GRIFFIGKEIT VON FAHRBAHNDECKSCHICHTEN AUS ASPHALT · WEHNER/SCHULZE (PWS) Bei dem Messverfahren...

GRIFFIGKEIT VON FAHRBAHNDECKSCHICHTEN

AUS ASPHALT

(THEORIE, ANFORDERUNGEN UND PROGNOSE)

BERLINER INSTITUT FÜR BAUSTOFFPRÜFUNGEN

VSVI BERLIN/BRANDENBURG 07.03.2007VSVI BERLIN/BRANDENBURG 07.03.2007

1Dipl.-Ing. Reinhard Lehné

Was ist Griffigkeit ?

2

Definition der Griffigkeit

1. Variante: Die Griffigkeit beschreibt eine Kraftwirkung

a. Die Griffigkeit ist eine landläufige Bezeichnung für die Haftreibung zwischen einem Reifen oder einem Bremsgummi mit einem Reibpartner (SMOLIK, C.).

b. Die Griffigkeit ist eine deutsche Bezeichnung für die Traktion von Reifenprofilen (SMOLIK, C.).

2. Variante: Die Griffigkeit beschreibt eine Materialeigenschaft

c. Die Griffigkeit bezeichnet die Wirkung von Textur und stofflicher Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche auf den Reibungswiderstanddes Fahrzeugreifens unter festgelegten Bedingungen.

d. Die Griffigkeit ist der Einfluss der stofflichen Beschaffenheit und der geometrischen Formengestalt der Fahrbahnoberfläche auf die Größeder maximal vom Reifen auf die Straße abstützbaren Antriebs-, Brems-und Seitenkräfte.

4

ANFORDERUNGEN AN DIE STRASSENOBERFLÄCHE

• E b e n _____________________

5

• H e l l

• L ä r m a r m ( p s s s s s s t)

• G r i f f i g ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

REGELWERKE

6

! +ZTV Asphalt-StB 01 +ZTV Beton-StB 01 +ZTV BEA-StB 98/03

! Merkblatt für den Bau griffiger Asphaltdeckschichten (M BgA, 2004)

! Merkblatt zur Bewertung der Straßengriffigkeit bei Nässe (MB Griff, 2003)

! Merkblatt für griffigkeitsverbessernde Maßnahmen an Verkehrsflächen aus Asphalt (2002)

! Technische Prüfvorschriften für Griffigkeitsmessungen im StraßenbauTP Griff-StB (SRT) / TP Griff-StB (SCRIM)

! TL Gestein-StB

! DIN EN 1097-8 Prüfverfahren für mechanische und physikalische Eigenschaften von Gesteinskörnungen, Bestimmung des Polierwertes

! DIN EN 13036-1 Oberflächeneigenschaften-Prüfverfahren, Messung der Makrotexturtiefe der Deckschicht mit Hilfe einer volumetrischen Flecktechnik

TEXTUR / GRIFFIGKEIT

7

Reibungswiderstand auf nasser Fahrbahn (Kraftschlussvermögen) = f ( -- Textur

-- Verschmutzung-- Dicke Wasserfilm-- Reifen -- Geschwindigkeit )

Griffigkeit = Wirkung der Textur auf den Reibungswiderstand

8

Wellenspektrum der Fahrbahnoberfläche und ihre Auswirkungen

Einflussfaktoren auf die Griffigkeit

Asphaltmischgut

Art und Zusammensetzung des Asphaltmischgutes

Einbau- und nutzungsbedingte Veränderungen der Oberfläche der Asphaltdeckschicht (Mörtelanreicherungen, Entmörtelungen, Alterung

usw.)

