GRIFFIGKEIT VON FAHRBAHNDECKSCHICHTEN AUS ASPHALT · WEHNER/SCHULZE (PWS) Bei dem Messverfahren...
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GRIFFIGKEIT VON FAHRBAHNDECKSCHICHTEN
AUS ASPHALT
(THEORIE, ANFORDERUNGEN UND PROGNOSE)
BERLINER INSTITUT FÜR BAUSTOFFPRÜFUNGEN
VSVI BERLIN/BRANDENBURG 07.03.2007VSVI BERLIN/BRANDENBURG 07.03.2007
1Dipl.-Ing. Reinhard Lehné
Was ist Griffigkeit ?
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Definition der Griffigkeit
1. Variante: Die Griffigkeit beschreibt eine Kraftwirkung
a. Die Griffigkeit ist eine landläufige Bezeichnung für die Haftreibung zwischen einem Reifen oder einem Bremsgummi mit einem Reibpartner (SMOLIK, C.).
b. Die Griffigkeit ist eine deutsche Bezeichnung für die Traktion von Reifenprofilen (SMOLIK, C.).
2. Variante: Die Griffigkeit beschreibt eine Materialeigenschaft
c. Die Griffigkeit bezeichnet die Wirkung von Textur und stofflicher Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche auf den Reibungswiderstanddes Fahrzeugreifens unter festgelegten Bedingungen.
d. Die Griffigkeit ist der Einfluss der stofflichen Beschaffenheit und der geometrischen Formengestalt der Fahrbahnoberfläche auf die Größeder maximal vom Reifen auf die Straße abstützbaren Antriebs-, Brems-und Seitenkräfte.
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ANFORDERUNGEN AN DIE STRASSENOBERFLÄCHE
• E b e n _____________________
5
• H e l l
• L ä r m a r m ( p s s s s s s t)
• G r i f f i g ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
REGELWERKE
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! +ZTV Asphalt-StB 01 +ZTV Beton-StB 01 +ZTV BEA-StB 98/03
! Merkblatt für den Bau griffiger Asphaltdeckschichten (M BgA, 2004)
! Merkblatt zur Bewertung der Straßengriffigkeit bei Nässe (MB Griff, 2003)
! Merkblatt für griffigkeitsverbessernde Maßnahmen an Verkehrsflächen aus Asphalt (2002)
! Technische Prüfvorschriften für Griffigkeitsmessungen im StraßenbauTP Griff-StB (SRT) / TP Griff-StB (SCRIM)
! TL Gestein-StB
! DIN EN 1097-8 Prüfverfahren für mechanische und physikalische Eigenschaften von Gesteinskörnungen, Bestimmung des Polierwertes
! DIN EN 13036-1 Oberflächeneigenschaften-Prüfverfahren, Messung der Makrotexturtiefe der Deckschicht mit Hilfe einer volumetrischen Flecktechnik
TEXTUR / GRIFFIGKEIT
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Reibungswiderstand auf nasser Fahrbahn (Kraftschlussvermögen) = f ( -- Textur
-- Verschmutzung-- Dicke Wasserfilm-- Reifen -- Geschwindigkeit )
Griffigkeit = Wirkung der Textur auf den Reibungswiderstand
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Wellenspektrum der Fahrbahnoberfläche und ihre Auswirkungen
Einflussfaktoren auf die Griffigkeit
Asphaltmischgut
Art und Zusammensetzung des Asphaltmischgutes
Einbau- und nutzungsbedingte Veränderungen der Oberfläche der Asphaltdeckschicht (Mörtelanreicherungen, Entmörtelungen, Alterung
usw.)
