EHF-U, Besondere Anwendungen

Asphaltprüfpaket Ermüdungsprüfung nach EN 12697-24:2004 Anhang D, 4PB-PR

Einführung

EN 12697-24:2004 spezifiziert die Methoden zur Charakterisierung der Ermüdung von bituminösem Mischgut unter Verwendung alternativer Prüfungen, einschließlich Biegeversuchen und direkten und indirekten Zugversuchen. Die Prüfungen werden an verdichtetem bituminösem Material unter einer sinusförmigen Belastung oder einer anderen kontrollierten Belastung durchgeführt, wobei verschiedene Arten von Proben und Auflagern verwendet werden. Das Verfahren dient: a) zur Einstufung von bituminösem Mischgut auf der Grundlage des Ermüdungswiderstandes; b) als Leitfaden für die relative Leistungsfähigkeit der Fahrbahn; c) zur Gewinnung von Daten für die Abschätzung des strukturellen Verhaltens der Straße; und d) zur Beurteilung der Prüfdaten gemäß den Spezifikationen für bituminöses Mischgut. Da diese Europäische Norm keinen bestimmten Typ von Prüfgerät vorschreibt, hängt die genaue Wahl der Prüfbedingungen von den Möglichkeiten und dem Arbeitsbereich des verwendeten Gerätes ab. Bei der Wahl der spezifischen Prüfbedingungen müssen die Anforderungen der Produktnormen für bituminöses Mischgut beachtet werden. Es ist nicht gewährleistet, dass Ergebnisse, die mit unterschiedlichen Prüfmethoden oder unter Verwendung unterschiedlicher Versagenskriterien erzielt wurden, vergleichbar sind.

4PB Testaufbau

50 KN EHF-U Servopulser-System
4PB-Prüfwerkzeug (Abbildung 2)
QF-40 Hydraulische Energieversorgung
4830 Steuergerät
Windows-Software für 4830-Steuerung
4PB Ermüdungsberechnungsdateien

Prüfverfahren

Gemäß der genannten Norm wird diese Prüfung nach der Steifigkeitsprüfung durchgeführt (die Steifigkeitsprüfung ist Gegenstand der Nr. SCA_300_065).

basierend auf dem Prinzip der 4-Punkt-Biegeprüfung,
Prüfmuster: Balken von 450 mm Länge, 50 mm x 50 mm oder 70 mm x 70 mm,
LVDT-gesteuerte Sinuswellenauslenkung, maximale Biegedehnung sollte in drei verschiedenen Stufen gewählt werden, so dass die Ermüdungslebensdauer zwischen 1E4 und 2E6 Zyklen liegt. Prüffrequenz 30 Hz.
Definition der Lebensdauer: wenn die Lastspitzenwerte die Hälfte der Werte des ersten erfassten Zyklus im Belastungsmodus "konstante Durchbiegung" erreichen.

Testbedingungen

Die EN-Norm unterscheidet zwischen zwei
mögliche Belastungsarten: "Konstante Durchbiegung"
und "konstante Kraft". Diese Methode ist geeignet für
Belastungsmodus "konstante Durchbiegung".
2. Maximale Amplitude für die Biegedehnung von
105,19 µm, Mittelwert 0 µm. Die Durchbiegung beträgt
gesteuert durch den im 4PB-Werkzeug eingebauten LVDT-Sensor.
3. Es wird eine sinusförmige Belastungswelle von 30 Hz angelegt.
4. Die Tests werden bei 20 ºC durchgeführt.
5. Kraft, Hub und 4PB-Auslenkung werden abgetastet
in 1000 Zyklen, von Zyklus 100 bis 2.000.000.
6. Dynamische Kennwerte werden automatisch
von der 4830-Software berechnet und automatisch
in das CSV-Format exportiert.
7. Die Norm erlaubt es, die Prüfung zu beenden, wenn die Kraft
fällt auf die Hälfte der anfänglichen Amplitude. Anfänglich
Amplitude kann aus der Spitze bestimmt werden
Diagramm (Abbildung 3) und halber Ausgangsamplitude eingestellt
in die Software ein, um den Test bei einem bestimmten Wert zu beenden.

Ergebnisse und Nachbearbeitung

Abbildung 5 zeigt das Ergebnisfenster für eine Probe.
Die berechnete Steifigkeit und der Phasenwinkel sind in
unter Berücksichtigung der Zyklusnummer. Ein separates Blatt ist
für jede Probe erstellt und ein Ergebnisblatt mit
endgültige Ergebnisse (Abbildung 4).
Das Arbeitsblatt Ergebnisse enthält eine Tabelle, die
fasst die einzelnen Ergebnisse und zusätzliche
Tabelle zur Berechnung der linearen Regression über die
Logarithmen des Ergebnisses für die Ermüdungslinie, zusammen
mit dem Korrelationskoeffizienten der Regression
und die Reststandardabweichung. Mit der
Regressionsergebnisse, das Dehnungsniveau für eine Ermüdungslebensdauer
bei einer bestimmten Anzahl von Zyklen (106) berechnet wird.
Die Ermüdungslinie für die 4PB-Berechnung ist dargestellt in
Arbeitsblatt Ermüdungslinie, Abbildung 6. Es enthält eine Grafik
mit der Ermüdungslinie und der individuell gemessenen
Datenpunkte und das Belastungsniveau für die Ermüdungslebensdauer
von 106 Zyklen.

Zusammenfassung

Während der Ermüdungsversuche nimmt der komplexe Modul kontinuierlich ab und der Phasenwinkel nimmt kontinuierlich zu, wie in Abbildung 5 dargestellt. Die Prüfung kann beendet werden, wenn der komplexe Modul 50% seines ursprünglichen Wertes erreicht. Im Allgemeinen lassen sich drei Phasen auf dem Diagramm erkennen (Abbildung 5 und 7). Bei 2 Millionen durchgeführten Zyklen bei 105,19 μm Durchbiegung ist die dritte Phase nicht ausgeprägt. Es ist zu beobachten, dass die Proben Der anfängliche komplexe Modul bei 100 Zyklen betrug 6,703 MPa und 3,820 MPa beim letzten Zyklus. Die Kurve in Abbildung 6 zeigt die Beziehung zwischen Ermüdungs Versagenskriterien und der Dehnungsamplitude. Diese Ermüdungs Ermüdungsdaten werden durch die Ermüdungslinie nach Whöler ausgedrückt Linie ausgedrückt, die durch eine lineare Regression zwischen dem dezimalen Logarithmus von N und E: Log (Ni) = A0 + A1 Log (E) 2

Referenz

EN 12697-24:2004, Bituminöses Mischgut - Prüfverfahren für Heißasphalt - Teil 24: Ermüdungswiderstand.
Asphaltprüfpaket v 1.1, Shimadzu Europa GmbH, 2019