Verkehrsbelastung

Witterung

Eigenschaften der Mineralstoffe

Polierbarkeit

Feinrauigkeit Grobrauigkeit

Polierwert Mikro-Deval-Koeffizient(TP Min-StB, Teil 5.5.1) (DIN EN 1097-1)

9

EINFLUSS DER BAUSTOFFE

GROBE GESTEINSKÖRNUNGEN- Gesteinsart- Mineralogische Zusammensetzung (Grauwacke/Kalkstein) - Kantigkeit, Polierresistenz, Härte, Spaltbarkeit, Anordnung der Kristalle

(richtungslos/parallel), Größe der Kristalle - Kryptokristallin (< 0,01 mm)- Mikrokristallin (0,01 – 0,1 mm) PSV - Makrokristallin > 0,1 mm)

- Korngrössen- Kleines Größtkorn, Griffigkeit

Beispiel: SMA 0/11 S- Hoher Splittgehalt - Hoher Anteil gröbste Korngruppe

Verwendung von Gesteinen mit hohem PSV

10


11

FEINE GESTEINSKÖRNUNGEN, D < 2 mm (Sand)- Großer Einfluss auf Mikrotextur (Mörtel)- Einfluss der Kantenschärfe ist stärker als bei grober Gesteinskörung - Kantenschärfe hängt ab vom Mineralbestand

- quarzitischer Ursprung: gut - silikatischer Ursprung: gut/ausreichend- carbonatischer Ursprung: ausreichend/mangelhaft

Beispiel: AB- Hoher Sandanteil- Grob- und Mittelsande entscheiden über Griffigkeit- Feinsande haben weniger Einfluss


• FÜLLER- Hohe Füllergehalte besonders bei WA

• BINDEMITTEL- Zu hohe Bindemittelgehalte- Art und Sorte keine nachweisbaren Einflüsse- Bei SV + I Bindemittel mit hoher Viskosität

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AUSWIRKUNGEN AUF DECKSCHICHTARTEN

13

• ASPHALTBETON- Grobe Gesteinskörnungen und Mörtel in Ausgewogenheit

• SPLITTMASTIXASPHALT- Hoher Splittgehalt, deshalb nur Gesteine mit hohem PSV- Sand wenig wirksam

• OPA- Hoher Grobsplittanteil, deshalb nur Gesteine mit hohem PSV - Sand hat keinen Einfluss - Wegen Verringerung des Hohlraumgehaltes keine Abstumpfung- Deshalb wiederum verminderte Anfangsgriffigkeit

• GUSSASPHALT- Wesentlicher Einfluss durch Abstreusplitt und Walzeneinsatz- Langzeitgriffigkeit auch von PSV abhängig

EINBAU / VERDICHTUNG

ANFANGSGRIFFIGKEIT

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• ENTMISCHUNG - Horizontale Entmischungen durch Fertiger (Bohlenverbrei-

terung, Verteilerschnecke, Grobkorn im Kübel)- Vertikale Entmischungen (Mörtelanreicherungen) durch

Walzenart (z.B. Vibration, Vibrationsdauer, Gummiradwalze)

• Alle WA ausser OPA mit 1/3er oder 2/5er abstreuen, Abstreumaterial möglichst früh und gleichmässig aufbringen

• GA mit bindemittelumhülltem Abstreusplitt 2/5 mm• Lärmmindernder GA mit 2/3er oder 2/4er ohne Walzen

GRIFFIGKEITSSCHWANKUNGEN

15

ZUSTANDSWERTE ZEB (Planung Erhaltungsmassnahmen))

16

1 0,66 0,61 0,56 0,69 0,6 0,51 - -1,5 Zielwert 0,63 0,58 0,53 0,66 0,57 0,48 60 302 0,59 0,54 0,49 0,63 0,54 0,45 - -3 0,52 0,47 0,42 0,57 0,48 0,39 - -

3,5 Warnwert 0,49 0,44 0,39 0,54 0,45 0,36 55 604 0,45 0,4 0,35 0,51 0,42 0,33 - -

4,5 Schwellenwert 0,42 0,37 0,32 0,48 0,39 0,3 50 1205 0,38 0,33 0,28 0,45 0,36 0,27 - -

Zustandswerte Zustandsgrössen

Messerverfahren SRM

Mess- verfahren SRT/AM

ZEB-Werte Messerverfahren SCRIM

Bedeutung µSCRIM bei v = µSRM bei v =Zu- stands-

wert

SRT (Ein- heiten

AM (s)