Verkehrsbelastung
Witterung
Eigenschaften der Mineralstoffe
Polierbarkeit
Feinrauigkeit Grobrauigkeit
Polierwert Mikro-Deval-Koeffizient(TP Min-StB, Teil 5.5.1) (DIN EN 1097-1)
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EINFLUSS DER BAUSTOFFE
GROBE GESTEINSKÖRNUNGEN- Gesteinsart- Mineralogische Zusammensetzung (Grauwacke/Kalkstein) - Kantigkeit, Polierresistenz, Härte, Spaltbarkeit, Anordnung der Kristalle
(richtungslos/parallel), Größe der Kristalle - Kryptokristallin (< 0,01 mm)- Mikrokristallin (0,01 – 0,1 mm) PSV - Makrokristallin > 0,1 mm)
- Korngrössen- Kleines Größtkorn, Griffigkeit
Beispiel: SMA 0/11 S- Hoher Splittgehalt - Hoher Anteil gröbste Korngruppe
Verwendung von Gesteinen mit hohem PSV
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EINFLUSS DER BAUSTOFFE
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FEINE GESTEINSKÖRNUNGEN, D < 2 mm (Sand)- Großer Einfluss auf Mikrotextur (Mörtel)- Einfluss der Kantenschärfe ist stärker als bei grober Gesteinskörung - Kantenschärfe hängt ab vom Mineralbestand
- quarzitischer Ursprung: gut - silikatischer Ursprung: gut/ausreichend- carbonatischer Ursprung: ausreichend/mangelhaft
Beispiel: AB- Hoher Sandanteil- Grob- und Mittelsande entscheiden über Griffigkeit- Feinsande haben weniger Einfluss
EINFLUSS DER BAUSTOFFE
• FÜLLER- Hohe Füllergehalte besonders bei WA
• BINDEMITTEL- Zu hohe Bindemittelgehalte- Art und Sorte keine nachweisbaren Einflüsse- Bei SV + I Bindemittel mit hoher Viskosität
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AUSWIRKUNGEN AUF DECKSCHICHTARTEN
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• ASPHALTBETON- Grobe Gesteinskörnungen und Mörtel in Ausgewogenheit
• SPLITTMASTIXASPHALT- Hoher Splittgehalt, deshalb nur Gesteine mit hohem PSV- Sand wenig wirksam
• OPA- Hoher Grobsplittanteil, deshalb nur Gesteine mit hohem PSV - Sand hat keinen Einfluss - Wegen Verringerung des Hohlraumgehaltes keine Abstumpfung- Deshalb wiederum verminderte Anfangsgriffigkeit
• GUSSASPHALT- Wesentlicher Einfluss durch Abstreusplitt und Walzeneinsatz- Langzeitgriffigkeit auch von PSV abhängig
EINBAU / VERDICHTUNG
ANFANGSGRIFFIGKEIT
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• ENTMISCHUNG - Horizontale Entmischungen durch Fertiger (Bohlenverbrei-
terung, Verteilerschnecke, Grobkorn im Kübel)- Vertikale Entmischungen (Mörtelanreicherungen) durch
Walzenart (z.B. Vibration, Vibrationsdauer, Gummiradwalze)
• Alle WA ausser OPA mit 1/3er oder 2/5er abstreuen, Abstreumaterial möglichst früh und gleichmässig aufbringen
• GA mit bindemittelumhülltem Abstreusplitt 2/5 mm• Lärmmindernder GA mit 2/3er oder 2/4er ohne Walzen
GRIFFIGKEITSSCHWANKUNGEN
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ZUSTANDSWERTE ZEB (Planung Erhaltungsmassnahmen))
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1 0,66 0,61 0,56 0,69 0,6 0,51 - -1,5 Zielwert 0,63 0,58 0,53 0,66 0,57 0,48 60 302 0,59 0,54 0,49 0,63 0,54 0,45 - -3 0,52 0,47 0,42 0,57 0,48 0,39 - -
3,5 Warnwert 0,49 0,44 0,39 0,54 0,45 0,36 55 604 0,45 0,4 0,35 0,51 0,42 0,33 - -
4,5 Schwellenwert 0,42 0,37 0,32 0,48 0,39 0,3 50 1205 0,38 0,33 0,28 0,45 0,36 0,27 - -
