Eindringtiefe, Gussasphalt, Prüfverfahren, Prüfvorschrift, Eignungsnachweis, Mischgut

Gussasphalt, mastixasphalt, indentation test, test method

Gussasphalte werden heute mit einer Prüfmethode beurteilt, die aus einer Zeit stammt in der GA mit Eindringtiefen in der Grössenordnung von ca. 3 bis 6 mm verwendet wurden. Diese Methode hat bei den heute auf stark beanspruchten Objekten eingebauten GA mit Eindringtiefen unterhalb 2 mm ihre Grenzen erreicht.

Für die Optimierung von Rezepturen und für die Festlegung anwendungsbezogener Sollwerte (Zielgrösse) eignet sich die Prüfung der dynamischen Eindringtiefe hervorragend. Für die laufenden Qualitätskontrollen (Steuergrössen) fehlt zur Zeit eine aussagekräftige, zuverlässige Prüfmethode mit praxisgerechter Präzision.

Durch die Evaluation verschiedener Parameter soll, ausgehend von der bisherigen Prüfung an zylindrischen Prüfkörpern, eine neue Prüfmethode festgelegt werden.

Gussasphalts are nowadays tested by a method, used at the time indentations of about 3 to 6 mm were common. The precision of this method is not sufficient enough for today's highly stressed objects with indentations of less than 2 mm.

The test of dynamic indentation is exceptionally suited for optimising mix designs and for defining targets often used in practice. Currently, there is missing a significant and reliable method for the continuous quality control.

A new method should be developed by evaluation different parameters, similar to the previous test with cylindrical samples.

Allgemeines:
Gussasphalte werden heute mit einer Prüfmethode beurteilt, die aus einer Zeit stammt in der GA mit Eindringtiefen in der Grössenordnung von ca. 3 bis 6 mm verwendet wurden. Diese Methode hat bei den heute auf stark beanspruchten Objekten eingebauten GA mit Eindringtiefen unterhalb 2 mm ihre Grenzen erreicht.

Stand der Normen:
Die normierte Referenzmethode (Prüfung an Würfeln) für die Prüfung der statischen Eindringtiefe (SN 671 970) wurde in Bezug auf die Herstellung der Würfel im Labor zwar verbessert, sie weist jedoch immer noch wesentliche Schwächen auf. Die Streuung der Laborergebnisse ist bei harten Gussasphaltsorten immer noch sehr gross und stellt in der Praxis Probleme in der Beurteilung der eingebauten GA.

Die Norm SN 671 970 „Bituminöses Mischgut Prüfverfahren; Eindringtiefe eines ebenen Stempels, statische Prüfung“ lässt für die Eigenkontrolle einer GA-Produktion auch die Prüfung von Zylindern zu. Mit dieser Methode wird zur Zeit ein grosser Anteil des in der Schweiz produzierten Gussasphaltes kontrolliert.
Diese Prüfmethode wurde praxisnah entwickelt; sie ist ein vielversprechender Ansatz um die nach wie vor bestehenden Probleme der in der Norm festgelegten Referenzmethode (Prüfung von Würfeln) zu lösen. Insbesondere ist die einfachere Prüfkörper-Herstellung zu erwähnen.

Das CEN wird mit der prEN 12697-20 „Indentation test on cubes of Gussasphalt“ die Prüfung an Würfeln normieren; die Herstellung der Prüfkörper entspricht dem in der Schweizer Norm bereits festgelegten Verfahren. Auch in Deutschland, dem grössten Gussasphalt-Markt, ist man mit der Präzision des normierten Prüfverfahrens nicht glücklich.

Unbefriedigende Situation:
Die jetzige Situation ist in verschiedenen Punkten unbefriedigend:
- Für hochstandfeste GA-Sorten (Brückenobjekte auf Nationalstrassen und im städtischen Strassennetz) liefert die normierte Prüfmethode „Statische Eindringtiefe eines ebenen Stempels“ keine zuverlässigen Ergebnisse. Die Wiederholbarkeit der Messergebnisse ist im Verhältnis zum massgebenden Wert zu gross. Die zu tolerierenden Unterschiede zwischen zwei Labors betragen bei Eindringtiefen von 1 bis 6 mm für Einzelwerte 39 % des massgebenden Wertes (DIN 1996; Teil 13).