40 km/h

60 km/h

80 km/h

40 km/h

60 km/h

80 km/h

ZUSTANDSWERTE ZEB bzw. ZTV Asphalt (blau) (Planung Erhaltungsmassnahmen))

17

1 0,66 0,61 0,56 0,69 0,6 0,51 - -1,5 Zielwert 0,63 0,58 0,53 0,66 0,57 0,48 60 302 0,59 0,54 0,49 0,63 0,54 0,45 - -

Abnahme 0,56 0,51 0,46Gewährleistung 0,52 0,48 0,43

3 0,52 0,47 0,42 0,57 0,48 0,39 - -3,5 Warnwert 0,49 0,44 0,39 0,54 0,45 0,36 55 604 0,45 0,4 0,35 0,51 0,42 0,33 - -

4,5 Schwellenwert 0,42 0,37 0,32 0,48 0,39 0,3 50 1205 0,38 0,33 0,28 0,45 0,36 0,27 - -

Zu- stands-

wert

SRT (Ein- heiten

AM (s)

40 km/h

60 km/h

80 km/h

40 km/h

60 km/h

80 km/h

Bedeutung µSCRIM bei v = µSRM bei v =

Zustandswerte Zustandsgrössen

Messerverfahren SRM

Mess- verfahren SRT/AM

ZEB-Werte Messerverfahren SCRIM

Alternativ zur Messung mit dem SCRIM / SKM kann für die Abnahme die Prüfung mit der kombinierten Messmethode SRT-Pendel / Ausflussmesser erfolgen.Folgende Richtwerte müssen eingehalten werden:

Ist der SRT-Wert kleiner oder die Ausflusszeit größer als der jeweilige Richtwert, ist eine Messung mit dem SKM notwendig.

18

SRT - Wert > 65 (neu > 60)Ausflusszeit < 30 s.

Prüfverfahren für die Griffigkeit von Asphaltdeckschichten in situ

Prüfung der Griffigkeit mit dem Messverfahren SCRIM gemäß TP Griff-StB (SCRIM), neu Seiten-Kraft-Messverfahren (SKM)(Feldversuch)

Prüfung der Griffigkeit mit anderen Verfahren#Stuttgarter Reibungsmesser (SRM) mit blockiertem

Schlepprad#Griptester (beide Feldversuche)

19

Alternative Prüfung der Griffigkeit mit der kombinierten Messmethode SRT-Pendel/Ausflussmesser gemäß Arbeitsanweisung für kombinierte Griffigkeits- und Rauheitsmessungen mit dem Pendelgerät und dem Ausflussmesser (FGSV) (Labor- und Feldversuch)

20Feldmessung mit SCRIM/SKM (Fahrzeug alt)

21Feldmessung mit SCRIM/SKM (Fahrzeug neu)

Labor- und Feldversuch mit dem SRT-Pendel

24

Prüfverfahren für die Griffigkeit von Asphaltdeckschichten im Labor

Prüfung der Griffigkeit mit dem Messverfahren nach WEHNER/SCHULZE (PWS)

Bei dem Messverfahren nach WEHNER/SCHULZE wird die Griffigkeit im aktuellen Zustand und die Entwicklung der Griffigkeit bei simulierter Verkehrsbelastung im Labor gemessen.

Polier-und Griffigkeitsmessgerät PGM

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Griffigkeitsprognose mit dem Verfahren nach WEHNER /SCHULZE an Asphaltdeckschichten

Griffigkeit und Griffigkeitsprognose?!Warum beschäftigen wir uns damit?

Die Griffigkeit einer Fahrbahnoberfläche steht in direkter Beziehung zum Unfallgeschehen. Um die Unfallhäufigkeit zu vermindern, muss die Griffigkeit einer Straße diverse Mindestanforderungen erfüllen. Mit dem Labor-Verfahren WEHNER/SCHULZE können wir direkt bei der Optimierung von griffigen Straßen mitwirken.

