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VSVI - Seminar 27. März 2008
Die neue TP - Asphalt
Nordlabor GmbH für bautechnische Prüfungen
Flensburger Straße 1525421 Pinneberg
Dipl.-Ing. Kerstin SchindlerE-mail: [email protected]
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Gliederung:
I. Allgemeines
II. Änderungen bei den empirischenPrüfverfahren nach TP Asphalt-StB
III. Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer Prüfnorm
IV. Ausblick: fundamentale Anforderungen
Forschungsgesellschaft für Straßen-und Verkehrswesen
Arbeitsgruppe Asphaltstraßen
Technische Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau
TP Asphalt-StB 07
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I. Allgemeines
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Technische Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau TP Asphalt-StB 07
zusätzlich:
Umsetzung der DIN EN 12697 in ein nationales Regelwerk
DIN EN 12697 Teil x
TP Asphalt-StBTeil x
Teil 0: Vorbemerkungen und Gliederung (TP A-0)
Ausgabe 2007
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TP Asphalt-StB 07
Teil 0: Vorbemerkungen und Gliederung (TP A-0)(Bearbeitungsstand 27.11.2007)
Gliederung der Technischen Prüfvorschriften Asphalt
DIN ENUmsetzung in die TP A:
25 Teile fertig / in Bearbeitung3 Teile folgen später
DIN ENBisher nicht für eine Umsetzung in die TP Avorgesehen:
14 Teile derzeit außen vor
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TP Asphalt-StB 07
Teil 0: Vorbemerkungen und Gliederung (TP A-0)(Bearbeitungsstand 27.11.2007)
Gliederung der Technischen Prüfvorschriften Asphalt
DIN EN TPA Prüfung12697-1 1 Bindemittelgehalt12697-2 2 Korngrößenverteilung12697-3 3 Rückgewinnung Bindemittel – Rotationsverdampfer12697-5 5 Rohdichte Asphalt12697-6 6 Raumdichte von Asphalt-Probekörpern12697-8 8 Volumetrische Kennwerte von Asphalt-Probekörpern
und Verdichtungsgrad12697-10 10 Verdichtbarkeit von Walzasphalt mit Hilfe des Marshall-Verfahrens12697-11 11 Haftverhalten zwischen Gestein und Bitumen12697-12 12 Wasserempfindlichkeit von Asphalt-Probekörpern12697-13 13 Mischguttemperatur12697-14 14 Wassergehalt
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TP Asphalt-StB 07
Teil 0: Vorbemerkungen und Gliederung (TP A-0)(Bearbeitungsstand 27.11.2007)
Gliederung der Technischen Prüfvorschriften Asphalt
DIN EN TPA Prüfung12697-17 17 Kornverlust von Probekörpern aus OPA12697-18 18 Ablaufen von Bindemittel aus SMA und OPA12697-19 19 Durchlässigkeit von Asphalt-Probekörpern12697-20 20 Eindringtiefe an Gussasphaltwürfeln12697-22 22 Spurbildungsversuch12697-23 23 Indirekte Zugfestigkeit von Asphaltprobekörpern12697-27 27 Probenahme12697-28 28 Vorbereitung von Proben12697-29 29 Maße von Asphalt-Probekörpern12697-30 30 Herstellung von Asphalt-Probekörpern mit dem Marshall-
Verdichtungsgerät
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TP Asphalt-StB 07
Teil 0: Vorbemerkungen und Gliederung (TP A-0)(Bearbeitungsstand 27.11.2007)
Gliederung der Technischen Prüfvorschriften Asphalt
DIN EN TPA Prüfung12697-33 33 Herstellung von Asphalt-Probeplatten mit dem Walzsektor-
