Untersuchungen der Feldalterung auf das rheologische Verhalten von Bitumen

Abstract

Infolge steigender Ansprüche an Verkehrssicherheit, Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit werden an die Straßeninfrastruktur zunehmende Anforderungen gestellt. Neben der steigenden Verkehrsbelastung ist die Alterung von Bitumen der entscheidende Grund für Straßenschäden. Einerseits muss das Bitumen bei hohen Sommer-Temperaturen genügend steif und tragfähig sein, andererseits aber bei tiefen Winter-Temperaturen genügend verfomungs- und relaxationsfähig sein, um eine geringe thermische Rissanfälligkeit und eine hohe Ermüdungsfestigkeit zu gewährleisten. Das bessere Alterungsverhalten von Bitumen könnte auch zu einer zuverlässigen Diagnose über den Zustand von Bitumen in Altasphalt führen, was wichtig für die modernen, ressourcenschonenden Recycling-Bauweisen ist. Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Beschreibung der Auswirkung von 12 Monaten Feldalterung auf das Bitumenverhalten und ist eine Fortsetzung des Projekts "Probefeld" am IVWS der TU Wien. Beobachtet wird das Verhalten von zwei Bitumensorten: Straßenbaubitumen 70/100 und einem polymermodifizierten Bitumen PmB 45/80-65 (Polymer: SBS) nicht nur im Laufe der Zeit, sondern auch mit der Einbautiefe. Es werden neben einer Literaturrecherche zu Bitumen (Herkunft, Herstellung, Zusammensetzung, Eigenschaften, Arten und Alterung), auch die labortechnischen Aspekte des Tieftemperaturverhaltens von Bitumen und die Erstellung einer Master Curve für DSR Messungen und Modellierung. Die rückgewonnenen 12 Monate gealterten Bitumen werden sowohl mit konventionellen als auch mit gebrauchsverhaltensorientierten Prüfmethoden untersucht (siehe Kapitel 4.2 und 4.3). Die erhaltenen Resultate werden mit der vorhandenen Datenbasis (Ergebnisse von Labor- und Feldalterung nach 0, 3 und 6 Monaten) in verschiedenen Grafiken dargestellt und verglichen, um eine Aussage über die Alterung auf das Bitumenverhalten treffen zu können (siehe Kapitel 5). Es wird auch Winterdienst (mit Streusalz) auf einem Teil der Asphaltplatten simuliert und analysiert, ob es einen Einfluss auf das Bitumenverhalten gibt.

This master's thesis is about a description of the effect of 12 months field aging on bitumen behavior and is a continuation of project "Test field" at the Institute of Transportation of the Vienna University of Technology. It follows the behavior of two types of bitumen: bitumen 70/100 and polymer modified bitumen PmB 45/80-65 (polymer: SBS), not only in time but also in depth too. There is a literature review regarding bitumen (origin, manufacture, composition, properties, types and aging), laboratory technical aspects of the low- temperature behavior of bitumen, master curve modeling. The recovered 12-month aged bitumen has been studied with conventional and performance related testing methods (see chapter 4.2 and 4.3). The results are presented with already existing data (results of laboratory and field aging after 0, 3 and 6 months) in various graphics and compared in order to make a statement about the aging of the bitumen behavior (see chapter 5). Winter road maintenance (thawing salt) is also been simulated to a defined part of the asphalt plates and analyzed whether this treatment exerts an influence on the bitumen behavior or not.