26

Griffigkeitsprognose mit der Prüfanlage nach Wehner/Schulze

12Prüfanlage nach Wehner/Schulze

27


13

Polierwalzen der Prüfanlage nach Wehner/Schulze

28



29



30


16

Messgummis zur Griffigkeitsmessung

31

F´R = FR+FW

F = m � g

v

F = m � g

F´R = µµµµPWS� F

v

FRr

Rotierender Stempel mit Messgummi´s

Probe

FW

Abb. 5: Messprinzip und Kraftwirkungen bei der

Griffigkeitsprognose

Theoretische Betrachtungen zur Griffigkeit

32

Die Messung der Griffigkeit mit dem Verfahren nach Wehner/Schulze beruht auf der Grundlage des Coulomb´schen Gesetzes

FR = µµµµ � F [1]. Auf strukturierten Oberflächen setzt sich die bestimmte scheinbare Reibungskraft FR´ aus den zwei Komponenten Reibungskraft FR und Widerstandskraft FW zusammen. Der Proportionalitätsfaktor µ µ µ µ wird als Reibwert oder Griffigkeit µµµµPWS bezeichnet.

F´R = µµµµPWS � F; F´R = FR + FW [2]

µµµµPWS = (FR + FW)/F ; µµµµPWS > µ.µ.µ.µ.

Der Reibwert µµµµPWS ist eine Stoffkonstante. Er hängt von der Art und Struktur der sich berührenden Stoffe ab. Er ist unabhängig von der Größe des Flächeninhaltes der sich berührenden Flächen. Der Anteil der Widerstandskraft FW an der scheinbaren Reibungskraft FR´ auf einer Oberfläche resultiert aus dem Verhältnis des auf einer ebenen Platte gemessenen Reibwertes µµµµPWS(d→∞) und dem auf der unebenen Platte gemessenen Reibwerte µµµµPWS. Der Buchstabe d dient hier zur Bezeichnung der Korngröße. Es folgt

FW = (1-µµµµPWS(d→∞)/µµµµPWS) � FR´ [3.1]

FR = (µµµµPWS(d→∞)/µµµµPWS) � FR´ [3.2]

33

Besteht eine Oberfläche aus verschiedenen Stoffen mit unterschiedlich großen Reibungszahlen, dann hängt der Betrag der mittleren Reibungszahl µµµµ von dem Betrag der einzelnen Reibwerte µµµµi und der Wahrscheinlichkeit pi ihres Auftretens ab. Die Wahrscheinlichkeit pientspricht dem jeweiligen Oberflächenanteil bezogen auf die Gesamtoberfläche.

µµµµ = ΣΣΣΣ µµµµi ••••pi ; (i ∈∈∈∈ N; p = 1; p = ΣΣΣΣ pi) [4]

Überträgt man diese allgemeingültigen theoretischen Aussagen auf die Oberfläche einer Asphaltdeckschicht, dann ist der Reibwert µµµµPWS von den Beträgen der Reibwerte µµµµPWSi der Mineral- und Zusatzstoffe, des Bitumens sowie deren Anteile an der Gesamtoberfläche abhängig. Zusätzlich wirken sich die Abhängigkeit der Griffigkeit der Korngröße der verwendeten Mineralstoffe (k) und die nutzungsbedingte Änderung der Reibwerte (l) aus. Die Griffigkeit einer Asphaltdeckschicht lässt sich dann mit der Gleichung [5] berechnen.

µµµµPWSl = ΣΣΣΣ µµµµPWSi,k,l ••••pi ; (i,k,l∈∈∈∈ N) [5]

i=1p1p2...pn

i = 1

n nµµµµ1µµµµ2...µµµµn

n,m,o

i,k,l=1

µµµµ1,1,1...µµµµn,m,o

p1p2...pn

34

Herstellung von Probenplatten mit dem Walzsegmentverdichter

1. Unbeanspruchter Ausgangszustand (ohne Überrollungen). [0]

2. Überrollen der Proben in der Poliermaschine bei Zugabe von Wasser und Quarzmehl mit 90.000 Überrollungen. [1]

