Detailergebnis zu DOK-Nr. 75631
Anwendung einer neuen Berechnungsmethode zur Vorhersage der Rissbildung von Asphaltschichten bei tiefen Temperaturen (Orig. engl.: Application of the new viscoelastic method of thermal stress to the analysis of low-temperature cracking of asphalt layers)
| Autoren |
J. Judycki |
|---|---|
| Sachgebiete |
9.1 Bitumen, Asphalt 11.1 Berechnung, Bemessung, Lebensdauer |
Roads and Bridges / Drogi i Mosty 19 (2020) Nr. 1, S. 27-49, 11 B, 6 T, 28 Q
Auf einem Autobahnabschnitt der A 1 in Polen wurde eine sehr steife Asphalttragschicht mit hohem Modul eingebaut (HMAC). Bereits ein Jahr nach dem Einbau, nach einem sehr kalten Winter, wies ein mehrere Kilometer langer Abschnitt erhebliche Rissbildung auf. Diesen Schaden nahm der Autor zum Anlass, ein zuvor entwickeltes neues Verfahren zur Berechnung temperaturinduzierter Spannungen auf den hier verlegten Asphalt anzuwenden. Die Asphalttragschicht war gemäß dem geltenden Regelwerk konzipiert. Die Art der Rissverläufe wurde visuell angesprochen, Bohrkerne aus der Asphalttragschicht wurden entnommen und im Laboratorium mittels Spaltzugversuchen der indirekte Steifigkeitsmodul ITSM und die Spaltzugfestigkeit IST bestimmt. Das neue Berechnungsmodell basiert letztlich auf dem rheologischen Modell von Burgers. Zur Gewinnung der Eingangsgrößen wurden Dreipunkt-Biegeversuche durchgeführt und durch asphalttechnologische Annahmen ergänzt. Die thermischen Spannungen innerhalb der Asphalttragschicht wurden zu unterschiedlichen Zeiten an der Oberfläche und in einer Tiefe von 5 cm berechnet. Unter anderem wurde festgestellt, dass bei langanhaltender tiefer Temperatur der Asphalt verhärtet und bei höheren Abkühlraten die kryogenen Spannungen und damit die Gefahr der Rissbildung ansteigen. Für die Abkühlrate wurde ein Maximalwert von -3 K/h festgestellt. Die berechneten thermischen Spannungen wurden mit der Zugfestigkeit des Materials verglichen und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Kälterissen bestimmt. Die in der Arbeit vorgestellten Ergebnisse bestätigen, dass die neue Methode zur Berechnung der thermischen Beanspruchung ein wertvolles Werkzeug für die Analyse von Kälterissen ist. Während der Arbeit aufgedeckte Unsicherheiten werden beschrieben und punktuell weitere Untersuchungen empfohlen.