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Buch (Monographie) zugänglich unter
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Bindemitteldesign für Asphaltstraßen : Definition eines chemisch-rheologischen Anforderungsprofils

Binder design for asphalt roads through definition of a chemical rheological requirements profile

Stephan, Dietmar Aloys ; Weigel, Sandra

pdf-Format:
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Freie Schlagwörter (Deutsch): Adhäsion , Alterung , Asphaltstraße , Berechnung , Bindemittel , Bindemittelgehalt , Bitumen , Chemische Analyse , Deutschland , Duktilität , Forschungsbericht , Rheologie
Freie Schlagwörter (Englisch): Adhesion , Ageing , Binder , Binder content , Bitumen , Calculation , Chemical analysis , Ductility , Flexible pavement , Germany , Research report , Rheology
Collection: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 30 Baustoffe
Institut: Sonstige
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Sonstige beteiligte Institution: Technische Universität Berlin. Institut für Bauingenieurwesen. Fachgebiet Baustoffe und Bauchemie
Dokumentart: Buch (Monographie)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe S: Straßenbau
Bandnummer: 123
ISBN: 978-3-95606-397-3
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum: 10.08.2018
Kurzfassung auf Deutsch: Das Ziel dieses Projekts war das Auffinden von Zusammenhängen zwischen den chemischen Bitumeneigenschaften und dem rheologischen Verhalten, dem Alterungsverhalten sowie dem Haftverhalten des Bindemittels. Zum Erreichen dieses Ziels wurden zwölf Bitumenproben in unterschiedlichen Alterungszuständen und vier Gesteinsproben mit verschiedenen chemischen, rheologischen, physikalischen und haftbetreffenden Methoden untersucht. Bei der Gegenüberstellung der Prüfergebnisse konnte eine Vielzahl an bilateralen Korrelationen zwischen den einzelnen Kennwerten gefunden werden. Zusätzlich zu diesen bilateralen Zusammenhängen wurden weiterhin mithilfe von multiplen Regressionsanalysen Linearkombinationen erstellt, die durch eine kombinierte Berücksichtigung der Gehalte und der Molmassenmittelwerte Mn der SARA-Fraktionen die Beschreibung und Prognose einer Vielzahl von Kennwerten ermöglicht. Zu diesen Kennwerten zählen neben den rheologischen Prüfgrößen, wie dem Erweichungspunkt, der Nadelpenetration sowie dem komplexen Schermodul |G*| und dem Phasenwinkel δ, auch die Alterungsindices dieser Prüfgrößen. Somit können anhand der SARA-Fraktionen im nicht gealterten Zustand Aussagen über das Alterungsverhalten der Bitumen getroffen werden. Neben der Rheologie und dem Alterungs-verhalten ist zudem eine Beschreibung des Haftverhaltens möglich, wobei neben den SARA-Fraktionen als Gesteinskennwerte weiterhin der Siliziumdioxidgehalt sowie der isoelektrische Punkt zu berücksichtigen sind. Zudem konnte durch die Umstellung der gefundenen Linearkombinationen ein synthetisches Bindemitteldesign abgeleitet werden, sodass durch die Vorgabe der angestrebten rheologischen, alterungsbedingten und haftungsbedingten Kennwerte die zum Erreichen dieser Kennwerte erforderlichen Gehalte der SARA-Fraktionen ermittelt werden können.Dies ermöglicht die Modifizierung von Bitumenzusammensetzungen, um eine gezielte Beeinflussung der Bindemitteleigenschaften zu erreichen.
Kurzfassung auf Englisch: The aim of this project was to find relationships and dependencies between the chemical bitumen properties and the rheological, the ageing and the adhesion behaviour of the binder. Therefore, twelve pavement bitumen in different states of ageing and four aggregate samples were investigated with a great number of chemical, rheological, physical and the adhesion concerning methods. In a comparison of the measurement results, a variety of bilateral correlations between the several parameters were found. In addition to these correlations, linear regression functions were calculated by multiple regression analyses. These linear regression functions base on the contents and the molecular weights Mn of the SARA frac-tions and allow the description and prognosis of a great number of parameters including the softening point, the needle penetration, the complex shear modulus log |G*| and the phase angle δ as well as the ageing indices of the test values. Therefore, the ageing behaviour of the bitumen can be predicted by the SARA fractions in the non-aged state. In addition to the rheology and the ageing properties, the adhesion behaviour can also be described by linear regression functions whereby the SARA fractions as well as the content of silica and the isoelectric point as aggregate parameter have to be considered. Furthermore, a synthetic binder design could be derived by converting the linear regression functions. Due to this conversion and the specification of the aspired parameters concerning the rheology, ageing or adhesion behaviour, the required modification of the SARA content can be calculated to achieve the prescribed parameters. This allows the modification of bitumen compositions to influence the binder properties.