Einfluss des Mischprozesses auf die Qualität bituminöser Mischungen

Abstract

Die Qualität bituminöser Mischungen ist massgebend von der Güte des Mischprozesses abhängig. Um die hohen Anforderungen an das Mischgut zu erfüllen, ist eine perfekte Umhüllung der Mineralstoffe durch das Bindemittel und eine möglichst homogene Verteilung von Bindemittel und Mineralstoffteile das angestrebte Ziel der modernen Mischanlagen. Dabei spielen, neben anderen Faktoren, die Mischtemperatur und - aufgrund von theoretischen Überlegungen - die Mischfolge, d.h. die Reihenfolge der Komponentenzugabe, eine wichtige Rolle. Ziel dieser Forschungsarbeit ist es, den Einfluss des Mischprozesses, speziell der Mischfolge und der Mischtemperatur, auf die Qualität einer bituminösen Mischung festzustellen. Zu diesem Zweck wurden auf der kantonalen Hochleistungsstrasse Bern-Biel (Umfahrung Lyss) in einem grosstechnischen Versuch rund 800 Tonnen Mischgut AB 16 eingebaut, dessen Herstellung in drei verschiedenen Varianten der Mischfolge und in drei unterschiedlichen Temperaturen in einer entsprechend steuerbaren Aufbereitungsanlage erfolgte. Das Mischgut und die eingebaute Schicht dieser neun Mischvarianten wurden umfangreichen Untersuchungen unterzogen. Neben der Bestimmung der volumetrischen Materialkennwerte von Mischgut und Bohrkernen, kamen zahlreiche Spaltzug- und Marshallversuche hinzu. An Bohrkernen wurde zur Erhaltung von mechanischen Materialkennwerten das Prüfverfahren "Biege-Schub-Axial" durchgeführt. Das Verdichtungsverhalten wurde beim Einbau mit einer Isotopensonde sowie mit der, aus dem Raumgewicht unterschiedlich verdichteter Marshall-Prüfkörper abgeleiteten, Verdichtungswilligkeit erfasst. Als Oberflächeneigenschaften wurden die Längsebenheit mit dem Winkelmesser und die Griffigkeit mit dem Skiddometer erfasst. Unter Berücksichtigung der örtlichen Verhältnisse und der materialtechnischen Randbedingungen, konnte anhand der Versuchsergebnisse festgestellt werde, dass die untersuchten Variationen in der Reihenfolge der Komponentenzugabe keinen Einfluss auf die geprüften Qualitätsmerkmale haben. Der Einfluss der Mischtemperatur hingegen ist klar erkennbar und äussert sich in einem steiferen Verhalten jener Mischungen, welche mit höheren Temperaturen gemischt worden sind. Es zeigte sich, dass diese Veränderung im deformationsmechanischen Verhalten, welche im Zusammenhang mit der Veränderung der Bindemitteleigenschaften während des Mischvorganges steht, je nach Wahl der Mischfolge noch verstärkt werden kann. In Bezug auf das Erreichen einer ausreichenden Verdichtung ergaben sich auch bei den tiefen Temperaturen keine Probleme, während das Erreichen optimaler Oberflächeneigenschaften bei den tiefen Misch- und Einbautemperaturen durch die Reduktion in der Verarbeitbarkeit erschwert wurde.

La qualite des enrobes bitumeux depend principalement de celle du procede de malaxage. Pour fournir un melange de haute qualite, un malaxeur moderne doit assurer un enrobage parfait des agregats mineraux ainsi qu'une repartition homogene du liant et des grains. La temperature et - theoriquement - la sequence de malaxage, c'est-a-dire l'ordre dans lequel sont rajoutes les composants, y joue un role important. Le but de ce programme de recherche est de determiner l'influence du procede de malaxage, specialement celle de sa sequence et de sa temperature, sur la qualite d'un enrobe bitumeux. A cet effet, un essai en vraie grandeur a ete realise sur la route cantonale a grand debit Beme-Bienne (evitement de Lyss). Environ 800 tonnes d'enrobe AB 16 fabrique en trois sequences et a trois temperatures differentes y ont ete posees. Le melange ainsi que le revetement de ces neufs variantes ont fait l'objet d'une analyse complete. Outre la determination des valeurs volumetriques du melange et des carottes, de nombreux essais de compression diametrale et Marshall ont ete realises. Afin de preserver les caracteristiques mecaniques des carottes, la methode d'essai "cisaillement-flexion-axial" fut employee. Le comportement durant le compactage fut analyse avec une sonde a radioisotope et l'aptitude au compactage derivee du poids specifique apparent d'eprouvettes Marshall de differents degres de compactage. Comme caracteristiques de surface furent relevees la planeite longitudinale (enregistreur des changements de pente) et la qualite antiderapante (skiddometre). En tenant compte des conditions locales et des caracteristiques des materiaux, les resultats de l'essai montrent que l'ordre dans lequel les composants sont ajoutes n'a aucune influence sur les indicateurs de qualite mesures. L'influence de la temperature est qant a elle importante; elle se signale par un comportement plus rigide des melanges optenus a plus haute temperature. Ce changement de comportement mecanique a la deformation, lie au changement des caracteristiques du liant durant le malaxage, peut encore etre amplifie selon la sequence choisie. Le compactage, meme a basses temperatures, ne pose aucun probleme, tandis que la reduction de la maleabilite, due aux basses temperatures de malaxage et de pose, nuit aux caracteristiques de surfaces.