Zustandswerte Zustandsgrössen
Messerverfahren SRM
Mess- verfahren SRT/AM
ZEB-Werte Messerverfahren SCRIM
Bedeutung µSCRIM bei v = µSRM bei v =Zu- stands-
wert
SRT (Ein- heiten
AM (s)
40 km/h
60 km/h
80 km/h
40 km/h
60 km/h
80 km/h
ZUSTANDSWERTE ZEB bzw. ZTV Asphalt (blau) (Planung Erhaltungsmassnahmen))
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1 0,66 0,61 0,56 0,69 0,6 0,51 - -1,5 Zielwert 0,63 0,58 0,53 0,66 0,57 0,48 60 302 0,59 0,54 0,49 0,63 0,54 0,45 - -
Abnahme 0,56 0,51 0,46Gewährleistung 0,52 0,48 0,43
3 0,52 0,47 0,42 0,57 0,48 0,39 - -3,5 Warnwert 0,49 0,44 0,39 0,54 0,45 0,36 55 604 0,45 0,4 0,35 0,51 0,42 0,33 - -
4,5 Schwellenwert 0,42 0,37 0,32 0,48 0,39 0,3 50 1205 0,38 0,33 0,28 0,45 0,36 0,27 - -
Zu- stands-
wert
SRT (Ein- heiten
AM (s)
40 km/h
60 km/h
80 km/h
40 km/h
60 km/h
80 km/h
Bedeutung µSCRIM bei v = µSRM bei v =
Zustandswerte Zustandsgrössen
Messerverfahren SRM
Mess- verfahren SRT/AM
ZEB-Werte Messerverfahren SCRIM
Alternativ zur Messung mit dem SCRIM / SKM kann für die Abnahme die Prüfung mit der kombinierten Messmethode SRT-Pendel / Ausflussmesser erfolgen.Folgende Richtwerte müssen eingehalten werden:
Ist der SRT-Wert kleiner oder die Ausflusszeit größer als der jeweilige Richtwert, ist eine Messung mit dem SKM notwendig.
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SRT - Wert > 65 (neu > 60)Ausflusszeit < 30 s.
Prüfverfahren für die Griffigkeit von Asphaltdeckschichten in situ
Prüfung der Griffigkeit mit dem Messverfahren SCRIM gemäß TP Griff-StB (SCRIM), neu Seiten-Kraft-Messverfahren (SKM)(Feldversuch)
Prüfung der Griffigkeit mit anderen Verfahren#Stuttgarter Reibungsmesser (SRM) mit blockiertem
Schlepprad#Griptester (beide Feldversuche)
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Alternative Prüfung der Griffigkeit mit der kombinierten Messmethode SRT-Pendel/Ausflussmesser gemäß Arbeitsanweisung für kombinierte Griffigkeits- und Rauheitsmessungen mit dem Pendelgerät und dem Ausflussmesser (FGSV) (Labor- und Feldversuch)
20Feldmessung mit SCRIM/SKM (Fahrzeug alt)
21Feldmessung mit SCRIM/SKM (Fahrzeug neu)
22
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Labor- und Feldversuch mit dem SRT-Pendel
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Prüfverfahren für die Griffigkeit von Asphaltdeckschichten im Labor
Prüfung der Griffigkeit mit dem Messverfahren nach WEHNER/SCHULZE (PWS)
Bei dem Messverfahren nach WEHNER/SCHULZE wird die Griffigkeit im aktuellen Zustand und die Entwicklung der Griffigkeit bei simulierter Verkehrsbelastung im Labor gemessen.
Polier-und Griffigkeitsmessgerät PGM
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Griffigkeitsprognose mit dem Verfahren nach WEHNER /SCHULZE an Asphaltdeckschichten
Griffigkeit und Griffigkeitsprognose?!Warum beschäftigen wir uns damit?
Die Griffigkeit einer Fahrbahnoberfläche steht in direkter Beziehung zum Unfallgeschehen. Um die Unfallhäufigkeit zu vermindern, muss die Griffigkeit einer Straße diverse Mindestanforderungen erfüllen. Mit dem Labor-Verfahren WEHNER/SCHULZE können wir direkt bei der Optimierung von griffigen Straßen mitwirken.
