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Detailergebnis zu DOK-Nr. 74044

Untersuchung der Bitumenermüdung mit einer neuen DSR-Geometrie (Orig. engl.: Study of asphalt binder fatigue with a new dynamic shear rheometer geometry)

Autoren	A. Bhasin C. Kasbergen A. Scarpas P. Apostolidis S. Erkens
Sachgebiete	9.1 Bitumen, Asphalt 9.0 Allgemeines, Prüfverfahren, Probenahme, Güteüberwachung

Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board Vol. 2672, H. 28, 2018, S. 290-300, 10 B, 25 Q. - Online-Ressource: Verfügbar unter: http://journals.sagepub.com/home/trr

Ermüdung im Asphalt ist definiert als eine Materialverschlechterung infolge wiederholter Belastung, die zu Rissentstehung und -wachstum führt. In den vergangenen Jahren wurde ein großer Aufwand betrieben, um die ermüdungsbedingte Nutzungsdauer von Asphalten vorherzusagen. Die zahlreichen Verfahren unterscheiden sich hinsichtlich der Ermüdungsansätze, der Versuchsanordnung, der Probekörpergeometrie, der Belastung und so weiter. Im Artikel werden die Ermüdungseigenschaften von Bitumen mit dem Dynamischen Scherrheometer (DSR) ermittelt. Mit der Zielsetzung, die Nutzungsdauer von Bitumen genau vorherzusagen und so den Einsatz zu optimieren, wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem die Ermüdung des Bitumens anhand von DSR-Versuchen unter Verwendung einer neuen Probekörpergeometrie untersucht werden kann. Im ersten Schritt wurden numerische Analysen durchgeführt, um geometriebedingte Probleme bei Zeit-Sweeps mit den herkömmlichen DSR-Proben zu untersuchen. Danach wurde basierend auf den Untersuchungen eine neue Probekörpergeometrie entwickelt. Es wurde eine ringförmige parallele Plattengeometrie getestet und die erzielten Ergebnisse mit den bisherigen Versuchsergebnissen für ein ausgewähltes Bitumen verglichen. Es ergab sich bei den durchgeführten Amplituden-Sweeps ein signifikanter Unterschied hinsichtlich der Ermüdung. Anschließend wurden Zeit-Sweeps durchgeführt und es zeigte sich im Vergleich, dass die Materialeigenschaften unter verschiedenen Lastbedingungen gleichblieben. Die Nutzungsdauerberechnungen ergaben unter Verwendung der bisherigen Plattengeometrie eine höhere (überschätzte) ertragbare Lastwechselzahl bis zum Versagen des Bitumens. Mit der neuen Plattengeometrie kann der Versagensbereich an der Stelle der höchsten Scherspannungen lokalisiert werden. Zukünftig soll der Durchmesser des inneren Kreises noch vergrößert werden.