EignungsprüfungEignungsprüfungvonvon

AsphaltAsphaltProf. Dr.-Ing. Damm

VSVI MVP am 19.Februar 2004

GliederungNormale Eignungsprüfung

Erweiterte Eignungsprüfung

Wärmestandfestigkeit

Griffigkeit

Tieftemperatureigenschaften

Eignungsprüfung (EP)

Definition: Prüfung des AN zum Nachweis/Beurteilung der Eignung der

• Baustoffe• Baustoffgemisch

für den vorgesehenen Verwendungszweck entsprechend den Anforderungen des Bauvertrages.

→ Umsetzung der Qualitätsanforderungen in den Baustoff → Auffinden der optimalen Zusammensetzung

Grundlagen für die Durchführung:

• Technische Regelwerke- ZTV Asphalt, ZTVT, ZTV BEA- VOB/C, DIN (z.B. DIN 1996)- TL (z.B. TL Min, TL PmB)- TP (z.B. TP Min)- Merkblätter (z.B für EP)

• Angaben im Bauvertrag- Bauklasse gem. RStO- „besondere Beanspruchungen“- topografische, klimatische Verh.- Mischgutart/-sorte- Bindemittelart/-sorte- Schicht-/Lagendicke

Durchführung

• Prüfzeugnis einer nach RAP-Stra anerkannten Prüfstelle

• Vorlage bei AG(AG kann EP ablehnen und andere, der Ausschreibungbesser gerecht werdende EP verlangen)

zahlenmäßige Angabe in der EP = Soll-Wert

Soll-Werte sind Grundlage für die Abnahme

für bestimmte Soll-Werte dürfen Toleranzen der ZTV Asphalt/ZTVT berücksichtigt werden

ohne Soll-Werte gelten die engen Grenzen der ZTV Asphalt / ZTVT !

Wichtige Aussagen des Merkblatt für Eignungs-prüfungen an Asphalt, 1998

Für jede Baumaßnahme ist die Eignungder Baustoffe und Baustoffgemische nachzuweisen

Die Ergebnisse der EP werden Grundlage derBausausführung, Abnahme und Abrechnung

Bei gleichartigen Baumaßnahmen darf auf EPzurückgegriffen werden, die bis zu 2 Jahre altsein können, wenn die Baustoffe sich nicht ändern

Für die Bauklassen III bis IV darf auf bewährte EP zurückgegriffen werden

Für die BK SV, I und II müssen erweiterte EPdurchgeführt werden

Schlussfolgerung:Für den Ausschreibenden:Die Baumaßnahme muss detailliert im Bauvertrag beschrieben werden, z.B . besondere Beanspruchungen ( Spurverkehr) und klimatische Verhältnisse( Waldlage oder Südhanglage)

Für den AN = Baufirma:

Der AN muss die Angaben des Bauvertrages exakt an denAsphaltlieferanten weitergeben, will er nicht seiner etwaigen Ansprüche verlustig gehen. Der AN ist als Fachfirma im vollen Umfang für die EP verantwortlich.Wird keine EP vorgelegt, dann gelten die strengeren Regelungen der ZTV Asphalt bzw. ZVT T

Für den Asphalthersteller:

Sofern ihm die besonderen Randbedingungen der Bau-maßnahme bekannt sind, übernimmt er die volle Verantwortung dafür, dass der Asphalt für den vorgesehenen Verwendungszweckgeeignet ist

Was muß bei der EP alles berücksichtigt werden?

• Gültiges technisches Regelwerk, u.a ZTVT und ZTV Asphalt• Spezielle Anforderungen des Bauvertrages, z. B. Art desBindemittels

•DauerhaftigkeitBeurteilung durch Fachmann: Bindemittelgehalt,Hohlraumgehalt, Bindemittelart

•WärmestandfestigkeitSpurbildungsversuch, Dynamischer Druckschwellversuchfür beide liegen Techn. Prüfvorschriften vor

• TieftemperaturverhaltenBeurteilung über das Bindemittel: Biegebalkenrheometeroder Brechpunkt nach Fraass

• VerdichtbarkeitArbeitsanleitung für die Bestimmung der Verdichtbarkeit von Walzasphalten mit Hilfe des Marshallverfahrens

