Webacid CR 60 Webacid Spezial CR 60 P / C2 Legende Normalbitumen PmB Bitumen VOC (Lösemittel) Wasserphase 18

19 Temperaturverlauf in verschiedenen Schichttiefen Vergleich Winter / Sommer Sommer

20 Temperaturverlauf in verschiedenen Schichttiefen Vergleich Winter / Sommer Januar

21 Drainasphalt Temperaturverlauf in verschiedenen Schichttiefen Vergleich Drainageasphalt und SMA (Feb. 2000) SMA 21

22 Vergleich der Produkte Praxisbezogen CTW Haftgrund, BANIFIX Haftkleber, WEBACID HC und WEBACID Spezial HCP betreffend Kosten, Handling, Qualität und Umweltverträglichkeit Kosten 1. HC 2. HCP 3. BANIFIX 4. Banifix Spezial 5. CR 60 P / C2 6. Haftgrund 7. Haftgrund Spezial Handling 1. Haftgrund 2. Haftgrund Spezial 3. BANIFIX 4. BANIFIX Sp. 5. HC 6. HCP 7. CR 60 P / C2 Qualität 1. Haftgrund Spezial 2. CR 60 P / C2 3. Haftgrund 4. BANIFIX Sp. 5. HCP 6. BANIFIX 7. HC Umweltverträglichkeit 1. HC 2. CR 60 P / C2 2. HCP 4. BANIFIX 5. BANIFIX Sp. 6. Haftgrund 7. Haftgrund Spezial 22

23 Vorbereiten der Unterlage Ein guter Schichtenverbund setzt eine geeignete Unterlage voraus. Bei der optischen Beurteilung der Eignung einer Unterlage sind zu beachten: Gleichmässigkeit der Oberfläche (Nesterbildung, Mörtelanreichungen, Ausmagerungen, Beschädigungen, Flickstellen, offene Fugen und Risse) Rauheit und Porosität, trennende Stoffe (Staub, Schmutz, Wasser, Reste von Trennmitteln) gefräste Oberflächen (Tiefe und Abstand der Frässpuren, loses Material) sowie Markierungen 23

24 Die Applikation Kleinspritzfahrzeug Fasssprühwagen Kofelpumpe Spritzfahrzeug Handapplikation ab Spritzfahrzeug 24

25 Die Applikation Maschinelles Haftkleber vorspritzen mit Kleinfahrzeug Durch zu frühes befahren wird der Bindemittelfilm abgerissen. Der Schichtverbund ist in Frage gestellt. 25

26 Belagsaufbauten mit Schichtenverbund Splittmastixasphalt SMA Offenporiger Asphalt PA Deckschicht SMA 11 Binderschicht AC B 16 Deckbelag PA 11 Binderschicht AC B 16 oder 22 Tragschicht AC T 22 Tragschicht AC T 22 26

27 Schichtenverbund: Schäden Belastung und Folgeschaden im Kreisel 27

28 Schichtenverbund: Schäden Hohe ein wirkende Schubkräfte 28

29 Schichtenverbund: Schäden Belastung und Folge- Schaden vor Ampel 29

30 Schichtenverbund: Schäden Belastung und Folgeschaden in Kurve 30

31 Schichtenverbund: Schäden Belastung und Folge- Schaden im Kreisel (def. Arbeitsfuge) 31

32 Schichtenverbund: Schäden Versagen des Schichtverbundes oder des Mischgutes? 32

33 Schichtenverbund: Schäden Versagen im Bereich Kreisel / Anfahrt Versagen des Mischgutes? 33

34 Schichtenverbund: Schäden Versagen im Bereich Kreisel / Anfahrt Versagen des Mischgutes? 34