Verdichtungsgerät12697-34 34 Marshall-Stabilität und -Fließwert12697-35 35 Asphaltmischgut im Laboratorium12697-42 42 Fremdstoffgehalt im Asphaltgranulat
Später folgen:12697-24 24 Beständigkeit gegen Ermüdung12697-25 25 Verformungswiderstand bei Wärme mit Druckschwellversuch
25A Teil A: Dyn. SEV an Gussasphalt25B Teil B: Druckschwellversuch an Walzasphalt
12697-26 26 Steifigkeit
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TP Asphalt-StB 07
Teil 0: Vorbemerkungen und Gliederung (TP A-0)(Bearbeitungsstand 27.11.2007)
5. Gliederung der Technischen Prüfvorschriften Asph alt
DIN EN TPA Prüfung12697-4 4 Rückgewinnung des Bindemittels mit der Fraktionierkolonne12697-7 7 Raumdichte von Asphalt-Probekörpern mit Gamma-Strahlen12697-15 15 Entmischungsneigung12697-16 16 Abrieb durch Spikereifen12697-21 21 Stempeleindringversuch an Asphalt-Probeplatten12697-31 31 Herstellung Asphalt-Probekörper mit Gyrator-Verd.gerät12697-32 32 Herstellung Asphalt-Probekörper mit Vibrations- Verd.gerät12697-36 36 Dicke von Fahrbahnbefestigungen aus Asphalt12697-38 38 Prüfeinrichtung und Kalibrierung12697-39 39 Bindemittelgehalt - Thermoanalyse12697-40 40 Durchlässigkeit in situ12697-41 41 Widerstand gegen chemische Auftaumittel12697-43 43 Treibstoffbeständigkeit
Nicht für die Umsetzung vorgesehen sind:
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II. Änderungen bei den empirischen Prüfverfahren
nach TP Asphalt-StB
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Bindemittelgehalt
TP Asphalt Teil 01
• Verfahrensprinzip wie bisher
• Heiß- und Kaltextraktion, automatische Geräte (Waschtrommel, Siebturm)
• Lösemittel (Trichlorethen, Toluol)
• Löslicher Bindemittelgehalt(Differenz- oder Rückgewinnungs-verfahren)
• UnlöslichesBunl = 0,014 ·F + 0,1 [M.-%]
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• Verfahrensprinzip wie bisher
• Änderungen bei den Siebweiten
45,0
31,5
22,4
16,0
11,2
8,0
5,0
2,0
0,71
0,25
0,09
45,0
31,5
22,4
16,0
11,2
8,0
5,6
2,0
1,0
0,25
0,125
0,063
22/32
16/22
11/16
8/11
5/8
2/5
1/2
0,25/1,0
0,125/0,25
0,063/0,125
0/0,63
32/45
grobe Gesteins-körnung
feine Gesteins-körnung
Füller
bisher DIN 1996-14
TP AsphaltTeil 02
Kornklasse Bereich
Korngrößenverteilung
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Bindemittelrückgewinnung
TP Asphalt Teil 03
• Verfahrensprinzip wie bisher
• 1l Kolben, nur Ölbad, (75±15) U/min
• Höchstdauer
für Extraktion und Rückgewinnung max. 20 Stundenfür Destillationsvorgang max. 2 Stunden
• Temperatur, Druck
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Erste Phase Zweite Phase
Art des Lösemittels
Siede-punkt
[°C]
Trichlorethen 87,0
Toluol 110,6
Temperatur
T1
[°C]
90
110
Druck
P1
[hPa]
400
400
Temperatur
T2
[°C]
160
160
Druck
P2
[hPa]
20
20
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Rohdichte
• Prüfflüssigkeit Wasser• Verfahrensprinzip wie bisher• Druck, Zeit
innerhalb 30 min auf 30 hPa (bisher: 20)Aufrechterhaltung 15 min (bisher: 30)
• Berechnung des Ergebnisses ohneKorrekturfaktor
TP Asphalt Teil 05
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Raumdichte