- Die geltende SN 671 970 lässt für Eigenkontrolle auch die Prüfung von auf der Baustelle hergestellten Würfeln zu. Die Herstellung von GA-Würfel bedarf einer gewissen Routine, die im Labor erwartet werden darf. Die Herstellung von Würfeln auf den Baustellen, wird jedoch oft von Personal durchgeführt, dem labor-technische Grundkenntnisse abgeht. Wie soll eine zuverlässige Prüfung durchgeführt werden, wenn die Prüfkörper mangelhaft hergestellt sind? Die gleiche Norm lässt für Eigenkontrollen auch die Herstellung und Prüfung von zylindrischen Prüfkörpern zu. Diese Prüfkörper haben den grossen Vorteil, dass sie einfacher herzustellen sind als die bisherigen Würfel.

- Für die Durchführung von Qualitätskontrollen hochstandfester GA eignet sich die Prüfmethode „dynamische Eindringtiefe“, sie ist jedoch aufwändig und kann daher nicht zur täglichen Produktionskontrolle eingesetzt werden.

- Auf Baustellen werden teilweise aus falschverstandener Qualitätssicherung die zulässigen Abweichungen verschärft. Es werden sogar finanzielle Abzüge diskutiert, obwohl die messtechnischen Grundlagen fehlen.

Fazit:
Für die Optimierung von Rezepturen und für die Festlegung anwendungsbezogener Sollwerte (Zielgrösse) eignet sich die Prüfung der dynamischen Eindringtiefe hervorragend. Für die laufenden Qualitätskontrollen (Steuergrössen) fehlt zur Zeit eine aussagekräftige, zuverlässige Prüfmethode mit praxisgerechter Präzision.

Ziel:
Festlegung der Prüfmethode durch Evaluation verschiedener Parameter mit anschliessender Validierung.
Der Forschungsauftrag soll die Grundlagen für die Normierung der Prüfung liefern.

Es ist folgendes Vorgehen geplant:

- Systematische Auswertung der bisherigen Messergebnisse an ca. 100 Untersuchungen
( in Zusammenarbeit mit der Firma Aeschlimann AG).

- Festlegung der Prüfkörperherstellung:
Ausgehend von den bisherigen Erfahrungen mit zylindrischen Prüfkörpern sollen die
Masse definitiv festgelegt werden. Dabei werden folgende Kriterien beachtet:
- Verhältnis Grösstkorn/Prüfkörperabmessungen
- Verfügbarkeit
- Handling (z.B. Formstabilität der Schalung)

- Evaluation der Prüfparameter durch systematische Untersuchungen
Diese Untersuchungen werden in der Regel an einer gleichbleibenden GA-Sorte
durchgeführt. Fallweise werden weitere GA-Sorten miteinbezogen, wobei folgende
Parameter untersucht werden:
- Höhe der Zylinder; mit oder ohne Bezug zum Grösstkorn des untersuchten GA?
- Auflast
- Temperatur
- Durchmesser des Stempels
- Dauer des Versuches

- Validierung der Prüfmethode durch
- Untersuchung mehrerer GA-Sorten
- Prüfung der Robustheit der Methode (Einfluss geringfügiger Änderungen der
Versuchsbedingungen auf die Ergebnisse)
- Bestimmung der Wiederholbarkeit (innerhalb des gleichen Labors)
- Abschätzung der Vergleichbarkeit mittels Vergleichsmessungen an 3 GA-Sorten in ca. 6
verschiedenen Labors.

