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Dimensionierungsrelevante Prognose des Ermüdungsverhaltens von Asphalt mittels einaxialer Zug-Schwellversuche

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[Quelle: http://www.digibib.tu-bs.de]

Der Ermüdungswiderstand beeinflusst die Dauerhaftigkeit einer Asphaltbefestigung maßgebend. Der einaxiale Zug-Schwellversuch simuliert die kombinierte Beanspruchung aus kryogener Spannung infolge thermisch behinderten Schrumpfens sowie aus Biegebeanspruchung infolge Verkehrs. Diese schwellende Zugspannung bewirkt neben der Vergrößerung der viskoelastischen Dehnung auch progressiv zunehmende viskoplastische Verformung. In der Literatur wird dazu angemahnt, dass der herkömmlich zur Auswertung herangezogene Ermüdungseffekt, die Verringerung des Elastizitätsmoduls, durch den Aufbau großer Dehnungen verfälscht wird. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass die im einaxialen Zug-Schwellversuch gemessene viskoplastische Dehnung ebenso aus der Materialermüdung resultiert wie das herkömmliche Auswertungskriterium Steifigkeits-Abnahme. Unter Anwendung des Burgers-Modells kann der Verlauf der viskoplastischen Dehnung berechnet werden, indem die ermüdungsbedingte Materialschädigung, abgeleitet aus dem Verlauf der viskoelastischen Dehnung, berücksichtigt wird. Aus Zug-Schwellversuchen unter Variation der Temperatur, der Belastungsfrequenz und der Beanspruchung werden Ermüdungsfunktionen abgeleitet, mit denen die Ermüdungsresistenz prognostiziert werden kann. Es wird gezeigt, dass die Schädigung infolge Ermüdung unabhängig von der zwischen 3 Hz und 10 Hz variierten Prüffrequenz ist, wenn ihr Verlauf über die Zeit dargestellt wird. So weisen neben den Ermüdungsfunktionen sowohl die bei gleicher Temperatur und Beanspruchung gemessene viskoplastische Dehnung als auch die Steifigkeit von der Frequenz im untersuchten Bereich unabhängige Verläufe auf. Durch die Einführung der Belastungsfrequenz in die Ermüdungsfunktionen kann der für die Dimensionierung notwendige Prüfaufwand mit einer nur geringen Einbuße an Präzision erheblich reduziert werden.

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Bei der Herstellung von Asphaltbinder- und Asphaltdeckschichten werden bisher geringe Mengen an Ausbauasphalt wiederverwendet. Es wurde unter Praxisbedingungen und unter Verwendung von Prüfkörpern, die aus einer dazu eingebauten Versuchsstrecke entnommen worden waren, untersucht, ob und inwieweit bei der Zugabe von 25 Gew.-% Ausbauasphalt in Asphaltbinderschichten bzw. von 20 Gew.-% in Asphaltdeckschichten mittels Paralleltrommel in vorerwärmter und nicht vorerwärmter Form eine Homogenisierung der drei Mischgutkomponenten erreicht wird und wie sich die Zugabe von Ausbauasphalt auf das mechanische Verhalten der eingebauten Schichten auswirkt. Die Zugabe von Ausbauasphalt hatte sowohl bei den Binder- als auch bei den Deckschichten keine nachteiligen Auswirkungen auf die Homogenität und das mechanische Verhalten der untersuchten Schichten im Bereich tiefer, mittlerer und hoher Temperaturen. Durch makro- bzw. mikroskopische Untersuchungen wurde nachgewiesen, daß eine Auflösung der Ausbauasphaltstücke sowie eine homogene Durchmischung der neuen und wiederverwendeten Mischgutkomponenten auch bei der Kaltzugabe erzielt worden ist. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

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Eickschen, E.; Müller, C.
Alkali-silica reaction in municipal road construction
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Seitz, Peter
Autobahnausfahrt Saas/Zermatt. Umfahrung Visp
Tec 21, 2019

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Frei, Matthias
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