TP Asphalt Teil 06• Verfahrensprinzipien wie bisher• 3 Verfahren A Tauchwägung
B WassersättigungTauchwägungAbtupfen
D Ausmessen
Anwendungsgrenzen Verfahren Raumdichte nach DIN EN 13108-20
Vmax ca. 0 Vol.-%
Vmax≤ 7 Vol. %
Vmax≥ 10 Vol. %
A ρbd MA
B ρbssd AC D, AC B, AC TD, SMA
D ρbdim AC T, PA
(7 Vol.-% < Vmax < 10 Vol.-% C Paraffinieren)
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Herstellung von Marshall-Probekörpern
TP Asphalt Teil 30
• Verfahrensprinzip wie bisher
• Verdichtungstemperaturenviskositätsabhängig(DIN EN 12697-30)
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Bitumensorte nach der DIN EN 12591
Verdichtungstemperatur [°C]
20/30 180 ± 5
30/45 175 ± 5
50/70 150 ± 5
70/100 145 ± 5
160/220 135 ± 5
Polymermodifizierte Bitumen nach der
DIN EN 14023
Verdichtungstemperatur [°C]
10/40-65 (PmB 25) 175 ± 5
25/55-55 (PmB 45) 150 ± 5
45/80-50 (PmB 65) 150 ± 5
120/200-40 (PmB 130) 135 ± 5
40/100-65 (PmB H) 150 ± 5
Festgelegte Verdichtungstemperaturen:
wegen der Unsicherheit über die Auswirkung auf die Raumdichte
wie bisher
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III. Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer Prüfnorm
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer Norm
Herstellung von Probekörpern• TP A-33: Walzsektor-Verdichtungsgerät
Prüfverfahren• TP A-22: Spurbildungsversuch• TP A-25: Dynamischer Eindringversuch an Gussasphalt• TP A-23: Indirekte Zugfestigkeit von Asphalt-Probekörpern• TP A-12: Wasserempfindlichkeit von Asphalt-Probekörpern• TP A-17: Kornverlust von Probekörpern aus Offenporigem Asphalt• TP A-11: Haftverhalten zwischen Gestein und Bitumen• TP A-10: Verdichtbarkeit von Walzasphalt mit Hilfe von
Marshall-Probekörpern
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-33: Walzsektor-Verdichtungsgerät
© Fa.Freundl
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-33: Walzsektor-Verdichtungsgerät
Asphaltmischgut • Laboratoriumsprobe, hergestellt gemäß TP A-35• Probe aus Asphaltmischanlage, gemäß TP A-27 entnommen und
gemäß TP A-28 wiedererwärmt
Verdichtung• Vorverdichtung• Hauptverdichtung
Neu:VerdichtungstemperaturenÜberprüfung des Verdichtungserfolges• Plattendicke (Spannweite max. 7,5 % des Mittelwertes)• Verdichtungsgrad: 99 – 101 %
Entspricht weitestgehend der ALP A-StB, Teil 11
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-33: Walzsektor-Verdichtungsgerät
Bitumensorte nach der DIN EN 12591
Verdichtungstemperatur [°C]
20/30 180 ± 5
30/45 175 ± 5
50/70 150 ± 5
70/100 145 ± 5
160/220 135 ± 5
Polymermodifizierte Bitumen nach der
DIN EN 14023
Verdichtungstemperatur [°C]
10/40-65 (PmB 25) 175 ± 5
25/55-55 (PmB 45) 150 ± 5
45/80-50 (PmB 65) 150 ± 5
120/200-40 (PmB 130) 135 ± 5
40/100-65 (PmB H) 150 ± 5
Festgelegte Verdichtungstemperaturen:
zur Zeit noch in Diskussion
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-33: Walzsektor-Verdichtungsgerät
Verdichtungsverfahren:
Vorverdichtung (weggeregelt, 0,5 s Pause je Übergan g)• weggeregelt bis 2,6 kN Höchstlast (-0,5 mm je Übergang)• 5 Übergänge bei konstanter Höhe• +0,5 mm je Übergang Entfernen der Last