- Es ist vorgesehen die Forschungsarbeit mit folgenden Gussasphaltsorten durchzuführen:

GA-Sorte Bindemittel Statische Eindringtiefe Dynamische Eindringtiefe [mm]
30 Min. [mm]
GA 11 PmB 1.2 1.4
GA 11 B 30/45 1.5 2.4
GA 11 B 30/45 1.3 2.0
GA 11 B 30/45 +TE 2.1 5.8
GA 16 PmB 1.1 2.1
GA 16 B 30/45 1.6 1.6
GA 8 N B 30/45 1.7 2.6
GA 8 L B 50/70 3.0 10.9



Diese GA-Sorten wurden mit folgender Absicht gewählt:

- Mit Ausnahme des GA 8 L werden alle GA aufgrund der statischen Eindringtiefe als "harte
Gussasphaltsorten" klassiert (ET £ 2.0 mm).
- Die dynamische Eindringtiefe klassiert die gleichen Gussasphaltsorten in einer
unterschiedlichen Art wie die statische Eindringtiefe.

Es steht ein sehr gut ausgerüstetes Strassenbaulabor zur Verfügung. Sämtliche Geräte, die für die Forschungsarbeit verwendet werden, sind vorhanden.

Es soll eine einfache Methode für die Prüfung der statischen Eindringtiefe festgelegt werden. Als Verbesserung gegenüber der bestehenden, normierten Methode soll eine bessere Spreizung der Ergebnisse bei verschiedenen harten Gussasphaltsorten erreicht werden. Auch soll die Wiederholbarkeit der Prüfmethode gegenüber der bisherigen Methode verbessert werden.

The aim of that project is to develop an uncomplicated method for testing the static indentation. As an improvement comparing to the previous standardised method, there should be achieved a wider range of results concerning different kinds of hard Gussasphalt. In addition, the repeatability of the method should be enhanced.

ca. Oktober/November 2001 : Auftragserteilung
bis November/Dezember 2001 : Beschaffung der Gussasphaltproben; Festlegung der
Prüfkörperdurchmesser
bis Ende April 2002 : Parameter-Studie abgeschlossen
bis Ende Juli 2002 : Robustheit der Prüfmethode inkl. Prüfung an mehreren
Gussasphaltsorten abgeschlossen
bis Ende Oktober 2002 : Wiederholbarkeit bestimmt; Vergleichbarkeit abgeschätzt;
mündliche Berichterstattung an FK5
bis Ende März 2003 : Durchführung allfälliger Zusatzuntersuchungen
abgeschlossen; schriftliche Berichterstattung ab-
geschlossen
April 2003 : Bericht gedruckt

Die Forschungsergebnisse können direkt Eingang in das Normenwerk finden. Es ist sogar anzunehmen, dass ein detailliertes, festgelegtes Prüfverfahren in der Praxis angewendet wird, bevor es normiert wird.

Stand der eigenen Forschung vor Projekt-Start :

IMP prüft regelmässig viele Baustellen des National- und Kantonsstrassennetzes. Dadurch besteht ein enger Kontakt zur Praxis.

IMP bearbeitet, zusammen mit einem anderen Labor, den Forschungsauftrag FA 17/99 „Ringversuch; Eindringtiefe eines ebenen Stempels, statische Prüfung an drei verschiedenen Gussasphaltsorten“.

IMP bearbeitet den Forschungsauftrag FA 27/00 „Dynamische Eindringtiefe zur Beurteilung von Gussasphalt“.

IMP hat einige Vorabklärungen und Vorversuche für die Forschungsarbeit bereits durchgeführt.

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- prEN 12697-20 "Indentation test on cubes of Gussasphalt"

- SN 671 970 "Bituminöses Mischgut Prüfverfahren; Eindringtiefe eines ebenen
Stempels, statische Prüfung"

- DIN 1996; Teil 13 "Prüfung von Asphalt; Eindringversuch mit ebenem Stempel"

- FA 17/99 "Eindringtiefe eines ebenen Stempels, statische Prüfung an drei
verschiedenen Gussasphaltsorten"; Bericht in Vorbereitung