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Asphalt Power 45 Kurve, wie man liest

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In diesem Kapitel wird ein umfassendes Verfahren für das Design dicht abgestufter HMA-Gemische vorgestellt. Obwohl die beschriebenen Verfahren speziell für die Gestaltung dicht gemischter Gemische ausgewählt wurden, können die meisten ohne oder mit nur geringen Änderungen auf die Gestaltung anderer Mischungsarten angewendet werden. Vor dem Lesen dieses Kapitels sollten Ingenieure und Techniker sicherstellen, dass sie die Informationen in früheren Kapiteln dieses Handbuchs verstehen.

Viele Schritte des Verfahrens werden in anderen Kapiteln des Handbuchs behandelt. Zum Beispiel werden Bindemitteltests und Sortierungen in Kapitel 3, Aggregateigenschaften und Spezifikationen in Kapitel 4 erläutert. Kapitel 5 enthält eine detaillierte Diskussion der volumetrischen Zusammensetzung von HMA. und Kapitel 6 befasst sich mit der Leistung von HMA, einschließlich Tests zur Bewertung der Rillenbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit.

Um dieses Kapitel so einfach und direkt wie möglich zu halten, werden die Details der Handhabung von RAP in einem HMA-Mix-Design hier nicht behandelt, sondern in Kapitel 9 behandelt.

Kapitel 6 enthält eine eingehende Diskussion der Leistungstests von HMA-Gemischen, einschließlich Hintergrundinformationen, die wichtig sind, um zu verstehen, wie und warum viele dieser Verfahren entwickelt wurden. In Kapitel 8 werden spezifische Tests zusammengefasst, die für die Verwendung im HMA-Mix-Design empfohlen werden, und die spezifischen Bedingungen für die Durchführung dieser Tests werden beschrieben. Gegebenenfalls werden Standardtestmethoden angegeben, damit sich Techniker und Ingenieure auf sie beziehen können, um Einzelheiten zu jedem Verfahren zu erfahren.

Dieses Kapitel beginnt mit einer kurzen Diskussion der Geschichte des HMA-Mix-Designs, einschließlich Kommentaren zu den Marshall-, Hveem- und Superpave-Verfahren. Das vorgeschlagene Mix-Design-Verfahren wird dann zusammengefasst, gefolgt von einer detaillierten, schrittweisen Präsentation. Spezifische Beispiele sind an mehreren Stellen in der Diskussion enthalten.

Häufig wird auch auf die Tabelle mit den HMA-Tools verwiesen, die Bestimmungen für die Durchführung der meisten Berechnungen enthält, die für den Mix-Design-Prozess erforderlich sind. Die Marshall- und Hveem-Methoden wurden größtenteils in den 1940er Jahren entwickelt und waren die ersten systematischen und weit verbreiteten Methoden des HMA-Mix-Designs. Das in den späten 1980er und frühen 1990er Jahren entwickelte Superpave-System sollte die Marshall- und Hveem-Verfahren verbessern.

Die folgenden Abschnitte bieten einen kurzen Hintergrund zu diesen anderen Mischungsentwurfsmethoden, um einen Überblick über das später in diesem Kapitel beschriebene Verfahren zu geben. Aufgrund dieser engen Beziehung wird das Superpave-System detaillierter beschrieben als die beiden anderen Mischungsentwurfsmethoden.

Das Verfahren wurde später von der U übernommen und weiter verfeinert. Eine breite Palette von Ingenieuren und Organisationen hat Verbesserungen und Variationen dieses Entwurfsverfahrens vorgeschlagen. Veröffentlichungen des Asphalt Institute werden von vielen als die besten Referenzen für diese und viele andere Mischungsentwurfsmethoden angesehen. Es gibt vier Hauptmerkmale der Marshall-Methode: Asphaltbindemittel und -aggregate sollten ausgewählt werden, um alle anwendbaren Projektspezifikationen zu erfüllen.

