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Dynamisches Interaktionsverhalten zwischen Oszillationsbandagen und Asphaltoberflächen
2020
Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2020
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak03
Hauptberichter/Gutachter
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Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2020-10-28
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2020-10646
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/804981/files/804981.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Asphaltverdichtung (frei) ; Oszillation (frei) ; Verdichtungskontrolle (frei) ; Walzverdichtung (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 624
Kurzfassung
Zur Gewährleistung einer ausreichenden Dauerhaftigkeit einer Asphaltfahrbahn wird in den technischen Regelwerken ein Mindestverdichtungsniveau gefordert. Um dies zu erreichen, werden im Zuge des Herstellungsprozesses von Asphaltfahrbahnen Walzen für die Endverdichtung eingesetzt. Die Technik der Oszillation stellt dabei eine von mehreren Möglichkeiten zur dynamischen Walzverdichtung im Erd- und Straßenbau dar. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren bei dem in der Walzenbandage eine Rotationsschwingung erzeugt wird, die in die Asphaltschicht eine horizontale zyklische Schubbeanspruchung einleitet und damit einen zusätzlichen Anteil an der Verdichtung leistet. Die Übertragung der Schwingungen erfolgt durch Reibung zwischen der Oberfläche der Bandage und des Asphaltes. Bei hohen reibungsbedingten Verlusten in der Schwingungsübertragung kann es zu Verschleiß an der Bandagenoberfläche kommen. Die Prüfung des erreichten Verdichtungsergebnisses erfolgt nach dem derzeitigen Stand der Technik nach Abschluss des Herstellungsprozesses. Etwaige Qualitätsmängel können zu diesem Zeitpunkt nicht bzw. nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand beseitigt werden. Verfahren zur flächendeckenden dynamischen Verdichtungskontrolle erlauben eine kontinuierliche Überwachung der mechanischen Eigenschaften des zu verdichtenden Materials während des Verdichtungsprozesses. Während im Erdbau so auf den Verdichtungszustand zurückgeschlossen werden kann ist dies bei der Asphaltverdichtung aufgrund der temperaturabhängigen Eigenschaften nicht direkt möglich. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Interaktionsverhalten zwischen einer Oszillationsbandage und der Asphaltoberfläche vertieft untersucht und bewertet. Dies erfolgt anhand eines Simulationsmodells, welches erlaubt die wechselseitige Beziehung der Schwingungsübertragung zwischen Bandage und Asphaltschicht sowie dem Verdichtungserfolg zu untersuchen und zu bewerten. Die Zielsetzung besteht darin Kriterien für eine maschinentechnische sowie asphalttechnologische Optimierung des Einsatzes von Oszillationswalzen herleiten zu können. Des Weiteren soll ein grundlegend verbessertes Verständnis für die bei der Walzverdichtung in der Asphaltschicht herrschenden Prozesse erworben werden: Die Arbeit liefert somit einen Beitrag zur Qualitätssicherung im Asphaltstraßenbau.In order to ensure a sufficient durability of asphalt pavements, a minimal level of compaction is required by the technical guidelines. In order to reach this goal, roller compactors are being used during the manufacturing process of asphalt pavements to achieve the final level of compaction. The technique of oscillatory compaction offers one of many possible methods for dynamic roller-compactions in soil and road construction. The procedure consists of creating a rotational vibration in the roller drum, which introduces a horizontal cyclic shear stress into the asphalt layer and therefore contributes to the compaction. The transmission of vibrations is achieved by friction between the surface of the drum and the asphalt. Cases of high loss of frictional contact can lead to abrasion and wear of the drum surface. The compaction result is being assessed according to the current state-of-the-art after the final step of the manufacturing process. Potential quality flaws cannot be removed anymore at this point unless an unreasonably high effort is taken into account. Methods of dynamic continuous compaction control allow a monitoring of the mechanical properties of the material that is to be compacted. While this allows in earthworks an assessment of the compaction state, the same cannot be done in asphalt compaction due to the temperature-dependent properties. The following work analyzes the interaction behavior between an oscillatory drum and the asphalt pavement surface. This is done with the use of a simulation model, which allows the analysis and evaluation of the reciprocal relation of the roller-to-asphalt layer transmission of vibrations and the compaction progress. The main goal is to derive criteria for an optimized use of oscillatory compactors in terms of mechanical and asphalt technology. Furthermore, the understanding of the processes that take place during the compaction process inside of the asphalt layer is to be improved. Thus, this work contributes to quality control in pavement engineering.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
German
Externe Identnummern
HBZ: HT020634157
Interne Identnummern
RWTH-2020-10646
Datensatz-ID: 804981
Beteiligte Länder
Germany
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