3. Mechanisches Aufrauhen der Probenoberfläche durch dosiertes Sandstrahlen mit Korundsand . [2]

4. Überrollen der Proben in der Poliermaschine bei Zugabe von Wasser und Quarzmehl mit 90.000 Überrollungen, Messung der Griffigkeit µµµµPWS. [3]

5. Weitere Griffigkeitsmessungen bis zum Erreichen eines Grenzwertes. [4]

Untersuchungsablauf (Standardprogramm)

35

Mineralstoffvariation (Forschungsarbeit s. �asphalt� 5/03)

Grauwacke 1

Kalkstein

Grauwacke 2

Basalt

Serpentinit

Gneis

Granit36

Für die Herstellung von Asphaltdeckschichten wurden 7 unterschiedlich polierresistente Gesteine ausgewählt. Die Mineralstoffe wurden wie folgt bezeichnet:

A = Grauwacke 1, B = Kalkstein, C = Granit, D = Basalt, E = Grauwacke 2, F = Serpentinit, G = Gneis, H = Natursand.

In Tabelle 1 sind der Polierwert, der Micro-Deval-Koeffizient und der Schlagzertrümmerungswert für die Gesteine A bis G zusammengestellt.

Tab. 1: Mineralstoffkennwerte der Gesteine A bis G

9,817,443F

10,414,051D8,910,154E

19,621,933B

14,615,856G

12,923,553C

30,416,769A

Micro-Deval-KoeffizientSZ8/12PSVMineralstoff

37

Für die ASPHALTEFür die ASPHALTE

Asphaltbeton, Splittmastixasphalt und Gussasphalt wurden folgende

Randbedingungen festgelegt:

" Asphaltbeton 0/11 und 0/11 S; Bitumen 50/70 (Shell); gleichbleibende

Korngrößenverteilung; Hohlraumgehalt 2,5 Vol.-% und 4,0 Vol.-%

" Splittmastixasphalt 0/8S und 0/11S; Bitumen PmB 45 A (Shell);

Faserstoffe 0,3 Masse-% (Arbocell); gleichbleibende Korngrößenverteilung;

Hohlraumgehalt 4,0 Vol.-%

" Gussasphalt 0/8; Bitumen 30/45 (Shell/ELF); gleichbleibende

Korngrößenverteilung; Eindringtiefe 3,0 mm nach 30 Minuten und Zunahme 0,4 mm

nach weiteren 30 Minuten

38

Griffigkeitsprognose für AB / SMA (TU Berlin)

39

Eigene Untersuchungsergebnisse zurGriffigkeitsprognose mit der

Wehner-Schulze-Anlage

40

Abb. 2.1.1: Reibwert µµµµPWS für AB 0/11S in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mineralstoffart (A, B, C, D, E, F, G); Hbit = 4,0 Vol.-%

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 20000 40000 60000 80000

Anzahl der Überrollungen

Rei

bwer

t µµ µµPW

S

100 [B; PSV = 33] 102 [A; PSV = 69] 300 [E; PSV = 54]302 [D; PSV = 51] 317 [C; PSV = 53] 500 [F; PSV = 43]600 [G; PSV = 56]

41

Abb. 2.1.2: Reibwert µµµµPWS für AB 0/11S in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mineralstoffart (A, B, C, D, E, F, G); Hbit = 4,0 Vol.-%, 3D-Darstellung

020000

60000

100

[B; P

SV =

33]

500

[F; P

SV =

43]

317

[C; P

SV =

53]

600

[G; P

SV =

56]

302

[D; P

SV =

51]

300

[E; P

SV =

54]

102

[A; P

SV =

69]

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

Rei

bwer

t µµ µµPW

S


Mineralstoff

0,100-0,200 0,200-0,300 0,300-0,400 0,400-0,5000,500-0,600 0,600-0,700

42

Abb. 2.2: Reibwert µµµµPWS für AB 0/11 in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mischung der Mineralstoffe (A und B; Hbit = 2,5 Vol.-%) HOFFMANN,D.: Griffigkeitsprognose an Asphalt fürDeckschichten. Diplomarbeit. HTW Dresden. 2003

