Weiterentwicklung von Mehrskalen-Mehrphasen-Ansätzen als Grundlage für Fragestellungen zum Langzeitverhalten von Fahrbahnen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfram Ressel
• Fachliche Zuordnung: Städtebau/Stadtentwicklung, Raumplanung, Verkehrs- und Infrastrukturplanung, Landschaftsplanung ; Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239224712

Neben der baulichen/strukturellen Substanz von Fahrbahnbefestigungen und deren typischen Schädigungsverläufen wie Rissbildung oder plastischen Verformungen (z.B. Spurrinnen) sind hinsichtlich der Dauerhaftigkeit auch die Oberflächeneigenschaften und die daraus resultierenden funktionalen Eigenschaften zu berücksichtigen. Funktionale Eigenschaften mit sicherheitstechnischer Relevanz für den Nutzer sind unter anderem Griffigkeit und Entwässerung, weshalb Verfahren und Modelle für Langzeitbetrachtungen dieser Eigenschaften und der ihr zugrundeliegenden Änderungen in der Struktur bzw. an der Oberfläche (Verformungen, Veränderungen an Makro- und Mikrotextur) in diesem Teilprojekt in Zusammenarbeit mit anderen Teilprojekten der Forschergruppe erarbeitet werden sollen. Das in der ersten Projektphase erarbeitete 3D-Entwässerungsmodell wird zur Simulation des Langzeitverhaltens der funktionalen Eigenschaft Entwässerung weiterentwickelt und verwendet. Es werden plastische Verformungen (Simulationen von TP1, Versuche von TP4) sowie Makrotexturveränderungen berücksichtigt und deren Auswirkungen bezüglich Wasserabfluss und entstehender Wasserfilmdicken systematisch simuliert.Das am ISV entwickelte Hysteresereibmodell zur Simulation des Beitrags der Mikrotextur zum Gesamtphänomen Griffigkeit wird zur Betrachtung des Langzeitverhaltens der Griffigkeit eingesetzt. Hierzu wird in einem iterativen Vorgehen mit TP2 das Polierverhalten von Gesteinsoberflächen bzw. der Mikrotextur modelliert. Weiterhin wird das Hysteresereibmodell hinsichtlich der Anwendung für Nassgriffigkeitsbetrachtungen unter Berücksichtigung von Wasserfilmen aus dem 3D-Entwässerungsmodell weiterentwickelt.Die in der ersten Projektphase entwickelten Ansätze zur rechnergestützten Erzeugung künstlicher Asphaltstrukturen sowie der Analyse von (künstlichen und realen) Asphaltstrukturen basierend auf bildgebenden Verfahren werden weiterentwickelt. Sie können insbesondere Unschärfebetrachtungen hinsichtlich der Asphaltstruktur und deren Auswirkung auf bestimmte mechanische (z.B. Verformungsverhalten) oder funktionale Eigenschaften (z.B. Entwässerung) in diesem und anderen Teilprojekten wesentlich unterstützen. Die weiterzuentwickelnden Analysemethoden der inneren Struktur werden zudem in Zusammenarbeit mit TP1, TP2 und TP4 für Betrachtungen zum langfristigen Verformungsverhalten (Vorher-Nachher-Untersuchungen) eingesetzt.Die beschriebenen Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit funktionaler Eigenschaften (Griffigkeit, Entwässerung) von Straßenoberflächen sowie zur Nachbildung und Analyse innerer Strukturen von Asphalten für Unschärfe- und Dauerhaftigkeitsbetrachtungen ergeben innerhalb der Forschergruppe teilprojektübergreifend Synergien zur umfassenden Beschreibung des Gesamtsystems Straße-Reifen-Fahrzeug – in der zweiten Projektphase schwerpunktmäßig damit zusammenhängender Phänomene des Langzeitverhaltens – im Sinne des Gesamtziels der Forschergruppe.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2089: Dauerhafte Straßenbefestigungen für zukünftige Verkehrsbelastungen Gekoppeltes System Straße-Reifen-Fahrzeug