Detailergebnis zu DOK-Nr. 77807
Mikroskalige Studie über die Wechselwirkung zwischen Bitumen und Gesteinskörnungen auf der Basis von Molekulardynamik und Mikromechanik (Orig. engl.: Multiscale study of the bitumen-aggregate interfacial behavior based on molecular dynamics simulation and micromechanics)
| Autoren |
Z. Fan |
|---|---|
| Sachgebiete |
9.1 Bitumen, Asphalt 11.1 Berechnung, Bemessung, Lebensdauer |
Aachen: RWTH Aachen University, Institut für Straßenwesen, 2021, Dissertation, XVI, 138 S., zahlr. B, T, Q, Anhang. - Online-Ressource: verfügbar unter: 10.18154/RWTH-2021-09995
Die Grenzflächenphänomene Bitumen-Aggregate sind ein Gebiet, in dem sich Chemie, Physik und Ingenieurwesen überschneiden. Während dieser Frage in den letzten Jahrzehnten kontinuierliche Forschungsanstrengungen gewidmet wurden, ist viel weniger über die grundlegenden Mechanismen bekannt, die den Ursprung und die Entwicklung von Grenzflächenversagen steuern. Die Komplexität liegt in der multifaktoriellen und multiskaligen Natur des Grenzflächenverhaltens von Bitumen-Aggregaten. Die Wechselwirkung zwischen Bitumen und Gesteinskörnung beruht direkt auf einem komplizierten Zusammenspiel von Bitumenchemie, Gesteinsmineralogie und Oberflächentopographie; und die Grenzflächenleistungen im Betrieb stehen auch in engem Zusammenhang mit der zufälligen heterogenen Mikrostruktur der Asphaltmischung, den periodischen Klimabedingungen und den wiederholten Fahrzeugbelastungen. Darüber hinaus reicht die Heterogenität der wechselwirkenden Komponenten auf Längenskalen über neun Größenordnungen. Die Dissertation widmet sich der Entwicklung eines "bottom-up"-Ansatzes, der die enorme Anzahl von Faktoren über die Mikro-bis-Makro-Längen- und Zeitskalen hinweg behandelt. Eine mechanistische Studie mit molekulardynamischer Simulation wurde durchgeführt, um die Adsorptionskonfiguration der Bitumen-Aggregat-Grenzfläche auf molekularer Ebene aufzudecken und wie sich die Aggregatmineralogie darauf auswirkt. Es wurde festgestellt, dass die Mikrostruktur der adsorbierten Bitumenschicht eine Überlagerung von zwei Konfigurationen ist: die geschichtete Konfiguration im oberflächennahen Bereich, die durch Aggregation und parallele Ausrichtung der Bitumenmoleküle entsteht, und die Gradientenabstiegskonfiguration im oberflächenfernen Bereich. Konzentrationsgrad und Wirkungsradius werden maßgeblich von der Mineraloberfläche beeinflusst.