Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Ermittlung und Parametrisierung der Hohlraumverteilung in Asphaltprobekörpern mit asphaltpetrologischen Methoden

Eingebaute Asphaltschichten bestehen aus Gesteinskörnung, Bindemittel und Hohlräumen. Die Verteilung und Morphologie der Hohlräume im Gefüge haben dabei großen Einfluss auf die technischen Eigenschaften der Asphaltbefestigung. Hierzu zählen z. B. die Durchlässigkeit für angreifende Medien (Wasser, Luft), die Verformungsresistenz oder der Widerstand gegen Verwitterung. Obwohl die Zusammenhänge im Grundsatz bekannt sind, orientieren sich die Qualitätsprüfung und -beurteilung des Hohlraumgefüges an der Ermittlung eines Absoluthohlraumgehaltes ohne Information zu Anzahl, Lage und Größe der einzelnen Hohlräume. Ausführende KMU sehen sich häufig mit Mangelanzeigen im Zusammenhang mit ungünstigen Hohlraumverteilungen konfrontiert. Ihnen steht derzeit jedoch kein Verfahren zur Verfügung, mit dem sie den Einfluss ihrer Materialien, sowie Einbau- und Verdichtungsprozesse auf das Hohlraumgefüge nachvollziehen und im Rahmen des Qualitätsmanagements verbessern könnten.

Ziel dieses Projektes ist daher, ein einfach durchführbares Verfahren zur Ermittlung und Parametrisierung des Hohlraumgefüges zu konzipieren. Dabei sollen Präparationsverfahren der Gesteinskunde und Betontechnik adaptiert werden, mit denen bereits langjährige Erfahrungen vorliegen und deren Übertragbarkeit auf Asphalt naheliegend erscheint. An Aufnahmen der Präparate sollen Bildanalyse- und Objekterkennungstechniken einzelne Hohlraumobjekte isolieren. Die morphologische Parametrisierung und Verteilungsbestimmung erfolgt dann anhand der in einer Datenbank abgelegten Einzelobjektdaten. Durch systematische Anwendung und Dokumentation dieser Hohlraumanalysen können KMU bereits kurzfristig Einflussfaktoren ihrer Arbeitsprozesse auf die Gefügequalität ableiten und optimieren. Forschende Einrichtungen werden bei der Ergründung von Wirkungszusammenhängen im Kontext der Hohlraumverteilung unterstützt. Für KMU der Prüfgerätebranche öffnen sich zudem Geschäftsfelder in der Entwicklung von Präparations- und Analysegeräten.

Ergebniszusammenfassung:

Es wurde ein prozesssicheres Verfahren entwickelt, welches ermöglicht bildanalytische Hohlraumgehalte und -strukturen von Asphalten bestimmen zu können. Dies ermöglicht, die Gleichmäßigkeit und den Einbauerfolg von Asphaltschichten zu beurteilen.

Es wird möglich, Ursachen von Schadensfällen im Asphalt bildanalytisch zu analysieren. Zukünftig macht es das Verfahren möglich, ein Anforderungsschema von Hohlraumstrukturen für verschiedene Asphaltschichten festzulegen. Es wäre denkbar, im Rahmen einer Erstprüfung des Asphaltmischgutes anhand des Walz-Sektor-Verdichters verdichtete Asphaltplatten mit der asphaltpetrologischen Hohlraumanalyse zu untersuchen und diese Ergebnisse mit der Hohlraumstruktur aus in Kontrollprüfungen entnommenen Bohrkernen zu vergleichen. Anhand dieser Erkenntnisse wird es erstmals möglich, über den Hohlraumgehalt hinaus auch Erkenntnisse über die Struktur und Zusammensetzung der Hohlräume zu gewinnen.

Das Verfahren ist dahingehend prozesssicher, dass Verfüllmaterialien, Schleifmaschinen und Sägen genutzt werden, die nach kurzer Anweisung von jedem Anwender wiederholgenau verwendet werden können. Eine Anwendung durch jedes Labor mit Bezug zum Straßenbau, egal ob bei Unternehmen oder in wissenschaftlichen Einrichtungen, ist daher denkbar.

Für Unternehmen die Asphalt herstellen bzw. einbauen, wird es aufgrund der entwickelten Methode möglich, Probleme im Herstellungs- oder Einbauprozess frühzeitig zu erkennen und abzustellen. Da nicht nur Aussagen über den Hohlraumgehalt, sondern auch über die Struktur und Aufteilung möglich werden, sind nun auch die Gründe für Probleme in den Prozessen leichter zu ermitteln.