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Detailergebnis zu DOK-Nr. 63604

Wahrscheinlichkeitsmodellierung des Effekts von Luftporen auf das mechanische Verhalten von Asphaltmischungen, die einer Feuchtigkeitsdiffusion unterworfen werden (Orig. engl.: Probabilistic modeling of the effect of air voids on the mechanical performance of asphalt mixtures subjected to moisture diffusion)

Autoren	E. Masad A. Bhasin S. Caro
Sachgebiete	9.1 Bitumen, Asphalt

Asphalt Paving Technology 2010. Lino Lakes, MN: Association of Asphalt Paving Technologists (AAPT), 2010 (Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists Bd. 79) S. 221-252, 11 B, 4 T, 32 Q

Die interne Luftporenstruktur von Asphaltmischgut spielt eine wichtige Rolle für die Haltbarkeit dieser Baustoffe. Poren sind die Hauptquelle für den Zutritt von Feuchtigkeit in die interne Mikrostruktur des Mischguts. Der schädliche Effekt hiervon wird als Feuchtigkeitsschaden bezeichnet und ist eine Hauptursache für die schnelle beziehungsweise frühe Schädigung/Zerstörung von Asphaltbefestigungen. Der Beitrag untersucht die Auswirkungen von Luftporen auf das mechanische Verhalten von Asphaltmischungen, die der kombinierten Wirkung von Feuchtigkeitsdiffusion und mechanischer Belastung ausgesetzt werden. Die Analyse wird mithilfe eines numerischen mikromechanischen Modells durchgeführt, das die Grundlagen der Bruchmechanik einbezieht und die Wirkungen der Feuchtigkeitsausbreitung mit den mechanischen Eigenschaften des Mischguts verbindet. Der Hauptvorteil dieses Modells ist, dass es explizit die Luftporenverteilung (Größe und Lage) in die Entwicklung der Mikrostrukturgeometrie einbezieht. Dies wird durch Anwendung einer Wahrscheinlichkeits-Verteilungsfunktion der Porengrößen erreicht, die man aus Röntgen-Tomografiemessungen erhält, um ein Mikrostrukturmodell zu bilden. Die Mischgutreaktionen wurden in Form von Gesamtenergiestreuung und Steifigkeit quantifiziert. Die Ergebnisse von diesen Simulationen erlaubten einen Einblick auf den Einfluss des unterschiedlichen Porenanteils auf das mechanische Verhalten. Das entwickelte Modell kann auf Mischgut mit einem Luftporenanteil von 5 bis 10 % benutzt werden, was typisch für geschlossen abgestuftes Mischgut ist. Nach Kenntnis der Verfasser wird der Luftporengehalt hier erstmalig als besondere Phase in die numerische Bewertung der Schadensprozesse im Inneren von Asphaltmischungen einbezogen.