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Report (Bericht) zugänglich unter
URL: http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2011/161/


Entwicklung und Untersuchung von langlebigen Deckschichten aus Asphalt

Development and investigation of durable asphalt surface layers

Ludwig, Stefan

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Bindemittel , Bituminöses Mischgut , Dauerhaftigkeit , Deckschicht , Deutschland , Eigenschaft , Epoxidharz , Ermüdung (mater) , Festigkeit , Forschungsbericht , Gemisch , Griffigkeit , Verformung , Verhalten , Versuch , Viskosität
Freie Schlagwörter (Englisch): Behaviour , Binder , Bituminous mixture , Deformation , Durability , Epoxy resin , Fatigue (mater) , Germany , Mixture , Properties , Research report , Skid resistance , Strength (mater) , Test , Viscosity , Wearing course
Collection 1: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 23 Deckeneigenschaften
Collection 2: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 31 Bituminöse Baustoffe
Institut: Abteilung Straßenbautechnik
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe S: Straßenbau
Bandnummer: 58
ISBN: 978-3-86509-953-2
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 27.09.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Im Rahmen dieses Projektes sollte anhand von Laborversuchen überprüft werden, inwiefern die Verwendung von Epoxydharz als Bindemittelzusatz und der damit entstehende Epoxy Asphalt einen Beitrag zur Entwicklung eines hochstandfesten und langlebigen Asphaltdeckschichtbelages liefern kann. Die Bearbeitung des Forschungsprojektes gliederte sich in drei Phasen. Die erste Phase beinhaltete grundlegende Untersuchungen mit unterschiedlichen Epoxydharzsystemen. Ziel dieser Versuche war die Identifizierung des Materialverhaltens im Asphaltmischgut, der dafür geeigneten Bedingungen sowie eine Bestimmung erster mechanischer Eigenschaften. In der zweiten Phase wurden mit dem in Phase I ausgewählten Epoxydharzsystem in unterschiedlichen Konzentrationen die wichtigsten Bindemittel- und Mischgutkennwerte von Epoxy Asphalt mit Hilfe von standardisierten Prüfverfahren ermittelt und den Kennwerten von konventionellem Bindemittel bzw. Asphalt gegenübergestellt. Die Bindemitteluntersuchungen an den Bitumen-Epoxy-Gemischen lieferten als wesentliche Erkenntnis, dass die Zugabe des Epoxydharzes eine deutliche Reduzierung der Viskosität bewirkt. Die Epoxy Varianten besaßen eine deutlich verbesserte Verformungsbeständigkeit bei Wärme, wie die Ergebnisse der Spurbildungs- und der dynamischen Druckschwellversuche gezeigt haben. Die Probekörper aus Epoxy Asphalt wiesen erheblich kleinere Verformungen als die Probekörper der Referenzvarianten auf. Durch die Zugabe von Epoxydharz konnte sowohl das Haftverhalten des Bindemittels am Einzelkorn als auch das Haftverhalten im Mischgut gegenüber den Referenzvarianten wesentlich verbessert werden. Ferner konnte festgestellt werden, dass mit der Zugabe von Epoxydharz in das Asphaltmischgut der Widerstand gegen wiederholte zyklische Belastungen und damit der Ermüdungswiderstand deutlich verbessert wird. In der Phase III wurde zusätzlich die Reaktion des Epoxydharzes im Bitumen, die Extrahierbarkeit von Epoxy Asphalt, eine Bewitterung von Probekörpern sowie die Griffigkeitsentwicklung unter einer Verkehrsbelastung untersucht. Nach Abschluss der Untersuchungen sind die Auswirkungen von Epoxydharz im Asphaltmischgut bekannt und die Veränderungen der Eigenschaften konnten identifiziert werden. Das Potential von Epoxy Asphalt als alternative und innovative Bauweise für hochbelastete Verkehrsflächen mit hoher Dauerhaftigkeit konnte im Labormaßstab zweifelsfrei nachgewiesen werden. Der Originalbericht enthält als Anhänge eine Beschreibung der Prüfverfahren (ANH. 1) sowie die Ergebnisse der BBR-Prüfungen (ANH. 2), der Spurbildungsversuche (ANH. 3), der Druckschwellversuche (ANH. 4), der Affinitätsprüfungen (ANH. 5) und der Dreipunkt-Biegeversuche (ANH. 6). Auf die Wiedergabe der Anhänge wurde in dieser Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sind dort einsehbar. Verweise auf die Anhänge im Berichtstext wurden zur Information des Lesers beibehalten.
Kurzfassung auf Englisch: In the framework of this project it must be investigated by the means of laboratory tests, to what extent epoxy resin as binder and thereby the resulting epoxy asphalt can contribute to the development of a highly stable and durable asphalt cover layer. The research project was divided into three phases. The first phase included basic investigations with various epoxy resin systems. The aim of these experiments was the identification of material behavior in asphalt mixtures, of the conditions suitable for this, as well as the determination of first mechanical characteristics. In the second phase, the most important binder and mixture parameters of epoxy asphalt in various concentrations were determined with the in Phase I selected epoxy resin system, by means of standardized test procedures, and compared to the parameters of conventional binders or asphalt. The main finding of the binder analyses of the bitumen-epoxy mixture was that the addition of epoxy resin causes a significant reduction in viscosity. The epoxy variants possessed a clearly improved heat deformation resistance as the results of the tracking and dynamic pressure threshold tests showed. The epoxy asphalt samples showed considerably smaller deformation compared to the samples of the reference variants. Not only the adhesive behavior of the binder at the single grain, but also the adhesive behavior in the mixture, could be significantly improved compared to the reference variants by the addition of epoxy resin. It was also found that with the addition of epoxy resin to the asphalt mixture, resistance against repeated cyclic load, and therewith the fatigue resistance is clearly improved. Additionally, in phase III, the reaction of epoxy resin in bitumen, the extractivity of epoxy asphalt, weathering of the sample as well as skid resistance development at traffic load was investigated. Upon completion of the investigations the effects of epoxy resin in asphalt mixtures are known and the change of characteristics could be identified. The potential of epoxy asphalt as an alternative and innovative construction method for traffic areas subjected to high loads with high durability could be verified free of doubt on the laboratory scale. A description of the test procedures (APPENDIX 1), as well as the results of the BBR tests (APPENDIX 2), the tracking tests (APPENDIX 3), the pressure threshold tests (APPENDIX 4), the affinity tests (APPENDIX 5) and the three-point bending tests (APPENDIX 6) are included in the appendices of the original report. Reproducing these appendices in the existing publications was waived. They are available at the Federal Highway Research and may be viewed there. References to the appendices have been maintained in the report for the information of the reader.