VSS 3 2016

FORSCHUNG | RECHERCHE | 53 DE FORSCHUNGSBERICHT NR. 1545 Vergleich verschieden starker Asphalt-Belagsaufbauten: Ermittlung der Versagens- grenze eines T3-Norm-Bela- ges mit der mobilen Gross- versuchsanlage MLS10 Empa, Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt MARTIN ARRAIGADA, Dr., Dipl. Ing. ANDREAS TREUHOLZ, M.Sc. MANFRED N. PARTL, Prof. Dr., Dipl. Ing. ETH Forschungsprojekt ASTRA 2011/013_OBF auf Antrag des Bundesamtes für Strassen (ASTRA) Dank dem MLS10 soll im Rahmen dieses Projektes die Lebensdauer eines für Kan- tonsstrassen einsetzbaren Belages er- mittelt werden. Die dadurch erzielbaren Resultate sollen als Referenz für die Analyse von Belägen gleicher Steifigkeit verwendet werden. Aus diesem Grund wurde ein T3-S2-Oberbau, bestehend aus 60 cm ungebundenem Gemisch 0/45 und zwei Asphaltschichten zu 6 cm und 2 cm aufgebaut und mit verschiedenen Sensoren bestückt. Dadurch kann die strukturelle Antwort des Belages auf die Belastung mit dem MLS10 erfasst wer- den. Der Belag wurde insgesamt mit mehr als 900 000 Überrollungen zu je 65 kN belastet, was einer Achslast von unge- fähr 13 Tonnen entspricht. Die Daten- analyse hat ergeben, dass die erstellte Struktur mehr Lastzyklen standgehal- ten hat, als in den Normen vorgegeben wird. Diese schätzen die Lebensdauer eines T3-S2-Oberbaus auf etwa 308 700 Überrollungen bei einer Last von 65 kN. Anzeichen des Belagsversagens traten vor allem durch Spurrinnenbildung auf, nach 550 000 Lastzyklen wurde eine permanente Deformation von 20 mm gemessen. Dehnungsmessstreifen und Beschleunigungssensoren liessen dar- auf schliessen, dass sich die Steifigkeit der gesamten Struktur bei etwa 350000 Überrollungen verändert hat. Zu die- sem Zeitpunkt traten die ersten Risse im Belag an den Rändern der Fahrspur auf. Risse in der Belagsoberfläche wur- den nach 500000 Überrollungen festge- stellt. Der Einfluss von Regenwasser in den Rissen führte durch die MLS10-Be- lastung zu «Pumping-Effekten», welche ten und Messungen ihrer Eigenschaften (Ort, Zeit, Geschwindigkeit usw.). Bei der Untersuchung des Anwendungs- potenzials mittels SWOT-Analysen zeigten sich als Stärken wiederholt die schnelle Datenverfügbarkeit, die Voll- ständigkeit der erhobenen Daten und ein automatisierter, relativ kostengünstiger Betrieb der Erhebung. Schwächen sind ein oft hoher Aufwand für die Nachbear- beitung und Auswertung der Daten. Ein Workshop und Interviews mit Exper- ten dienten dazu, die folgenden Anforde- rungen an die neuen Technologien und Methoden aus planerischer Sicht heraus- zuarbeiten: Verbesserte Datenqualität, erhöhte Effizienz und Transparenz sowie ausreichende Dokumentation und Archi- vierung der Erhebungsergebnisse. Der Einsatz von komplexeren Technologien kann z.B. die Plausibilisierung der Da- tenqualität und Erkennung von Falsch- messungen erschweren. Zudem fallen oft grosse Datenmengen an, welche eine leistungsfähige Speicherung, Datenbe- reinigung und Kennwertberechnung er- fordern. Wegen der Schnelllebigkeit der Technologien ist deren langfristige Ver- fügbarkeit ein wichtiger Aspekt bei der Methodenwahl. Zudem stellen potenziell sensible Daten hohe Anforderungen an den Datenschutz (z.B. bei der Erfassung von Bewegungsmustern). Bei der Gegenüberstellung von Anwen- dungspotenzial und planerischen Anfor- derungen zeigt sich, dass keine der neuen Methoden in jeder Beziehung besser ist als herkömmliche Methoden. Bei der Methodenwahl sind die Gesamtkosten (Investitions-, Erhebungs-, Auswertekos- ten usw.) zu betrachten; allgemeingültige Aussagen zu den kostenmässigen Vor- und Nachteilen sind nicht möglich. Mit den vorgestellten neuen Technolo- gien und Erhebungsmethoden eröffnen sich der Verkehrsplanung viele Mög- lichkeiten zur Erfassung zusätzlicher, umfangreicherer und genauerer Daten. Die meisten neuen Methoden sind für den Einsatz im Personenverkehr und we- niger für den Güterverkehr konzipiert. Hindernisse der neuen Methoden für den vermehrten Einsatz sind die zum Teil noch mangelnde Repräsentativität und Nachvollziehbarkeit der Daten sowie der Datenschutz. Dafür können dank ihnen von der Verkehrsplanung schneller ver- fügbare und besser fundierte Ergebnisse erwartet werden. Feinanteile des Kieskoffers an die Ober- fläche transportierten. Nach 900 000 Überrollungen zeigte der Belag erste Anzeichen zur Bildung von Schlaglöchern. Die FWD-Messungen re- gistrierten einen drastischen Anstieg in der Steifigkeit des Untergrundes, was eine Konsequenz der Verdichtung des Untergrundes durch die Belastung mit dem MLS10 darstellt. Dies wurde auch durch Messungen mit dem leichten Fall- gewichtsgerät bestätigt. Die Laborunter- suchungen zeigten, dass ein Durchstan- zen der Belagsschichten in den Unter- grund stattgefunden hatte. Ausserdem führte die Belastung zu einer Schichten- trennung im Belag. Zusammengefasst hielt der Belag den Belastungen aber länger stand als er- wartet. Nichtsdestotrotz muss beachtet werden, dass dieser durchgeführte Test weder die klimatischen Bedingungen noch die Alterung des Belags zu simu- lieren vermag. Ausserdem wurde auch der Einfluss des seitlichen Spurdriftens, wie es in der Realität vorkommt, nicht untersucht. 059782_SV_3_2016_v2.pdf 53 059782_SV_3_2016_v2.pdf 53 29.03.16 11:00 29.03.16 11:00 als 900000 Überrollungen zu je 65 kN eines T3-S2-Oberbaus auf etwa 308700 nach 550000 Lastzyklen wurde eine Nach 900000 Überrollungen zeigte der 059782_SV_3_2016_v2.pdf 5329.03.1611:00 29.03.1611:00

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