EP0730693A1 - Verfahren zum herstellen eines zweischichtigen asphaltbelages - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines zweischichtigen asphaltbelages

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EP0730693A1 EP95902030A EP95902030A EP0730693A1 EP 0730693 A1 EP0730693 A1 EP 0730693A1 EP 95902030 A EP95902030 A EP 95902030A EP 95902030 A EP95902030 A EP 95902030A EP 0730693 A1 EP0730693 A1 EP 0730693A1
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C7/00—Coherent pavings made in situ
    • E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
    • E01C7/18—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and bituminous binders

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a two-layer asphalt surface with which the properties of the asphalt layers are optimized.
  • asphalt pavements are produced from several layers using different types of mix.
  • the mix is installed in layers or - if the same mix types are processed - in layers one above the other.
  • bitumen emulsions are sprayed onto the cold surface.
  • Asphalt pavements are used on roads and other traffic areas.
  • the overall strength of the structure and that of the individual layers depends primarily on the loads that occur.
  • the asphalt pavements consist of a top, binder and base course. Different requirements are imposed on the individual layers.
  • the main requirements for the top layer are:
  • binder layers must primarily be stable.
  • the asphalt base layer serves for the harmless absorption and dissipation of the occurring tensions in the areas below. They must also be assembled in a stable manner.
  • Binder and base layers are protected by the cover layer and therefore have no sealing functions.
  • cover layers are installed with a thickness of 4 cm.
  • the nominal thicknesses of the binder and asphalt base courses vary depending on the construction class in accordance with applicable building regulations, such as RStO 86/89. / Arand and others: Investigation of the effectiveness of high-performance compaction screeds by field measurements on current ones Construction sites, road and highways, Bonn 41 (1990) No. 5 pp. 215 - 219.
  • the cover and partly also the binder up to the base layers are involved in the damage due to deformation.
  • the causes lie mainly in the material composition and the compression.
  • top layers represent a particular problem, especially since the multitude of tasks require very different conceptual decisions.
  • the single-layer asphalt paving customary in the prior art in which the next layer is installed on a cold or already largely cooled base, causes constraints and quality defects, particularly in the case of the relatively thin cover and binder layers.
  • it is known to produce two-layer asphalt coverings by heating the existing, usually defective asphalt, and distributing it on the construction site or mixing it with other asphalt components. Due to the relatively low thermal conductivity of the asphalt, the bitumen is subjected to very different temperatures when it is heated.
  • the quality of the components distributed or mixed on the road is subject to greater fluctuations compared to the asphalt produced by the mixing process on an asphalt plant, since the ratio of old and new components is less accurate and the compositions often have different compositions .
  • the invention is based on the object of specifying a method for producing a two-layer asphalt covering from two ready-to-deliver mix types, with which the total paving thickness is increased considerably and the layer thickness ratio, the composition and thus properties are optimized.
  • the optimization relates in particular to the degree of compression without increasing the compression energy.
  • this object is achieved in that the upper layers of the asphalt pavement are installed in one step in hot paving and the layer thickness ratio is changed among one another.
  • This relates to the simultaneous installation of asphalt binder plus top layer and, in the case of less frequented roads, asphalt base plus top layer and the combination of asphalt base layer and asphalt binder.
  • the direct hot-on-hot laying ensures an optimal bond between the layers.
  • the deformation behavior associated with lateral deflection (sliding) is thus improved.
  • the simultaneous installation in two layers allows the asphalt formulations to be changed to more stable and mixtures, since the level of compaction in both layers of the asphalt is increased considerably and the void content can thus be reduced at the same time.
  • a high storage density can only be achieved with sufficient installation thicknesses. In general, this requires a ratio of layer thickness to large grain of approx. 3: 1 in the traditional construction. This results e.g. the paving thickness of 4 cm for asphalt concrete 0/11 mm.
  • FIG. 1 shows the dependence of the compression time on the layer thickness
  • Figure 2 shows the influence of the temperature of the mixed material on the density (RG) or the degree of compaction (VD).
  • 10 cm asphalt base course Type CS 0/32 mm and 4 cm asphalt binder 0/16 mm are installed at the same time.
  • the compaction time is considerably extended and the level of compaction levels is increased on both layers. This leads to a significant increase in the resistance to deformation on both layers and there are no substance losses on the asphalt binder, as can often be found hot to cold in the installation customary in the prior art.
  • the stone mastic 0/11 mm can be compacted much more effectively than 4 cm on a cold surface.
  • the entire ceiling becomes considerably more stable while maintaining the other functions of the top layer.
  • the asphalt binder has a higher storage density and is therefore more resistant to deformation.

