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Adhäsion von Bitumen am Gestein
Die Adhäsion zwischen Bindemittel und Gesteinskörnung zählt zu den wichtigen Asphalteigenschaften. Mangelndes Haftverhalten kann zu erheblichen Schäden an den Asphaltbefestigungen führen. Aus diesem Grunde besteht großes Interesse an Prüfverfahren, mit denen das Haftverhalten beurteilt werden kann. Die Europäische Asphaltprüfnorm DIN EN 12697 mit den Teilen 11 und 12 beschreibt Verfahren zur Beurteilung der Adhäsion am Einzelkorn und im Asphalt. Am Einzelkorn sind dies der Rolling-Bottle-Test (A), eine statische Wasserlagerung (B) und ein Verfahren der Bindemittelablösung im siedenden Wasser (C). Nach der DIN EN 12697- 12 wird die Wasserempfindlichkeit am Asphalt anhand der Änderung der Spaltzugfestigkeit trockener gegenüber nass gelagerter Marshall-Probekörper beurteilt. Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit ist es, die Aussagefähigkeit der Versuche für das Deutsche Baustoffspektrum zu überprüfen, versuchstechnische Parameter zu überprüfen und zusätzlich nicht in der EN enthaltene Untersuchungsmethoden, nämlich die Kontaktwinkelmessung und den zentrischen Zugversuch, auf ihre Eignung zu überprüfen. Die in dem Untersuchungsprogramm verwendeten Baustoffe, Gesteinskörnungen und Bitumen wurden so ausgewählt, dass das weite Spektrum der in Deutschland eingesetzten Gesteine (mutmaßlich - haftkritische und haftunkritische - 5 Gesteine) und Bitumen (2 polymermodifizierte Bitumen sowie 4 Provenienzen von Straßenbaubitumen) erfasst wurden. Die Ergebnisse der Untersuchungen können wie folgt zusammengefasst werden: - Der Rolling-Bottle-Test erweist sich trotz Schwächen, die in der mechanischen Beanspruchung durch die Rollbewegung zu suchen sind, als ein gut geeigneter Versuch. - Das Verfahren B der einfachen Wasserlagerung bringt keine Differenzierung der Ergebnisse, - Der Versuch C mit siedendem Wasser und dem Vergleich mit einer Kalibrierkurve ist sehr aufwändig und weniger aussagefähig als der Rolling- Bottle-Test und bringt deshalb keinerlei Vorteile. - Die angewendete Kontaktwinkelmessung unter Wasser differenziert die Gesteins-/Bitumenkombinationen nicht ausreichend und ist für polymermodifiziertes Bindemittel überhaupt nicht anwendbar. - Die Beurteilung der Wasserempfindlichkeit an Asphalt mittels Änderung der Spaltzugfestigkeit ist mit erheblichen Versuchsstreuungen verbunden und liefert nur dann brauchbare Ergebnisse, wenn der Versuch mehrfach wiederholt wird und der Hohlraumgehalt sehr genau angesteuert wird. - Der zentrische Zugversuch und der damit berechnete Unterschied der Zugfestigkeit trockener gegenüber wassergelagerter prismatischer Probekörper sind dem in der DIN EN 12697-12 beschriebenen Verfahren des Abfalls der Spalt- Zugfestigkeit nach ersten Ergebnissen deutlich überlegen. Forschungsbedarf wird in der Optimierung des zentrischen Zugversuches gesehen, da die Ergebnisse gegenüber des Verfahrens der Spaltzugfestigkeitsänderung als wesentlich differenzierter und damit geeigneter zur Beurteilung des Haftverhaltens angesehen werden. Wenn die verfahrenstechnischen Randbedingungen für den zentrischen Zugversuch durch ein entsprechendes Untersuchungsprogramm optimiert wurden, sollte der zentrische Zugversuch in die Europäische Norm als Verfahren in die EN 12697-12 eingebracht werden und dann das dort beschriebene Verfahren über die Änderung der Spaltzugfestigkeit ersetzen.
