Vertiefte Parameterstudie zur Ermüdungsprüfung von Asphaltmastix im DSR

Abstract

Kapitel 2 und 3 gibt die Grundlagen der Diplomarbeit wieder. Speziell wird auf die verwendeten Baustoffe, wie Bitumen, Asphalt und Gesteinskörnungen eingegangen. Die Literaturrecherche beinhaltet die Zusammensetzung, die Eigenschaften, die Herstellung, Anwendung und Art des Bitumens in all seinen Facetten. Weiters folgt ein kurzer Überblick über die Funktionsweise und den Aufbau des Asphalts. Abgeschlossen werden diese Kapitel mit einer kurzen Beschreibung der Bestandteile des Asphalts. Im weiteren Teil der Diplomarbeit wird auf die unterschiedlichen Prüfmethodiken, die zur Anwendung gekommen sind, eingegangen. Dabei werden in zwei Prüfungen unterschieden, der Füller- und der Asphaltmastixprüfung. Die Füllerprüfungen beinhalten die Trockensiebung und die Dichtebestimmung. Die Beschreibung dieser Prüfungen werden im Kapitel 5 angeführt. Die Asphaltmastixprüfungen beinhalten das Ring- und Kugel-Verfahren sowie die Ermüdungsprüfungen im dynamischen Scherrheometer. Beim Ring- und Kugel-Verfahren wird die Auswirkung der Füllergehälter auf die Zunahme der Steifigkeit der Mastix untersucht. Bei der Herstellung eines Asphaltmischguts wird der Füller immer Masse bezogen gemäß Grenzsieblinie hinzu dosiert. Für diese Arbeit wurde der Füller jedoch Volumen bezogen hinzugefügt. Daher soll mit Hilfe des Ring- und Kugel-Verfahren der Übergangspunkt vom linearen zum exponentiellen Verlauf der Erweichungstemperatur klassifiziert werden. Es stellt sich die Frage ob das Verhältnis von Masseprozent- zu Volumenprozentanteil Füller vom Füllergestein abhängt. Drittens wurde die Veränderung der Steifigkeit mit Zugabe von Kalkhydrat untersucht. Immer häufiger treten auf Verkehrswegen ohne außerordentliche klimatische oder verkehrliche Belastungen frühzeitig Schäden, wie Korn- und Schollenbrüche auf. Die Ursache dieser Schäden wird auf mangelndes Gebrauchsverhalten der Asphaltmastix zurückgeführt. Um das Gebrauchsverhalten von Mastix zu erforschen, wurden in dieser Diplomarbeit mittels dynamischen Scherrheometer (DSR) die Ermüdungsfestigkeit der Mastix in unterschiedlichen Zusammensetzungen und Prüfparameter, wie Korngröße, Temperatureinfluss, Kalkhydratzugabe und Wasserlagerung untersucht. Das Kapitel 5 erläutert die angewendeten Methoden und deren Ausführungen im DSR mit all ihren Besonderheiten der Zusammensetzung und der unterschiedlichen Prüfparameter. Im Kapitel 6 werden die Ergebnisse der einzelnen Prüfungen für jede einzelne Prüfung getrennt ausgewertet und interpretiert. Dabei werden zu Vergleichszwecken Prüfungen von früheren Diplomarbeiten zur Hand genommen. Das letzte Kapitel 7 beinhaltet eine Zusammenfassung und Kurzform über die gewonnenen Erkenntnisse dieser Diplomarbeit.

Chapters 2 and 3 display the fundamentals of the thesis. Special attention is given to the materials used, such as bitumen, asphalt and aggregates. The literature research outlines the composition, the characteristics, the production, the application and the type of bitumen in all its aspects. This is followed by a brief overview of the features and the structure of asphalt. These chapters are concluded with a brief description of the asphalt’s components. Furthermore, the different test methods which have been applied are discussed. There are two different tests, the filler and the asphalt mastix test. The filler tests include dry screening and density determination. These tests are described in detail in chapter 5. The asphalt mastic tests include the ring and bell test as well as fatigue tests in the dynamic shear rheometer. The ring and ball test investigates the impact of the fillers on the increase in stiffness of the bitumen/filler aggregate mixture in relation to the different fillers. During asphalt production filler is always added to bitumen in a certain mass-related quantity. Moreover, the ratio of mass-percent to volume-percentage fraction fillers, in which the transition from the linear to the exponential course of the softening temperature takes place, is classified using the ring and ball test. Then, the change in stiffness is investigated with the addition of hydrated lime. More and more frequently transport infrastructure can be observed to suffer from structural damage such as loss aggregates very early in its life cycle. This seems to occur without any unusual climatic conditions or traffic loads. Experts attribute this damage to a lack of use of the asphalt mastix. In order to investigate the utilization of mastix, the fatigue strength of mastix was investigated in various compositions and test parameters such as grain size, temperature influence, addition of hydrate lime and water storage. Chapter 5 explains the methods used and their application in the DSR, with all their features for examining the different test parameters. In chapter 6, the results of the individual tests are evaluated and interpreted separately for each individual examination. For comparative purposes, examinations from previous diploma theses are used The final chapter 7 contains a full summary and a short summary of the findings of this thesis.