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Griffigkeitsprognose mit der Prüfanlage nach Wehner/Schulze
12Prüfanlage nach Wehner/Schulze
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Griffigkeitsprognose mit der Prüfanlage nach Wehner/Schulze
13
Polierwalzen der Prüfanlage nach Wehner/Schulze
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Griffigkeitsprognose mit der Prüfanlage nach Wehner/Schulze
14Prüfanlage nach Wehner/Schulze
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Griffigkeitsprognose mit der Prüfanlage nach Wehner/Schulze
15Prüfanlage nach Wehner/Schulze
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Griffigkeitsprognose mit der Prüfanlage nach Wehner/Schulze
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Messgummis zur Griffigkeitsmessung
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F´R = FR+FW
F = m � g
v
F = m � g
F´R = µµµµPWS� F
v
FRr
Rotierender Stempel mit Messgummi´s
Probe
FW
Abb. 5: Messprinzip und Kraftwirkungen bei der
Griffigkeitsprognose
Theoretische Betrachtungen zur Griffigkeit
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Die Messung der Griffigkeit mit dem Verfahren nach Wehner/Schulze beruht auf der Grundlage des Coulomb´schen Gesetzes
FR = µµµµ � F [1]. Auf strukturierten Oberflächen setzt sich die bestimmte scheinbare Reibungskraft FR´ aus den zwei Komponenten Reibungskraft FR und Widerstandskraft FW zusammen. Der Proportionalitätsfaktor µ µ µ µ wird als Reibwert oder Griffigkeit µµµµPWS bezeichnet.
F´R = µµµµPWS � F; F´R = FR + FW [2]
µµµµPWS = (FR + FW)/F ; µµµµPWS > µ.µ.µ.µ.
Der Reibwert µµµµPWS ist eine Stoffkonstante. Er hängt von der Art und Struktur der sich berührenden Stoffe ab. Er ist unabhängig von der Größe des Flächeninhaltes der sich berührenden Flächen. Der Anteil der Widerstandskraft FW an der scheinbaren Reibungskraft FR´ auf einer Oberfläche resultiert aus dem Verhältnis des auf einer ebenen Platte gemessenen Reibwertes µµµµPWS(d→∞) und dem auf der unebenen Platte gemessenen Reibwerte µµµµPWS. Der Buchstabe d dient hier zur Bezeichnung der Korngröße. Es folgt
FW = (1-µµµµPWS(d→∞)/µµµµPWS) � FR´ [3.1]
FR = (µµµµPWS(d→∞)/µµµµPWS) � FR´ [3.2]
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Besteht eine Oberfläche aus verschiedenen Stoffen mit unterschiedlich großen Reibungszahlen, dann hängt der Betrag der mittleren Reibungszahl µµµµ von dem Betrag der einzelnen Reibwerte µµµµi und der Wahrscheinlichkeit pi ihres Auftretens ab. Die Wahrscheinlichkeit pientspricht dem jeweiligen Oberflächenanteil bezogen auf die Gesamtoberfläche.
µµµµ = ΣΣΣΣ µµµµi ••••pi ; (i ∈∈∈∈ N; p = 1; p = ΣΣΣΣ pi) [4]
Überträgt man diese allgemeingültigen theoretischen Aussagen auf die Oberfläche einer Asphaltdeckschicht, dann ist der Reibwert µµµµPWS von den Beträgen der Reibwerte µµµµPWSi der Mineral- und Zusatzstoffe, des Bitumens sowie deren Anteile an der Gesamtoberfläche abhängig. Zusätzlich wirken sich die Abhängigkeit der Griffigkeit der Korngröße der verwendeten Mineralstoffe (k) und die nutzungsbedingte Änderung der Reibwerte (l) aus. Die Griffigkeit einer Asphaltdeckschicht lässt sich dann mit der Gleichung [5] berechnen.