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Description

Verfahren zum Herstellen eines zweischichtigen As- phaltbelaqes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zweischichtigen Asphaltbelages mit dem eine Optimierung der Eigenschaften der Asphaltschichten bewirkt wird.
Nach dem im Stand der Technik bekannten Verfahren werden Asphaltbefestigungen aus mehreren Schichten unter Verwendung unterschiedlicher MischgutSorten hergestellt. Der Einbau des Mischgutes erfolgt da- bei in Schichten oder - wenn gleiche Mischgutsorten verarbeitet werden - in Lagen übereinander. Zum Verkleben der Schichten werden Bitumenemulsionen auf die kalte Unterlage aufgespritzt. Asphaltbefestigungen werden auf Straßen sowie für andere Verkehrsflächen angewendet.
Die Gesamtstärke des Aufbaus sowie die der einzel¬ nen Schichten richtet sich hauptsächlich nach dem auftretenden Belastungen. Im allgemeinen bestehen die Asphaltbefestigungen aus Deck-, Binder- und Tragschicht. An die einzel¬ nen Schichten werden unterschiedliche Anforderungen gestellt.
Für die Deckschicht sind hauptsächlich folgende An¬ forderungen wesentlich:
Ersateblatt - Aus Gründen der Verkehrssicherheit sind gute Griffigkeit, hohe Ebenheit, Helligkeit und mög¬ lichst hohes Reflexionsvermögen wichtig; zur Gewährleistung einer hohen Witterungsbe- ständigkeit sind Abdichtung, Frost- und Raum-be- ständigkeit, Haftung des Bindemittels und Oxyda¬ tionsbeständigkeit erforderlich und
- zur Sicherung einer ausreichenden Festigkeit müs¬ sen Flexibilität, Verschleiß- und Stand- sowie Er- müdungsfestigkeit gegeben sein.
Die Binderschicht hat bei den heutigen Belastungen durch Schwerverkehr die Hauptaufgabe, die Schub¬ spannung schadlos aufzunehmen und abzuleiten. Aus diesem Grund müssen Binderschichten in erster Linie standfest sein.
Die Asphalttragschicht dient der schadlosen Auf¬ nahme und Ableitung der auftretenden Spannungen in die darunter liegenden Bereiche. Sie müssen eben¬ falls standfest zusammengesetzt sein.
Binder- und Tragschicht werden durch die Deck¬ schicht geschützt und haben somit keinerlei Dich- tungsaufgaben.
Im allgemeinen werden die Deckschichten in einer Stärke von 4 cm eingebaut. Die Solldicken der Bin¬ der- und Asphalttragschichten variieren in Ab- hangigkeit von der Bauklasse entsprechend gültigen Bauvorschriften, wie dem RStO 86/89. / Arand u.a. : Untersuchung der Wirksamkeit von Hochleistungsver- dichtungsbohlen durch Feldmessungen auf laufenden Baustellen , Straße und Autobahnen, Bonn 41 (1990) Nr. 5 S. 215 - 219.
Die Entwicklung des Asphaltstraßenbaues der letzten Jahrzehnte war durch eine Optimierung der einzelnen Schichten hinsichtlich Zusammensetzung, Schicht¬ stärke und Verdichtung gekennzeichnet, um den stän¬ dig steigenden Belastungen aus dem Anwachsen der Verkehrsbelastungszahlen und der Erhöhung der Achs- lasten zu entsprechen. Der Einfluß der Achslasten auf das Gebrauchsverhalten wird allgemein nach den Ergebnissen des AASHO-ROAD-Testes bestimmt. Danach steigen die Ermüdungs- und Verformungsschäden unge¬ fähr mit der 4. Potenz der Achslast.
Gerade die zunehmende Achslast sowie Überladungen und der Anstieg des Schwerverkehrs durch das stän¬ dig steigende Transportaufkommen auf der Straße hat zu einer erhöhten Schadenshäufigkeit geführt. Dabei läuft die Entwicklung der Straßenbautechnologien meistens nur den Entwicklungen der Anforderungen, hinterher.
An den Schäden infolge Verformung sind die Deck- und teilweise auch die Binder- bis hin zu den Trag- schichten beteiligt. Die Ursachen liegen überwie¬ gend in der Materialzusammensetzung und der Ver¬ dichtung.
Ein besonderes Problem stellen die Deckschichten dar, zumal die Vielzahl der Aufgaben recht unter- schiedliche konzeptionelle Entscheidungen verlan¬ gen. So verhalten sich z. B. Abdichtung und Stand¬ festigkeit gegenläufig. Bedingt durch die Abdichtungsfunktion ist die Deck¬ schicht die bindemittelreichste Schicht, gleichzei¬ tig treten hier die größtmöglichen Temperaturen auf. Infolge der thermoplastischen Eigenschaften des Bitumens hat das Deckschichtmaterial im Sommer die geringsten Scherfestikeiten.
