🛤️ Raumdichte verdichteter Probekörper einer Asphaltmischung

Bauwesen PN-EN 12697-6

Übersicht

Die Norm PN-EN 12697-6 beschreibt Verfahren zur Bestimmung der Raumdichte eines verdichteten Probekörpers einer Asphaltmischung — im Labor verdichtet oder der Fahrbahndecke durch Bohren oder Schneiden entnommen. Die vier Verfahren werden dem geschätzten Gehalt und der Zugänglichkeit der Hohlräume angepasst: A — trocken (Probekörper mit sehr geschlossener Oberfläche, z. B. Gussasphalt), B — gesättigt oberflächentrocken SSD (geschlossene Oberfläche; nach IBDiM Asphaltbeton bis etwa 5 % (v/v) und SMA bis etwa 4 % (v/v) Hohlräume), C — versiegelter Probekörper (offene oder raue Oberfläche, bis 15 % (v/v)), D — aus den Abmessungen (Probekörper regelmäßiger Form, ein Hohlraumgehalt über 15 % (v/v), z. B. offenporiger Asphalt). Anhang A gibt Hinweise zur Wahl des Verfahrens. Die Beschreibung stützt sich auf die Vorschau des Entwurfs prEN 12697-6:2018 (der Ausgabe 2020 vorausgehend) und auf eine Arbeit des IBDiM für die GDDKiA.

Die Raumdichte ist die Masse je Volumeneinheit einschließlich der Hohlräume bei einer bekannten Prüftemperatur; die (Roh-)Dichte nach PN-EN 12697-5 ist die Masse je Volumeneinheit ohne Hohlräume. Beide Kennwerte dienen der Berechnung des Hohlraumgehalts und des Verdichtungsgrades nach PN-EN 12697-8 — der Schlüsselkriterien für den Entwurf der Zusammensetzung und für die Abnahme von Asphaltschichten. Das Ergebnis hängt vom Zustand des Probekörpers ab: ein Überschuss an Feuchte auf der Oberfläche im Verfahren B führt zu einer Unterschätzung der Dichte und einer Überschätzung der Hohlräume, ein übermäßiges Ablaufen von Wasser zum Gegenteil.

In WT-2 2014 der GDDKiA wird die Raumdichte von Probekörpern für die Prüfung der Wasser- und Frostempfindlichkeit nach PN-EN 12697-6 mit dem Verfahren B (SSD) oder D (geometrisch) bestimmt — die Wahl hängt vom Anwendungsbereich des Verfahrens ab —, und die Differenz der mittleren Raumdichten der Sätze darf 0,015 Mg/m³ nicht überschreiten. In den Laboratorien der GDDKiA wird routinemäßig unter der Bezeichnung „gęstość objętościowa, metoda B wg PN-EN 12697-6” [die Raumdichte, Verfahren B nach PN-EN 12697-6] angewendet.

Prinzip der Methode

Die Raumdichte eines unversehrten verdichteten Probekörpers wird aus seiner Masse und seinem Volumen berechnet. Die Masse erhält man durch Wägung des trockenen Probekörpers an der Luft (m1). In den Verfahren A, B und C ergibt sich das Volumen aus der Masse an der Luft und der Masse im Wasser: im Verfahren A wird die Masse im Wasser ohne Vorbehandlung bestimmt; im Verfahren B wird der Probekörper zuerst mit Wasser gesättigt und nach dem Herausnehmen seine Oberfläche mit einem feuchten Fensterleder abgetrocknet; im Verfahren C wird der Probekörper vor dem Eintauchen versiegelt (Paraffin, Schrumpffolie, Latexemulsion), damit kein Wasser in die Hohlräume eindringt. Im Verfahren D wird das Volumen aus den nach PN-EN 12697-29 gemessenen Abmessungen berechnet. Die Dichte des Wassers bei der Prüftemperatur wird auf 0,0001 Mg/m³ aus der Formel (1) der Norm berechnet; alle Massen auf 0,1 g, die Abmessungen auf 0,1 mm.

