Asphalt concrete: Rheology, microstructures and numerical simulations

Asphaltbeton: Rheologie, Mikrostruktur und numerische Simulation

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 ueber 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 fuer Fuellerkonzentrationen untersucht. Diese Erweiterung basiert auf eigenen experimentellen Daten fuer thermo-rheologisch einfache Bitumen und Bitumen-Gestein-Mischungen und einem mathematischen Ansatz zur Definition einer Funktion, welche die Abhaengigkeit der Masterkurven fuer verschiedene Fuellerkonzentrationen 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 fuer die Untersuchung von effektiven mechanischen Eigenschaften von Asphalt mit realitaetsnahen Mikrostrukturen gelegt. Fuer die Erstellung der statistisch aehnlichen kuenstlichen Mikrostrukturen dient ein neuer Algorithmus, welcher als Informationsbasis Daten von einem Roentgen-Computertomographen oder granulometrische Vorgaben verwerten kann. Die entwickelte Methode kombiniert eine Simulation diskreter Partikel unter Vorgabe der Kornverteilungskurve fuer die mineralischen Partikel mit einem gewichteten Voronoi-Diagramm, welches als zusaetzliche Funktion das stochastische Schrumpfen der Voronoi-Zellen ermoeglicht. Die numerische Simulation dieser kuenstlichen Mikrostrukturen fuehrt zu einem besseren Verstaendnis der vorherrschenden physikalischen Phaenomene, was dazu dient, die realen Eigenschaften von Asphalt besser zu steuern. (A)

  • Corporate Authors:

    Ruhr-Universitaet Bochum, Institut fuer Mechanik

    Universitaetsstrasse 150
    Bochum,   Germany  44801
  • Authors:
    • SCHUELER, T
  • Publication Date: 2018

Language

  • English
  • German

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01687697
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Nov 12 2018 7:44AM