Ein weiteres Problem, das für den Asphal Straßenbau von immenser Bedeutung ist, stellt der Einbau bei ungünstigen Einbaubedingungen dar.
Daraus resultiert bei den häufig einzubauenden Deck- und Binderschichten von jeweils 4 cm Schicht¬ stärke eine zu geringe Verdichtungszeit bzw. eine zu schnelle Abkühlung des Asphaltmischgutes. Mit dem gleichen Verdichtungsaufwand gegenüber dickeren Einbaustärken werden bei geringen Stärken infolge schneller Auskühlung geringere Verdichtungsgrade erzielt.
Im Stand der Technik ist es bekannt, die Verdich- tungswilligkeit dadurch zu verbessern, daß der Bin¬ demittelgehalt erhöht wird. Dies führt jedoch zu Abnahmen der Scherfestigkeit. Generell beinhaltet ein geringer Verdichtungsgrad eine exponentielle Abnahme z. B. der Standfestigkeit.
Der im Stand der Technik übliche einschichtige As¬ phalteinbau, bei dem auf eine kalte oder schon wei- testgehend abgekühlte Unterlage die nächste Schicht eingebaut wird, verursacht gerade bei den relativ dünnen Deck- und Binderschichten Zwänge sowie Qua¬ litätsmängel. Bei der Sanierung von Asphaltbelägen ist es bekannt, zweischichtige Asphaltbeläge dadurch zu erzeugen, daß der vorhandene meist schadhafte As¬ phalt erhitzt und auf der Baustelle verteilt oder mit anderen Asphaltkomponenten vermischt wird. Durch die relativ geringe Wärmeleitfähigkeit des Asphaltes wird das Bitumen sehr unterschiedlichen Temperaturen beim Aufheizen unterworfen.
An der Oberseite der Aspaltschicht treten dabei Temperaturen von 250 - 600°C auf, die nach unten sehr stark Abnehmen. Diese hohen Temperaturen füh¬ ren zu erhöhten umweltbelastenden Emissionen sowie Veränderungen der Bitumeneigenschaften.
Weiterhin unterliegt die Qualität der auf der Straße verteilten oder gemischten Komponenten grö¬ ßeren Schwankungen gegenüber den durch den Misch¬ vorgang an einer Asphaltanlage erzeugten Asphalt, da das Verhältnis Alt- und Neukomponente weniger genau einzuhalten ist und im Baulos bereits oft un¬ terschiedliche Zusammensetzungen vorliegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- fahren zum Herstellen eines zweischichtigen As¬ phaltbelages aus zwei lieferfertigen Mischgutsorten anzugeben, mit dem die Gesamteinbaustärken wesent¬ lich erhöht und das Schichtstärkeverhältnis die Zu¬ sammensetzung und somit Eigenschaften optimiert werden. Die Optimierung bezieht sich insbesondere auf den Verdichtungsgrad ohne Erhöhung der Verdich¬ tungsenergie. Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß die oberen Schichten der Asphaltbefe¬ stigung im Heißeinbau in einem Arbeitsgang einge¬ baut werden und das Schichtstärkenverhältnis unter- einander verändert wird.
Durch den gleichzeitigen Einbau von zwei verschie¬ denen und heiß auf heiß übereinanderliegenden As¬ phaltschichten aus angeliefertem Mischgut von der Asphaltanlage wird das Wärmepotential erhöht und die Abkühlung verzögert, dadurch gelingt es, die Eigenschaften dieser beiden Asphaltschichten erheb¬ lich zu verbessern.
Dies betrifft den gleichzeitigen Einbau von As¬ phaltbinder plus Deckschicht sowie bei geringer frequentierten Straßen Asphalttrag- plus Deck¬ schicht sowie die Kombination von Asphalttrag¬ schicht und Asphaltbinder.
Weiterhin wird durch die direkte Heiß-auf-Heiß-Ver- legung ein optimaler Verbund der Schichten erzielt. Das mit einem seitlichen Ausweichen (Gleiten) ver¬ bundene Verformungsverhalten wird so verbessert. Der gleichzeitige zweischichtige Einbau erlaubt eine Veränderung der Asphaltrezepturen zu standfe¬ steren und Gemischen, da das Niveau der Verdich¬ tungsgrade in beiden Schichten des Asphalts erheb¬ lich erhöht wird und somit gleichzeitig der Hohl- raumgehaltreduziert werden kann.
Wirtschaftliche Vorteile bildet die Reduzierung des teueren Deckschichtmaterials. Außerdem können ver- besserte Bindemittel und/oder polierrestistentere Splitte eingesetzt werden.
