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Oberflächenbehandlung/Bitumenabtrag von Asphaltdeckschichten zur Verbesserung der optischen Eigenschaften und Erhöhung der Anfangsgriffigkeit

Oberflächenbehandlung/Bitumenabtrag von Asphaltdeckschichten zur Verbesserung der optischen Eigenschaften und Erhöhung der Anfangsgriffigkeit
Über dieses Buch
  • 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

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

Automatisiert erstellter Textauszug:

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/ [...]

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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