µµµµPWSl = ΣΣΣΣ µµµµPWSi,k,l ••••pi ; (i,k,l∈∈∈∈ N) [5]
i=1p1p2...pn
i = 1
n nµµµµ1µµµµ2...µµµµn
n,m,o
i,k,l=1
µµµµ1,1,1...µµµµn,m,o
p1p2...pn
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Herstellung von Probenplatten mit dem Walzsegmentverdichter
1. Unbeanspruchter Ausgangszustand (ohne Überrollungen). [0]
2. Überrollen der Proben in der Poliermaschine bei Zugabe von Wasser und Quarzmehl mit 90.000 Überrollungen. [1]
3. Mechanisches Aufrauhen der Probenoberfläche durch dosiertes Sandstrahlen mit Korundsand . [2]
4. Überrollen der Proben in der Poliermaschine bei Zugabe von Wasser und Quarzmehl mit 90.000 Überrollungen, Messung der Griffigkeit µµµµPWS. [3]
5. Weitere Griffigkeitsmessungen bis zum Erreichen eines Grenzwertes. [4]
Untersuchungsablauf (Standardprogramm)
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Mineralstoffvariation (Forschungsarbeit s. �asphalt� 5/03)
Grauwacke 1
Kalkstein
Grauwacke 2
Basalt
Serpentinit
Gneis
Granit36
Für die Herstellung von Asphaltdeckschichten wurden 7 unterschiedlich polierresistente Gesteine ausgewählt. Die Mineralstoffe wurden wie folgt bezeichnet:
A = Grauwacke 1, B = Kalkstein, C = Granit, D = Basalt, E = Grauwacke 2, F = Serpentinit, G = Gneis, H = Natursand.
In Tabelle 1 sind der Polierwert, der Micro-Deval-Koeffizient und der Schlagzertrümmerungswert für die Gesteine A bis G zusammengestellt.
Tab. 1: Mineralstoffkennwerte der Gesteine A bis G
9,817,443F
10,414,051D8,910,154E
19,621,933B
14,615,856G
12,923,553C
30,416,769A
Micro-Deval-KoeffizientSZ8/12PSVMineralstoff
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Für die ASPHALTEFür die ASPHALTE
Asphaltbeton, Splittmastixasphalt und Gussasphalt wurden folgende
Randbedingungen festgelegt:
" Asphaltbeton 0/11 und 0/11 S; Bitumen 50/70 (Shell); gleichbleibende
Korngrößenverteilung; Hohlraumgehalt 2,5 Vol.-% und 4,0 Vol.-%
" Splittmastixasphalt 0/8S und 0/11S; Bitumen PmB 45 A (Shell);
Faserstoffe 0,3 Masse-% (Arbocell); gleichbleibende Korngrößenverteilung;
Hohlraumgehalt 4,0 Vol.-%
" Gussasphalt 0/8; Bitumen 30/45 (Shell/ELF); gleichbleibende
Korngrößenverteilung; Eindringtiefe 3,0 mm nach 30 Minuten und Zunahme 0,4 mm
nach weiteren 30 Minuten
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Griffigkeitsprognose für AB / SMA (TU Berlin)
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Eigene Untersuchungsergebnisse zurGriffigkeitsprognose mit der
Wehner-Schulze-Anlage
40
Abb. 2.1.1: Reibwert µµµµPWS für AB 0/11S in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mineralstoffart (A, B, C, D, E, F, G); Hbit = 4,0 Vol.-%
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 20000 40000 60000 80000
Anzahl der Überrollungen
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
100 [B; PSV = 33] 102 [A; PSV = 69] 300 [E; PSV = 54]302 [D; PSV = 51] 317 [C; PSV = 53] 500 [F; PSV = 43]600 [G; PSV = 56]
41
Abb. 2.1.2: Reibwert µµµµPWS für AB 0/11S in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mineralstoffart (A, B, C, D, E, F, G); Hbit = 4,0 Vol.-%, 3D-Darstellung
020000
60000
100
[B; P
SV =
33]
500
[F; P
SV =
43]
317
[C; P
SV =
53]
600
[G; P
SV =
56]
302
[D; P
SV =
51]
300
[E; P
SV =
54]
102
[A; P
SV =
69]
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
Anzahl der Überrollungen
Mineralstoff
0,100-0,200 0,200-0,300 0,300-0,400 0,400-0,5000,500-0,600 0,600-0,700
42