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 20000 40000 60000 80000

Anz ah l der Ü berro llungen

Rei

bwer

t µµ µµPW

S

102A [A ]107A [19,7 % B 0 /2 / 80 ,3 % A ]108A [19,7 % B 2 /5 / 80 ,3 % A ]109A [19,7 % B 5 /11 / 80 ,3 % A ]105A [80,3 % B / 19 ,7 % A 0 /2 ]106A [80,3 % B / 19 ,7 % A 2 /5 ]104A [80,3 % B / 19 ,7 % A 5 /11]100A [B ]

43

Abb. 2.3: Reibwert µµµµPWS auf AB 0/11S in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mischung der Mineralstoffe (A und B; Hbit = 4,0 Vol.-%)

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 20000 40000 60000 80000

Anz ah l der Ü berro llungen

Rei

bwer

t µµ µµPW

S

102 [A ]107 [19,7 % B 0 /2 / 80 ,3 % A ]108 [19,7 % B 2 /5 / 80 ,3 % A ]109 [19,7 % B 5 /11 / 80 ,3 % A ]105 [80,3 % B / 19 ,7 % A 0 /2 ]106 [80,3 % B / 19 ,7 % A 2 /5 ]104 [80,3 % B / 19 ,7 % A 5 /11]100 [B ]

44

Abb. 2.4: Reibwert µµµµPWS für AB 0/11S in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mischung der Mineralstoffe (C und D; Hbit = 4,0 Vol.-%)

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 20000 40000 60000 80000

Anz ahl der Ü berrollungen

Rei

bwer

t µµ µµPW

S

302 [D ]324 [19,7 % D 5/11 mm / 80,3 % C ]325 [19,7 % D 0/2 mm / 80,3 % C ]327 [19,7 % C 0/2 mm / 80,3 % D ]328 [19,7 % C 2/5 mm / 80,3 % D ]326 [19,7 % D 2/5 mm / 80,3 % C ]329 ([19,7 % C 5/11 mm / 80,3 % D ]317 [C ]

45

Abb. 2.5: Reibwert µµµµPWS für AB 0/11S in Abhängigkeit von den Überrollungen und der Mischung der Mineralstoffe (D und E; Hbit = 4,0 Vol.-%)

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 20000 40000 60000 80000


Rei

bwer

t µµ µµPW

S

300 (E , nicht abgestumpft)304 (19,7 % D 5/11 mm / 80,3 % E)305 (19,7 % D 0/2 mm / 80,3 % E)307 (19,7 % E 0/2 mm / 80,3 % D )308 (19,7 % E 2/5 mm / 80,3 % D )306 (19,7 % D 2/5 mm / 80,3 % E)309 (19,7 % E 5/11 mm / 80,3 % D )302 (D , nicht abgestumpft)

46

Abb. 2.6: Reibwert µµµµPWS auf AB 0/11S in Abhängigkeit Überrollungen und der Mischung der Mineralstoffe (C und E; Hbit = 4,0 Vol.-%)

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 20000 40000 60000 80000


Rei

bwer

t µµ µµPW

S

300 (E , nicht abgestumpft)314 (19,7 % C 5/11 mm / 80,3 % E)315 (19,7 % C 0/2 mm / 80,3 % E)312 (19,7 % E 0/2 mm / 80,3 % C )318 (19,7 % E 2/5 mm / 80,3 % C )306 (19,7 % C 2/5 mm / 80,3 % E)319 (19,7 % E 5/11 mm / 80,3 % C )317 (C , nicht abgestumpft)

47

Abb. 3: Reibwert µµµµPWS für GA 0/11 in Abhängigkeit von den Überrollungen und den Mineralstoffen (A, B, C, D, E, F und G)

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 20000 40000 60000 80000

Anz ahl der Ü berro llungen

Rei

bwer

t µµ µµPW

S

150 (K alkste in [B ]) 152 (GW 1 [A ]) 350 (GW 2 [E ])350A (GW 2 [E ]) 350B (GW 2 [E ]) 352 (B asalt [D ])450 (Granit [C ]) 550 (S erpentinit [F ]) 650 (Gneis [G])

