StraBenverkehrstechnik

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Birgit Förstner
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1 Forschung StraBenbau und Heft StraBenverkehrstechnik Forschungsberichte aus dem Forschungsprogramm des Bundesministeriums "für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung und der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.v. Erhöhung der Verkehrssicherheit durch gute GriHigkeitswerte während der gesamten Gebrauchsdauer von hochbelasteten 5,traßen Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Bernhard Steinauer Dipl.-Ing. Dawei Wang RWTH Aachen isac - Institut für Straßenwesen Aachen Univ. -Prof. Dr. rer. nat, Helge Stanjek Dipl.-Geol. Christine Stanjek RWTH Aachen CIM - Lehr- und Forschungsgebiet für Ton- und Grenzflächenmineralogie März 2012 Herausgegeben vom Bundesrninisterium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, Abteilung Straßenbau, Bonn

2 Inhalt Röntgenografische Phasenanalyse Dünnschliffe und 1 Problemstellung und Zielsetzung Polarisationsmikroskopie 47 2 Stand der Technik Straßenbautechnische Grundlagen zur Griffigkeit Textur und Topografie der Straßenoberfläche Definition der Textur Wirkungsweise und Analyse der Oberflächen-/Texturprofile Betrachtung von kurz- und langfristigen Einflüssen auf die Griffigkeitsänderung Gesteine und ihre Einteilung nach der Entstehung Beschreibung einiger im Straßenbau häufig verwendeter Gesteine Basalt Diabas Granit Grauwacke Gesteinsspezifische Eigenschaften Allgemeines Relevante Gesteinseigenschaften für den Einsatz im Straßenbau Petrografische Beschreibung von Gesteinen und Mineralen Zusammenhang zwischen den petrografischen Eigenschaften und dem Polierverhalten bzw. dem Polierwiderstand des Gesteins Theoretische Betrachtung des Poliervorgangs auf der Straßenoberfläche Polierwiderstand des Gesteins Selbstschärfender Effekt des Gesteins Stereomikroskopie Prüfverfahren zur Beschreibung der mechanisch-physikalischen sowie klimatischen Eigenschaften der Gesteine Komformkennzahl Micro-Deval-Versuch Schlagzertrümmerungsversuch Polierwiderstand (Polished Stone Value) Frost-Tau-Wechsel Texturmessungen " Polier-Nerschleißverfahren Griffigkeitsuntersuchungen Griffigkeitsmessung mit SRT-Pendelgerät Griffigkeitsmessung mit dem Prüfstand nach Wehner/Schulze Statistische Verfahren 53 Prüfung auf Ausreißer Varianzanalyse Regressionsanalyse Regressionsfunktion Bestimmtheitsmaß R F-Statistik Korrelation Korrelationsarten Ermittlung der Korrelationskoeffizienten Statistischer Test Anwendung der statistischen Verfahren im Rahmen dieses Forschungsvorhabens 59 3 Untersuchungsmethoden und Auswerteverfahren 45 5 Untersuchungsmethodik Mineralogische Untersuchungen Allgemeines

3 5.2 Voruntersuchungen Auswahl der Gesteine für die Voruntersuchungen Durchführung der Voruntersuchungen Hauptuntersuchungen Auswahl der Gesteine für die Hauptuntersuchungen Mechanisch-physikalische und klimatische Untersuchungen Herstellung der Steinplatten Versuchsprogramm der Hauptuntersuchungen Auswertung der Texturmessungen Dünnschliffuntersuchungen Stereomikroskopie Griffigkeitsmessungen Verschleißbeanspruchung Ergänzende Untersuchungen an den angefertigten massiven Granitplatten Untersuchungen an den Asphaltplatten Herstellung der Asphaltplatten Versuchsprogramm, Ergebnisse der mineralogischen Analyse an Dünnschliffen Ergebnisse der mineralogischen Oberflächenanalyse mittels Stereomikroskopie Ergebnisse der Griffigkeitsmessungen Ergebnisse der ergänzenden Untersuchungen 'an den massiven Granitplatten Ergebnisse der mineralogischen Oberflächenanalyse mittels Stereomikroskopie Ergebnisse der Griffigkeitsmessungen, Ergebnisse der zusätzlichen Untersuchungen Ergebnisse der Untersuchungen an Asphaltplatten Ergebnisse der mineralogischen Oberflächenanalyse Ergebnisse der Griffigkeitsmessungen Auswertung und Beurteilung der Ergebnisse Überprüfung der Selbstähnlichkeit Untersuchungsergebnisse 74 der zu untersuchenden Oberfläche Ergebnisse der Voruntersuchungen Basalt Diabas Granit Grauwacke " Zusammenfassung der Ergebnisse der Voruntersuchungen und Auswahl der Gesteine für die Hauptuntersuchungen Ergebnisse der Hauptuntersuchungen Ergebnisse der mechanischphysikalischen und klimatischen Untersuchungen Textur des einzelnen Minerals im unpolierten Zustand LPSD-Werte bei verschiedenen Wellenlängen im unpolierten Zustand Einflussgrößen auf die anfängliche Textur des einzelnen Minerals Fazit Veränderung der topografischen Eigenschaften der Minerale unter Polierbeanspruchung unter Verwendung von Quarzmehl als Poliermittel (auf Basis der Versuchsergebnisse der Versuchsreihe 1 der Hauptuntersuchungen) Ergebnisse der topografischen Messungen Abtrag des einzelnen Minerals während des Polierens