Abb. 2.2: Reibwert µµµµPWS für AB 0/11 in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mischung der Mineralstoffe (A und B; Hbit = 2,5 Vol.-%) HOFFMANN,D.: Griffigkeitsprognose an Asphalt fürDeckschichten. Diplomarbeit. HTW Dresden. 2003
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 20000 40000 60000 80000
Anz ah l der Ü berro llungen
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
102A [A ]107A [19,7 % B 0 /2 / 80 ,3 % A ]108A [19,7 % B 2 /5 / 80 ,3 % A ]109A [19,7 % B 5 /11 / 80 ,3 % A ]105A [80,3 % B / 19 ,7 % A 0 /2 ]106A [80,3 % B / 19 ,7 % A 2 /5 ]104A [80,3 % B / 19 ,7 % A 5 /11]100A [B ]
43
Abb. 2.3: Reibwert µµµµPWS auf AB 0/11S in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mischung der Mineralstoffe (A und B; Hbit = 4,0 Vol.-%)
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 20000 40000 60000 80000
Anz ah l der Ü berro llungen
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
102 [A ]107 [19,7 % B 0 /2 / 80 ,3 % A ]108 [19,7 % B 2 /5 / 80 ,3 % A ]109 [19,7 % B 5 /11 / 80 ,3 % A ]105 [80,3 % B / 19 ,7 % A 0 /2 ]106 [80,3 % B / 19 ,7 % A 2 /5 ]104 [80,3 % B / 19 ,7 % A 5 /11]100 [B ]
44
Abb. 2.4: Reibwert µµµµPWS für AB 0/11S in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mischung der Mineralstoffe (C und D; Hbit = 4,0 Vol.-%)
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 20000 40000 60000 80000
Anz ahl der Ü berrollungen
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
302 [D ]324 [19,7 % D 5/11 mm / 80,3 % C ]325 [19,7 % D 0/2 mm / 80,3 % C ]327 [19,7 % C 0/2 mm / 80,3 % D ]328 [19,7 % C 2/5 mm / 80,3 % D ]326 [19,7 % D 2/5 mm / 80,3 % C ]329 ([19,7 % C 5/11 mm / 80,3 % D ]317 [C ]
45
Abb. 2.5: Reibwert µµµµPWS für AB 0/11S in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mischung der Mineralstoffe (D und E; Hbit = 4,0 Vol.-%)
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 20000 40000 60000 80000
Anz ahl der Ü berrollungen
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
300 (E , nicht abgestumpft)304 (19,7 % D 5/11 mm / 80,3 % E)305 (19,7 % D 0/2 mm / 80,3 % E)307 (19,7 % E 0/2 mm / 80,3 % D )308 (19,7 % E 2/5 mm / 80,3 % D )306 (19,7 % D 2/5 mm / 80,3 % E)309 (19,7 % E 5/11 mm / 80,3 % D )302 (D , nicht abgestumpft)
46
Abb. 2.6: Reibwert µµµµPWS auf AB 0/11S in Abhängigkeit Überrollungen und der Mischung der Mineralstoffe (C und E; Hbit = 4,0 Vol.-%)
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 20000 40000 60000 80000
Anz ahl der Ü berrollungen
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
300 (E , nicht abgestumpft)314 (19,7 % C 5/11 mm / 80,3 % E)315 (19,7 % C 0/2 mm / 80,3 % E)312 (19,7 % E 0/2 mm / 80,3 % C )318 (19,7 % E 2/5 mm / 80,3 % C )306 (19,7 % C 2/5 mm / 80,3 % E)319 (19,7 % E 5/11 mm / 80,3 % C )317 (C , nicht abgestumpft)
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Abb. 3: Reibwert µµµµPWS für GA 0/11 in Abhängigkeit von den Überrollungen und den Mineralstoffen (A, B, C, D, E, F und G)
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 20000 40000 60000 80000
Anz ahl der Ü berro llungen
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
150 (K alkste in [B ]) 152 (GW 1 [A ]) 350 (GW 2 [E ])350A (GW 2 [E ]) 350B (GW 2 [E ]) 352 (B asalt [D ])450 (Granit [C ]) 550 (S erpentinit [F ]) 650 (Gneis [G])
48
Abb. 4.1: Reibwert µµµµPWS für AB, SMA und GA für dieMineralstoffe A
