BK_Protokoll_Steidl_B2

Gruppe A2
Name: Stefan Steidl
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen
Studiengang Bauingenieurwesen
Übung 6: Bitumen und Straßenpech
Seminar vom 28.05.2008
Erforderliche Literatur:
Baustoffkunde Lehrbuch (z.B. „Härig/Klausen/Hoscheid“);
DIN 1996, DIN EN 1426, DIN EN 1427
Vorgegebene Baustoffe: verschiedene Bitumenproben, Straßenpech
Inhaltsangabe:
1. Unterschied zwischen Bitumen und Straßenpech:
2. Dichte bei 25°C (Näherung)
3. Klassifizierung von Bitumenproben
3.1 Durch Nadelpenetration nach DIN EN 1426
3.2 Erweichungspunkt Ring und Kugel DIN EN 1427
4. Elastizität und Rissneigung durch Penetrationsindex
5. Herstellung der Marshall-Probekörper nach DIN 1996 / Teil 4
6. Bestimmung von Marshall-Stabilität und -Fließwert
7. Tabelle
8. Haftzugfestigkeit von Stahl
9. Stahlversuch nach DIN 1002
1. Unterschied zwischen Bitumen und Straßenpech:
Die Unterschiedserkennung beider Proben erfolgt durch die Geruchsprobe. Beide
Proben werden erhitzt. Straßenpech hat einen stechenden und ätzenden Geruch.
Bitumen hingegen riecht eher süßlich und mild.
2. Dichte bei 25°C (Näherung)
Beide Proben werden auf ca. 110°C – 130°C erhitzt. Ein Prüfgefäß wird gewogen
und das Volumen durch Messen ermittelt. Anschließend wird die erhitzte Probe in das
Prüfgefäß so eingefüllt, dass eine ebene Oberfläche entsteht. Nach dem Erkalten der
Probe wird die Masse bestimmt. Mit den ermittelten Werten kann die Rohdichte
bestimmt werden.
Behälter Nr.
Masse Behälter
47,3 g
Innendurchmesser
Behälter
55 mm
Höhe Behälter
44,5 mm
Volumen Behälter
106,9 cm³
Behälter + Probe
123,6 g
Behälter + Probe + Wasser 156,1 g
Probe
76,3 g
Dichte Wasser
1,0 g/cm³
Volumen Wasser
32,5 g/cm³
Volumen Probe
74,4 g/cm³
Dichte Probe
1,026 g/cm³
Klassifizierung: Bitumen
3. Klassifizierung von Bitumenproben
3.1 Durch Nadelpenetration nach DIN EN 1426
Versuchsbeschreibung:
Die Nadelpenetration dient zur Festlegung der Bitumenhärte und somit zur
Sortenbezeichnung. Es wird die Eindringung einer mit 100 g belasteten genormten
Nadel in die Oberflächen des in ein Blechgefäß eingeschmolzenen Bitumens bei + 25
° C in 5 Sekunden gemessen. Ein aufliegender Messfühler überträgt die Eindringtiefe
auf eine Rundskala mit 1/10 mm – Teilung. Die Nadelpenetration ist mindestens
dreimal zu messen. Als Ergebnis der Prüfung gilt der Mittelwert aus den drei
Einzelmessungen.
1. Messung 7,1 mm
2. Messung 6,3 mm
3. Messung 6,9 mm
Mittelwert
6,7 mm
3.2 Erweichungspunkt Ring und Kugel DIN EN 1427
Dieses Prüfverfahren dient zur Ermittlung der Temperatur, bei der eine definierte
plastische Verformung erreicht wird. Hierbei wird das in einen Metallring eingeschmolzene Bitumen im Wasser mit einer zentrisch ausgelegten Kugel mit einem
Durchmesser von rund 10 mm bei gleichmäßig steigender Erwärmung (5°/min)
belastet.
Der Erweichungspunkt (EP) ist hierbei die Temperatur beim Durchschlagen der
Kugel bis zur Bodenplatte
Temperaturmessung:
Sekunden
Temperatur °C
0
4
30
6,6
60
9,0
90
11,8
120
14,4
150
17,0
180
19,4
210
22,0
240
24,4
270
26,6
300
28,8
330
31,4
360
33,4
390
35,8
420
38,2
450
40,4
480
42,4
510
44,8
513
45,4
=> Durch Vergleich der gemessenen Werte mit der Grafik ergibt sich ein Bitumen
50/70
4. Elastizität und Rissneigung durch Penetrationsindex
Durch Forschungsarbeiten und praktische Versuche wurde ein Zusammenhang von
Nadelpenetration und Erweichungspunkt ermittelt, der Aussagen über die Elastizität
und die Rissneigung von Bindemitteln ermöglicht. Der Penetrationsindex errechnet
sich aus dem Ergebnissen von der Nadelpenetration und dem Erweichungspunkt Ring
und Kugel nach folgenden Formeln:
Auswertung: Der β von Bitumen liegt zwischen
+ 2.0 und - 2.0
(-2.0) - (-1.0) : optimale Elastizität
(-1.0) - ( 0.0) : gute Bitumeneigenschaften
( 0.0) - ( 2.0) : schlechte Elastizitätseigenschaften
5. Herstellung der Marshall-Probekörper nach DIN 1996 / Teil 4
Der Marshallkörper besteht aus Walzasphalt, er ist ein genormter Zylinder mit einem
Durchmesser von ca. 10 Zentimeter und einer Höhe von 63,5 Millimeter. Die dafür
notwendige Mischgutmenge ist je nach Mischgut unterschiedlich und beträgt ca.
