Oberflächenbehandlung/Bitumenabtrag von Asphaltdeckschichten zur Verbesserung der optischen Eigenschaften und Erhöhung der Anfangsgriffigkeit
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Robert Scholz
- Abgabedatum: November 2001
- Umfang: 107 Seiten
- Dateigröße: 3,5 MB
- Note: 2,3
- Institution / Hochschule: Bauhaus-Universität Weimar Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-4947-6
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-4947-6 P - ISBN (CD) :978-3-8324-4947-6 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Scholz, Robert November 2001: Oberflächenbehandlung/Bitumenabtrag von Asphaltdeckschichten zur Verbesserung der optischen Eigenschaften und Erhöhung der Anfangsgriffigkeit, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Asphalt, Deckschicht, Griffigkeit, Hochdruckwasserstrahl, Helligkeit
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Diplomarbeit von Robert Scholz
Problemstellung:
Der Straßenbau wird besonders von einem Baustoff geprägt: Asphalt. Dieses Gemisch besteht aus vier wichtigen Ausgangsstoffen. Dazu zählen das Bitumen als Bindemittel, vorwiegend gebrochene Mineralstoffe zum Aufbau des Korngerüsts, Gesteinsmehl als Füller und Zusätze. Voraussetzungen für einen dauerhaften Gebrauch und einen hohen Nutzwert einer Asphaltstraße sind die optimale Zusammensetzung des Gemischs und die richtige Auswahl der Bestandteile.
Wie jeder andere Baustoff unterliegt Asphalt einem Alterungsprozess, der den Nutzwert der Straße überwiegend negativ beeinflusst. Eine Verschlechterung der Ebenheit und Griffigkeit sowie der Helligkeit ist zu erwarten. Diesem Umstand kann nur durch spezielle Maßnahmen entgegengewirkt werden.
Die Asphaltalterung geht einher mit der Alterung des Bindemittelfilms an der Oberfläche. Dies ist ein erwünschter Effekt. Im Laufe dieses Prozesses wird nämlich die obere Schicht abgewittert und durch Verkehrsbelastung abgerieben. Der Mörtelfilm, der anfangs noch die Griffigkeit beeinträchtigt, wird dabei entfernt. Zudem kommt erst dann die optische Qualität des eingesetzten Mineralstoffs zum Tragen.
Wünschenswert ist, den Bindemittelfilm sofort nach dem Einbau der Deckschicht entfernen zu können, um von Anfang an die optimale Griffigkeit zu erreichen. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Möglichkeiten zur Bearbeitung des frisch verdichteten Asphalts aufgezeigt. Anschließend wird der Bitumenmörtelfilmabtrag mit der Hochdruck-Wasserstrahltechnik untersucht.
Inhaltsverzeichnis:
| 0. | Einleitung | 9 |
| 1. | Straßenbautechnik - Asphaltbauweise | 10 |
| 1.1 | Der Baustoff Asphalt | 10 |
| 1.2 | Ausgangsstoffe für die Asphaltherstellung | 10 |
| 1.2.1 | Bitumen | 10 |
| 1.2.2 | Mineralstoffe | 12 |
| 1.2.2.1 | Einteilung im Straßenbau | 13 |
| 1.2.2.2 | Anforderungen | 15 |
| 1.2.3 | Zusätze | 16 |
| 1.3 | Aufbau einer Straßenbefestigung aus Asphalt | 17 |
| 1.3.1 | Oberbau und Unterbau | 17 |
| 1.3.2 | Die Deckschicht | 18 |
| 1.3.3 | Verfahren und Bauweisen | 20 |
| 1.4 | Asphaltmischgut | 22 |
| 1.4.1 | Körnungen für die Deckschicht | 23 |
| 1.4.2 | Die Eignungsprüfung | 23 |
| 1.4.2.1 | Zu prüfende Parameter | 24 |
| 1.4.2.2 | Anforderungen zur Durchführung der Eignungsprüfungen | 27 |
| 1.4.2.3 | Durchführung | 27 |
| 1.4.2.4 | Herstellung der Marshall-Probekörper | 28 |
| 1.4.2.5 | Erweiterte Eignungsprüfungen | 29 |
| 2. | Farbgebung und Aufhellung von Asphaltbefestigungen | 29 |
| 2.1 | Einsatz von Farbpigmenten | 29 |
| 2.1.1 | Pigmente und transparente Bindemittel | 30 |
| 2.1.2 | Pigmente und schwarzes Straßenbaubitumen | 31 |
| 2.2 | Beeinflussung der optischen Eigenschaften durch Mineralstoffauswahl | 31 |
| 2.2.1 | Prüfverfahren zum Nachweis der Deckenaufhellung | 32 |
