Entgegen dem ursprünglichen Ziel des Forschungsvorhabens (Entwicklung und Optimierung eines Verfahrens zur Alterung von Asphalt-Probekörpern und prüftechnische Ansprache der Performanceeigenschaften von Asphalt) war Gegenstand der Forschungsarbeit schwerpunktmäßig die Entwicklung und Optimierung eines Alterungsverfahrens. Für die Untersuchungen wurde überwiegend ein Asphaltbeton AC 8 D S (Gestein: Basalt, Straßenbaubitumen 50/70) eingesetzt. Weiter wurde noch ein offenporiger Asphalt PA 8 mit polymermodifiziertem Bindemittel 40/100-65 A berücksichtigt. In den Projektphasen wurden insbesondere folgende Untersuchungsansätze gewählt: Es wurden zwei Konditionierungsverfahren zur Alterung von Asphalt-Probekörpern angewendet – das BSS-Verfahren, ein gängiges Verfahren aus der Kunststoffindustrie zur künstlichen Bewitterung und das PAV-A-Verfahren in Anlehnung an bestehende Prüfverfahren (SATS-Prüfung, PAV-Verfahren). Für das PAV-A-Verfahren wurde zunächst eine Konditionierungsdauer von 20 h, eine Konditionierungsdruck von 2,1 MPa und Temperaturen von 30 sowie 60 °C gewählt. Ab der zweiten Projektphase wurde nur noch das PAV-A-Verfahren berücksichtigt, wobei der Druck in zwei Stufen (1,0 und 0,5 MPa) reduziert wurde. Im Rahmen der Projektphase 4 wurde neben Asphalt-Probekörpern auch Asphaltmischgut und Bindemittel mittels PAV-A konditioniert, wobei der Druck auf 0,1 MPa verringert wurde und die Konditionierungszeit in vier Stufen bis 80 h erhöht wurde. In der Projektphase 5 wurde zudem noch die Art und Geschwindigkeit des Druckablassens am Ende der Konditionierung variiert. Zusammenfassend kann aus den Ergebnissen der Projektphasen festgehalten werden, dass die zur Asphaltalterung erforderlichen Konditionierungsbedingungen mit dem PAV-A-Verfahren zu Gefügeveränderungen bzw. -zerstörungen der Asphalt-Probekörper führen. Bedingt durch die Gefügeveränderung/- zerstörung wird, wie am Beispiel der hier durchgeführten Abkühlversuche erkannt, nicht der Einfluss auf die Kälteflexibilität durch das gealterte und versprödete Bindemittel angesprochen, was sich durch ein geringeres Relaxationsvermögen und damit verbundenem schlechterem Abbau von Zugspannungen (Relaxieren) im Abkühlversuch zeigen müsste. Vielmehr hat der Asphalt bedingt durch die Gefügestörungen/-zerstörungen nicht mehr die Fähigkeit Spannungen aufzubauen.

Ziel des hier vorliegenden Forschungsvorhabens war es, die Prüfbedingungen für die Versuche im Dynamischen Scherrheometer so zu optimieren, dass die häufig in Deutschland verwendeten polymermodifizierten Bindemittel differenziert und plausibel auf ihre Gebrauchseigenschaften angesprochen werden und die rheologischen Kenngrößen der Bindemittel bestimmt werden können. Daher sollten die Prüfbedingungen im DSR-Versuch möglichst vereinheitlich und diese in einer Arbeitsanleitung dokumentiert werden. Anhand des Literaturstudiums wurden die bisher gewonnenen Kenntnisse und Erfahrungen mit dem DSR-Verfahren gesammelt und beurteilt. Des weiteren wurden an acht unterschiedlichen Bitumenarten / -sorten DSR-Versuche sowohl im Original- als auch im gealterten Zustand (RTFOT-Verfahren) durchgeführt. Über Vorversuche wurden die grundsätzlichen Rahmenbedingungen für den DSR-Versuch festgelegt und die Probenvorbereitung optimiert. In den Oszillationsversuchen wurden die Deformation in drei Stufen, die Frequenz f in drei Stufen und die Temperatur T in vier Stufen systematisch variiert. Somit ergaben sich bei acht unterschiedlichen Bindemittelsorten im Original- und im gealterten Zustand insgesamt 576 verschiedene Varianten von Oszillationsversuchen. Wegen der Wiederholungsprüfungen (n = 3) verdreifachte sich die Versuchsanzahl auf insgesamt 1728 Oszillationsversuche. Die Durchführung der Kriechversuche wurde auch an den acht Original- und nach dem RTFOT-Verfahren gealterten Bindemittelsorten vorgenommen, wobei die Prüftemperatur T in drei Stufen und die Schubspannung t in drei Stufen systematisch variiert wurden. Aufgrund der Wiederholungsprüfungen (n = 3) ergab sich somit eine Gesamtanzahl von 432 Kriechversuchen (144 Kriechversuchsvarianten). Das bei den experimentellen Untersuchungen gewonnene Datenmaterial wurde unter Anwendung mathematisch-statistischer Methoden ausgewertet. Anhand von multiplen Varianzanalysen konnten die Stärken der einzelnen Einflussgrößen qualitativ ermittelt werden, wobei die Dominanz der systematischen gegenüber den zufälligen Einflüssen als sehr hoch ermittelt worden ist. Zur Quantifizierung des Einflusses einzelner Prüfbedingungen sowie der Ermittlung etwaiger Korrelationen zwischen der im DSR-Versuch ermittelten Kennwerten und konventionellen Bindemittelkenndaten wurden multiple Regressionsanalysen gerechnet. Aus den gewonnenen Ergebnissen konnten die Rahmenbedingungen für die Durchführung und Auswertung von Oszillations- und Kriechversuchen abgeleitet werden. Demnach sollten Oszillationsversuche bei einer Prüftemperatur von T = 50 -°C, einer Frequenz von f = 1,59 Hz und einer Deformation von d = 6 % durchgeführt werden. Für die Kriechversuche ergaben sich die optimalsten Versuchsbedingungen bei einer Temperaturstufe von T = 50 -°C und einer Schubspannungsstufe von t = 500 Pa. Unter Berücksichtigung der vorgeschlagenen Versuchsbedingungen konnte durch Darstellung der rheologischen Kenngrößen Phasenverschiebungswinkel d und komplexer Schubmodul G* in einem Black- Diagramm nachgewiesen werden, dass die untersuchten acht Original- und gealterten Bindemittelsorten sich in ihrem rheologischen Verhalten recht gut voneinander trennen lassen und somit eine objektivere Beurteilung des rheologischen Verhaltens der untersuchten polymermodifizierten Bindemittel möglich ist. Für die aus Kriechversuchen ermittelten Kenngrößen konnte kein eindeutiges Kriterium zur Unterscheidung des rheologischen Verhaltens der untersuchten Bindemittelsorten herausgearbeitet werden.