Fliesskoeffizienten von feinen Gesteinskörnungen aus der Schweiz

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS2005/403
• Projekttitel Englisch: Flow coefficient of fine aggregates from Switzerland

Schlüsselwörter (Deutsch)

EN 933-6, SN 670902-6, Gesteinskörnungen, Fliesskoeffizient, geometrische Eigenschaften, Oberflächeneigenschaften

Schlüsselwörter (Englisch)

EN 933-6, SN 670902-6, aggregates, flow coefficient, geometrical properties, surface characteristics

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Bestimmung des Fliesskoeffizienten von feinen Gesteinskörnungen nach EN 933-6 [1] erfolgte in der Schweiz ab Januar 2005. Der Fliesskoeffizient ist ein Sammelparameter zur Beurteilung der Kornform und der Kornoberflächeneigenschaften von feinen Gesteinskörnungen. Zur Zeit ist auf Grund fehlender Erfahrungen die Aussagekraft und Interpretation des Fliesskoeffizienten jedoch noch ungenügend geklärt. Auch auf internationaler Ebene konnten deshalb bisher keine entsprechend Anforderungskategorien definiert werden. Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, mit der Erarbeitung der notwendigen Grundlagen eine sinnvolle und praxisgerechte Festlegung der Anforderungen an den Fliesskoeffizienten zu ermöglichen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The flow coefficient of fine aggregates has been introduced in Switzerland in January 2005. At the present time, no corresponding national specifications can be determined because of lacking experience. The aim of this research project is to provide the basic data to enable a reasonable and coherent definition of national specifications for the flow coefficient in Switzerland.

Projektbeschreibung (Deutsch)

Einführung

Kornform und Oberflächenbeschaffenheit von Gesteinskörnungen beeinflussen massgebend das Verformungsverhalten von bituminösen Belägen. Bis Ende 2004 wurde in der Schweiz die Kornform und Kornrundung an den Sand-, Splitt- und Schotterfraktionen auf Grund einer visuellen Prüfung nach SN 670 130 bestimmt. Mit der Einführung der Europäischen Normen in der Schweiz auf Anfang 2005, werden Kornform und Oberflächenbeschaffenheit neu nach folgenden Prüfmethoden untersucht:

 

Gesteinskörnungen D > 4mm: Kornform         -> Plattigkeitskennzahl, EN 933-3

                                                 Kornrundung   -> Anteil gebrochene Oberläche, EN 933-5

 

Gesteinskörnungen D £ 4mm: Kornform/        -> Fliesskoeffizient, EN 933-6

                                                 Kornrundung

 

Der Fliesskoeffizient nach EN 933-6 ist ein Sammelparameter, seine Grösse ist abhängig von der Korngrössenverteilung, der  Kornform und den Oberflächenbeschaffenheiten der geprüften Gesteinskörnungen.

Da die Bestimmung des Fliesskoeffizienten in der Schweiz bisher nicht Bestandteil der Qualitätssicherung für Gesteinskörnungen war, stehen zur Zeit kaum entsprechende Erfahrungswerte zur Verfügung.

Auch auf internationaler Ebene (EN-Normung) konnten bisher auf Grund der fehlenden Erfahrung keine Anforderungskategorien definiert werden.

 

 

1. Teil

Im ersten Teil der Studie sollen an einer repräsentativen Auswahl an verschiedenen feinen Gesteinskörnungen aus der Schweiz Erfahrungswerte für den Fliesskoeffizienten gesammelt werden. Die Auswahl der Gesteinskörnungen (D < 2mm bzw. D < 4mm) wird  auf geographischen, mineralogisch-petrographischen sowie ökonomischen Kriterien basieren. Es sollen 10 Provenienzen ausgewählt werden, die in der Vergangenheit erfolgreich Gesteinskörnungen für die Herstellung von bituminösen Belägen geliefert haben. Insbesondere sollen alle relevanten mineralogisch-petrographischen Gesteinstypen sowie eine möglichst grosse Variationsbreite des Fliesskoeffizienten (minimale und maximale Werte) für schweizerische Gesteinskörnungen erfasst werden.

Um auf die bisherige Erfahrungen abstützen zu können, sind folgende Untersuchungen an den ausgewählten feinen Gesteinskörnungen erforderlich:

- Fliesskoeffizient EN 933-6

- Korngrössenverteilung EN 933-1

- Kornform und Kornrundung SN 670 130

 

Die mineralogisch-petrographischen Zusammensetzungen können aus bestehenden Angaben der Hersteller der Gesteinskörnungen entnommen werden.

 

Basierend auf den bis anhin gültigen Anforderungen an Kornform/Kornrundung soll versucht werden, die Erfahrungen mit den verwendeten Gesteinskörnungen auf den Fliesskoeffizienten zu übertragen und entsprechende, neue Anforderungen an den Fliesskoeffizienten zu definieren. Hierfür werden mögliche Korrelationen zwischen Fliesskoeffizient EN 933-6 und Kornform/Kornrundung SN 670 130 untersucht.

 

2. Teil

Um zukünftige Anforderungen an den Fliesskoeffizienten von feinen Gesteinskörnungen definieren zu können, sollen nebst den langjährigen Erfahrungen mit Kornform/Kornrundung auch direkte Untersuchungen am Mischgut durchgeführt werden. Dabei ist abzuklären, in welchem Ausmass die Verwendung von Sanden mit unterschiedlichen Fliesskoeffizienten das Verformungsverhalten von Mischgut zu beeinflussen vermag. Zu diesem Zweck werden bitumenhaltige Mischungen (z.B. Typ AC 8) mit 3 Sanden mit stark unterschiedlichem Fliesskoeffizient hergestellt. An diesen Mischungen wird anschliessend das Verformungsverhalten mittels Druckschwellversuch nach EN 12697-25 untersucht.

