Konventionell hergestellte Asphaltdecke

Die Ergebnisse der Berechnungen für die Beispielstrecke in konventioneller Bauweise mit den beschriebenen Annahmen und Zusammenhängen sind nachfolgend in Bild 4.19 bis Bild 4.22 dargestellt.

In Bild 4.19 ist in dem oberen Diagramm zu erkennen, wie sich die Spurrinnentiefe der konventionell hergestellten Asphaltdeckschicht aus dem Abrieb der Fahrbahn, der Verformung infolge von Nachverdichtung und der Schubverformung zusammensetzt. Die berechnete Spurrinne der Asphaltdeckschicht weist im Mittel eine Tiefe von 2,70 mm auf. Wie zu erwarten ist der Fahrbahnabrieb sehr gering und beträgt im Mittel 0,04 mm. Die Verformung infolge von Nachverdichtung führt im Mittel zu einer Spurrinnentiefe von 0,15 mm und die Schubverformung im Mittel zu einer Spurrinnentiefe von 2,52 mm. Die Spurrinnentiefe der Asphaltdeckschicht ist damit fast ausschließlich auf die Schubverformung zurückzuführen, angesichts der hohen Verdichtungsgrade in der Asphaltdeckschicht (durchschnittlich 100,5 %) ist dies plausibel. (Die Differenz zwischen der Summe der Mittelwerte der einzelnen Komponenten einer Spurrinne und dem Mittelwert der resultierenden Spurrinnentiefe ist hier sowie auch in den folgenden Fällen auf die Klassenbildung zurückzuführen.)

Die Verformung der Asphaltbinderschicht (siehe das mittlere Diagramm in Bild 4.19) ist gering, insgesamt beträgt die Spurrinnentiefe im Mittel 0,23 mm und ist fast zu gleichen Teilen auf die Verformung infolge von Nachverdichtung (0,16 mm) und Schubverformung (0,10 mm) zurück-zuführen. Die höhere Bedeutung der Nachverdichtung für die Verformung der Asphaltbinderschicht im Vergleich zu ihrer Bedeutung bei der Verformung der Asphaltdeckschicht ist zum einen in dem unterschiedlichen Verlauf der Axialspannung und der Schubspannung über die Tiefe der

Asphalt-befestigung begründet und zum anderen in der größeren Dicke der Asphaltbinderschicht und damit verbunden dem insgesamt höheren Anteil des zur Nachverdichtung verfügbaren Hohlraumgehalts.

Bild 4.19: Kumulierte Wahrscheinlichkeitsverteilung der einzelnen Komponenten der Spurrinnentiefe (SPT) in der Asphaltdeckschicht (ADS) und der Asphaltbinderschicht (ABiS) sowie der daraus resultierenden gesamten Spurrinnentiefe (SPT gesamt) und im Vergleich zu der auf dem zweiten Fahrstreifen gemessenen Spurrinnentiefe (SPT ZEB FS2) für die Beispielstrecke in konventioneller Bauweise

Die Berechnung der Verformung infolge der Nachverdichtung und folglich der Spurrinnentiefe der Asphaltbinderschicht ergab, dass ein sehr geringer Anteil der Verformung negativ ist. Bei der Verformung infolge von Nachverdichtung beträgt dieser etwa 1 %, bei der resultierenden Spurrinnentiefe der Asphaltbinderschicht knapp 0,8 %. Werden die Werte der Größe und die Formel zur Berechnung der Verformung infolge von Nachverdichtung analysiert, zeigt sich, dass dies auf einen zu geringen Hohlraumgehalt zurückzuführen ist: Die unterste Klasse des Hohlraumgehalts, der hier für die Asphaltbinderschicht rechnerisch ermittelt wurde, liegt in den Grenzen 2,0 bis 3,0 V.-%. Als minimaler Hohlraumgehalt, der bei der Nachverdichtung aufgrund der Konzeption des Asphaltmischguts nicht unterschritten werden kann, wurde jedoch ein Hohlraumgehalt von 2,5 V.-%

angenommen. Ein derart geringer Hohlraumgehalt wird zu einem hohen Hohlraumausfüllungsgrad führen, der dann bei der Berechnung der Schubverformung berücksichtigt wird. Daher und auch

angesichts des geringen Anteils – das Gesamtergebnis wird dadurch nicht verzerrt – werden die negativen Werte der Verformung in der weiteren Betrachtung vernachlässigt. (Auch im Rahmen der Prognose der Spurrinnentiefe, bei der vereinzelt die Berechnung für die Asphaltbinderschicht durchgeführt wurde, zeigt, dass sich der Anteil nicht beachtenswert ändert.)

Die aus den Verformungen in der Asphaltdeckschicht und der Asphaltbinderschicht resultierende gesamte Verformung der Asphaltdecke (SPT gesamt) beträgt für die Beispielstrecke in konventioneller Bauweise im Mittel 2,92 mm. Anhand der vorstehenden Daten und auch des Diagramms unten in Bild 4.19 ist festzustellen, dass die resultierende Spurrinnentiefe zu einem deutlich überwiegenden Anteil auf die Verformungen in der Asphaltdeckschicht zurückzuführen ist.

Der Anteil der Spurrinnentiefe aus der Asphaltbinderschicht an der berechneten gesamten Spurrinnentiefe der Asphaltdecke liegt bei etwa 8 %. Dies ist gering, entspricht aber den Erkenntnissen in der Praxis (siehe Abschnitt 4.3.1).