| 2.3 | Auftrag von Anstrichen und Beschichtungen | 33 |
| 3. | Die Griffigkeit von Straßenbelägen | 35 |
| 3.1 | Grundlagen zur Problematik | 35 |
| 3.2 | Einflussfaktoren | 36 |
| 3.2.1 | Einflüsse aus der Umwelt | 36 |
| 3.2.2 | Technischer Zustand des Fahrzeugs | 37 |
| 3.2.3 | Einflüsse aus der Wahl, Zusammensetzung und Verarbeitung der Baustoffe | 37 |
| 3.2.3.1 | Wahl der Baustoffe | 37 |
| 3.2.3.2 | Zusammensetzung der Baustoffe | 39 |
| 3.2.3.3 | Verarbeitung der Baustoffe | 39 |
| 3.3 | Definition der Rauheit | 40 |
| 3.4 | Messmethoden und -geräte | 42 |
| 3.4.1 | Praxisverfahren | 42 |
| 3.4.2 | Laborverfahren | 45 |
| 3.5 | Herstellung der Anfangsgriffigkeit | 46 |
| 3.5.1 | Absplitten und Abstumpfen | 47 |
| 3.5.2 | Bindemittelabtrag | 49 |
| 3.5.2.1 | Rillierung | 50 |
| 3.5.2.2 | Hochdruck-Wasserstrahltechnik | 50 |
| 3.5.2.3 | Sandstrahlen | 51 |
| 3.5.2.1 | Kugelstrahlen | 52 |
| 3.5.2.2 | Weitere Möglichkeiten | 53 |
| 3.6 | Aufrauung von alten Belägen | 56 |
| 3.6.1 | Verfahren mit Materialauftrag | 57 |
| 3.6.2 | Verfahren mit Materialabtrag | 58 |
| 3.6.3 | Rückformende Verfahren | 60 |
| 4. | Einsatz der Hochdruck-Wasserstrahltechnik | 60 |
| 4.1 | Erzeugung und Aufbau von Druckwasserstrahlen | 62 |
| 4.1.1 | Systeme zur Druckerzeugung | 62 |
| 4.1.2 | Druckwasserstrahlarten | 66 |
| 4.2 | Parameteroptimierung zum Oberflächenabtrag mit unmodifizierten Hochdruckwasserstrahlen | 68 |
| 5. | Versuchsprogramm | 72 |
| 5.1 | Zusammensetzung der Asphaltplatten | 72 |
| 5.1.1 | Bindemittel und Zusätze | 73 |
| 5.1.2 | Mineralstoffe | 73 |
| 5.1.3 | Geräte | 74 |
| 5.1.4 | Quantitative Zusammensetzung | 74 |
| 5.2 | Herstellung der Asphaltplatten | 76 |
| 5.3 | Beschreibung der Abtragsversuche | 76 |
| 5.3.1 | Abtrag mit Abrasiv-Druckwasserstrahlen | 77 |
| 5.3.2 | Abtrag mit unmodifizierten Druckwasserstrahlen | 78 |
| 5.3.2.1 | Versuche am IFW Jena; Strahlwinkel konstant 90° | 78 |
| 5.3.2.2 | Versuche am IFW Jena; Strahlwinkel einstellbar | 80 |
| 5.3.2.3 | Handgeführte Hochdruckpistole mit pneumatisch angetriebenem Düsenträgerkopf | 82 |
| 5.3.2.4 | Hydraulisch geführter und -angetriebener Rotations-Düsenbalken | 83 |
| 5.4 | Darstellung und Auswertung der Messwerte | 88 |
| 5.4.1 | Versuche am IFW Jena | 88 |
| 5.4.2 | Versuche bei der Fa. Woma | 89 |
| 5.5 | Zusammenfassungund Bewertung | 91 |
| 6. | Bewertung der Verfahren zum Bindemittelabtrag | 93 |
| 7. | Ausblick | 96 |
| 8. | Literaturverzeichnis | 98 |
| 9. | Tabellenverzeichnis | 101 |
| 10. | Abbildungsverzeichnis | 102 |
| 11. | Anhang | 104 |
Die Verfügbarkeit von Wasser ist die Grundvoraussetzung zum Einsatz dieser Technik. Es muss eine kontinuierliche Bereitstellung des Strahlmittels gegeben sein. Empfehlenswert ist, das Wasser aus den örtlichen Versorgungsnetzen zu entnehmen, wegen etwaiger Verschmutzungen dagegen nicht aus Gewässern. Ist direkte Entnahme nicht möglich, kann das Wasser in Tankwagen mitgeführt werden. Über einen Vorlauftank oder eine Vordruckpumpe (0,3 bis 0,5 MPa) wird es dem Filtersystem zugeführt. Nach dem Passieren des Vorfilters gegen grobe Verschmutzungen gelangt das Wasser in einen kleineren Tank (ca. 2 m3), in welchem dem Wasser die Luftblasen entzogen werden. Eine nachgeschaltete Förderpumpe presst es weiter in einen druckabhängig dimensionierten Hauptfilter (Druck/Filtergröße: < 100 MPa/100 µm...300 MPa/1 µm) wird. Nach dieser Filtrierung wird es zum Druckerzeuger transportiert. • Drei Pumpentypen zur Druckerzeugung werden unterschieden: Plungerpumpen, Druckwandler oder -übersetzer und Pulskanonen. Plungerpumpen decken dabei den größten Bereich in Bezug auf Fördermenge und Druck ab. Sie sind geeignet, Drücke bis [...]
