Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Beeinflussung der Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit des Schichtenverbundes bei Anwendung viskositätsverändernder organischer Zusätze im Asphalt

Damit alle Schichten der Asphaltbefestigung bei der Lastabtragung als Einheit wirken und Relativverschiebungen zwischen den Schichten vermieden werden, wird die Herstellung eines bestmöglichen Schichtenverbundes angestrebt.

Ein fehlender Schichtenverbund verändert den dreidimensionalen Beanspruchungszustand in der gesamten Befestigung, so dass es zu einer drastischen Reduktion der Tragfähigkeit, vorzeitiger Materialermüdung, zum Lösen des Verbundes mit der Folge der Entstehung von Schäden und somit zu einer deutlich kürzeren Nutzungsdauer der Gesamtbefestigung kommen kann.

Seit geraumer Zeit treten in der Praxis häufiger Probleme hinsichtlich nicht anforderungsgemäßem Schichtenverbund zwischen den Schichten von Asphaltbefestigungen auf. Als Ursache wird ein mangelhafter Schichtenverbund durch den Einsatz viskositätsverändernder Zusätze vermutet. Die viskositätsverändernden organischen Zusätze (Wachse) werden zur Absenkung der Herstellungs- und Verarbeitungstemperatur von Asphalten im Straßenbau immer häufiger eingesetzt.

Im beantragten Forschungsprojekt werden die Auswirkungen viskositätsverändernder Zusätze auf den Schichtenverbund untersucht. Anhand verschiedener Schichtkombinationen und -verbindungen ist der Schichtenverbund unter Berücksichtigung unterschiedlicher viskositätsverändernder Zusätze zu ermitteln und zu bewerten.

Zur Herstellung der Prüfkörper wird sowohl realitätsnah Mischgut auf dem Testfeld der RWTH Aachen eingebaut als auch im Laboratorium beider Forschungsstellen weiterverarbeitet.

Ziel ist es u.a., die Ursache des negativen Einflusses der viskositätsverändernden Zusätze auf die Verbundwirkung zu erforschen und somit die Dauerhaftigkeit von Straßenbefestigungen zu verbessern.

KMU können von den Ergebnissen direkt profitieren, den Schichtenverbund besser steuern und bewerten und das Schadenspotential reduzieren. Die Integration der Ergebnisse in technische Regelwerke ermöglicht die Umsetzung einheitlicher Verfahren.

Ergebniszusammenfassung:

Der Schichtenverbund zwischen den Asphaltschichten eines Straßenaufbaus leistet einen essenziellen Beitrag für die Dauerhaftigkeit und somit der Verfügbarkeit der Straße. Der Einsatz von viskositätsverändernden Zusätzen in

Asphaltmischgütern gewinnt zunehmend an Bedeutung. Es ist erforderlich, den Einfluss der Zusatzstoffe auf den

Schichtenverbund der hergestellten Schichten zu untersuchen, um negative Einflüsse ausschließen zu können und daraus mögliche Konsequenzen des Einsatzes im Hinblick auf die Nutzungsdauer abzuschätzen.

Die umfangreichen Untersuchungen zur Schersteifigkeit, z.B. Variation der Menge der viskositätsverändernden Zusätze, Variation der Art und der Menge der Bitumenemulsion und der Temperatur der Asphaltunterlage, konnten keinen negativen Einfluss der viskositätsverändernden Zusätze auf den Schichtenverbund nachweisen.

Vergleiche zwischen dem z.Zt. in Deutschland angewandten statischem Abscherversuch und dem zyklischen

Schersteifigkeitsversuch ergaben, dass mit dem statischen Abscherversuch die im Straßenbau vorherrschenden, zyklischen und ortsveränderlichen Beanspruchungen an der Schichtgrenze nicht praxisnah simuliert werden können. Auch ist dieses Verfahren ungeeignet, um Materialparameter für die rechnerische Prognose der Nutzungsdauer abzuleiten.

Im Rahmen der Prüfungen des Einflusses von viskositätsverändernden Zusätzen auf das Ermüdungsverhalten des

Schichtenverbunds von Asphalt konnte kein Einfluss festgestellt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass im Rahmen der verwertbaren Versuchsergebnisse unabhängig der verwendeten Zusatzstoffe, das Ermüdungsverhalten denen der Referenzvariante ohne Zusätze entspricht.

Da kein negativer Einfluss hinsichtlich Schersteifigkeit und Scherermüdung ermittelt werden konnte, können sowohl

Hersteller der Zusatzstoffe, als auch Verwender der Produkte bei sachgemäßer Verwendung von dem Potential der

Erstellung eines dauerhaften Schichtenverbunds ausgehen.