Beiträge zur Beschreibung des Verhaltens von Asphalt unter zyklisch-dynamischer Druckschwellenbelastung

Abstract

Zsfassung in dt. SpracheZiel dieser Dissertation ist eine umfassende Beschreibung des Materialverhaltens von Asphalt unter zyklisch-dynamischer Druckschwellbelastung. Zu diesem Zweck wird der triaxiale Druckschwellversuch (TCCT), der zur Zeit hauptsächlich für die Ermittlung des Verfor-mungswiderstandes bei hohen Temperaturen nach (EN 12697-25, 2005) eingesetzt wird, auf verschiedene Anwendungsmöglichkeiten hin untersucht. Daraus ergeben sich vier wesentliche Fragestellungen.Im ersten Teil der Arbeit wird eine alternative Bewertungsmethode für Standard-TCCT nach (EN 12697-25, 2005) entwickelt. Bisher wird die Kriechkurve durch eine lineare Funktion im quasi-linearen Bereich dieser Kurve angenähert. Die Steigung der Linearen, die lineare Kriechrate fc, wird als Beurteilungskriterium für die Beständigkeit gegen bleibende Verfor-mungen herangezogen. Allerdings wird der quasi-lineare Teil der Kriechkurve in der Europäi-schen Prüfnorm nicht näher definiert. Dies führt dazu, dass die ermittelte Kriechrate von der Festlegung des Beginns und des Bereichs des quasi-linearen Kriechens abhängig ist. Bei der Auswertung einer Vielzahl an Standard-TCCTs wurde erkannt, dass die viskoelastische Mate-rialreaktion nach einer bestimmten Anzahl an Lastwechseln konstant bleibt. Ein neues Ver-fahren wird vorgestellt, mit dem dieser Zeitpunkt ermittelt werden kann. Nach dieser Ein-schwingphase stellt die Kriechkurve in der log/lin Darstellung eine Gerade dar, sie kann also durch eine logarithmische Funktion beschrieben werden.Zwischen der linearen Kriechrate fc und der logarithmischen Kriechrate b besteht eine ausgezeichnete Korrelation. Weiters wird gezeigt, dass Prüfergebnisse deutlich genauer in Hinblick auf das Verformungsverhalten be-wertet werden können, wenn nicht nur die axiale, sondern auch die radiale Verformung wäh-rend des Versuchs aufgezeichnet wird. Dadurch kann nicht nur die gesamte Axialdehnung [epsilon]ax,tot, sondern auch deren volumetrischer [epsilon]ax,vol und deviatorischer Anteil [epsilon]ax,dev ermittelt wer-den. Beide Komponenten stehen für die unterschiedlichen Ursachen von Spurrinnenbildung in der Praxis. Die gewonnen Daten müssen also für eine zukünftige Optimierung der Mischgut-zusammensetzung abgestimmt auf den Einsatz des Mischguts herangezogen werden.Eine zweite Fragestellung betrifft das viskoelastische Materialverhalten von Asphalt in zykli-schen Druckschwellversuchen (CCT). Da nicht nur die Reaktion in axialer Richtung, sondern auch in der radialen Ebene untersucht werden soll, werden zunächst Dehnungsmessstreifen als adäquates System zur Messung der Umfangsdehnung eingeführt. Diese werden direkt auf die Probekörper rund um die Mantelfläche am Umfang appliziert. Ein umfangreiches Prüf-programm an Mischgut mit Oxidationsbitumen und polymermodifiziertem Bitumen mit Vari-ation der Prüftemperatur und -frequenz wird präsentiert. In einem ersten Schritt wird unter-sucht, ob die Materialreaktion davon abhängt, ob der Probekörper fest mit dem Laststempel verbunden ist oder nicht. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Materialphasenwinkel unabhängig von der Konfiguration sind. Probekörper, die nicht fest mit den Lastplatten ver-bunden sind, reagieren jedoch weicher, der dynamische Modul ist um 10% bis 20% niedriger. In einem weiteren Schritt werden Einflüsse von Temperatur, Frequenz, Bitumen- und Hohl-raumgehalt auf das viskoelastische Materialverhalten analysiert. Alle Prüfergebnisse zeigen, dass der axiale Phasenwinkel zwischen axialer Belastung und axialer Reaktion kleiner ist, als der radiale Phasenwinkel zwischen axialer Belastung und radialer Reaktion. Nach einer ein-gehenden Untersuchung auf mögliche Störquellen für dieses Phänomen wird schließlich die These aufgestellt, dass der Unterschied in den Phasenwinkeln materialinhärent ist. Direkt da-mit zusammenhängend wird die dynamische Querdehnzah