Methoden (Deutsch)

-    parallele Prüfung der Eigenschaften von feinen  Gesteinskörnungen nach altem (Kornform/-rundung)  und neuem Prüfverfahren (Fliesskoeffizient),

-    Abklärung möglicher Korrelationen zwischen den Ergebnissen nach neuem/altem Prüfverfahren

-    Herstellung von bitumenhaltigem Mischungen mit Sanden mit stark unterschiedlichem Fliesskoeffizient

-    Untersuchung des Verformungsverhaltens an Mischgutproben in Abhängigkeit des Fliesskoeffizienten der verwendeten Sande

Ausarbeitung von Empfehlungen für zukünftige Anforderungen an den Fliesskoeffizienten von feinen Gesteinskörnungen.

Stand der eigenen Forschung (Deutsch)

Die Bestimmung des Fliesskoeffizienten nach EN 933-6 zur Beurteilung der Kornform und Kornoberflächeneigenschaften von feinen Gesteinskörnungen ist für die Schweiz und auch auf europäischem Niveau ein relativ neues Verfahren. Auf Grund fehlender Erfahrung konnten in der Anforderungsnorm für Gesteinskörnungen für bitumenhaltige Beläge [2] keine  entsprechenden Kategorien und somit  auf nationaler Ebene keine Anforderungen definiert werden.  Zur Zeit ist der Fliesskoeffizient von feinen Gesteinskörnungen lediglich zu deklarieren.

Erste vorläufige Erkenntnisse aus internationalen Publikationen können grob wie folgt zusammengefasst werden:

Gesteinskörnungen 0/2     Fliesskoeffizient E_cs

Natursande (rund)             < 30s

Mischsande                         30-35s

Brechsande                         > 35s

 

Die bisherigen Untersuchungen an bitumeinhaltigen Mischungen [3], liessen keine eindeutige, direkte Abhängigkeit zwischen Fliesskoeffizient und Verformungsverhalten von Asphaltmischungen erkennen.

 

Die IMP Bautest AG prüft regelmässig grosse Mengen Mischgutproben von Aufbereitungsanlagen und zahlreichen Baustellen des schweizerischen Strassennetzes. Gleichzeitig betreut die IMP Bautest AG zahlreiche Mineralstoffhersteller und -Lieferanten aus der ganzen Schweiz im Rahmen ihrer Qualitätssicherung und verfügt somit über ein gutes Umfeld zur Praxis, das für die Beurteilung und Ausarbeitung dieser Forschungsarbeit von grossem Nutzen sein kann.

Die IMP Bautest AG hat seit 1992 mehrere Forschungsaufträge im Bereich der Prüfung von Asphalt, Bindemittel und Mineralstoffen erfolgreich bearbeitet und abgeschlossen.

Projektziele (Deutsch)

1) Erfassung der Variationsbreite des Fliesskoeffizienten von feinen Gesteinskörnungen aus der Schweiz

2) Erkundung einer möglichen Korrelation zwischen Fliesskoeffizient nach EN 933-6 und Kornform/-rundung nach der alten SN 670 130

3) Erarbeiten der Grundlagen für die Festlegung nationaler Anforderungen an den Fliesskoeffizienten von feinen Gesteinskörnungen

Projektziele (Englisch)

1) Determine the variability of the flow coefficient of fine aggregates from Switzerland

2) Looking for a possible correlation between flow coefficient according to EN 933-6 and aggregate shape according to the old SN 670 130

3) Provide the basic data to define national specifications for the flow coefficient of fine aggregates

Forschungsplan (Deutsch)

Nov 06   : Projektorganisation, Beschaffung Materialen

Dez 06 - Mai 07 : Untersuchung Gesteinskörnungen

Jun 07 - Jan 08 : Untersuchung Mischgut

Feb 08 - Aug 08: Berichtausarbeitung

Jun 08: Präsentation FK 4

Sep 08: Bericht in Druckphase

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die Forschungsergebnisse sollen als Grundlage für eine Festlegung der Anforderungen an den Fliesskoeffizienten von Gesteinskörnungen in der Schweiz dienen. Ganz besonders wird darauf geachtet, mit diesem Verfahren gebrochene und runde Sande unterscheiden zu können. Die Verwendung von Brechsand ist für die Dauerhaftigkeit eines Asphalt-Belags von grosser Bedeutung.

Berichtsnummer (Deutsch)

1513

Berichtsnummer (Englisch)

1513

Literatur (Deutsch)

[1] SN EN 933-6 (2001): Prüfverfahren für geometrische Eigenschaften von Gesteinskörnungen - Beurteilung der Oberflächeneigenschaften – Teil 6: Fliesskoeffizienten von Gesteinskörnungen.

[2] SN EN 13043: 2002 / AC: 2004: Gesteinskörnungen für Asphalte und Oberflächenbehandlungen für Strassen, Flugplätze und andere Verkehrsflächen.

[3] Strasse + Verkehr (1.2004): Bestimmung des Fliesskoeffizienten feiner Gesteinskörnungen und deren Auswirkungen auf den Verformungswiderstand im Asphalt.

[4] Strasse + Verkehr (1.2004): Technische Lieferbedingungen und Werkseigene Produktionskontrolle von Gesteinskörnungen.

[5] RGRA n° 781, févr. 2000: Essai d’écoulement des sables - Expérience du laboratoire central Eurovia