Erprobt sind die Verfahren Helmus Grip 1 und Helmus Grip 2. Helmus Grip 1: Diese Aufrauungstechnik wird mit Gummiradwalzen realisiert, deren Räder mit Stahlbandagen überzogen werden. Die Walze übt auf die Fahrbahn einen Druck aus, der es ermöglicht, der Oberfläche eine neue verbesserte Feinrauheit zu geben, ohne das Korn in der Tiefe zu zerstören. Mehrere Walzenübergänge sind notwendig, bis die Oberfläche der Splittkörner flächendeckend angebrochen ist. In der Regel sind das fünf bis zehn Übergänge mit hoher Geschwindigkeit, um eine Verbesserung der Griffigkeit von z.B. 50 auf 70 Skalenteile SRT zu erzielen (Erhöhung um ca. 40 %). Polierte Kanten werden so beansprucht, dass eine neue, eher gezackte Kante entsteht. Bei Mörtelanreicherungen kann die Grobrauheit hiermit so verbessert werden, indem vor der Bearbeitung Brechsand oder Feinsplitt aufgestreut wird. Helmus Grip 2: Diese Entwicklung soll ermöglichen, mit weniger Übergängen die erwünschte Aufrauung zu erzielen. Es wird keine Walze mehr benutzt, sondern die verstellbare Einbaubohle eines Deckenfertigers. So ist es möglich, statische Kraft mit hydraulisch-dynamischer und hochfrequent-pulsierender zu kombinieren. Die Wirkung einer Spitzenspannung bricht das [...]
Ein weiteres Verfahren mit Bestrahlung der Oberfläche durch Festkörper ist das staubfreie und trockene Kugelstrahlen. Diese Technik kann auf verschiedene Weise angewendet werden. Zum Beispiel werden beim „Blastrac“ genannten Verfahren die 1 mm großen Stahlkugeln mit einem Druck von 200 MPa auf die Oberfläche geschleudert und mit dem abgestrahlten Material abgesaugt. Für das Asphaltdeckschichtstrahlen auf großen Flächen ist es bedingt geeignet, obgleich die Flächenleistung im mobilen Einsatz bis zu 1000 m2/h betragen kann. Besonders beim Entfernen von frischen, relativ dicken Bindemittelfilmen können die Stahlkugeln durch die Bitumenerwärmung beim Aufprall verkleben (vor allem beim Absaugen mit dem Bitumen) und stellen zur sofortigen Wiederverwendung kein günstiges Strahlmittel mehr dar. Die Qualität der Oberfläche hinsichtlich Farbe und Griffigkeitsgewinn kann jedoch sehr gut sein. Durch das Aufschlagen der Kugeln wird die obere Schicht des Mineralstoffkorns zertrümmert und platzt so mit dem Bitumenfilm gemeinsam ab. Es ergibt sich eine Fläche hoher Feinrauheit (je nach Struktur/Textur des Gesteins) und in der Farbe der Mineralstoffbruchfläche. Fraglich ist, wie stark die Splitte in der Oberflächenschicht dabei geschädigt werden. Eventuell entstehende Mikrorisse im Korn können sich im Laufe der Zeit negativ auswirken. Die geschädigten Körner können bei Verkehrsbelastung ganz zerstört oder bei Frost und eindringender Feuchte infolge des entstehenden Eisdrucks gesprengt werden. /26/ [...]
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http://www.diplom.de/ean/9783832449476
Arbeit zitieren:
Scholz, Robert November 2001: Oberflächenbehandlung/Bitumenabtrag von Asphaltdeckschichten zur Verbesserung der optischen Eigenschaften und Erhöhung der Anfangsgriffigkeit, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Asphalt, Deckschicht, Griffigkeit, Hochdruckwasserstrahl, Helligkeit