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 20000 40000 60000 80000
An z ah l d er Ü b erro llu n g en
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
102A ([A ] A B 0 /11 , Hb it=2 ,5 V o l.% , HFB =88,4 % )102 ([A ] A B 0 /11S , Hb it=4 ,0 V o l.% , HFB =82,1 % )122 ([A ] S M A 0 /8 , Hb it=4 ,0 V o l.% , HF B =81,9 % )216 ([A ] S M A 0 /11 , Hb it=4 ,0 V o l.% , HFB =82,0 % )152 (GW 1 [A ] GA , Hb it=0 ,4 V o l.% , HF B =99,2% )
49
Abb. 4.2: Reibwert µµµµPWS für AB, SMA und GA für dieMineralstoffe B
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 20000 40000 60000 80000
An z ah l d er Ü b erro llu n g en
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
150 (K a lkste in [B ] GA , Hb it=0 ,4 V o l.% , HFB =99,4 % )100A ([B ] A B 0 /11 , Hb it=2 ,5 V o l.% , HF B =84,9 % )100 ([B ] A B 0 /11S , Hb it=4 ,0 V o l.% , HF B =77,1 % )200 ([B ] S M A 0 /8 , Hb it=4 ,0 V o l.% , HF B = 80 ,1 % )215 ([B ] S M A 0 /11 , Hb it=4 ,0 V o l.% , HF B =78,9 % )
50
Abb. 6.1.1: Reibwert µµµµPWS für Grauwacke NP (Körnungen 0,2/0,4 mm, 2/5 mm, 8/11 mmund Platten)
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0 20000 40000 60000 80000Anzahl der Überrollungen
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
Grauwacke NP 0,2/0,4 Grauwacke NP 2/5Grauwacke NP 8/11 Grauwacke NP Platte
51
Abb. 6.1.2: Reibwert µµµµPWS für Grauwacke NP (Körnungen 0,2/0,4 mm, 2/5 mm, 8/11 mm und Platten), 3D-Darstellung
0
20000
60000G
rauw
acke
NP
Plat
te
Gra
uwac
ke N
P 8/
11
Gra
uwac
ke N
P 2/
5
Gra
uwac
ke N
P 0,
2/0,
4
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
Rei
bwer
t µµ µµ
PWS
Anzahl der Überrollungen
Mineralstoff
0,100-0,200 0,200-0,300 0,300-0,400 0,400-0,5000,500-0,600 0,600-0,700 0,700-0,800
52
Abb. 6.2.1: Reibwert µµµµPWS für Kalkstein (Körnungen 0,2/0,4 mm, 2/5 mm, 8/11 mm und Platte)
53
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0 20000 40000 60000 80000Anzahl der Überrollungen
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
Kalkstein 0,2/0,4 Kalkstein 2/5Kalkstein 8/11 Kalkstein Platte
Abb. 6.2.2: Reibwert µµµµPWS für Kalkstein (Körnungen 0,2/0,4 mm, 2/5 mm, 8/11 mm und Platte), 3D-Darstellung
020000
60000
Kal
kste
in P
latte
Kal
kste
in 8
/11
Kal
kste
in 2
/5
Kal
kste
in 0
,2/0
,4
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
Anzahl der Überrollungen
Mineralstoff
0,100-0,200 0,200-0,300 0,300-0,400 0,400-0,5000,500-0,600 0,600-0,700 0,700-0,800
54
Abb. 6.3: Reibwert µµµµPWS für Bitumen PmB45A und 50/70 (Shell) mit 0,4 M.-% Arbocell als Zusatzstoff, bezogen auf das Asphaltmischgut
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 20000 40000 60000 80000
An z ah l d er Ü b erro llu n g en
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
B itum en P m B 45A m it F asersto ffen A rboce l
B itum en 50 /70 m it F asersto ffen A rbocel
55
Abb. 6.4: Beispiel für Prognoserechnungen an Asphaltbeton
0,100
0 ,200
0 ,300
0 ,400
0 ,500
0 ,600
0 ,700
0 20000 40000 60000 80000
An zah l de r Üb erro llu n g en
Rei
bwer
t PW
S
100 [B ; P S V = 33] 102 [A; P S V = 69 ]302 [D ; P S V = 51] 317 [C ; P S V = 53 ]100 b erech n e t 102 b erech ne t302 b erech n e t 317 b erech ne t
56
Polierresistenz und Kantenschärfe sind Materialeigenschaften, die im Zusammenhang auf die Griffigkeit wirken. Die Griffigkeit einer Asphaltdeckschicht nimmt mit der Polierresistenz und der Kantenschärfe der Mineralstoffe zu.
