Temperaturkorrektur von mit dem Falling-Weight-Deflectometer gemessenen Deflexionen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
An zwei Streckenabschnitten, Schichtenfolge und -dicken gemäß Bauklasse l und III der Zeile 1 der RStO, wurden Temperatursensoren in verschiedenen Tiefen des Asphaltkörpers fest installiert. Die Daten dieser Temperaturmessstationen wurden ununterbrochen minütlich über ein Jahr hinweg aufgezeichnet. Die so gemessenen Asphaltkörpertemperaturen wurden durch meteorologisch« Daten und Globalstrahlungsdaten ergänzt. Im unmittelbaren Bereich der Temperaturmessstationen wurden FWD Messungen an dauerhaft markierten Messpunkten durchgeführt (Punktmessungen). Die Messungen wurden bei verschiedenen Asphaltkörpertemperaturen und Jahreszeiten durchgeführt. Zusätzlich wurden auf zwanzig Streckenabschnitten in Nordrhein- Westfalen wiederholend FWD Messungen bei verschiedenen Asphaltkörpertemperaturen und Jahreszeiten durchgeführt (Streckenmessungen). Die Auswahl der zwanzig Streckenabschnitte setzte sich aus jeweils fünf Streckenabschnitten der Bauklasse l, II, III und IV zusammen, die aufgrund vorab festgelegter Kriterien ausgewählt wurden. An jedem der zwanzig Streckenabschnitte wurden mehrere Bohrkerne entnommen und untersucht. Die Bohrkernentnahmen dienten der Dokumentation des Aufbaues des Asphaltkörpers, und um die nötigen Eingabegrößen für die Berechnung von temperaturabhängigen Asphalt E-Moduln zu erhalten. Die gemessenen Temperaturdaten, FWD Deflexionen und Ergebnisse der Bohrkernuntersuchungen wurden zunächst zur Bewertung der Datenbasis sowie zur Plausibilitätsprüfung verschiedenen Auswertungen unterzogen. Für die qualitative und quantitative Beschreibung des Einflusses der Asphaltkörpertemperatur auf die mit dem FWD gemessenen Deflexionen und zur Herleitung des Temperaturkorrekturansatzes wurden verschiedene Auswertungen und Sensitivitätsuntersuchungen durchgeführt, deren Ergebnisse im Folgenden zusammengefasst werden. Anhand der an den fest installierten Temperaturmessstationen gemessenen Asphaltkörpertemperaturen und Deflexionsmulden wurde ein Ansatz zur Temperaturkorrektur von FWD Deflexionen hergeleitet. Hierzu wurde zunächst für jeden FWD Messpunkt die Bezugsdeflexion bei 20 °C bestimmt und anschließend für jede gemessene Deflexion ein Korrekturfaktor berechnet. Mithilfe von Regressionsberechnungen wurde für jede Geofonposition eine Berechnungsgleichung für den Korrekturfaktor hergeleitet. Dabei wurde festgestellt, dass die Trennung in zwei Temperaturbereiche bei 20 °C Asphaltkörpertemperatur die Genauigkeit der Berechnungsgleichungen steigert. Des Weiteren wurden relativ geringe Deflexionen bei Temperaturen unter 20 °C durch weitere Temperaturkorrekturfunktionen berücksichtigt. Zur Verifizierung, der so hergeleiteten Temperaturkorrekturfunktionen, wurden die an den zwanzig Streckenabschnitten gemessenen Deflexionen verwendet. Diese Deflexionen wurden mit dem hergeleiteten Ansatz temperaturkorrigiert und ausgewertet. Die vorgestellten Temperaturkorrekturfunktionen erzielen dabei eine Genauigkeit, die für einen streckenunabhängigen Ansatz als ausreichend angenommen wird. Eine Steigerung der Genauigkeit wäre evtl. durch die Erweiterung der Eingabegrößen, wie beispielsweise Bitumenkennwerte, möglich, schränkt jedoch die Anwendbarkeit eines Temperaturkorrekturansatzes erheblich ein. Auf der Grundlage der in dieser Arbeit entstandenen großen Menge an wertvollen Temperaturdaten wurde ein Antrag zur Verlängerung des Forschungsvorhabens bei der DFG, mit dem Ziel repräsentative Temperaturgradienten für die Dimensionierung zu finden, genehmigt. Das Thema des neuen Forschungsvorhaben lautet „Auswertung von gemessenen Temperaturgradienten für die Verwendung im Rahmen der Dimensionierung von Asphaltstraßenbefestigungen".
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 8th International Conference on the Bearing Capacity of Roads, Railways, and Airfields (BCR2A'09): Temperature Correction of Falling-Weight-Deflectometer Measurements
E. Straube
- Heft 2, Schriftenreihe Institut für Straßenbau und Verkehrswesen, Universität Duisburg-Essen, Temperaturkorrektur von mit dem Falling-Weight-Deflectometer gemessenen Deflexionen auf Asphaltbefestigungen, Essen 2009
E. Straube
- Straße und Autobahn des Kirschbaum Verlag GmbH (Messung Asphalttemperaturgradienten für die Dimensionierung, Heft 11/10)
E. Straube
- Straße und Autobahn des Kirschbaum Verlag GmbH (Messung und Anwendung von Asphaltkörpertemperaturen - Temperaturmessstation und Datenbasis, Heft 9/10)
E. Straube
- Straße und Autobahn des Kirschbaum Verlag GmbH (Temperaturkorrektur von FWD Deflexionen, Heft 10/10)
E. Straube