1200 Gramm. Das Größtkorn ist 32mm, der Anteil der Korngruppe 22/32 darf
maximal 15 Gewichtsprozent betragen.
Der Walzasphalt wird im Wärmeschrank maximal vier Stunden lang auf maximal
130°C temperiert. Die Verdichtung erfolgt mit Hilfe eines kalibrierbaren MarshallVerdichtungsgerätes durch Schlagverdichtung. Die Verdichtungsform - bestehend aus
einem Aufsatzstück, einem Formzylinder und einer Grundplatte - wird ebenfalls auf
100-150°C vorgewärmt. In die Verdichtungsform werden die Grundplatte, der
Rundfilter und lagenweise das Mischgut innerhalb von vier Minuten eingebracht.
Der Fallhammer mit 4550 Gramm wird aufgesetzt, nach der Hälfte der 100 Schläge
wird die Verdichtungsform gewendet.
Der Probekörper wird im Formzylinder auf ca. 40°C abgekühlt, dann ausgeformt und
auf einer ebenen Unterlage auf 18-28°C abgekühlt.
6. Bestimmung von Marshall-Stabilität und -Fließwert nach
DIN 1996 / Teil 11
Der Marshallkörper wird zwischen die Druck- und Kopfplatte der
Druckprüfmaschine mit einer Vorschubleistung von 50 Millimetern pro Minute
eingelegt. Die Probekörper müssen neun bis 24 Stunden nach ihrer Herstellung
getestet werden. In der Regel werden drei Marshallprobekörper geprüft. Vor dem
Einlegen des Probekörpers in das Druckprüfgerät muss die Höhe genau gemessen
werden und der Probekörper 30-35min im Wasserbad bei 60°C lagern.
Er wird bis über die Höchstkraft hinaus verformt. Während des Versuches wird ein
Kraft- Verformungs-Diagramm aufgezeichnet. Aus dem Kraft-VerformungsDiagramm wird die maximal aufnehmbare Kraft abgelesen, sie entspricht der
unkorrigierten Marshall-Stabilität. Der Fließwert wird abgelesen. Dieser ist als
Abstand des Höchstpunktes der Kurve bei Höchstkraft und Nulllinie ersichtlich.
Multipliziert man die unkorrigierte Marshall-Stabilität mit dem von der Höhe
abhängigen Korrekturfaktor, erhält man die endgültige Marshall-Stabilität.
Auswertung siehe Tabelle unter „Marshall – Prüfung“.
7. Tabelle
Rohdichte (pR) Nr. der Flasche (Pyknometer)
Raumdichte
(pA)
2
Flasche mit Aufsatz + Prüfgut
1471,6 g
Flasche mit Aufsatz, leer
715,0 g
Gewicht des Prüfgutes
756,6 g
Flasche mit Aufs. + Prüfgut + Lösungsmittel
2900,2 g
Lösungsmittel (Trichloräthylen)
1428,6 g
Dichte des Lösungsmittel bei 25°C
1,455 g/cm³
Volumen der Flasche
1291,2 cm³
Volumen Lösungsmittel
981,86 cm³
Volumen Prüfgut
309,34 cm³
Rohdichte des Prüfgutes (pR)
2,45 g/cm³
Gewicht an der Luft (trocken)
1195,6 g
Gewicht an der Luft nach 1h Wasserlagerung
1198,7 g
Gewicht unter Wasser
698,1 g
Volumen
496,73 cm³
Raumdichte (pA)
Hohlraumgehalt H = 100*(1-pA/pR)
Marshall –
Prüfung
Höhe des Probekörpers nach Marshall
62 mm
Prüfstabilität
13 kN
Korrekturfaktor nach DIN 1996 Teil 11
1,039
Stabilität
13,5 kN
Fließwert
5,3 mm
8. Haftzugfestigkeit von Stahl
Auf einem Betonprobekörper kleben wir zwei Stahlprobekörper mit einer
Auflagefläche von je 1963,5 mm² auf. Dazu wurde ein Zweikomponentenkleber
verwendet.
Der erste Stahlkörper wurde auf die unbehandelte Betonoberfläche, der zweite auf
eine mit einer Drahtbürste angerauten Oberfläche, geklebt.
Auf der unbehandelten Oberfläche wurde eine Haftzugfestigkeit von 3,2 kN/mm²
ermittelt, wo hingegen bei der behandelten Oberfläche eine Haftzugfestigkeit von
4,94 kN/mm² festgestellt wurde.
9. Stahlversuch nach DIN 1002
Beim Stahlzugversuch wird ein Baustahl in eine Zugprüfmaschine eingespannt. Die
Maschine zieht mit genormter ansteigender Kraft solange am Stahl, bis er reißt. Die
Kraft, bei welcher der Stahl reißt, wird von der Maschine mitprotokolliert. In
unserem Fall waren das 86 Tonnen.