Asphaltanwendungen in der Praxis, neue Regelwerke
DAV-Informationsveranstaltung am 06.11.13 in Bonn
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Prof. Dr.-Ing. Volker Rauschenbach
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Anpassungen Regelwerk Asphaltbauweise
Veranlassung
Anforderungen an Bitumen nach TL Bitumen-StB
Anforderungen an Asphaltmischgut nach TL Asphalt-StB
Anforderungen an Asphaltbefestigungen nach ZTV Asphalt-StB Ausblick
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Anpassungen Regelwerk Asphaltbauweise, Veranlassung
ARS 11/2012 des BMVBS Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Asphaltstraßen aufgrund von Erfahrungen nach Einführung des europäischen Regelwerkes Zusätzliche Prüfungen an Bindemitteln bei der Mischgutherstellung und aus der eingebauten Schicht durch Hersteller, AN und AG zur Erfahrungssammlung (Auswertung durch die BASt) Erstellung einer Leistungserklärung für Asphaltmischgut (bisher Konformitätserklärung) nach europäischer Bauproduktenverordnung (BauPVO) seit 01.07.13 durch den Mischguthersteller Redaktionelle Änderungen infolge der Weiterschreibung von Regelwerken (z.B. RStO, TL Gestein-StB)
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Europäisches Regelwerk im Straßenbau
Ziel der Harmonisierung des europäischen Regelwerkes Abbau von Handelshemmnissen zwischen den EU-Staaten Gewährleistung der Sicherheit aller Bürger Förderung der Innovation Struktur der Umsetzung in Deutschland Technische Lieferbedingungen (TL) Anforderungen für die Herstellung von Produkten Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien (ZTV) Anforderungen für Bau von Verkehrsflächenbefestigungen Technische Prüfvorschriften (TP) Verfahren zur Überprüfung der Eigenschaften
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Begriffe und Regelwerk im Straßenaufbau
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Anpassungen Regelwerk Asphaltbauweise
Veranlassung
Anforderungen an Bitumen nach TL Bitumen-StB
Anforderungen an Asphaltmischgut nach TL Asphalt-StB
Anforderungen an Asphaltbefestigungen nach ZTV Asphalt-StB Ausblick
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Zusätzliche Bindemittelprüfungen bei der Bindemittel- und Asphaltmischgutherstellung sowie bei Kontrollprüfungen nach ARS 11/2012 der BMVBS
Zur Sammlung von Erfahrungen zum Verformungsverhalten von Bitumen sind durch die verschiedenen Vertragspartner Prüfergebnisse zur statistischen Auswertung der BASt zur Verfügung zu stellen Zusätzlich Bindemitteluntersuchungen im Rahmen der Kontrollprüfungen durch den Auftraggeber für ausgewählte Projekte
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Anforderungen an Bitumen
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Prüfverfahren zum Nachweis von Eigenschaften des Bitumens Konventionelle Prüfverfahren
Performance orientierte Prüfverfahren
Erweichungspunkt Ring und Kugel
Verformungsverhalten im Dynamischen Scherrheometer (DSR)
Nadelpenetration
Verformungsverhalten im Dynamischen Scherrheometer (MSCR) bei 60°C
Brechpunkt nach Fraaß
Elastische Rückstellung (bei PmB) Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Prof. Dr.-Ing. Volker Rauschenbach
Verhalten bei tiefen Temperaturen – Biegebalkenrheometer (BBR) Kraftduktilität
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Konventionelle Prüfverfahren zur Beschreibung und Klassifizierung von Bitumen
Erweichungspunkt Ring und Kugel (DIN EN 1427) im hohen Gebrauchstemperaturbereich obere Grenze der Plastizitätsspanne Brechpunkt nach Fraaß (DIN EN 12593) im niedrigen Gebrauchstemperaturbereich untere Grenze der Plastizitätsspanne Nadelpenetration bei 25°C (DIN EN 1426) Sortenbeschreibung Elastische Rückstellung (DIN EN 13398) Nachweis Polymere
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Performance orientierte Prüfverfahren zur Beschreibung der Leistungsfähigkeit von Bitumen (bei möglichst realistischer Beanspruchung)