Verglichen mit der im Rahmen der ZEB gemessenen Spurrinnentiefe auf dem zweiten Fahrstreifen der Beispielstrecke (SPT ZEB FS2), die einen Mittelwert von 2,56 mm aufweist, führt die Berechnung zu einem etwas zu hohen Ergebnis. Der Mittelwert der mit dem quantitativen Modell berechneten Spurrinnentiefe überschreitet den Mittelwert der gemessenen Spurrinnentiefe um 0,36 mm. Nach statistischen Betrachtungen mit dem t-Test kann bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 % eine zufällige Abweichung des Mittelwertes der berechneten Spurrinnentiefe von dem Mittelwert der gemessenen Spurrinnentiefe nicht angenommen werden, dass heißt die beiden Verteilungen sind in ihrer Lage statistisch verschieden.

Die Spannweite der Wahrscheinlichkeitsverteilung der berechneten Spurrinnentiefe ist zwar – verglichen mit der Spannweite der relativen Häufigkeitsverteilung der gemessenen Spurrinnentiefe – breiter, was allerdings in den verfügbaren Messdaten einerseits und der Methode andererseits begründet sein kann: Die verfügbaren Messdaten sind Mittelwerte von 100 m-Abschnitten. Einzelne seltenere Ausprägungen der Spurrinnentiefe, die im Randbereich der Verteilung liegen und nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit eintreten, werden durch die Mittelwertbildung aus der Daten-basis entfernt und daher nicht in der relativen Häufigkeitsverteilung der Messwerte der 100 m-Abschnitte abgebildet. Bei der Berechnung der Spurrinnentiefe auf Basis des quantitativen Modells werden hingegen alle Kombinationen der Faktoren berücksichtigt, die aufgrund der Definition möglich sind. So sind in der Wahrscheinlichkeitsverteilung der berechneten Spurrinnentiefe die Ergebnisse aller einzelnen Kombinationen wiedergegeben: die Ergebnisse, die auch in der Realität auftreten, aber aufgrund der Mittelwertbildung nicht in der relativen Häufigkeitsverteilung der gemessenen Spurrinnentiefe dargestellt werden, und die Ergebnisse, die theoretisch möglich, aber nicht (zwingend) auf der Beispielstrecke (in dem zweiten Fahrstreifen) vorhanden sind. Insgesamt jedoch gibt die berechnete Wahrscheinlichkeitsverteilung der gesamten Spurrinnentiefe den Verlauf (die Form der Verteilung) der tatsächlichen relativen Häufigkeitsverteilung der Spurrinnentiefe gut wieder. Die Standardabweichung der Wahrscheinlichkeitsverteilung der berechneten Spurrinnen-tiefe beträgt 0,60 und liegt somit nahe bei der Standardabweichung für die Daten des zweiten Fahrstreifens (0,58). Anhand einer statistischen Betrachtung kann, trotz der größeren Spannweite, hier eine vergleichbare Verteilung angenommen werden; die Hypothese der Gleichheit der Standardabweichungen ist mit dem F-Test auf einem Signifikanzniveau von 5 % nicht abzulehnen.

In Bild 4.20 ist dargestellt, wie sich die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Verformung infolge von Nachverdichtung in Abhängigkeit von dem Verdichtungsgrad verändert. Erwartungsgemäß ist die Verformung infolge von Nachverdichtung bei einem geringen Verdichtungsgrad höher als bei einem höheren Verdichtungsgrad. Die Varianz zwischen den unterschiedlichen Ausprägungen ist gering, was allerdings mit den grundsätzlich niedrigen Werten der Verformung zu erklären ist und mit der Summation der Ergebnisse innerhalb der gewählten Klassenbreite von 0,2 mm, wodurch die unterschiedliche Ausprägung geglättet wird.

Bei der Schubverformung ist die Abhängigkeit von dem Verdichtungsgrad sehr gering (siehe Bild 4.21) und steigt tendenziell – die Verschiebung liegt im Bereich von 1/100 mm – mit zunehmenden Verdichtungsgrad. Dies beides mag zunächst überraschen und kann in der höheren Anzahl der Einflussfaktoren, die bei der Berechnung der Schubverformung berücksichtigt werden und so die

Auswirkung des Verdichtungsgrads überlagern können, begründet sein. Genauer wird dieses Thema in Abschnitt 4.5.4 betrachtet.

Bild 4.20: Kumulierte Wahrscheinlichkeitsverteilung von der berechneten Verformung infolge von Nachverdichtung in Abhängigkeit von dem Verdichtungsgrad der Asphaltdeckschicht der Beispielstrecke in konventioneller Bauweise

Bild 4.21: Kumulierte Wahrscheinlichkeitsverteilung von der berechneten Schubverformung in Abhängigkeit von dem Verdichtungsgrad der Asphaltdeckschicht der Beispielstrecke in konventioneller Bauweise

Bild 4.22: Kumulierte Wahrscheinlichkeitsverteilung der berechneten Spurrinnentiefe der Asphaltdeckschicht in Abhängigkeit von dem Verdichtungsgrad der Beispielstrecke in konventioneller Bauweise

In der Folge ändert sich auch die berechnete Spurrinnentiefe der Asphaltdeckschicht nur gering mit dem Verdichtungsgrad, wie in Bild 4.22 dargestellt. Hier ist jedoch die Abhängigkeit deutlicher und die Tendenz entspricht dem theoretischen Hintergrund sowie den Erkenntnissen aus der Praxis: Die Spurrinne ist bei einem geringeren Verdichtungsgrad mehr und bei einem höheren Verdichtungs-grad weniger ausgeprägt.