• GriffigkeitPSV-WertPrognoseverfahren nach Wehner / Schulze

• Helligkeit:Leuchtdichte qo , z.B. qo > 0,09Messverfahren nach Range

„Normale“ Eignungsprüfung

1. Wahl einer Sieblinie

2. Herstellen von Marshallprobekörpern mitVariation des Bindemittelgehalten in Schritten von0,3 bis 0,5 M.-%

3. Festlegen des optimalen Bindemittelgehaltes

Volumetrische BetrachtungVolumetrische Betrachtung

BV =17 Vol.-%

BV =15Vol.-%

H M,bit =20 Vol.-%

H M,bit =18 Vol.-%

Hbit =3 Vol.-%

Gleiche Hbit –Werte können trotz unterschied-licher HM,bit –Werte mit unterschiedlichen Binde-mittelvolumen BV erreicht werden.

Optimaler Bitumengehalt

schwacher Verkehr

optimalerBitumengehalt

H M,bit

H bit

Bitumengehalt

Hoh

lrau

mge

halt

sehr starker Verkehr

Einfluß Einfluß des Bindemittelgehaltes auf den des Bindemittelgehaltes auf den fiktiven Hohlraum des Mineralstofffiktiven Hohlraum des Mineralstoff--gemischesgemisches im Marschallprobekörperim Marschallprobekörper

Mischung a

Mischung b

Mischung c

14

15

16

17

18

19

3 4 5 6 7 8Bitumen [M-%]

HM

,bit

[Vol

-%]

2,36

2,37

2,38

2,39

2,4

2,41

2,42

2,43

2,44

2,45

2,46

5,2 5,4 5,6 5,8 6 6,2 6,4 6,6 6,8 7

Bindemittelgehalt [M.-% ]

Rau

mdi

chte

[ g

/cm

³ ]

Offen

Dicht

Beispiel : Asphaltbeton 0/11 S

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

5,3 5,5 5,7 5,9 6,1 6,3 6,5 6,7 6,9

Bindemittelgehalt [M.-% ]

Hoh

lrau

mge

halt

[ V

ol.-

% ]

Offen

Dicht

Hohlraumgehalt

15,0

15,5

16,0

16,5

17,0

17,5

18,0

18,5

19,0

19,5

20,0

20,5

21,0

21,5

22,0

5 5,3 5,6 5,9 6,2 6,5 6,8

Bindemittelgehalt [ M.-% ]

HM

bit

[ V

ol.-

% ]

Offen Dicht

Fiktiver Hohlraumgehalt des Mineralhaufwerkes

60,0

70,0

80,0

90,0

5 5,3 5,6 5,9 6,2 6,5 6,8

Bindemittelgehalt [M.-% ]

Hoh

lrau

mfü

llung

sgra

d [

% ]

Offen

Dicht

Hohlraumfüllungsgrad

81

76

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

17,00

18,00

5 5,3 5,6 5,9 6,2 6,5 6,8

Bindemittelgehalt [M.-% ]

Bin

dem

ittel

volu

men

[ Vo

l.- %

]

Offen

Dicht

Bindemittelvolumen

Fazit:

Bei der „normalen“ Eignungsprüfung nach Marshallsollte die optimale Bindemittelbemessung nach einervolumetrischen Betrachtung erfolgen.

Dabei sind gegeneinander abzuwägen:- Hohlraumgehalt Hbit- Hohlraumgehalt Mineralstoffgemisch H Mbit- Hohlraumfüllungsgrad- Bindemittelvolumen

Empfohlene Asphalttechnologische Kenngrößen

Tragschicht

Asphaltbinder Asphaltbeton Splittmastix

Hohlraumgeh.[ Vol.-% ] 5 5 4 3,5

Hohlraumgehalt desMineralstoffhaufwerkes

[ Vol.- % ]- > 15 18 bis 20 18,5 bis 21

Bindemittelvolumen [ Vol.-% ]

> 9 > 10 14 bis 16 > 15

Hohlraumfüllungsgrad[ % ]

62 bis 70 64 bis 70 76 bis 81 80 - 82

Wärmestandfestigkeit: Spurbildungsversuch

Lamellenverdichter

1 Asphalt2 Lamellen3 Hydraulikstempel4 Verdichtungswalze5 Grundform6 Wagen

Absenkung der Verdichtungswalzepro Überrollung 0 - 10 mmAsphaltmengen:4 cm Plattenstärke ~ 8000 g6 cm Plattenstärke ~ 12000 g8 cm Plattenstärke ~ 16000 g