among the major asphalt properties. A lack of bonding can lead to significant damage to the asphalt pavement. Thus there is great interest in testing methods with which the adhesion properties can be assessed. The European standard DIN EN 12697 with the parts 11 and 12 describes procedures for assessing the adhesion at the aggregate grains and in the asphalt. For aggregates, these are the Rolling- Bottle-Test (A), the static water storage (B) and a detachment of binder in boiling water (C). According to DIN EN12697-12, the water sensitivity of asphalt is evaluated by the change of the indirect tensile strength of dry Marshall samples compared to wet samples. The aim of this research-project was to investigate the validity of the test methods for the german building materials spectrum, to check technical testing parameters and additionally review the suitability of test methods which are not included in EN, namely the contact angle measurement and the direct tensile strength test. The materials used in the investigation - 5 types of aggregates (considered as good to poor adhesive aggregates) and 6 binders (4 different provenances) - were selected to cover the wide spectrum of building materials used in Germany. The results of the investigations can be summarized as follows: - The Rolling-Bottle-Test can be rated as a well suitable testing method despite disadvantages due to the mechanical strain by the rolling process. - The static water storage (procedure B) brings no differentiation of results, the testing method C of detachment in boiling water and the comparison to a calibration-curve is very complex and less meaningful than the Rolling-Bottle-Test and therefore brings no benefits. - The contact angle measurement does not differentiate sufficiently aggregate/binder combinations and can not be applied for polymer modified binders. - The assessment of the water sensitivity of asphalt by determining the change of the indirect tensile strength is associated with significant dispersion of the test results. Useful results can only be obtained if the test is repeated several times and the void content of the specimen is controlled very closely. - The direct tensile strength test in combination with the calculated difference of the tensile strength between dry prismatic specimen and wet specimen is - regarding the first results - clearly superior to the testing method described in EN 12697-12 (change of indirect tensile strength). Further research is needed in order to optimize the direct tensile strength test. In particular, the modality of water immersion and storage has to be optimized, since it was discovered that the type of water storage of Marshall samples according to the European standard can lead to an increase of the indirect tensile strength. If this question is resolved, the direct tensile strength test should be introduced to the European standard as a further testing method in EN 12697-12 replacing the method of determining the indirect tensile strength
Adhäsion von Bitumen am Gestein
Die Adhäsion zwischen Bindemittel und Gesteinskörnung zählt zu den wichtigen Asphalteigenschaften. Mangelndes Haftverhalten kann zu erheblichen Schäden an den Asphaltbefestigungen führen. Aus diesem Grunde besteht großes Interesse an Prüfverfahren, mit denen das Haftverhalten beurteilt werden kann. Die Europäische Asphaltprüfnorm DIN EN 12697 mit den Teilen 11 und 12 beschreibt Verfahren zur Beurteilung der Adhäsion am Einzelkorn und im Asphalt. Am Einzelkorn sind dies der Rolling-Bottle-Test (A), eine statische Wasserlagerung (B) und ein Verfahren der Bindemittelablösung im siedenden Wasser (C). Nach der DIN EN 12697- 12 wird die Wasserempfindlichkeit am Asphalt anhand der Änderung der Spaltzugfestigkeit trockener gegenüber nass gelagerter Marshall-Probekörper beurteilt. Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit ist es, die Aussagefähigkeit der Versuche für das Deutsche Baustoffspektrum zu überprüfen, versuchstechnische Parameter zu überprüfen und zusätzlich nicht in der EN enthaltene Untersuchungsmethoden, nämlich die Kontaktwinkelmessung und den zentrischen Zugversuch, auf ihre Eignung zu überprüfen. Die in dem Untersuchungsprogramm verwendeten Baustoffe, Gesteinskörnungen und Bitumen wurden so ausgewählt, dass das weite Spektrum der in Deutschland eingesetzten Gesteine (mutmaßlich - haftkritische und haftunkritische - 5 Gesteine) und Bitumen (2 polymermodifizierte Bitumen sowie 4 Provenienzen von Straßenbaubitumen) erfasst wurden. Die Ergebnisse der Untersuchungen können wie folgt zusammengefasst werden: - Der Rolling-Bottle-Test erweist sich trotz Schwächen, die in der mechanischen Beanspruchung durch die Rollbewegung zu suchen sind, als ein gut geeigneter Versuch. - Das Verfahren B der einfachen Wasserlagerung bringt keine Differenzierung der Ergebnisse, - Der Versuch C mit siedendem Wasser und dem Vergleich mit einer Kalibrierkurve ist sehr aufwändig und weniger aussagefähig als der Rolling- Bottle-Test und bringt deshalb keinerlei