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No standard procedure is available for low temperature asphalt binder testing in the Dynamic Shear Rheometer. In this study, an overview is given of the necessary equipment to use the 4 mm geometry for asphalt binder testing including an explanation of shear compliance correction. Furthermore, the testing conditions of 4 mm geometry including specimen preparation, specimen conditions and test parameter are evaluated. Additionally, practical tips and screenshots on the implementation of recommended parameters and testing conditions in the software rSpace and RheoCompass are provided. Overall, this paper provides extended information and guidelines on how to use the 4 mm geometry and which testing conditions to consider for testing asphalt binder in the low temperature range.

Über gebrauchsverhaltensorientierte Laborprüfungen (Performance-Prüfungen) kann das Verhalten von Asphalt als Schicht im Straßenoberbau geprüft und so die Eignung der Asphaltkonzeption nachgewiesen werden. Allerdings erfordern Performance-Prüfungen einen erheblichen Prüfaufwand und eignen sich deshalb kaum für Routineuntersuchungen. Das Gebrauchsverhalten umfasst in diesem Zusammenhang den Widerstand gegen Kälterisse, den Ermüdungswiderstand bei mittleren Gebrauchstemperaturen und den Verformungswiderstand im Hochtemperatur¬bereich. Diese wesentlichen Gebrauchseigenschaften werden maßgeblich gesteuert von der Interaktion des im jeweiligen Asphalt verwendeten Füllers (mineralische Anteile ≤ 0,063 mm) und des bitumenhaltigen Bindemittels, deren Gemisch als Asphaltmastix bezeichnet wird. Für die Prüfung der Asphaltmastix stehen bisher jedoch keine etablierten Prüfmethoden zur Verfügung. Das Dynamische Scherrheometer (DSR) ist ein universell einsetzbares Messgerät, welches sich grundsätzlich auch zur Prüfung von Asphaltmastix eignet. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine praxistaugliche Prüfsystematik für das Dynamische Scherrheometer entwickelt und angewendet, mit der alle maßgebenden Materialeigenschaften von Asphaltmastix prüftechnisch angesprochen werden können. Die enthaltenen Prüfungen sind orientiert an dem Gebrauchsverhalten einer Asphaltbefestigung und umfassen Relaxationsprüfungen im Tieftemperaturbereich, Ermüdungsprüfungen im mittleren Temperaturbereich und Kriechprüfungen im Hochtemperaturbereich. Die neue Prüfsystematik bietet eine aussagekräftige Bewertungsmöglichkeit mit der unterschiedliche Asphaltmastixvarianten schnell und qualitativ eindeutig differenziert werden können. Zum Vergleich und zur Validierung werden auf Asphaltebene in den entsprechenden Temperaturbereichen bereits etablierte Performance-Prüfungen durchgeführt. Diese umfassen zur Prüfung des Widerstands gegen Kälterissbildung den Abkühlversuch, zur Prüfung des Ermüdungswiderstands im mittleren Temperaturbereich die Zug-Druck-Wechsel-Prüfung und zur Prüfung des Verformungswiderstands im Hochtemperatur¬bereich den Dynamischen Stempeleindringversuch. Für jeden Temperaturbereich wird anschließend eine Korrelation zwischen dem Materialverhalten der Asphaltmastix und jenem des zugehörigen Asphalts identifiziert. Dabei zeigt sich ein eindeutiger Zusammenhang. Folglich hat die Asphaltmastix einen maßgebenden Einfluss auf das Gebrauchsverhalten der Asphaltbefestigung. Damit bietet die neue Prüfsystematik eine vielversprechende Möglichkeit, um die Wahl der Asphalt¬komponenten hinsichtlich des Gebrauchsverhaltens der Asphaltstraße zu optimieren und um komplexe Performance-Prüfungen von Asphalt zu ersetzen., Performance testing of asphalt mix specimens are used to evaluate the in-service behavior of asphalt mixtures used in pavement structures and to verify the suitability of the asphalt mix recipes. However, performance tests require considerable time and testing effort, and are therefore not suitable for routine testing. In this context, performance properties include resistance to low temperature cracking, fatigue resistance at intermediate temperatures and rutting resistance in the high-temperature range. These essential performance characteristics are significantly influenced by the interaction of the filler (mineral aggregates ≤ 0,063 mm) and the bituminous binder. The blend of filler and binder is called asphalt mastic. For testing asphalt mastic, there are no established methods today. The dynamic shear rheometer (DSR) is a versatile measuring instrument which is in principal suitable for testing asphalt mastic. This thesis is dedicated to develop a practical test methodology for assessing crucial performance properties of asphalt mastic. The novel methodology is performance-oriented and includes relaxation tests in the low-temperature range, fatigue tests at intermediate temperatures and creep tests at high temperatures. The new test system allows a quick and conclusive qualitative evaluation which is able to distinguish different asphalt mastic variants. For comparison and validation, established asphalt mixture performance tests are carried out in the corresponding temperature ranges. These tests include tensile stress restrained specimen tests to analyze resistance to low temperature cracking, uniaxial tension compression tests to analyze fatigue resistance at intermediate temperatures, and cyclic compression tests to analyze rutting resistance in the high temperature range. For each temperature range a correlation between the material behavior of the asphalt mastic and the corresponding asphalt mixture is identified. It is found, that the asphalt mastic has a major influence on performance properties of asphalt pavements. Therefore, the methodology represents a promising tool to select optimal asphalt components regarding their performance behavior and to replace complex performance tests on asphalt mixture level., Schriftenreihe Straßenwesen, vol. 38