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Detailergebnis zu DOK-Nr. 68572

Neue Methoden zur Beurteilung der Tieftemperatureigenschaften von bitumenhaltigen Bindemitteln (Forschungsprojekt VSS 2006/001)

Autoren	M. Hugener M. Bueno
Sachgebiete	9.0 Allgemeines, Prüfverfahren, Probenahme, Güteüberwachung 9.1 Bitumen, Asphalt

Zürich: Schweizerischer Verband der Straßen- und Verkehrsfachleute (VSS), 2014, 73 S., 46 B, 8 T, 56 Q, Anhang (Bundesamt für Straßen (Bern) H. 1493)

In der Forschungsarbeit wurden zwei neue Methoden für die Charakterisierung der Tieftemperatureigenschaften von Bitumen und bitumenhaltigen Bindemitteln untersucht und weiterentwickelt. Die erste Prüfmethode, der Drei-Punkt-Biegeversuch an einem gekerbten Probekörper (englisch: Fracture Toughness Test) gemäß Technischer Spezifikation CEN/TS 15963, ergab nach der Verbesserung der Prüfkörperherstellung konsistente Resultate. Neben der Untersuchung eines möglichst breiten Spektrums an Bitumensorten wurde auch überprüft, ob das Alterungsverhalten adäquat erfasst werden kann. Die Laboralterung mittels RTFOT und PAV ergab für alle Bindemittel eine Erhöhung der Bruchtemperatur, was mit einer Versprödung des Bindemittels erklärt werden kann. Zudem konnte ein deutlicher Unterschied zwischen polymermodifizierten und nicht modifizierten Bindemitteln ähnlicher Viskosität nachgewiesen werden, was mittels Bending Beam Rheometer nicht immer der Fall ist. Ein Ringversuch, an dem im Rahmen dieses Projekts teilgenommen wurde, ergab aber noch ungenügende Vergleichspräzisionen, die in der Größenordnung der Prüfung Brechpunkt nach Fraaß lagen. Der CSC-Bruchversuch (Cyclic Shear Cooling Failure Test) wurde an der Empa neu entwickelt und wird mit einem kommerziell erhältlichen Scherrheometer (DSR) durchgeführt. Die Wiederholpräzision ist in den meisten Fällen sehr gut, eine Vergleichspräzision ist aber noch nicht vorhanden. Die CSC-Bruchpunkte der polymermodifizierten Bindemittel im Anlieferungszustand liegen deutlich tiefer als jene der nicht modifizierten Bitumen und zeigen damit deutlich den Einfluss der Polymermodifikation auf das Bindemittel auf. Nach der Alterung (RTFOT/PAV) hingegen sind diese Unterschiede teilweise verschwunden. Insbesondere das Alterungsverhalten von nicht modifizierten Bitumen, die nach der PAV-Alterung tiefere CSC-Bruchpunkte aufweisen, kann nicht erklärt werden. Die Resultate sind stark von den gewählten Prüfparametern wie Frequenz, Dehnamplitude und Starttemperatur abhängig. Abschließend ist festzuhalten, dass die beiden untersuchten Prüfmethoden noch nicht reif sind, um die bestehende Prüfmethode Brechpunkt nach Fraaß zu ersetzen, obwohl das verbesserte Tieftemperaturverhalten von polymermodifizierten Bindemitteln im Anlieferungszustand besser reflektiert wird als beim Brechpunkt nach Fraaß.