Anwendungen

• Berechnung des Hohlraumgehalts und des Verdichtungsgrades von Asphaltschichten (mit PN-EN 12697-5 und PN-EN 12697-8)
• Entwurf der Zusammensetzung von Asphaltmischungen und Typprüfung nach PN-EN 13108-20
• Abnahme von Asphaltschichten an Bohrkernen aus der Fahrbahndecke
• Vorbereitung von Probekörpersätzen für die Prüfung der Wasser- und Frostempfindlichkeit (WT-2 2014: Verfahren B oder D, eine Differenz von ≤ 0,015 Mg/m³)
• Prüfung von Gussasphalt (Verfahren A) und von offenporigem Asphalt (Verfahren D)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN 12697-6:2020-07

Titel (PL)

Mieszanki mineralno-asfaltowe — Metody badań — Część 6: Oznaczanie gęstości objętościowej próbek mieszanki mineralno-asfaltowej

Title (EN)

Bituminous mixtures — Test methods — Part 6: Determination of bulk density of bituminous specimens

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Vorbereitung des Probekörpers

   Den Probekörper durch Bürsten oder Waschen säubern; er soll trocken, von bekanntem Wassergehalt oder bis zur Massekonstanz getrocknet sein (aufeinanderfolgende Wägungen nach dem Trocknen im Abstand von ≥ 1 h, die sich um ≤ 0,1 % unterscheiden). Eine Dicke von ≥ 20 mm oder das Doppelte des Größtkorns. Den Probekörper beim Handhaben nicht beschädigen.

2. Wahl des Verfahrens

   Das Verfahren A, B, C oder D dem geschätzten Gehalt und der Zugänglichkeit der Hohlräume anpassen (Anhang A der Norm; die Hinweise des IBDiM: B — Asphaltbeton bis etwa 5 % und SMA bis etwa 4 % Hohlräume, C — bis 15 %, D — über 15 %).

3. Dichte des Wassers

   Die Temperatur des Wassers im Bad bestimmen und seine Dichte ρw auf 0,0001 Mg/m³ nach der Formel (1) der Norm berechnen.

4. Verfahren A (trocken)

   Den trockenen Probekörper wägen (m1), ihn in das Bad mit bekannter Temperatur tauchen und die Masse unter Wasser unmittelbar nach dem Aufhören der Wasserbewegung bestimmen (m2). Bei feuchten Probekörpern die Trockenmasse am Ende bestimmen.

5. Verfahren B (SSD)

   Den trockenen Probekörper wägen (m1), ihn in das Bad tauchen und sättigen, bis sich die Masse nicht mehr ändert (gewöhnlich 30 min, nicht länger als 3 h); die Masse des gesättigten Probekörpers unter Wasser bestimmen (m2) und darauf achten, dass keine Blasen an der Oberfläche haften oder aus dem Probekörper entweichen. Herausnehmen, die Oberfläche mit dem feuchten Fensterleder abtrocknen und sofort an der Luft wägen (m3). Läuft weiterhin Wasser aus — abbrechen und das Verfahren C anwenden.

   ⏱ Zeit: 30 min – 3 h

6. Verfahren C (versiegelter Probekörper)

   Den trockenen Probekörper wägen (m1) und so versiegeln, dass die inneren Hohlräume nicht durchdrungen und keine zusätzlichen Hohlräume zwischen der Schicht und dem Probekörper eingeschlossen werden (Paraffin: einen Teil des Probekörpers für < 5 s unter Schütteln eintauchen und nach dem Erstarren an den übrigen Teilen wiederholen, bis die Schicht durchgehend ist). Den trockenen versiegelten Probekörper wägen (m2), ihn in das Bad tauchen und unter Wasser wägen (m3), ohne Blasen auf der Schicht.

7. Verfahren D (aus den Abmessungen)

   Die Abmessungen des Probekörpers auf 0,1 mm nach PN-EN 12697-29 messen und den trockenen Probekörper wägen (m1); das Volumen der Form entsprechend aus den Abmessungen berechnen (Zylinder, Quader).

8. Berechnung

   Die Raumdichte als Masse des trockenen Probekörpers geteilt durch sein Volumen berechnen, ermittelt aus den Massen an der Luft und im Wasser (A, B), unter Berücksichtigung der Masse und der Dichte des Versiegelungsmaterials (C) oder aus den Abmessungen (D), nach Abschnitt 10 der Norm; das Ergebnis in Mg/m³.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Geschmolzenes Paraffin (Verfahren C) — Gefahr von Verbrennungen und Entzündung; in einem Bad mit Temperaturregelung erwärmen, ohne offene Flamme
• Die Probekörper und den Korb zur hydrostatischen Wägung vorsichtig handhaben — Probekörper aus einer Fahrbahndecke sind schwer und an den Kanten spröde
• Die Probekörper nur bei einer Temperatur bis zur Massekonstanz trocknen, die das Bindemittel nicht verformt (die Probekörper bei ≤ 25 °C aufbewahren)

Häufige Fragen