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Detailergebnis zu DOK-Nr. 69271

Bewertung der Alterung von Gummimodifizierten und SBS-modifizierten Bitumen mittels Doppel-Logistik-Funktion (Orig. engl.: Evaluating aging properties of crumb rubber and styrene-butadiene-styrene modified binders: using double logistic master curve model)

Autoren	N. Tabatabaee M.N. Partl K. Naderi S.M. Asgharzadeh
Sachgebiete	9.1 Bitumen, Asphalt 9.10 Gummi, Kautschuk, Asbest

Asphalt Materials and Mixtures 2014, Volume 1. Washington, D.C.: Transportation Research Board (TRB), 2014 (Transportation Research Record (TRB) H. 2444) S. 110-119, 4 B, 4 T, 31 Q

Das Alterungsverhalten von modifiziertem Bitumen bei unterschiedlichen Temperaturen und unterschiedlichen Frequenzen hängt maßgeblich von der Art des Modifizierungsmittels und von der Beschaffenheit des Basisbitumens ab. In der Vergangenheit wurde immer wieder versucht, die Masterkurven aus dem DSR-Versuch auch analytisch zu beschreiben. Diese Versuche waren letztlich wenig erfolgreich, da geeignete Modelle mit einer übersichtlichen Anzahl von Parametern fehlten. In dem Aufsatz wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem eine zuverlässige Beschreibung der DSR-Masterkurve, Frequenzsweep versus Phasenwinkel, möglich ist. Basis dieses Berechnungssystems ist eine Doppel-Logistik-Funktion, die auf die DSR-Daten angewendet wird. Dazu wird die Masterkurve an der Stelle des im Regelfall - und von vielen anderen Forschern bestätigten - vorhandenen "Plateaus" des modifizierten Bitumens in einen linken und rechten Teil zerlegt und hierauf jeweils eine Gauß-Funktion angepasst. Das mathematische Modell (DL-Modell) wird detailliert beschrieben, auf die experimentell gewonnen Daten angewendet und die Regressionsparameter physikalisch interpretiert. Für die experimentellen Arbeiten wurden zwei Basisbitumen mit Reifengummi einerseits und SBS-Polymer andererseits in jeweils drei Mengenanteilen vermischt. Die so gewonnenen modifizierten Bitumen wurden RTFOT- und PAV-gealtert und es wurde im frischen Zustand sowie nach Alterung die DSR-Analytik im Temperaturbereich von 5 bis 88 °C und im Frequenzsweep von 0,1 bis 10 Hz durchgeführt. Alle Masterkurven dieser Untersuchungen - sowohl "Phasenwinkel-Masterkurve" als auch "G*-Masterkurve" - sind grafisch dargestellt und die Regressionsparameter der "Phasenwinkel-Masterkurve" tabelliert. Das DL-Modell prognostiziert sehr zuverlässig das "Plateau" der "Phasenwinkel-Masterkurve" und erkennt die Inhomogenitäten bei bestimmten Frequenzen vieler modifizierter Bitumen in den unterschiedlichen Alterungsstufen. Das DL-Modell erkennt eine Verhärtung des Bitumens aber auch eine eventuelle Erweichung und damit mehr elastisches oder viskoses Verhalten und ermöglicht letztlich eine quantitative Bewertung der Alterung von modifiziertem Bitumen. Das entwickelte mathematische DL-Modell und die daraus abgeleiteten Kenngrößen sind geeignet, in einem Rahmenwerk für die Anforderung an die Alterungsneigung eines modifizierten Bitumens aufgenommen zu werden. Zur Absicherung der Forschungsergebnisse werden weitere Arbeiten empfohlen.