Die Bewertung der Versuchsmischungen erfolgt mit laborverdichteten Proben mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von ca. 70 mm, die mit einem standardisierten Fallhammer verdichtet werden (siehe Abbildung 8-1). Die spezifischen Anforderungen an Luftporengehalt, VMA, VFA sowie Stabilität und Durchfluss variierten im Laufe der Zeit und von Agentur zu Agentur. Bei leichtem Verkehr beträgt die angegebene Verdichtungsstufe 35 Schläge. bei mittlerem Verkehr 50 Schläge; und bei starkem Verkehr 75 Schläge.

Marshall Verdichtungshammer. Für eine 12. Mit zunehmender Aggregatgröße nimmt die minimale VMA ab. Die Mindeststabilitätswerte betragen 3340 N für leichten Verkehr, 5340 N für mittleren Verkehr und 8010 N für starken Verkehr.

Der zulässige Durchflussbereich in Durchflusseinheiten von 0. Ein wichtiger Aspekt der Marshall-Entwurfsmethode ist die Verdichtung von Laborproben über einen Bereich von Asphaltbindemittelgehalten und die Bewertung des Volumenvolumens der Mischung über diesen gesamten Bereich, um den optimalen Bindemittelgehalt zu bestimmen. Ursprünglich empfahl Bruce Marshall die Herstellung von HMA-Gemischen mit dem niedrigstmöglichen VMA, da dies die dichtesten und stabilsten Gemische ergab und den niedrigsten Asphaltgehalt erforderte.

Die Ingenieure stellten jedoch schließlich fest, dass solche Gemische häufig Haltbarkeitsprobleme aufwiesen, und es wurden Mindest-VMA-Werte festgelegt, wie sie vom Asphalt Institute angegeben wurden. Obwohl in der aktuellen Version der Marshall-Methode des Asphalt Institute keine expliziten Maximalwerte für VMA angegeben sind, legt die Kombination aus Angabe des Luftporengehalts und VFA tatsächlich indirekt solche Maximalwerte fest.

Die Marshall-Entwurfsmethode war in den USA und Kanada in den frühen neunziger Jahren weit verbreitet. Zu diesem Zeitpunkt begann die Superpave-Methode für das Mischungsdesign und die Analyse des Superpave-Systems, sie zu ersetzen.

Beim Schreiben dieses Handbuchs haben die FAA und die meisten US-Militärorganisationen ihre Mix-Design-Methoden von der Marshall-Methode auf das Superpave-System umgestellt. Hveem-Mix-Design-Methode Die Hveem-Mix-Design-Methode wurde ungefähr zur gleichen Zeit wie die Marshall-Methode von Francis Hveem entwickelt, der zu dieser Zeit Material- und Forschungsingenieur für das damalige kalifornische Department of Highways war. Die Hveem-Methode war nicht so weit verbreitet wie die Marshall-Methode, wurde jedoch von vielen Autobahnabteilungen im Westen der USA verwendet, bis die Superpave-Methode zur allgemein anerkannten Methode für das HMA-Mix-Design wurde.

Es gibt mehrere wichtige Merkmale der Hveem-Methode: Wie bei der Marshall-Methode sollten Asphaltbindemittel und Zuschlagstoffe alle geltenden Projektspezifikationen erfüllen.

Die Bewertung der Versuchsmischungen erfolgt unter Verwendung der gleichen Probengröße wie bei der Marshall-Methode mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 70 mm. Die Proben werden jedoch unter Verwendung eines Knetverdichters anstelle eines Marshall-Fallhammers verdichtet. Der Asphaltbindemittelgehalt für Versuchsmischungen wird unter Verwendung des Kerosinäquivalent-CKE-Tests der Zentrifuge und einer Reihe von Diagrammen geschätzt.

Laborverdichtete Proben müssen die Anforderungen für die Stabilometer- und Quelltests und manchmal auch für den Kohäsiometertest erfüllen. Obwohl eine volumetrische Analyse empfohlen wird, enthält die Hveem-Methode keine spezifischen Anforderungen an den Luftporengehalt, VMA, VFA usw.

Die Superpave-Methode sollte auf technischen Prinzipien und leistungsbezogenen Eigenschaften basieren. In vielerlei Hinsicht kann das Superpave-System als Weiterentwicklung der Marshall-Methode des Mix-Designs angesehen werden.