Hauptverdichtung (kraftgeregelt, 1,0 s Pause je Übe rgang)• Glätten: 15 Übergänge, 0,52 kN• Verdichten: 15 Übergänge, gleichm. Laststeigerung auf 19,5 kN• Entlasten: 15 Übergänge bei gleichm. Reduzierung der Last
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-22: Spurbildungsversuch
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-22: Spurbildungsversuch
„ALT“ „NEU“ Merkmal TP A-StB, Teil:
Spurbildungsversuch TP A-22
Spurbildungsversuch
Prüftemperatur 50±1 °C 60±1 °C
Temperiermedium Wasser Luft
Prüfräder V2A - Stahl Vollgummibereiftes Edelstahlrad
Durchmesser [mm] 203,5 ± 1 203 ± 2
Breite [mm] 47,0 ± 0,02 50 ± 5
Stahlform Probe
≥ (360 x 300 mm) 320 x 260 mm
≥ (360 x 260 mm) 320 x 260 mm
Messwerterfassung Genauigkeit: 0,01 mm Genauigkeit: 0,2 mm
Bezeichnung 20.000 Überrollungen
10.000 Zyklen
(1 Zyklus = 2 Überrollungen)
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-22: Spurbildungsversuch
Versuchsergebnisse:
• Absolute Spurrinnentiefe RDLuft (0,1 mm)• Proportionale Spurrinnentiefe PRDLuft (auf Plattendicke bezogen, 0,1 %)• Spurbildungsrate WTSLuft (auf 1000 Zyklen bezogen
zwischen 5000 und 10000)
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-25A: Dynamischer Stempeleindringversuch an Gussasp halt
© TU BS© TU BS
30
Spa
nnun
g
Zeit
1 s´ 1 s
Belastungsschema nachDIN EN 12697
Belastungsschema nach„alter TP“
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-25A: Dynamischer Stempeleindringversuch an Gussasp halt
„ALT“ „NEU“
Merkmal TP A-StB, Teil: Dynamischer
Eindringversuch
TP A-25: Dynamischer
Eindringversuch
Spannungsform Haversine Blockimpuls
Unterspannung Oberspannung
0,08 0,35
0,01 0,10
Abbruchkriterium 2.500 3.600
Ergebnisdarstellung ETdyn [mm] εn [%]
ggf: Kriechrate fc
Kriechzahl En
Derzeit in der DiskussionZiel:Gleiche Prüfbedingungenwie in der „alten“ TP A-StB
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-23: Indirekte Zugfestigkeit von Asphalt-Probekörp ern
Zug-bruch
Verformungs-bruch
Kombinations-bruch
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-23: Indirekte Zugfestigkeit von Asphalt-Probekörp ern
Prüfgerät:Marshall-Presse mit mindestens 28 kN Prüflast50±2 mm/min Belastungsgeschwindigkeit
Probekörper:∅ 100 ± 3 mm∅ 150 ± 3 mm
Lasteinleitungsstreifen12,7 mm19,1 mm
Konkav geformt
Prüftemperatur:Derzeit +5 bis +25 °C zulässig, +5 ± 2 °C sind empfoh len
Prüfergebnis:Indirekte Zugfestigkeit ITS
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-12: Wasserempfindlichkeit von Asphalt-Probekörpe rn
Prüfverfahren nach TP A-23
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-12: Wasserempfindlichkeit von Asphalt-Probekörpe rn
Prüfung von 6 Proben mittels Spaltzugversuch gemäß TP A-23- 3 Proben konditioniert (mit Unterdruck)- 3 Proben trocken gelagert
Prüftemperatur: 15 ± 2 °C
Prüfergebnis:(Indirekt Tensile Strength)
100⋅=trocken
nass
ITS
ITSITSR
ITS: Mittelwert der 3 Einzelwerte der jeweiligen Gruppe
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-12: Wasserempfindlichkeit von Asphalt-Probekörpe rn
„ALT“ „NEU“ Merkmal Arbeitsanleitung
Haftverhalten TP A-12
Wasserempfindlichkeit
Probekörper MPK (2x50) Bohrkerne
MPK (2x35) Bohrkerne
Prüftemperatur 10 ± 1 °C 15 ± 2 °C
