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Stoffmodelle zur Voraussage des Verformungswiderstandes und Ermüdungsverhaltens von Asphaltbefestigungen

Material models for predicting the deformation resistance and fatigue behaviour of asphalt fixtures

Leutner, Rolf ; Lorenzl, Holger ; Schmoeckel, Konrad

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Asphaltstraße (Oberbau) , Belastung , Bindemittel , Bituminöses Mischgut , Bohrkern , Deutschland , Elastizitätsmodul , Ermüdung (mater) , Festigkeit , Forschungsbericht , Hohlraumgehalt , Modell , Prognose , Rheologie , Simulation , Spaltzugfestigkeitsversuch , Spannung (mater) , Spurrinne , Temperatur , Triaxial , Verformung , Verhalten , Versuch , Versuchsstraße , Zug (mech)
Freie Schlagwörter (Englisch): Behaviour , Binder , Bituminous mixture , Core (Boring) , Deformation , Experimental road , Fatigue (mater) , Flexible pavement , Forecast , Germany , Load , Model (non math) , Modulus of elasticity , Porosity , Research report , Rheology , Rutting , Simulation , Splitting tensile test , Strength (mater) , Stress (in material) , Temperature , Tension , Tension test , Test , Triaxial shear tests
Collection 1: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 22 Entwurf von Verkehrsinfrastruktur
Collection 2: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 31 Bituminöse Baustoffe
Institut: Sonstige
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Sonstige beteiligte Institution: Institut für Straßenwesen <Braunschweig>
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe S: Straßenbau
Bandnummer: 45
ISBN: 3-86509-409-0
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 05.10.2011
Bemerkung: Weitere beteiligte Körperschaften: Lehrstuhl für Straßenbau, TU Cottbus; Institut für Verkehr; Fachgebiet Straßenwesen mit Versuchsanstalt, TU Darmstadt; Lehrstuhl für Statik, TU Dresden; Lehrstuhl für Straßenbau, TU Dresden; Lehrstuhl und Prüfamt für Bau von Landverkehrswegen, TU München
Kurzfassung auf Deutsch: An fünf Forschungseinrichtungen wurden statische und dynamische Versuche durchgeführt, um mit den Ergebnissen ein neues Stoffmodell für Asphalt zu validieren. Zur Untersuchung des Verformungswiderstandes wurden neben Triaxialversuchen mit dynamischer Radialspannung auch Versuche in dem Spurbildungsgerät durchgeführt. Diese Untersuchungen wurden durch Spurbildungsversuche an Ausbauplatten im Großmaßstab mit praxisgerechten Reifen ergänzt. Das Ermüdungsverhalten wurde mittels einaxialer Zug-Schwell-Versuche sowie dynamischer Spaltzugversuche untersucht. Sowohl die dynamischen Spaltzugversuche als auch die einaxialen Zug-Schwell-Versuche sind geeignet, das Ermüdungsverhalten von Asphalt zu untersuchen. Die aus einer Versuchsstraße entnommenen Probekörper wiesen große Unterschiede im Hohlraumgehalt auf, die zu relativ hohen Streuungen der Ergebnisse der Versuche führten. Die Zug-Schwellversuche wurden bei Temperaturen zwischen –15 °C, -2,5 °C sowie +10 °C und die Spaltzugversuche bei –5 °C, +5 °C und +20 °C durchgeführt. Durch Variationen der Prüfbedingungen in den dynamischen Spaltzugversuchen wurde festgestellt, dass das Aufbringen einer Unterlast zur Simulation kryogener Unterspannungen zu einer deutlichen Reduzierung der Resistenz gegenüber Ermüdung führt. Weiterhin konnten Einflüsse durch verschiedene Lastimpuls- und Lastpausenlängen auf das Ermüdungsverhalten nachgewiesen werden. Bei der Ermittlung der statischen Zugfestigkeit und des Elastizitätsmoduls wurden unterschiedliche Aussagen der beiden Versuchsarten festgestellt. Der unterschiedliche Spannungszustand in den Versuchen hat einen großen Einfluss auf die ermittelten Parameter. Mit dem an Hand der Ergebnisse der axialen Zug-Schwell-Versuche validierten Stoffmodell konnte der komplexe Beanspruchungszustand im Spaltzugversuch erfolgreich simuliert werden.
Kurzfassung auf Englisch: Static and dynamic tests were carried out on five objects of research to enable validation of a new material model using the results. Apart from triaxial tests with dynamic radial tension, tests were also carried out in the trace formation device to examine the deformation resistance. These examinations were supplemented by examinations on support plates on a large scale using tyres that meet practical requirements. The fatigue behaviour was examined using a single axial range for pulsating tensile stresses as well as indirect tensile tests (Brasilian test). Both the dynamic indirect tensile tests as well as the single axial range for pulsating tensile stresses are suitable for examining the fatigue behaviour of asphalt. The test bodies taken as samples from a testing track revealed large differences in the cavity content which led to relatively high differences in the results of the experiments. The range for pulsating tensile stresses was carried out at temperatures between –15 °C, -2,5 °C as well as +10 °C and the indirect tensile tests were carried out at –5 °C, +5 °C and +20 °C. By varying the test conditions in the dynamic indirect tensile tests it was found that applying an underload to simulate kryogenic low stresses leads to a clear reduction in resistance as opposed to fatigue. Moreover, the influence of different load impulses and interval lengths between loads on fatigue behaviour could be proven. When determining the static tensile strength and the elasticity module, the evidence found in the two types of tests was different. The various states of stress in the tests make a big difference to the determined parameters. Using the material models validated by the results of the axial range for pulsating tensile stresses the complex state of stress in indirect tensile testing could be successfully simulated.