Vorteile. - Die angewendete Kontaktwinkelmessung unter Wasser differenziert die Gesteins-/Bitumenkombinationen nicht ausreichend und ist für polymermodifiziertes Bindemittel überhaupt nicht anwendbar. - Die Beurteilung der Wasserempfindlichkeit an Asphalt mittels Änderung der Spaltzugfestigkeit ist mit erheblichen Versuchsstreuungen verbunden und liefert nur dann brauchbare Ergebnisse, wenn der Versuch mehrfach wiederholt wird und der Hohlraumgehalt sehr genau angesteuert wird. - Der zentrische Zugversuch und der damit berechnete Unterschied der Zugfestigkeit trockener gegenüber wassergelagerter prismatischer Probekörper sind dem in der DIN EN 12697-12 beschriebenen Verfahren des Abfalls der Spalt- Zugfestigkeit nach ersten Ergebnissen deutlich überlegen. Forschungsbedarf wird in der Optimierung des zentrischen Zugversuches gesehen, da die Ergebnisse gegenüber des Verfahrens der Spaltzugfestigkeitsänderung als wesentlich differenzierter und damit geeigneter zur Beurteilung des Haftverhaltens angesehen werden. Wenn die verfahrenstechnischen Randbedingungen für den zentrischen Zugversuch durch ein entsprechendes Untersuchungsprogramm optimiert wurden, sollte der zentrische Zugversuch in die Europäische Norm als Verfahren in die EN 12697-12 eingebracht werden und dann das dort beschriebene Verfahren über die Änderung der Spaltzugfestigkeit ersetzen.
among the major asphalt properties. A lack of bonding can lead to significant damage to the asphalt pavement. Thus there is great interest in testing methods with which the adhesion properties can be assessed. The European standard DIN EN 12697 with the parts 11 and 12 describes procedures for assessing the adhesion at the aggregate grains and in the asphalt. For aggregates, these are the Rolling- Bottle-Test (A), the static water storage (B) and a detachment of binder in boiling water (C). According to DIN EN12697-12, the water sensitivity of asphalt is evaluated by the change of the indirect tensile strength of dry Marshall samples compared to wet samples. The aim of this research-project was to investigate the validity of the test methods for the german building materials spectrum, to check technical testing parameters and additionally review the suitability of test methods which are not included in EN, namely the contact angle measurement and the direct tensile strength test. The materials used in the investigation - 5 types of aggregates (considered as good to poor adhesive aggregates) and 6 binders (4 different provenances) - were selected to cover the wide spectrum of building materials used in Germany. The results of the investigations can be summarized as follows: - The Rolling-Bottle-Test can be rated as a well suitable testing method despite disadvantages due to the mechanical strain by the rolling process. - The static water storage (procedure B) brings no differentiation of results, the testing method C of detachment in boiling water and the comparison to a calibration-curve is very complex and less meaningful than the Rolling-Bottle-Test and therefore brings no benefits. - The contact angle measurement does not differentiate sufficiently aggregate/binder combinations and can not be applied for polymer modified binders. - The assessment of the water sensitivity of asphalt by determining the change of the indirect tensile strength is associated with significant dispersion of the test results. Useful results can only be obtained if the test is repeated several times and the void content of the specimen is controlled very closely. - The direct tensile strength test in combination with the calculated difference of the tensile strength between dry prismatic specimen and wet specimen is - regarding the first results - clearly superior to the testing method described in EN 12697-12 (change of indirect tensile strength). Further research is needed in order to optimize the direct tensile strength test. In particular, the modality of water immersion and storage has to be optimized, since it was discovered that the type of water storage of Marshall samples according to the European standard can lead to an increase of the indirect tensile strength. If this question is resolved, the direct tensile strength test should be introduced to the European standard as a further testing method in EN 12697-12 replacing the method of determining the indirect tensile strength
Adhäsion von Bitumen am Gestein
Adhesion of bitumen on aggregates
Renken, Peter (author) / Wistuba, Michael P. (author) / Grönninger, Jens (author) / Schindler, Kerstin (author)
2010
138 Seiten, Bilder, 40 Tabellen, 23 Quellen
Report
German
Asphalt , Bitumen , Haftfähigkeit , Adhäsion , Bindemittel , Gestein , Korngröße , Kontaktwinkelmessung , Zugprüfung
Weiterführende Untersuchungen zur Beurteilung des Adhäsionsverhaltens zwischen Bitumen und Gestein
TIBKAT | 2017
|Weiterführende Untersuchungen zur Beurteilung des Adhäsionsverhaltens zwischen Bitumen und Gestein
UB Braunschweig | 2017
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