48

Abb. 4.1: Reibwert µµµµPWS für AB, SMA und GA für dieMineralstoffe A

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 20000 40000 60000 80000

An z ah l d er Ü b erro llu n g en

Rei

bwer

t µµ µµPW

S

102A ([A ] A B 0 /11 , Hb it=2 ,5 V o l.% , HFB =88,4 % )102 ([A ] A B 0 /11S , Hb it=4 ,0 V o l.% , HFB =82,1 % )122 ([A ] S M A 0 /8 , Hb it=4 ,0 V o l.% , HF B =81,9 % )216 ([A ] S M A 0 /11 , Hb it=4 ,0 V o l.% , HFB =82,0 % )152 (GW 1 [A ] GA , Hb it=0 ,4 V o l.% , HF B =99,2% )

49

Abb. 4.2: Reibwert µµµµPWS für AB, SMA und GA für dieMineralstoffe B

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 20000 40000 60000 80000


Rei

bwer

t µµ µµPW

S

150 (K a lkste in [B ] GA , Hb it=0 ,4 V o l.% , HFB =99,4 % )100A ([B ] A B 0 /11 , Hb it=2 ,5 V o l.% , HF B =84,9 % )100 ([B ] A B 0 /11S , Hb it=4 ,0 V o l.% , HF B =77,1 % )200 ([B ] S M A 0 /8 , Hb it=4 ,0 V o l.% , HF B = 80 ,1 % )215 ([B ] S M A 0 /11 , Hb it=4 ,0 V o l.% , HF B =78,9 % )

50

Abb. 6.1.1: Reibwert µµµµPWS für Grauwacke NP (Körnungen 0,2/0,4 mm, 2/5 mm, 8/11 mmund Platten)

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0 20000 40000 60000 80000Anzahl der Überrollungen

Rei

bwer

t µµ µµPW

S

Grauwacke NP 0,2/0,4 Grauwacke NP 2/5Grauwacke NP 8/11 Grauwacke NP Platte

51

Abb. 6.1.2: Reibwert µµµµPWS für Grauwacke NP (Körnungen 0,2/0,4 mm, 2/5 mm, 8/11 mm und Platten), 3D-Darstellung

0

20000

60000G

rauw

acke

NP

Plat

te

Gra

uwac

ke N

P 8/

11

Gra

uwac

ke N

P 2/

5

Gra

uwac

ke N

P 0,

2/0,

4

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

Rei

bwer

t µµ µµ

PWS


Mineralstoff

0,100-0,200 0,200-0,300 0,300-0,400 0,400-0,5000,500-0,600 0,600-0,700 0,700-0,800

52

Abb. 6.2.1: Reibwert µµµµPWS für Kalkstein (Körnungen 0,2/0,4 mm, 2/5 mm, 8/11 mm und Platte)

53

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0 20000 40000 60000 80000Anzahl der Überrollungen

Rei

bwer

t µµ µµPW

S

Kalkstein 0,2/0,4 Kalkstein 2/5Kalkstein 8/11 Kalkstein Platte

Abb. 6.2.2: Reibwert µµµµPWS für Kalkstein (Körnungen 0,2/0,4 mm, 2/5 mm, 8/11 mm und Platte), 3D-Darstellung

020000

60000

Kal

kste

in P

latte

Kal

kste

in 8

/11

Kal

kste

in 2

/5

Kal

kste

in 0

,2/0

,4

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

Rei

bwer

t µµ µµPW

S


Mineralstoff

0,100-0,200 0,200-0,300 0,300-0,400 0,400-0,5000,500-0,600 0,600-0,700 0,700-0,800

54

Abb. 6.3: Reibwert µµµµPWS für Bitumen PmB45A und 50/70 (Shell) mit 0,4 M.-% Arbocell als Zusatzstoff, bezogen auf das Asphaltmischgut

