Detailergebnis zu DOK-Nr. 73587
Asphaltbeton: Rheologie, Mikrostruktur und numerische Simulation (Orig. engl.: Asphalt concrete: Rheology, microstructures and numerical simulations)
| Autoren |
T. Schüler |
|---|---|
| Sachgebiete |
9.1 Bitumen, Asphalt |
Bochum: Ruhr-Universität Bochum, Institut für Mechanik, 2018, VII, 132 S., zahlr. B, T, 95 Q (Mitteilungen aus dem Institut für Mechanik Nr. 174)
Im Vergleich zu vielen anderen Verbundwerkstoffen in den Materialwissenschaften lassen sich die einzelnen Materialeigenschaften der Konstituenten von Asphalt sehr gut charakterisieren und experimentell bestimmen. Um die effektiven mechanischen Eigenschaften eines solch komplexen Materials auf makroskopischer Ebene zu bestimmen, ist ein detailliertes Wissen über die mikroskopischen Verhaltensweisen der einzelnen Konstituenten unabdingbar. Innerhalb der Arbeit wird Asphalt von verschiedenen Seiten untersucht. Zuallererst werden Bitumen-Gestein-Mischungen in Hinsicht auf das klassische Masterkurven-Konzept von William, Landel und Ferry mit einer Erweiterung für Füllerkonzentrationen untersucht. Diese Erweiterung basiert auf eigenen experimentellen Daten für thermo-rheologisch einfache Bitumen und Bitumen-Gestein-Mischungen und einem mathematischen Ansatz zur Definition einer Funktion, welche die Abhängigkeit der Masterkurven für verschiedene Füllerkonzentrationen und verschiedene Frequenzen wiedergibt. Des Weiteren werden Modellierungsaspekte des Asphalts in Hinsicht auf die Homogenisierung mithilfe der Volumenmittlung betrachtet. Ein besonderes Augenmerk wird in der Arbeit auf den methodischen Rahmen für die Untersuchung von effektiven mechanischen Eigenschaften von Asphalt mit realitätsnahen Mikrostrukturen gelegt. Für die Erstellung der statistisch ähnlichen künstlichen Mikrostrukturen dient ein neuer Algorithmus, welcher als Informationsbasis Daten von einem Röntgen-Computertomographen oder granulometrische Vorgaben verwerten kann. Die entwickelte Methode kombiniert eine Simulation diskreter Partikel unter Vorgabe der Kornverteilungskurve für die mineralischen Partikel mit einem gewichteten Voronoi-Diagramm, welches als zusätzliche Funktion das stochastische Schrumpfen der Voronoi-Zellen ermöglicht. Die numerische Simulation dieser künstlichen Mikrostrukturen führt zu einem besseren Verständnis der vorherrschenden physikalischen Phänomene, was dazu dient, die realen Eigenschaften von Asphalt besser zu steuern.