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Detailergebnis zu DOK-Nr. 79794

Atomarer Einblick in das Nanorissverhalten von Bitumen: Berücksichtigung oxidativer Alterungseffekte (Orig. engl.: Atomic insight into the nano-cracking behaviour of bitumen: considering oxidative aging effects)

Autoren	L. Luo P. Liu S. Leischner M. Oeser
Sachgebiete	9.1 Bitumen, Asphalt 11.1 Berechnung, Dimensionierung, Lebensdauer

Road Materials and Pavement Design 24 (2023) Supplement 1: EATA 2023, S. 75-90, 13 B, 1 T, zahlr. Q

Das experimentelle Verständnis des nanoskaligen Rissbildungsmechanismus im Bitumen ist eine Herausforderung. In der Arbeit wurde eine molekulardynamische Simulation verwendet, um das belastungsinduzierte Rissverhalten unter den Aspekten Spannungs-Verschiebungs-Zustände, Morphologieentwicklung, Energiebeitrag und die Beziehung zu den chemischen Zusammensetzungen zu untersuchen. Die Simulationsergebnisse zeigten, dass der Prozess der Nanorissbildung in die folgenden Stufen unterteilt werden kann: Vergrößerung des freien Volumens (Stufe I), Bildung von Nanovoiden (Stufe II), Keimbildung und Ausbreitung (Stadium III), Filamentbildung (Stadium IV) und Ablösung (Stufe V). Ein Dichteabfall wurde in dem Bereich beobachtet, in dem die Sättigungsstoffe agglomerierten, was möglicherweise die Bildung von Nanovoiden verursacht. Die Energiebetrachtung zeigte, dass das Rissverhalten mit einer Nicht-Bindungs-Wechselwirkung zusammenhängt, insbesondere mit der van-der-Waals-Wechselwirkung. Die oxidative Alterung erhöhte die intermolekulare Bindung und reduzierte die molekulare Mobilität, die zu einer höheren Zugfestigkeit aber gleichzeitig zu einer geringeren Duktilität führte. Darüber hinaus werden auch die Auswirkungen der Temperatur auf das Nanorissverhalten vorgestellt.