Tatsächlich sind die spezifischen volumetrischen Anforderungen für das Superpave-System und für die aktuelle Marshall-Methode ziemlich ähnlich. Wie weiter unten erläutert, ist das Superpave-System jedoch umfassender als die Marshall- oder die Hveem-Methode für das Mix-Design und enthält wichtige Innovationen.

Die fünf Hauptmerkmale des Superpave-Systems sind folgende: Die Auswahl der Asphaltbindemittelsorte erfolgt auf der Grundlage des lokalen Klimas und des erwarteten Verkehrsniveaus. Aggregatabstufungen werden für jede NMAS mit Aggregatgröße im Bereich von 4 angegeben. Die Bewertung der Versuchsmischungen erfolgt an laborverdichteten Proben mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Dicke von etwa 100 mm.

Diese Proben werden mit dem Superpave-Kreiselverdichter verdichtet (siehe Abbildung 8-2). Wie bei der Marshall-Methode variiert der Verdichtungsgrad mit dem erwarteten Verkehrsaufkommen. Versuchsmischungen werden auf der Grundlage der volumetrischen Zusammensetzung mit Anforderungen an den Luftporengehalt, die VMA und die VFA bewertet.

Im Gegensatz zur Marshall-Methode gibt es keinen abschließenden Test für Stabilität, Flexibilität oder Festigkeit. Der Entwurfsprozess für die Superpave-Mischung besteht im Allgemeinen aus vier Hauptschritten: Auswahl der Materialien 2.

Auswahl der Konstruktionsaggregatstruktur 3. Auswahl des Konstruktionsbindemittelgehalts 4. Bewertung der Feuchtigkeitsbeständigkeit Die Auswahl der Konstruktionsaggregatstruktur basiert auf der Bestimmung eines geschätzten Konstruktionsbindemittelgehalts und der Vorbereitung von Probekörpern unter Verwendung von drei verschiedenen Aggregatabstufungen.

Die Abstufung, die eine Mischungszusammensetzung ergibt, die den gegebenen Anforderungen am nächsten kommt, wird zur weiteren Verfeinerung ausgewählt, deren erster Schritt die Auswahl des Entwurfsasphaltgehalts ist.

Dies erfolgt durch Vorbereitung von Proben mit der Bemessung der Entwurfsaggregate unter Verwendung einer Reihe von Asphaltgehalten. Dieses Verfahren wird sowohl in Kapitel 6 dieses Handbuchs als auch gegen Ende dieses Kapitels erläutert. Die Verfahren für die Volumenanalyse und die Anforderungen an den Luftporengehalt, VMA und VFA ähneln denen, die bei der Marshall-Methode verwendet werden. Zum Beispiel sind für eine 9. Verdichtung von Proben im Labor und die Anforderungen an die Verdichtungseigenschaften im Superpave-System komplizierter als bei der Marshall-Methode.

Derzeit werden drei Verdichtungspunkte während des Verdichtungsprozesses definiert: Ninitial, Ndesign und Nmax, obwohl einige Ingenieure und Forscher kürzlich die Notwendigkeit von Ninitial und Nmax in Frage gestellt haben und diese Anforderungen möglicherweise in naher Zukunft beseitigt werden. Innerhalb des ursprünglichen Superpave-Systems wurde ein maximaler Dichtewert bei Ninitial angegeben, um die ordnungsgemäße Aggregatstruktur sicherzustellen, da angenommen wurde, dass zu schnell verdichtete Gemische schlechte Aggregatstrukturen aufwiesen.

Nmax ist die maximale Anzahl von Gyrationen, die auf die Probe angewendet werden. Im ursprünglichen Superpave-System wurde eine maximale Dichte bei Nmax festgelegt, um sicherzustellen, dass die Mischung auf dem erwarteten maximalen Verkehrsniveau stabil bleibt. Von Mitte der 1990er bis Mitte der 2000er Jahre ersetzte das Superpave-System nach und nach die Marshall- und Hveem-Methoden des Mix-Designs in den meisten Autobahnagenturen. Bei der Einführung waren jedoch viele Ingenieure der Ansicht, dass die spezifischen Anforderungen des Superpave-Systems HMA-Gemischen nicht die beste Leistung für ihre örtlichen Bedingungen und Klimazonen bieten.