4 7.3.2 Gesteinsübergreifende Beurteilung des Verschleißwiderstands der Minerale (Zusammenhang zwischen Abtrag und Polierdauer bzw. Höhenlage der Minerale) Texturänderung des einzelnen Minerals während des Polierens Differenzierte Betrachtung der Feldspäte in Graniten Differenzierte Betrachtung des Chlorit-Feldspat-Gemenges in Diabas Fazit Einfluss der Frostbeanspruchung auf die Oberfläche der Gesteinskörner (auf Basis der Versuchsergebnisse der Versuchsreihe 2 der Hauptuntersuchungen) Einfluss der Frostbeanspruchung infolge der Frost-Tau-Wechsel und Polierbeanspruchung in der Aachener Poliermaschine auf die Griffigkeit Einfluss der Frostbeanspruchung infolge der Frost-Tau-Wechsel auf die topografischen Eigenschaften der Oberfläche Einflusses des Poliermittels auf die topografischen Eigenschaften der Oberfläche Fazit Veränderung der Eigenschaften der Oberfläche in Abhängigkeit von der anfänglichen Textur und dem verwendeten Poliermittel (auf Basis der ergänzenden Untersuchungen an den massiven Steinplatten) Griffig!<eitsentwicklung Texturänderung " Fazit Zusammenhang zwischen Textur und Griffigkeit (auf Basis der Ergebnisse der ergänzenden Untersuchungen an den massiven Steinplatten) Allgemeines Korrelation- und Regressionsanalyse Fazit Zusammenfassung des Polierverhaltens gesteinsbildender Minerale Fazit Polierverhalten von Quarz Veränderung der topografischen Polierverhalten von Glimmer 135 Eigenschaften der Minerale unter Polierbeanspruchung unter Verwendung von Quarzsand als Poliermittel Polierverhalten von Feldspäten 137 (auf Basis der Versuchsergebnisse 8 Zusammenfassung und Ausblick der Versuchsreihe 3 der Hauptuntersuchungen) Untersuchungsmethode Untersuchungsergebnisse Abtrag des einzelnen Minerals wa.. hrend des Pouerens I' Ergebnisse der Voruntersuchungen Texturänderung des einzelnen Minerals während des Polierens Fazit Einfluss des verwendeten Poliermittels auf die topografischen Eigenschaften (auf Basis der Versuchsergebnisse der Versuchsreihe 1 und 3 der Hauptuntersuchungen) Einfluss des verwendeten Poliermittels auf die Griffigkeit bei gelegten Steinplatten Ergebnisse der Hauptunter- 125 suchungen Ergebnisse der ergänzenden Untersuchungen an massiven Granitplatten Ergebnisse der Untersuchungen an Asphaltplatten Zusammenfassung des Polierverhaltens des Granits Zusammenfassung des Polierverhaltens des Diabases

5 8.3 Folgerung für die Praxis Ausblick Literatur Anhänge 147 Anhang I: Anhang 11: Anhang 111: Anhang IV: Anhang V: Anhang VI: Anhang VII: SRT- und PWS-Werte mit Angabe des EinzeImesswertes an unterschiedlichen Messstellen und PWS-Werte der Hauptuntersuchungen... " 148 SRT-Werte mit Angabe des Einzelmesswertes an unterschiedlichen Messstellen der ergänzenden Untersuchungen 151 SRT- und PWS-Werte mit Angabe des EinzeImesswertes an unterschiedlichen Messstellen der Untersuchungen an den Asphaltplatten 152 Zuordnung der Minerale auf Gesteinskörnern der Versuchsreihe 1 der Hauptuntersuchungen Höhenlinien der Gesteine bei verschiedenen Belastungsstufen (Versuchsreihe 1 der Hauptuntersuchungen) 156 Anfängliche LPSD-Werte bei verschiedenen Wellenlängen 165 Texturänderung in Abhängigkeit von der Höhenlage der Minerale (Versuchsreihe 1, Hauptuntersuchungen) 166 Anhang VIII: Bestimmtheitsmaße der Regressionsgerade (Einheit: [%]) zwischen zweidimensionaler Leistungsdichte und Kreisfrequenz

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