Rahmenbedingungen fuer DSR-Messungen an Bitumen. Optimierung der versuchstechnischen Rahmenbedingungen fuer die Durchfuehrung und Auswertung performance-orientierter Bitumenuntersuchungen mittels Dynamischem Scher-Rheometer

Ziel des hier vorliegenden Forschungsvorhabens war es, die Pruefbedingungen fuer die Versuche im Dynamischen Scherrheometer so zu optimieren, dass die haeufig in Deutschland verwendeten polymermodifizierten Bindemittel differenziert und plausibel auf ihre Gebrauchseigenschaften angesprochen werden und die rheologischen Kenngroessen der Bindemittel bestimmt werden koennen. Daher sollten die Pruefbedingungen im DSR-Versuch moeglichst vereinheitlicht und diese in einer Arbeitsanleitung dokumentiert werden. Anhand des Literaturstudiums wurden die bisher gewonnenen Kenntnisse und Erfahrungen mit dem DSR-Verfahren gesammelt und beurteilt. Des Weiteren wurden an acht unterschiedlichen Bitumenarten/ -sorten DSR-Versuche sowohl im Original- als auch im gealterten Zustand (RTFOT-Verfahren) durchgefuehrt. Ueber Vorversuche wurden die grundsaetzlichen Rahmenbedingungen fuer den DSR-Versuch festgelegt und die Probenvorbereitung optimiert. In den Oszillationsversuchen wurden die Deformation in drei Stufen, die Frequenz f in drei Stufen und die Temperatur T in vier Stufen systematisch variiert. Somit ergaben sich bei acht unterschiedlichen Bindemittelsorten im Original- und im gealterten Zustand insgesamt 576 verschiedene Varianten von Oszillationsversuchen. Wegen der Wiederholungspruefungen (n = 3) verdreifachte sich die Versuchsanzahl auf insgesamt 1.728 Oszillationsversuche. Die Durchfuehrung der Kriechversuche wurde auch an den acht Original- und nach dem RTFOT-Verfahren gealterten Bindemittelsorten vorgenommen, wobei die Prueftemperatur T in drei Stufen und die Schubspannung t in drei Stufen systematisch variiert wurden. Aufgrund der Wiederholungspruefungen (n = 3) ergab sich somit eine Gesamtanzahl von 432 Kriechversuchen (144 Kriechversuchsvarianten). Das bei den experimentellen Untersuchungen gewonnene Datenmaterial wurde unter Anwendung mathematisch-statistischer Methoden ausgewertet. Anhand von multiplen Varianzanalysen konnten die Staerken der einzelnen Einflussgroessen qualitativ ermittelt werden, wobei die Dominanz der systematischen gegenueber den zufaelligen Einfluessen als sehr hoch ermittelt worden ist. Zur Quantifizierung des Einflusses einzelner Pruefbedingungen sowie der Ermittlung etwaiger Korrelationen zwischen der im DSR-Versuch ermittelten Kennwerten und konventionellen Bindemittelkenndaten wurden multiple Regressionsanalysen gerechnet. Aus den gewonnenen Ergebnissen konnten die Rahmenbedingungen fuer die Durchfuehrung und Auswertung von Oszillations- und Kriechversuchen abgeleitet werden. Demnach sollten Oszillationsversuche bei einer Prueftemperatur von T = 50 Grad C, einer Frequenz von f = 1,59 Hz und einer Deformation von d = 6 Prozent durchgefuehrt werden. Fuer die Kriechversuche ergaben sich die optimalsten Versuchsbedingungen bei einer Temperaturstufe von T = 50 Grad C und einer Schubspannungsstufe von t = 500 Pa. Unter Beruecksichtigung der vorgeschlagenen Versuchsbedingungen konnte durch Darstellung der rheologischen Kenngroessen Phasenverschiebungswinkel d und komplexer Schubmodul G(hoch Stern) in einem Black-Diagramm nachgewiesen werden, dass die untersuchten acht Original- und gealterten Bindemittelsorten sich in ihrem rheologischen Verhalten recht gut voneinander trennen lassen und somit eine objektivere Beurteilung des rheologischen Verhaltens der untersuchten polymermodifizierten Bindemittel moeglich ist. Fuer die aus Kriechversuchen ermittelten Kenngroessen konnte kein eindeutiges Kriterium zur Unterscheidung des rheologischen Verhaltens der untersuchten Bindemittelsorten herausgearbeitet werden. (A) Bericht zum Forschungsprojekt 07.196/2001/BGB-V im Auftrag des Bundesministeriums fuer Verkehr, Bau und Stadtentwicklung. Titel in Englisch: Basic conditions for DSR-measurements on bitumen. The ENGLISH ABSTRACT is available at http://www.bast.de/htdocs/veroeffentlichung/kurzfass/s47.htm.