Verformungsverhalten im Dynamischen Scherrheometer (DSR) (TL Bitumen- StB 07, Pkt. 5.3) Bestimmung des komplexen Schubmoduls und Phasenwinkels Verformungsverhalten im Dynamischen Scherrheometer (MSCR) bei 60°C (AL MSCR- Prüfung (DSR), 12/2012) Bestimmung der prozentualen Erholung und des nicht rückformbaren Anteils Verhalten bei tiefen Temperaturen – Biegebalkenrheometer (BBR) (DIN EN 14771, 08/2012) Bestimmung der Biegekriechsteifigkeit Kraftduktilität (DIN EN 13589) Bestimmung der Formänderungsarbeit
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Angestrebte Eigenschaften von Bitumen im Gebrauchstemperaturbereich
Bei höheren Temperaturen (z.B. über 100 °C) ist Bitumen zunehmend viskos, erforderlich bei Asphaltherstellung, Transport, Einbau und Verdichtung Im oberen Gebrauchstemperaturbereich (z.B. 60 °C) sollte Bitumen möglichst steif und elastisch sein Hohe Steifigkeit erhöht die Standfestigkeit des Asphaltes Elastische Eigenschaften ermöglichen die Rückbildung der durch Beanspruchungen entstandenen Verformungen und verhindern so eine bleibende Verformung Im unteren Gebrauchstemperaturbereich (z.B. – 20 °C) sollte Bitumen eine gute Relaxationsfähigkeit aufweisen Innere Spannungen durch noch ausreichende Viskosität schnell abbauen Verhinderung von Rissbildung und Sprödbruch Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Prof. Dr.-Ing. Volker Rauschenbach
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Verformungs- und Fließverhalten von Stoffen (Rheologie)
Bei Einwirkung einer äußeren Kraft reagieren unterschiedliche Stoffe verschieden Ideal elastisch (Flummi) Visko- elastisch (Farbe, Honig, Bitumen) Ideal viskos (Wasser) Visko- elastische Stoffe verändern sich bei Temperaturerhöhung in Richtung ideal viskos und bei hoher Belastungsgeschwindigkeit in Richtung ideal elastisch
Ideal viskos Wasser
Visko-elastisch
Ideal elastisch
Bitumen
Flummi
Reaktion auf Temperaturerhöhung Reaktion auf Erhöhung der Belastungsgeschwindigkeit
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Performance orientierte Prüfungen am Bitumen mittels dynamischen Scherrheometer im oberen Gebrauchstemperaturbereich
Beschreibung des visko-elastischen Verhaltens von Bitumen bei unterschiedlichen Temperaturen (DSR) Beschreibung des Kriechverhaltens von Bitumen (rückformbarer und nicht rückformbarer Anteil) bei 60 °C (MSCR) Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Prof. Dr.-Ing. Volker Rauschenbach
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Verformungsverhalten im dynamischen Scherrheometer (DSR), Phasenwinkel unterschiedlicher Bitumen
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Verformungsverhalten im Dynamischen Scherrheometer (MSCR) bei 60°C 0,14
c … Absolutwert der Verformung am Ende der Kriechphase jedes Zyklusses nach 1 s
0,12
rückformbarer Anteil der Verformung
Verformung [%]
0,1
0,08
r …
0,06
0,04
0,02
0 ... Absolutwert der Verformung zu Beginn der Kriechphase jedes Zyklusses
0 0
2
4
6
Absolutwert der Verformung am Ende der nichtrückformbarer ErholungsAnteil der phase jedes Verformung Zyklusses nach 10 s 8
10
12
Zeit [s]
Beanspruchung: 1 Zyklus bei einer Kriechbelastung
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Beanspruchung: 10 Zyklen bei den 3 Kriechbelastungen
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Performance orientierte Prüfungen am Bitumen mittels Biegebalkenrheometer im unterer Gebrauchstemperaturbereich (bis – 20°C)
Beurteilung des Widerstandes von Bitumen gegen Versprödung und Rissbildung bei Kälte (BBR)
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Verhalten bei tiefen Temperaturen, Biegebalkenrheometer (BBR), Biegekriechsteifigkeit und m-Wert unterschiedlicher Bitumen
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Änderungen der TL Bitumen-StB
Handlungsbedarf:
Zusätzliche Prüfungen an Bitumen durch die Vertragspartner durchführen Übergabe der Prüfergebnisse an die BASt zur Erfahrungssammlung
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Anpassungen Regelwerk Asphaltbauweise
Veranlassung
Anforderungen an Bitumen nach TL Bitumen-StB