Allgemeine Erkenntnisse zur Griffigkeit
57
Bei Verwendung der gleichen Mineralstoffart besitzen sandreiche und splittarme Mischgüter eine größere Griffigkeit als sandarme und splittreiche Mischgüter.
Mit dem Ersatz von ca. 20 M.-% einzelner Mineralstoffkorngruppen kann die Griffigkeit von Asphaltmischgut gut optimiert werden. Hierbei besitzen die Korngruppen Sand und Feinsplitt einen wesentlich größeren Einfluss auf die Änderung der Griffigkeit als die Korngruppen Mittel- und Grobsplitt.
Die Griffigkeit der Oberfläche von Asphaltdeckschichten nimmt mit zunehmendem Hohlraumgehalt ab.
Die Griffigkeit der Oberfläche von Asphaltdeckschichten nimmt mit zunehmendem Bindemittelgehalt ab.
Abb. 7: Reibwert µµµµPWS und SRT-Wert für AB 0/11 und 0/11S aus den Mineralstoffarten A und B;
Grundlagen der Griffigkeitsprognose an Asphaltbeton in: � asphalt 5/2003�
y = 0 ,0136x - 0 ,4184R 2 = 0 ,8853
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
20 30 40 50 60 70 80
S R T -W ert
Rei
bwer
t µµ µµPW
S
58
Griffigkeitsprognose: Mit dem Prüfverfahren nach WEHNER/SCHULZE kann die Polierwirkung des Verkehrs, durch Messungen der Griffigkeiten, nach beliebigen Beanspruchungszuständen simuliert werden. Die Entwicklung der Griffigkeit von Asphaltdeckschichten im Nutzungszeitraum kann somit prognostiziert werden!
Zusammenfassung
Ursachenermittlung: Unter Berücksichtigung der Ergebnisse von Kontrollprüfungen am Asphaltmischgut bzw. an Bohrkernen (Einfluss der Asphaltqualität [Hohlraumgehalt, Sieblinie, Ausfüllungsgrad usw.], der Verkehrsbelastung und Polierresistenz der Mineralstoffe) sowie der Prognose-Untersuchungen (PWS) am Asphalt und ggf. an den einzelnen Mineralstoffen, kann die Ursache für Veränderungen der Griffigkeit von Asphaltdeckschichten ermittelt werden.
> SV-Gutachten bei Unfällen aufgrund mangelhafter Griffigkeit !
59
Beziehungen zu anderen Messverfahren: Zwischen dem Reibwert µµµµPWS und dem SRT-Wert besteht auf Asphaltdeckschichten ein linearer Zusammenhang:
µµµµPWS = 0,0136 * SRT-Wert + 0,4184 ( R² = 0,8853).
Zwischen dem Reibwert µµµµPWS und dem Messwert der SCRIM µµµµSCRIM 80 auf Asphaltdeckschichten besteht die lineare Beziehung
µµµµSCRIM 80 = 0,9593 * µµµµPWS + 0,055 ( R² = 0,918).
(HUSCHEK, S.: Die Griffigkeitsprognose mit der Verkehrssimulation nach WEHNER/SCHULZE. Bitumen. 1/2002).
60
61www.bib-online.de