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M. Wagner:
"Gebrauchsverhalten von mit Fischer-Tropsch Paraffinen modifizierten, niederviskosen Bitumen und Asphaltbetonen";
Supervisor: R. Blab, K. Stangl; Institut für Straßenbau und Straßenerhaltung, 2006; final examination: 2006-10-20.

Hintergrund dieser Diplomarbeit ist der verstärkte Einsatz von sogenannten Niedertemperatur-Asphalten in Deutschland, der Mitte der 90er begonnen hat. Diese Asphalte zeigen vor allem zwei Effekte, eine deutliche Viskositätsreduktion im hohen Temperaturbereich, womit eine Verarbeitbarkeit bei niedrigeren Einbautemperaturen ermöglicht wird, sowie eine Erhöhung der Steifigkeit im Gebrauchstemperaturbereich.
Um diese Erkenntnisse zu verifizieren und darüber hinaus das Gebrauchsverhalten besser einschätzen zu können, wurde am Christian Doppler Laboratorium des Institutes für Straßenbau und Straßenerhaltung der Technischen Universität Wien (ISTU), in Kooperation mit der Firma Terrag-Asdag AG (Wien) und OMV AG (Schwechat), ein umfangreiches Prüfprogramm durchgeführt. Dieses Prüfprogramm gliedert sich in einen Bitumenteil und einen Asphaltteil.
Im Zuge der Bitumenprüfungen wurden fünf Basisbitumen als Versuchsmaterialien festgelegt, um ein breites Spektrum an gängigen Bitumen abzudecken. Als Wachszusatz wurde Sasobit gewählt, welches mit jeweils 2, 4 und 6% zu den fünf Grundbitumen beigemengt wurde. Die daraus hergestellten niederviskosen Bitumen wurden mittels konventioneller und gebrauchsverhaltensorientierter Bindemittelprüfungen evaluiert.
Bei den Asphaltprüfungen wurden als Versuchsmaterialien vier Deckschichten des Asphalttypes AB11 bzw. pmAB11 und drei Tragschichten des Asphalttypes BT22 bzw. BT22HS ausgewählt. Als Bindemittel wurden dieselben Grundbitumen wie bei den Bindemittelprüfungen verwendet. In dieser Versuchsreihe wurde nur das sehr weiche Bitumen B 160/220 mit einem Wachsgehalt von 3% versetzt und alle anderen Asphaltmischungen als Referenzmaterialen für diese wachsmodifizierten Mischungen herangezogen. Der Wachsgehalt von 3% wurde aus den Versuchsergebnissen der gebrauchsverhaltensorientierten Bindemittelprüfungen abgeleitet. Als Prüfverfahren wurden der triaxiale Druckschwellversuch (TRIAX) und der Abkühlversuch (TSRST)
herangezogen.
Anhand der Ergebnisse der Bindemittelprüfungen zeigt sich eine Verhärtung des Bitumens bei gleichzeitiger Erhöhung der oberen konventionellen Gebrauchsspanne mit zunehmendem Wachsgehalt. Die konventionelle untere Gebrauchsspanne bleibt hingegen nahezu unverändert. Bei den gebrauchsverhaltensorientierten Bindemittelprüfungen kann im Hochtemperaturbereich (90 °C bis 180 °C) eine deutliche Viskositätsreduktion festgestellt werden. Im mittleren Temperaturbereich (46 °C bis 82 °C) erfährt das Bitumen eine deutliche Versteifung infolge Wachszugabe bei gleichzeitiger Abnahme des Phasenverschiebungswinkels δ, welches ein weitaus elastischeres Materialverhalten indiziert. Im Tieftemperaturbereich (-24 °C bis -6 °C) tritt eine Versteifung sowie verminderte Kriechfähigkeit ein, welches zu einem ungünstigeren Tieftemperaturverhalten führt. Aus den gebrauchsverhaltensorientierten Bindemittelprüfungen resultieren eine Erhöhung des high Performance Grade (high PG) sowie eine Reduktion des low Performance Grade (low PG), wobei die Gebrauchspanne aufgeweitet wird.
Die niederviskosen Asphalte mit weichem Grundbitumen weisen im
Hochtemperaturbereich (Deckschicht bei 50 °C und Tragschicht bei 40 °C) eine ähnliche oder sogar verbesserte Verformungsstabilität im Vergleich zu Standardasphalten auf. Gleichzeitig bauen sich kryogene Spannung im Tieftemperaturbereich langsamer auf, und es kommt bei tieferen Temperaturen zum Asphaltversagen.
Die im durchgeführten Versuchprogramm erhaltenen Ergebnisse sind sowohl im Bereich der Bitumen, als auch bei den Asphalten vielversprechend. Jedoch sind weitere Bindemittel- und Asphaltprüfungen sowie eine Verifikation in der Praxis zu empfehlen, um eine fundierte wissenschaftliche Aussage treffen zu können.