Aus diesem Grund haben viele staatliche Autobahnbehörden einige der Anforderungen für HMA-Gemische geändert, die mit dem Superpave-System entwickelt wurden. Seit der ersten Implementierung von Superpave wurden umfangreiche Untersuchungen zu verschiedenen Aspekten des Designs und der Analyse von HMA-Gemischen durchgeführt, die darauf hindeuten, dass eine Reihe von Änderungen das Design von HMA-Gemischen mit dichtem Grad 105 ändern. Abbildung 8-2. Superpave Kreiselverdichter mit freundlicher Genehmigung der Pine Equipment Company.

Am wichtigsten ist vielleicht, dass die Erfahrung vieler Ingenieure darauf hinwies, dass Superpave-Gemische schwer zu verdichten waren und oft nur eine angemessene bis schlechte Haltbarkeit aufwiesen. Nach der Pflastersaison 2003 bildete New Jersey eine Task Force für die Superpave-Haltbarkeit, da Bedenken hinsichtlich des Ravelings, der Entmischung und des allgemein trockenen Aussehens von Superpave-Mischungen bestehen. Viele Begriffe wurden aus dem Superpave-System entlehnt und haben in diesem Handbuch identische oder sehr ähnliche Bedeutungen wie im Superpave-System: N-Design, Binder-Leistungsstufen, Kontrollpunkte für die Aggregatabstufung, Grob- und Feinaggregatwinkel.

Es gibt jedoch einige wichtige Unterschiede zwischen der Superpave-Methode und der in diesem Handbuch beschriebenen Mix-Design-Methode. Beim Entwurf von dicht abgestuftem HMA gibt es drei wichtige Unterschiede zwischen dem Superpave-System und der im Rest dieses Kapitels beschriebenen Mischungsentwurfsmethode: Die Entwicklung von Mischungsentwürfen, die RAP enthalten, wird direkt und ausführlich behandelt, siehe Kapitel 9; Das ursprüngliche Superpave-System hat RAP nicht direkt angesprochen, obwohl in den letzten Jahren verschiedene Modifikationen für die RAP-Nutzung entwickelt und implementiert wurden.

Bei der Superpave-Methode ist einer der Schritte des Mischungsentwurfsprozesses die Auswahl des Entwurfsasphaltbindemittelgehalts für die Mischung. Dies beinhaltet die Herstellung von drei oder vier Gemischen mit der ausgewählten Aggregatstrukturabstufung über einen Bereich von Bindemittelgehalten und die Bestimmung, welches die Mischungsspezifikationen am besten erfüllt.

Bei dem nachstehend beschriebenen Verfahren wird der Entwurfsasphaltgehalt zu Beginn des Verfahrens bestimmt und während des gesamten Entwurfsprozesses beibehalten. Um die Anforderungen an den VMA- und Luftporengehalt zu erfüllen, wird die Aggregatabstufung und nicht der Bindemittelgehalt variiert. Dies unterstreicht die Bedeutung des Entwurfsbindemittelgehalts und trägt dazu bei, dass die endgültige Mischung die richtige Menge an Bindemittel enthält. Es verhindert auch unnötige Arbeiten bei der Herstellung und Bewertung von Versuchsmischungen, die nicht die richtige Menge an Asphaltbindemittel enthalten.

Das nachstehend beschriebene Verfahren umfasst drei verschiedene Optionen zur Bewertung der Rillenbeständigkeit von dicht abgestuften HMA-Gemischen als letzten Schritt im Mischungsentwurfsprozess. Übersicht über die Entwurfsmethode Die unten beschriebene Methode zum Entwurf von HMA-Gemischen ähnelt der Superpave-Methode, verwendet jedoch eine größere Anzahl einfacherer Schritte wie folgt: Sammeln von Informationen 2. Wählen Sie Asphaltbindemittel 3. Bestimmen Sie den Verdichtungsgrad 4. Wählen Sie Nominal Maximum Aggregate Size 5 Berechnen des Zielbinderinhalts 7.

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