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0 20000 40000 60000 80000


Rei

bwer

t µµ µµPW

S

B itum en P m B 45A m it F asersto ffen A rboce l

B itum en 50 /70 m it F asersto ffen A rbocel

55

Abb. 6.4: Beispiel für Prognoserechnungen an Asphaltbeton

0,100

0 ,200

0 ,300

0 ,400

0 ,500

0 ,600

0 ,700

0 20000 40000 60000 80000

An zah l de r Üb erro llu n g en

Rei

bwer

t PW

S

100 [B ; P S V = 33] 102 [A; P S V = 69 ]302 [D ; P S V = 51] 317 [C ; P S V = 53 ]100 b erech n e t 102 b erech ne t302 b erech n e t 317 b erech ne t

56

Polierresistenz und Kantenschärfe sind Materialeigenschaften, die im Zusammenhang auf die Griffigkeit wirken. Die Griffigkeit einer Asphaltdeckschicht nimmt mit der Polierresistenz und der Kantenschärfe der Mineralstoffe zu.

Allgemeine Erkenntnisse zur Griffigkeit

57

Bei Verwendung der gleichen Mineralstoffart besitzen sandreiche und splittarme Mischgüter eine größere Griffigkeit als sandarme und splittreiche Mischgüter.

Mit dem Ersatz von ca. 20 M.-% einzelner Mineralstoffkorngruppen kann die Griffigkeit von Asphaltmischgut gut optimiert werden. Hierbei besitzen die Korngruppen Sand und Feinsplitt einen wesentlich größeren Einfluss auf die Änderung der Griffigkeit als die Korngruppen Mittel- und Grobsplitt.

Die Griffigkeit der Oberfläche von Asphaltdeckschichten nimmt mit zunehmendem Hohlraumgehalt ab.

Die Griffigkeit der Oberfläche von Asphaltdeckschichten nimmt mit zunehmendem Bindemittelgehalt ab.

Abb. 7: Reibwert µµµµPWS und SRT-Wert für AB 0/11 und 0/11S aus den Mineralstoffarten A und B;

Grundlagen der Griffigkeitsprognose an Asphaltbeton in: � asphalt 5/2003�

y = 0 ,0136x - 0 ,4184R 2 = 0 ,8853

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

20 30 40 50 60 70 80

S R T -W ert

Rei

bwer

t µµ µµPW

S

58

Griffigkeitsprognose: Mit dem Prüfverfahren nach WEHNER/SCHULZE kann die Polierwirkung des Verkehrs, durch Messungen der Griffigkeiten, nach beliebigen Beanspruchungszuständen simuliert werden. Die Entwicklung der Griffigkeit von Asphaltdeckschichten im Nutzungszeitraum kann somit prognostiziert werden!

Zusammenfassung

Ursachenermittlung: Unter Berücksichtigung der Ergebnisse von Kontrollprüfungen am Asphaltmischgut bzw. an Bohrkernen (Einfluss der Asphaltqualität [Hohlraumgehalt, Sieblinie, Ausfüllungsgrad usw.], der Verkehrsbelastung und Polierresistenz der Mineralstoffe) sowie der Prognose-Untersuchungen (PWS) am Asphalt und ggf. an den einzelnen Mineralstoffen, kann die Ursache für Veränderungen der Griffigkeit von Asphaltdeckschichten ermittelt werden.

> SV-Gutachten bei Unfällen aufgrund mangelhafter Griffigkeit !

59

Beziehungen zu anderen Messverfahren: Zwischen dem Reibwert µµµµPWS und dem SRT-Wert besteht auf Asphaltdeckschichten ein linearer Zusammenhang:

µµµµPWS = 0,0136 * SRT-Wert + 0,4184 ( R² = 0,8853).

Zwischen dem Reibwert µµµµPWS und dem Messwert der SCRIM µµµµSCRIM 80 auf Asphaltdeckschichten besteht die lineare Beziehung

µµµµSCRIM 80 = 0,9593 * µµµµPWS + 0,055 ( R² = 0,918).

(HUSCHEK, S.: Die Griffigkeitsprognose mit der Verkehrssimulation nach WEHNER/SCHULZE. Bitumen. 1/2002).

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