513

3

4

6

2

Spurbildungstest bei 50 °C

Antrieb

StahlradGewicht

Asphaltplatte

Wasserbad

Stahlrad:Durchmesser: 203,5 mmBreite: 47,0 mmRadlast: 700 N

Anzahl der Überrollungen

Spu

rtief

e [ m

m ]

nicht standfest

standfest

10000 20000

123

65

78

Prüfbedingungen:Temperatur: 50°CÜberrollungen: 20000 ( 53 min-1) Rollstrecke: ~ 230 mmRollgeschwindigkeit: max 1,15 km/hBelastungsdauer: ca. 0,1 s im Prüfprofil

Die Spurtiefe ist ein Maß für die Standfestigkeit von Asphalten.

Für die Optimierung einer Mischgutzusammensetzung für besonders beanspruchte Bauwerke, z.B. komplizierte Brückenbeläge , die sowohl wärmestandfest als auch riss-unempfindlich sein sollen, sind nur dynamische Prüfungen wie der dynamische Druckschwellversuch oder der dynamisch Stempeleindringversuch geeignet.

Probekörper

Dynamischer Laststempel Temperaturfühler

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

6,5 7,0 7,5

Bindemittelgehalt B [M-%]

Deh

nung

srat

e Ep

s [1

0-4 o / o

o / n

]

KGV 1

KGV 2

Splittmastixasphalt 0/11 S

10

15

20

25

30

35

40

70 75 80 85 90

Hohlraumausfüllungsgrad HBF [%]

Deh

nung

srat

e Ep

s [1

0-4 o / o

o / n

] Kalksteinmehl, SI = 2,0:1

Spezialfüller, SI = 1,3:1

Griffigkeitsprognose

Zwei Verfahren

PGM-Gerät nach Gauer1 Gerät in Deutschland

PWS Wehner / Schulze30 Jahre Erfahrung TU Berlin9 Geräte in DeutschlandBewertungshintergrund

Poliereinrichtung

MesseinrichtungFür die Griffigkeit

PolierrollenAnpressdruck 0,7 bar

Prüfkörper

Poliervorgang Unter Wasserzugabe und Schleifmittel

GriffigkeitsmessungNach den verschiedenenPolierstufen

Messgummi

a= Nullmessung vor dem Polieren

b= Messung nach dem 1.Poliergang

c= Messung nach dem 2.Poliergang

d= Messung nach dem 3.Poliergang

0,000,100,200,300,400,500,600,70

0 50 100 150 200 250 300 350 400

x 1000 Überrollungen

µP

WS

Stufe 2

Stufe 3

sandgestrahlter Probekörper

SVI

Griffigkeitsverlauf Asphaltbeton 0/11S

Biegebalken Rheometer

S tPLbh t

( )( )

=3

34 δ

Control andData AquisitionBitumen Beam

Luftlagerung

Lastzelle

Flüssigkeitsbad

Thermometer

8 15 60 120 24030

Log

Cre

ep S

tiffn

ess,

S(t)

8 15 60 120 24030

Deflection

δ(t)

Steifigkeit nach 2 Stunden Bei einer um 10 °C niedrigerenTemperatur

Log Loading Time, t (sec)

Steigung= m-Wert

Log Loading Time, t (sec)

Beurteilung des Tieftemperaturverhaltens

Die Prüfung des Tieftemperaturverhaltens von Asphalten ist versuchstechnisch sehr aufwendig.

Hilfsweise beschränken wir uns daher aufdie Prüfung der Tieftemperatureigenschaftendes Bindemittels, die maßgeblich sind fürTieftemperatureigenschaften des damit her-gestellten Asphalt

Prüfung der Tieftemperatureigenschaften

Brechpunkt nach Fraas:große Prüfstreuung, insbesonderebei PmB

Biegebalkenrheometer: kleine Prüfstreuung„teure“ Prüfung

Anforderungen in Deutschland

Steifigkeit bei – 16 °C: < 300 MPa

m - Wert: > 0,3

Dann ist davon auszugehen, dass bei – 26 °C keine Risse infolge Thermisch induzierter Spannungen In der Asphaltbefestigung auftreten

y = 0,67x - 17,82R2 = 0,9967

-34

-32

-30

-28

-26

-24

-22

-20

-25 -20 -15 -10 -5 0

Bruchtemperatur Bindemittel °C

Bru

chte

mpe

ratu

r A

spha

lt °

C

Ich hoffe, es hat Ihnen gefallen

Ende