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Detailergebnis zu DOK-Nr. 71907

Berechnung der Entwicklung der Gesteinsorientierung im PA 19 mithilfe der Methode der diskreten Elemente (Orig. engl.: Evaluation of the development of aggregate packing in porous asphalt mixture using discrete element method simulation)

Autoren	Y.D. Wong M.J. Chen
Sachgebiete	9.0 Allgemeines, Prüfverfahren, Probenahme, Güteüberwachung 9.1 Bitumen, Asphalt

Road Materials and Pavement Design 18 (2017) Nr. 1-2, S. 64-85, 10 B, 7 T, 47 Q

Das Projekt beschäftigt sich mit dem Einfluss der Korngrößenverteilung auf die Stabilität des Stützgerüstes in einem Offenporigen Asphalt 0/19 (PA 19) auf die Anzahl der Kontaktpunkte und auf die Hohlraumverhältnisse. Schließlich wird gezeigt, wie es gelingt, mithilfe der Methode der Diskreten Elemente (DEM) die mutmaßlichen Eigenschaften vorherzusagen. Die einzelnen Stufen werden anhand von acht unterschiedlichen Gesteinskörnungsgemischen für einen PA 19 bei systematischer Variation der Massenanteile in den einzelnen Kornklassen gezeigt. Basiswerte für die Berechnung wurden aus ungebundenen Gesteinskörnungsgemischen, unverdichtet und verdichtet, und aus Offenporigen Asphalten mit Bitumengehalten je nach Abstufung der Korngrößenverteilung zwischen 3,3 und 4,8 M.-% gewonnen. Verdichtet wurde der PA mittels Gyrator. In Abhängigkeit von den Kontaktstellen und -mechanismen innerhalb der Asphaltmatrix und den Hohlraumverhältnissen wurde letztlich in Abhängigkeit von der Dominanz eines Korngrößenbereichs eine Kategorisierung in drei Typen von Kornorientierung vorgenommen. (1) Hauptkörnung (main coarse): hierbei handelt es sich um drei Kornklassen innerhalb der Korngruppe 6,3/19,0. Durch geschickte Wahl der Anteile der einzelnen Kornklassen 19/13,2, 13,2/9,5 und 9,5/6,3 kann der größte Effekt erzeugt werden. (2) Zwischenbereich (interceptor): dieser Bereich wird durch die Kornklasse 6,3/4,75 charakterisiert. Die Variation des Massenanteils dieser Kornklasse wirkt sich verhältnismäßig schwach auf die Hohlraumverhältnisse aus. (3) Feiner Bereich (quasi-fine), mit der Kornklasse 4,75/2,36. Eine Erhöhung des Anteils in dieser Kornklasse verringert unter anderem den Hohlraumgehalt, wobei zu hohe Massenanteile das grobe Gesteinskörnungsgerüst auseinander schieben können. Die Berechnungsformalismen werden detailliert hinterlegt, die Einzelergebnisse umfassend interpretiert und hieraus Empfehlungen abgeleitet. Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die Dränfähigkeit und die akustischen Eigenschaften nicht nur vom Hohlraungehalt abhängig sind, sondern auch von der Hohlraumgröße und der Verteilung der Hohlräume. Weitere Forschung unter Anwendung der DEM wird empfohlen.