2017 FFG - Optimales Asphaltmischgut-Alterungsverfahren
Inhaltsverzeichnis
Optimales Asphaltmischgut-Alterungsverfahren zur Berücksichtigung in der rechnerischen Dimensionierung
Bearbeiter
Auftraggeber
Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH
Projektdauer
10/2017 - 09/2019
Kurzbeschreibung
Bitumen als organisches Material unterliegt der Alterung, ausgelöst vornehmlich durch Oxidation und UV-Strahlung. Dadurch verändert auch Asphaltmischgut sein mechanisches Verhalten während der Liegedauer; es wird spröder und verhärtet, was zu einer geringeren Beständigkeit gegen Rissbildung führt, die technische Lebensdauer sinkt ebenso wie die Rezyklierbarkeit. Für eine Optimierung der Dauerhaftigkeit schon während des Mix Designs, genauso wie für die realitätsnahe Ermittlung der technischen Lebensdauer in der rechnerischen Dimensionierung ist es notwendig, Alterungseffekte effizient im Rahmen von Laborprüfungen vor Bauausführung abbilden und bewerten zu können. Aktuell verfügbare Alterungsmethoden bilden die Feldalterung entweder nicht effizient genug (Dauer) oder nichtrealitätsnah ab.
Ziel des gegenständlichen Forschungsprojekts ist es, zunächst bereits existierende Alterungsverfahren in Bezug auf Realitätsnähe, Zeit- und Kosteneffizienz, Komplexität in der Anwendung, Anpassbarkeit und Arbeitssicherheit zu bewerten. Berücksichtigt werden Methoden, die bereits in der Europäischen Technical Specification (TS) 12697-52 berücksichtigt sind. Die aus dieser Bewertung als geeignetste hervorgehende Methode wird in weiterer Folge durch eine Parameterstudie soweit optimiert, dass sie alle relevanten Alterungsmechanismen (Oxidation, UV-Strahlung) berücksichtigt werden und dadurch realitätsnah und gleichzeitig effizient ist. In einem weiteren Schritt wird die festgelegte Methode umfassend validiert. Dazu werden feldgealterte Materialien aus sechs Probestrecken, für die Rückstellproben des Ausgangsbitumens vorhanden sind, umfassend auf Asphalt- und Bitumenlevel untersucht. Mit den Rückstellproben des Bitumens werden Mischgüter im Labor erzeugt und Probekörper mit dem Verfahren gealtert. Auch diese laborgealterten Proben werden auf Asphalt- und Bitumenlevel untersucht. Zusätzlich zu den mechanischen Prüfungen, werden die Materialien chemisch-physikalisch (Spektroskopie und Mikroskopie) analysiert. Damit kann die Methode zur Laboralterung umfassend im Vergleich zu Daten aus feldgealterten Proben validiert werden. Zudem wird sichergestellt, dass Feld- und Laboralterung nicht nur auf makroskopischer Ebene, mechanisch ähnlich verlaufen, sondern auch die chemischen Prozesse korrekt abgebildet werden.
Parallel dazu, werden Modelle, die Grundlage für die rechnerische Dimensionierung sind, so angepasst, dass die wesentlichen Alterungsparameter in Zukunft berücksichtigt werden. Gegebenenfalls, z.B. in Bezug auf die Entwicklung von Kälterissen und deren Einfluss auf die Schädigung des Aufbaus, werden neue, jedoch bereits entwickelte und erprobte Modelle implementiert. In einem abschließenden Schritt wird das gesamte, entwickelte Konzept für einen gesamten Aufbau (Deck-, Binder-, Tragschicht), der jeweils repräsentativ ist für das hochrangige deutsche bzw. österreichische Straßennetz ist, beispielhaft durchgearbeitet: von der Probekörperherstellung im Labor, über die Laboralterung und Ermittlung der mechanischen Materialparameter bis hin zur vergleichenden Dimensionierung mit und ohne Berücksichtigung der Alterung.
(Quelle: Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH)