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Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften von modifiziertem Gussasphalt

Veröffentlicht am: 15. Juni 2005

Im Rahmen dieser Diplomarbeit werden die Einflüsse eines Wachszusatzes auf Gussasphalt ermittelt. Von besonderem Interesse war hierbei das Verhalten des Additivs auf die Verarbeitbarkeit beim Einbau, auf die Wärmestandfestigkeit bei sommerlichen Temperaturen und auf das Tieftemperaturverhalten im Winter. Diese Zustände wurden im Labor nachgestellt und mit den geeigneten Methoden überprüft.

Die Eignung eines Gussasphaltes wird im wesentlichen durch drei Faktoren bestimmt:

    die Wärmestandfestigkeit
    das Kälteverhalten oder die Neigung zur Rissbildung
    die Verarbeitbarkeit.

Die zunehmende Anzahl der Schwerfahrzeuge führt zusammen mit erhöhten Achslasten und Gesamtgewichten und veränderten Reifentypen zu einer erhöhten Beanspruchung des Straßenoberbaus. In den letzten Jahren hat die Anzahl der Schwerfahrzeuge stetig zugenommen. Im Autobahnnetz ist eine mittlere Zuwachsrate von 3 bis 5 % zu verzeichnen. Durch die Angleichung der Fahrzeuggewichte in der Europäischen Union, wurden schon vor längerer Zeit höhere Achslasten und Gesamtgewichte festgelegt, im speziellen wurde die zulässige Belastung der Antriebsachse von 10 t auf 11,5 t angehoben und die zulässigen Gesamtgewichte von LKW-Zügen und Sattelzügen liegen nunmehr bei 40 t. Durch den Übergang von herkömmlichen Zwillingsreifen auf Niederquerschnitts-Zwillingsreifen oder Supersinglereifen und durch einen höheren Reifeninnendruck erhöht sich die Beanspruchung des Straßenoberbaus zusätzlich.

Durch die kleineren Lasteinleitungsflächen entstehen einerseits größere Normalspannungen und zum anderen auch höhere Scherspannungen. Unter der Belastung der LKW-Reifen entstehen Druckspannungen an der Fahrbahnoberfläche und Biegezugspannungen an der Unterseite des Asphaltpaketes. Bei zunehmender Anzahl von Lastübergängen und bei höheren Temperaturen können durch den Einfluss der viskosen Komponente im Bindemittel bleibende Verformungen, also Spurrinnen entstehen. Besonders bei tiefen Temperaturen kann es zu vorzeitiger Rissbildung kommen. Bei versprödeten, gealterten Straßenbelägen verlaufen diese in regelmäßigen Abständen meist quer zur Straßenachse und gehen von der kalten Belagsoberfläche aus. Die Ursache ist das Vorhandensein thermisch induzierter – sogenannter kryogener – Zugspannungen. Sie entstehen, wenn der thermische Schrumpf bei Abkühlung durch äußere Zwängungen teilweise oder vollständig verhindert wird. Risse entstehen dann, wenn sie die Größe der ebenfalls temperaturabhängigen Zugspannungen des Asphalts erreichen.

Bei höheren Temperaturen ( + 20°C) verhindert zunächst das Relaxationsvermögen des Asphalts das Entstehen von Zugspannungen bei Abkühlung. Mit abnehmender Temperatur steigt dann die Viskosität des Bitumens und somit auch die Zugviskosität des Asphaltes an, was sich in einem nachlassenden Relaxationsvermögen und einem mit der Abkühlung progressiven Anstieg der kryogenen Zugspannungen zeigt. Bei einer bestimmten Temperatur (unterhalb des Gefrierpunktes) ist dann die Zugviskosität des Asphaltes praktisch "eingefroren" und ein weiterer Temperaturabfall bewirkt einen zur Abkühlung proportionalen Spannungsanstieg bis zum Bruch oder Entstehung eines Risses. Abkühlrisse gefährden die Lebensdauer der Fahrbahn, da sie Angriffstellen für das Eindringen von Wasser, Tausalzen, lösenden Substanzen sowie für Pflanzenbewuchs und Verwitterung bilden.

Informationen

Fachgebiet: Verkehrswegebau » Straßenbau
Hochschule: Fachhochschule Frankfurt / Main | Prof. Dipl.-Ing. Gunnar Santowski
Grad der Arbeit: Diplomarbeit
Umfang: 135
Note: 1
Abgabedatum: 15.06.2005