Lagerung der beanspruchten Gruppe
Unterschiedlicher Restdruck Andere Temperatur
Lagerung der unbeanspruchten Gruppe
Wasserbad (Prüfung feucht)
Wasserbad / verpackt (Prüfung trocken)
Ergebnis Abfall der
Spaltzugfestigkeit [%]
Verhältniswert [%] (beansprucht/unbeansprucht)
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-17: Kornverlust von Probekörpern aus Offenporigem A sphalt
© TU BS
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-17: Kornverlust von Probekörpern aus Offenporigem A sphalt
Proben:5 Marshall-Probekörper (OPA)
Prüfbedingungen:Prüftemperatur 20 oder 25 °C (wird derzeit diskutie rt)300 Umdrehungen bei 30 bis 33 UpM(ohne Stahlkugeln, ausschließlich 1 MPK)
Prüfergebnis:Kornverlust bezogen auf das Ausgangsgewicht (Mittel aus 5 MPK)Angaben zur Bruchart: Innerhalb Gesteinskörner
Im BindemittelfilmGrenzfläche zwischen Bindemittel und Gestein
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-11: Haftverhalten zwischen Gestein und Bitumen
Pyknometer-Rollgerät:40 UpM bei Straßenbaubitumen (Pen > 100)60 UpM bei Straßenbaubitumen (Pen ≤ 100)
bei modifizierten Bitumenbei Einsatz von Haftverbesserern
© TU BS
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-11: Haftverhalten zwischen Gestein und Bitumen
Ablesung:Visuelle Schätzung durch 2 Laboranten(unbeeinflusst voneinander !)
Schätzen der Bitumenumhüllung auf 5 % genau
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-11: Haftverhalten zwischen Gestein und Bitumen
Ablesung:Visuelle Schätzung durch 2 Laboranten(unbeeinflusst voreinander !)
Schätzen der Bitumenumhüllung auf 5 % genau
Prüfergebnis:Mittelwert aus denje 2 Ablesungen beiden 3 Proben
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Vorstellung neuer Prüfverfahren nach europäischer NormTP A-10: Verdichtbarkeit mit dem Marshall-Verfahren
Praktisch identisch mit:
„Arbeitsanleitung für die Bestimmung der Verdichtbarkeit von Walzasphalt mit Hilfe des Marshall-Verfahrens“
2 Verfahren:- Messprinzip Dichteänderung (C-Wert)- Messprinzip Dickeänderung (T-Wert)
Derzeitiger Unterschied:
Viskositätsabhängige Verdichtungstemperaturen
Wird derzeit noch diskutiert
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IV. Ausblick fundamentale Anforderungen
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Schwerpunktverlagerung zu Prüfverfahren,
die fundamentale Eigenschaften ansprechen
- Tieftemperaturverhalten
- Verformungsverhalten
- Ermüdungs- und Steifigkeitsverhalten
Folge der europäischen Harmonisierung:
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Tieftemperaturverhalten
Zug- und Abkühlversuche
© TU BS
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Druckschwellversuch© TU BS
dyn. Stempeleindringversuch© TU BS
Verformungsverhalten
Triaxialversuch
© TU BS
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Ermüdungsverhalten
Zugschwellversuch
© TU BS
dyn. Spaltzugversuch
© TU DD
Vier-Punkt-Biegeversuch
© TU BS
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !
Nordlabor GmbH für bautechnische Prüfungen
Flensburger Straße 1525421 Pinneberg
Dipl.-Ing. Kerstin SchindlerE-mail: [email protected]