Eine hohe Lagerungsdichte erreicht man nur mit aus¬ reichenden Einbaudicken. Allgemein setzt dies bei der traditionellen Bau¬ weise ein Verhältnis von Schichtstärke zu Großtkorn von ca. 3:1 voraus. Daraus resultiert z.B. die Ein¬ baustärke von 4 cm für Asphaltbeton 0/11 mm.
Normalerweise genügen zur Erfüllung der Abdich¬ tungsfunktion geringere Schichtstärken. Aus Gründen der Verdichtbarkeit auf der kalten Asphaltunterlage ist man gezwungen, die Einbaudicke der bin¬ demittelreichen und damit weniger schubfesten Deck- Schicht der Verdichtungswilligkeit anzupassen. Ab¬ leitend aus den Belastungsfällen ergibt sich daraus eine erhöhte Verformungsneigung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh¬ rungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen
Figur 1 eine Darstellung der Abhängigkeit der Verdichtungszeit von der Schichtdicke,
Figur 2 den Einfluß der Mischguttemperatur auf die Raumdichte (RG) bzw. den Verdichtungsgrad (VD).
Im ersten Beispiel werden 10 cm Asphalttragschicht Type CS 0/32 mm und gleichzeitig 4 cm Asphaltbinder 0/16 mm eingebaut. Durch die Gesamtschichtstärke von 14 cm gegenüber 10 cm Asphalttragschicht und 4 cm Asphaltbinder wird die Verdichtungszeit erheb¬ lich verlängert und es werden an beiden Schichten das Niveau der Verdichtungsgrade erhöht. Dies führt zu einer wesentlichen Steigerung der Verformungsbe¬ ständigkeit an beiden Schichten und es treten keine Substanzverluste am Asphaltbinder auf, wie sie beim im Stand der Technik üblichen Einbau heiß auf kalt häufig festzustellen sind.
In einem zweiten Beispiel werden 10 cm Asphaltbin¬ der 0/22 mm und gleichzeitig 2 cm Splittmastixas¬ phalt 0/11 mm eingebaut. Durch die gesamte Schicht¬ stärke von 12 cm Heißasphalt gegenüber 8 cm As- phaltbinder und 4 cm Deckschicht wird die Verdich¬ tungszeit erheblich verlängert und es werden an beiden Schichten das Niveau der Verdichtungsgrade erhöht. Der Asphaltbinder erhält dadurch eine grö¬ ßere Lagerungsdichte und ist somit verformungsbe- ständiger.
Trotz Nichteinhaltung der Größtkornregel ist der Splittmastix 0/11 mm wesentlich effektiver gegen¬ über 4 cm auf einer kalten Unterlage verdichtbar. Durch die Substitution von 2 cm bindemittelreichen Splittmastix 0/11 mm durch den verformungsbeständi¬ gen Asphaltbinder 0/22 mm wird die gesamte Decke erheblich standfester bei Beibehaltung der anderen Funktionen der Deckschicht.
Im Beispiel drei werden 6 cm Asphaltbinder 0/16 mm und gleichzeitig 2 cm Asphaltbeton 0/11 mm einge¬ baut. Durch die Gesamtschichtstärke von 8 cm Hei߬ asphalt gegenüber 4 cm Asphaltbinder und 4 cm As- phaltbeton wird die Verdichtungszeit erheblich ver¬ längert und es werden an beiden Schichten das Ni¬ veau der Verdichtungsgrade erhöht.
Der Asphaltbinder erlangt eine größere Lagerungs- dichte und ist somit verformungsbeständiger.
Trotz Nichteinhaltung der Großtkornregel wurde der Asphaltbeton 0/11 mm optimal verdichtet und ausrei¬ chend dicht.
Durch die Substitution von 2 cm bindemittelreichen Asphaltbeton 0/11 mm durch den verformungsbeständi¬ geren Asphaltbinder 0/16 wird die gesamte Decke er¬ heblich standfester bei Beibehaltung der anderen Funktionen der Deckschicht.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Herstellen eines zweischichtigen Asphaltbelages, dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedene Mischgutsorten aus der Asphaltproduk- tion heiß auf heiß gemeinsam verlegt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Schichtstärke der Deckschicht vermin¬ dert und die der Binderschicht um den Differenzbe- trag erhöht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Asphaltbinder- und Asphalttragschicht gemeinsam eingebaut werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß Deck- und Binderschicht gemeinsam einge¬ baut werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß Deck- und Tragschicht gemeinsam eingebaut werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- net, daß die Schichtstärke der Deckschicht vermin¬ dert und die der Tragschicht um den Differenzbetrag erhöht wird.
EP95902030A 1993-11-27 1994-11-23 Verfahren zum herstellen eines zweischichtigen asphaltbelages Revoked EP0730693B1 (de)

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DE4340421 1993-11-27
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