Einfluss der Produktionstemperatur auf die Verarbeitbarkeit und das Alterungsverhalten bei Gussasphalt

Abstract

Seit August 2015 werden im Rahmen des Forschungsprojekt -iMAS (Innovative Mastic Asphalt): Innovativer Gussasphalt zur Energie- und Emissionseinsparung- marktreife, temperaturabgesenkte Gussasphaltmischgüter entwickelt. Für dieses Forschungsprojekt wird in dieser Diplomarbeit ein neues Prüfverfahren zur Kontrolle der Verarbeitbarkeit von Gussasphalt vorgestellt und untersucht, ob eine geringere Herstellungstemperatur zu einer langfristigen Verbesserung des Tieftemperaturverhaltens führt. Die Verarbeitbarkeit von Gussasphalt kann derzeit nur durch eine aufwendige Drehmomentmessung in einem Labor überprüft werden. Direkt am Einbauort können alle Beteiligten nur den subjektiven Empfindungen der Einbaupartie beim Verstreichen des Mischgutes vertrauen. Im Zuge dieser Arbeit wird versucht, einen Schnelltest zu entwickeln, der es ermöglicht, die gleichbleibende Qualität des Gussasphaltes in Bezug auf die Verarbeitbarkeit vor Ort zu überprüfen. Durch das viskoelastische Materialverhalten von Bitumen ist Gussasphalt in der Lage, sich einer aufgebrachten Beanspruchung durch Verformung zu entziehen. Dadurch werden nach einer gewissen Zeit Spannungen abgebaut. Eigenzugspannungen, die bei einer Abkühlung mit verhinderter thermischer Verkürzung entstehen, können auf diese Weise schadlos abgebaut werden, solange die Temperatur nicht zu schnell und nicht zu tief sinkt. Mit dem Anstieg der Herstellungstemperatur verstärkt sich auch die Alterung. Die Alterung sorgt dafür dass Asphalte spröder und steifer werden und daher Eigenspannungen geringer relaxiert werden. Dies führt zu einer Verstärkung der Anfälligkeit für Kälterisse und einer Reduzierung der Bruchtemperatur. Ein Ziel dieser Arbeit ist festzustellen, ob sich die geringere Alterung bei der Herstellung von temperaturabgesenkten Gussasphalten zu einem höheren Widerstand gegen Kälterisse führt und sich somit die Lebensdauer der entwickelten Mischgüter verlängert.

Since August 2015 market-ready temperature reduced mastic asphalts have been developed as part of the research project 'iMAS (Innovative Mastic Asphalt): Innovative mastic asphalt for energy and emissions savings'. Within this research project and the purpose of this thesis two scientific questions are discussed: A new method for testing the workability of mastic asphalt is presented and it is determined whether a lower mixing temperature leads to an improvement of the long-term performance behaviour of the mixture at the low temperature range. The workability of mastic asphalt can be tested currently only by a complex torque measurement in a laboratory. In this work an attempt is made to develop a quick method to control the workability of mastic asphalt directly at the construction site. Due to the viscoelastic material behaviour of bitumen, mastic asphalt is able to evade an applied stress by creep deformation. After a certain amount of time the internal tension is relaxed. Internal thermal stresses due to cooling with restrained tensile strain can be reduced to a harmless level as long as the temperature does not drop too quickly or too low. The increase of mixing temperature also increases the aging and makes asphalts stiff and brittle. Therefore the stress relaxation capability is strongly decreased. This affects the lowtemperature resistance and influences the cracking temperature negatively. A goal of this work is to determine if decreased aging during mixing results in a higher resistance to cracking at low temperatures and thus extending the life of temperature reduced mastic asphalts