Anforderungen an Asphaltmischgut nach TL Asphalt-StB
Anforderungen an Asphaltbefestigungen nach ZTV Asphalt-StB Ausblick
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Änderungen der TL Asphalt-StB 07 gemäß ARS 11/2012 der BMVBS
Raumdichtebestimmung von Asphalttragschichten (Hohlraumgehalt am MPK Vmax7,0) nach Verfahren B – Tauchwägung ab 01.01.13 durchführen Erhöhung des Mindestbindemittelgehaltes um 0,1 M.-% an ausgewählten Walzasphalten Prüfung des Haftverhaltens von Bindemitteln an Gesteinskörnungen von Walzasphalten mit besonderen Beanspruchungen und PA und Nachweis einer verbleibenden Umhüllung von mindestens 60 % an der Prüfkörnung 5/8 oder 8/11, Angabe der Ergebnisse im Erstprüfungsbericht (bei unzureichender Umhüllung sind Maßnahmen zu ergreifen) Senkung des max. Hohlraumgehaltes von AC11 D S von bisher Vmax4,5 auf Vmax3,5 Veränderte Festlegungen zur Prüfung von Baustoffen bei der Anlieferung im Rahmen der WPK am Mischwerk und zur Ermittlung der maximalen Zugabemege von Asphaltgranulat Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Prof. Dr.-Ing. Volker Rauschenbach
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Maximale Zugabemenge von Asphaltgranulat in Abhängigkeit von deren Gleichmäßigkeit
Formel 1 für AC T, ACTD:
!
///// 0,8 !
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///// 1,0 !
Formel 2 für AC D, AC B:
Leistungserklärung (Beispiel) für Asphaltmischgut nach der Bauproduktenverordnung (BauPVO), Anhang III
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Vergleich der Begrifflichkeiten Bauproduktenrichtlinie (alt) und Bauproduktenverordnung (neu)
Quelle Bull-Wasser: Die neue Bauproduktenverordnung und ihre Auswirkungen, Straße und Autobahn, 05/2013
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Änderungen aus TL Gestein-StB, neue Definitionen für grobe und feine Gesteinskörnungen
!
!
!
> 4 mm
!
4 mm
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Änderungen der TL Asphalt-StB 07 gemäß neuer TL Gestein-StB
Neue Definitionen für feine und grobe Gesteinskörnungen, Grenze nunmehr auch für Asphalt 4 mm Daraus abgeleitete redaktionelle Änderungen Ersatz Begriff „feine Gesteinskörnungen“ „Gesteinskörnungen ≤ 2 mm“ Ersatz Begriff „groben Gesteinskörnungen“ „Gesteinskörnungen > 2 mm“
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Änderungen der TL Asphalt-StB 07
Handlungsbedarf:
Überprüfung und ggf. Neuerstellung der Erstprüfung für Asphaltmischgut (erhöhter Bindemittelgehalt, veränderte Zugabemengen von Asphaltgranulat, veränderterte Raumdichtebestimmung von Asphalttragschichten, Haftverhalten, veränderter Hohlraumgehalt von AC11 D S) Erstellung einer Leistungserklärung nach BauPVO für jedes Asphaltmischgut durch den Mischguthersteller seit 01.07.13
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Anpassungen Regelwerk Asphaltbauweise
Veranlassung
Anforderungen an Bitumen nach TL Bitumen-StB
Anforderungen an Asphaltmischgut nach TL Asphalt-StB
Anforderungen an Asphaltbefestigungen nach ZTV Asphalt-StB Ausblick
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Änderungen gemäß ARS 11/2012 der BMVBS
Im Eignungsnachweis sind Prüfergebnisse zum Haftverhalten mit anzugeben (siehe Erstprüfung) – keine Anforderung im Bauvertrag! Erforderlicher Verdichtungsgrad für Walzasphalte 98% (Festlegung außer AC 16 TD und AC 5 D L: 97%) Verringerter Hohlraumgehalt von ≤ 6,5 auf ≤ 5,5 Vol.-% bei AC 11 D S Erhöhung der Mindesteinbaudicke von 3,0 auf 3,5 cm bei SMA 8 S Minimierung des Toleranzen bei Bindemittelgehalt für alle Mischgüter Durchführung zusätzlicher Prüfungen im Rahmen der Kontrollprüfungen Probenahme Mischwerk, Untersuchungen am verwendeten Bindemittel Straßenbaubitumen Penetration, EP RuK, Verhärtung durch Alterung und Langzeitalterung Polymermodifiziertes Bitumen Penetration, EP RuK, DSR, MSCR, BBR, Verhärtung durch Alterung und Langzeitalterung Probenahme aus fertiger Schicht, Rückgewinnung des Bindemittels aus fertige Schicht und Prüfung von Penetration, EP RuK, DSR, MSCR, BBR
