Dynamisches Interaktionsverhalten zwischen Oszillationsbandagen und Asphaltoberflächen

Otto, Frederic; Oeser, Markus (Thesis advisor); Radenberg, Martin (Thesis advisor); Eckstein, Lutz (Thesis advisor); Hegger, Josef (Thesis advisor)

Aachen (2020)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2020

Kurzfassung

Zur Gewährleistung einer ausreichenden Dauerhaftigkeit einer Asphaltfahrbahn wird in den technischen Regelwerken ein Mindestverdichtungsniveau gefordert. Um dies zu erreichen, werden im Zuge des Herstellungsprozesses von Asphaltfahrbahnen Walzen für die Endverdichtung eingesetzt. Die Technik der Oszillation stellt dabei eine von mehreren Möglichkeiten zur dynamischen Walzverdichtung im Erd- und Straßenbau dar. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren bei dem in der Walzenbandage eine Rotationsschwingung erzeugt wird, die in die Asphaltschicht eine horizontale zyklische Schubbeanspruchung einleitet und damit einen zusätzlichen Anteil an der Verdichtung leistet. Die Übertragung der Schwingungen erfolgt durch Reibung zwischen der Oberfläche der Bandage und des Asphaltes. Bei hohen reibungsbedingten Verlusten in der Schwingungsübertragung kann es zu Verschleiß an der Bandagenoberfläche kommen. Die Prüfung des erreichten Verdichtungsergebnisses erfolgt nach dem derzeitigen Stand der Technik nach Abschluss des Herstellungsprozesses. Etwaige Qualitätsmängel können zu diesem Zeitpunkt nicht bzw. nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand beseitigt werden. Verfahren zur flächendeckenden dynamischen Verdichtungskontrolle erlauben eine kontinuierliche Überwachung der mechanischen Eigenschaften des zu verdichtenden Materials während des Verdichtungsprozesses. Während im Erdbau so auf den Verdichtungszustand zurückgeschlossen werden kann ist dies bei der Asphaltverdichtung aufgrund der temperaturabhängigen Eigenschaften nicht direkt möglich. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Interaktionsverhalten zwischen einer Oszillationsbandage und der Asphaltoberfläche vertieft untersucht und bewertet. Dies erfolgt anhand eines Simulationsmodells, welches erlaubt die wechselseitige Beziehung der Schwingungsübertragung zwischen Bandage und Asphaltschicht sowie dem Verdichtungserfolg zu untersuchen und zu bewerten. Die Zielsetzung besteht darin Kriterien für eine maschinentechnische sowie asphalttechnologische Optimierung des Einsatzes von Oszillationswalzen herleiten zu können. Des Weiteren soll ein grundlegend verbessertes Verständnis für die bei der Walzverdichtung in der Asphaltschicht herrschenden Prozesse erworben werden: Die Arbeit liefert somit einen Beitrag zur Qualitätssicherung im Asphaltstraßenbau.

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