Kunststoffbeschichteter Straßenbelag: Untersuchung von Beschichtungsvarianten
Viele Straßenbeläge in Städten und Gebäuden sind beschichtet. Risse, die sich im Laufe der Zeit in diesen Beschichtungen bilden, sind allgegenwärtig. Unser Kunde benötigte einen Einblick, wie und wann sich diese Risse bilden und welche Rolle die eingesetzten Materialien spielen.
Die Beschichtung bestand aus mit feinem Kies gefülltem Kunststoff. Als Grundmaterial wurden Asphalt und Beton behandelt. Bemerkenswert ist, dass all diese Materialien selbst bereits Verbundwerkstoffe sind.
Wir beschlossen, Beschichtungsmaterial und Grundmaterial getrennt voneinander zu charakterisieren. Zu diesem Zweck entwarfen wir Zugproben. Das Bild zeigt das Design, das wir für die Beschichtungsmaterialien verwendeten. Es hatte Tabs und eher kurze Schultern. Für eine präzise Dehnungsmessung durch Video-Extensometrie verwendeten wir eine relativ lange parallele Probenlänge.
So stellten wir Proben aus Blöcken des beschichteten Straßenbelages her. Zuerst schnitten wir aus den Blöcken Streifen aus Beschichtungsmaterial und Grundmaterial. Nachfolgend frästen wir azs den Streifen die Proben. Dafür nutzten wir eine CNC gesteuerte Fräse. Schließlich lackierten wir die Oberfläche schwarz und brachten weiße Dehnungsmarken auf.
Das Bild zeigt Proben der Beschichtung, die dort positioniert sind, wo sie dem Block entnommen wurden. Unterhalb der Proben ist das Grundmaterial Asphalt zu sehen. Der Rest der sichtbaren Oberfläche ist graue Beschichtung.
Um jedes Material individuell zu charakterisieren, führten wir bei verschiedenen Temperaturen Zugversuche durch und werteten sie aus. Das Diagramm rechts zeigt Spannungs-Dehnungs-Kurven für ein Beschichtungsmaterial bei einigen Temperaturen. Die Temperaturen sind typisch für die vier Jahreszeiten in Mitteleuropa. Die x-Achse, die die Dehnung zeigt, ist logarithmisch. Die Ergebnisse zeigen die starke Temperaturabhängigkeit des Verhaltens, wie es bei den meisten getesteten Materialien beobachtet wurde. Darüber hinaus führten wir einige thermo-mechanische Tests durch, um die Wechselwirkung zwischen Beschichtung und Grundwerkstoff zu untersuchen.
In dieser Studie erarbeiteten wir folgende Ergebnisse:
- Das temperaturabhängige Verhalten von Beschichtungssystemen
- Einblick in Mechanismen der Rissbildung
- Gute/Schlechte Paarungen von Beschichtung und Grundmaterial
- Richtlinien für die Herstellung von Beschichtungen