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Beispiel für Anforderungen fertige Schicht
*)
*) 98 % nach ARS 11/2012
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Änderungen gemäß RStO 2012
Katalogisierte Bauweisen nach RStO Eingangsgrößen Verkehrsbelastung Belastungsklassen Frostsicherheit Frostempfindlichkeitsklasse, Frosteinwirkungszone, hydrologische Verhältnisse, …
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Zuordung Belastungsklassen
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Asphaltbauweise
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Auswahl von Asphaltmischgutart und -sorte
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Auswahl von Bindemittelart und -sorte
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Rundschreiben des BMVBS vom 18.10.2013 zur Einsatzankündigung für thermoisolierte Mulden und Beschicker
Nach Stufenplan sind ab 01.01.2015 im Bauvertrag Übergabegeräte (für kontinuierlichen Einbauprozess) und thermoisolierte Transportfahrzeuge (Einhaltung vorgegebener Verdichtungstemperaturen bei Transport und Einbau) auszuschreiben Einsatz Übergabegeräte (Beschicker) erforderlich bei Stufe 1 bis 31.12.16 über 18.000 m² Stufe 2 ab 01.01.17 über 6.000 m² Einsatz thermoisolierter Transportfahrzeuge erforderlich bei Stufe 1 bis 31.12.16 von 18.000 … 60.000 m² Stufe 2 bis 31.12.18 über 18.000 m² Stufe 3 ab 01.01.19 für alle Flächen
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Rundschreiben des BMVBS vom 18.10.2013, technische Standards für Bestands- und Neufahrzeuge
Bestandsfahrzeuge (bis Baujahr 2016) Thermoisolierte Transportmulde (Seiten-, Stirn- und Rückwand) und Abdeckeinrichtung Temperaturmesseinrichtung mit Messpunkten an den Ecken der Mulde zur Dokumentation der Übergabetemperatur Neufahrzeuge (ab Baujahr 2016) Thermoisolierte Transportmulde (Seiten-, Stirn- und Rückwand und Unterboden) und Abdeckeinrichtung Temperaturmesseinrichtung als Bestandteil des Fahrzeuges mit fünf Messpunkten an den Ecken und am Unterboden der Mulde Temperaturverfolgung zwischen Beladen und Entladen und umfassende Dokumentation der Temperaturverläufe Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Prof. Dr.-Ing. Volker Rauschenbach
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Rundschreiben des BMVBS vom 18.10.2013, Abgleich mit den Temperaturgrenzwerten nach ZTV Asphalt-StB
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Änderungen der ZTV Asphalt-StB 07 Handlungsbedarf :
Erweiterung des Eignungsnachweises bzgl. des Haftverhaltens Veränderte Anforderungswerte und Toleranzen bei Kontrollprüfungen beachten Bei ausgewählten Projekten Probenahme und Untersuchung von Bitumen aus der fertigen Schicht und vom Mischwerk durch den Auftraggeber, Übergabe der Ergebnisse an die BASt Beachtung der neuen Belastungsklassen bei der Auswahl des zweckmäßigen Mischgutes und Bindemittels nach Tabelle 1 und 2 Planung von Investitionsmitteln für Übergabegeräte und thermoisolierte Transportfahrzeuge nach Stufenplan
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Anpassungen Regelwerk Asphaltbauweise
Veranlassung
Anforderungen an Bitumen nach TL Bitumen-StB
Anforderungen an Asphaltmischgut nach TL Asphalt-StB
Anforderungen an Asphaltbefestigungen nach ZTV Asphalt-StB Ausblick
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Wie geht’s weiter?
Veröffentlichung der Fortschreibung von TL Bitumen-StB 07, TL Asphalt-StB 07 und ZTV Asphalt-StB 07 durch die Ausgaben 2013 im Herbst vorgesehen Zusätzliche Prüfergebnisse an Bitumen werden im Auftrag der BASt durch Forschungsnehmer statistisch ausgewertet Ziel: Festlegung von Anforderungswerten Weitere Fortschreibung von TL Asphalt-StB 07/13 und ZTV Asphalt-StB 07/13 ist 2015/16 zu erwarten Verbesserung der Einbauqualität durch optimierte Transportund Einbautechnik
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Telefon E-Mail
+49 351 462 3307
[email protected]
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