Development of an incremental method for mechanistic asphalt concrete pavement deterioration models
Final Report Abstract
Gegenstand des Forschungsprojekts war die Entwicklung sowie die Validierung einer neuen inkrementellen Methode für mechanische Schädigungsmodelle von Asphaltbefestigungen, die die inkrementellen Veränderungen der Eigenschaften (mechanische und Performance) von Asphalt berücksichtigen und somit die daraus resultierende Asphaltreaktion über die Nutzungsdauer beschreiben kann. Damit kann ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung eines neuen rechnerischen Prognoseverfahrens für die Nutzugsdauer von Asphaltbefestigungen geleistet werden. Als Basis zur Bestimmung der inkrementellen Änderungen für die Schädigung von Asphaltbefestigungen wurden die Praxisdaten der LZB-Datenbank und viele Ergebnisse aus Laboruntersuchungen an Bindemitteln und Asphalt herangezogen. Bei jeder Asphaltschicht wurden verschiedene Asphaltvarianten bzw. verschiedene Bindemittelvarianten verwendet. Zur Bestimmung der inkrementellen Änderungen der Bindemittel- und Asphalteigenschaften wurden zunächst die verwendeten Asphalt- und Bindemittelvarianten unter Einsatz zeitraffender Labormethoden unterschiedlich lang gealtert. Zur Asphaltalterung wurde es im Rahmen dieses Projekts überraschend erforderlich, ein neues, mehrstufiges Alterungsverfahren zu entwickeln, mit dem es möglich ist, mehrjährige Liegedauern von Asphalt zu simulieren. Überraschend war die Entwicklung deswegen, weil die SHRP Asphaltalterung als etabliert galt. Das neu entwickelte Alterungsverfahren ist ein wissenschaftlicher Fortschritt, hat allerdings einige terminliche Probleme verursacht. Die Laboruntersuchungen zur Ermittlung mechanischer Kenngrößen wurden an Bindemittelund Asphaltproben im frischen Zustand sowie für unterschiedliche Alterungsstufen durchgeführt. Anschließend wurden die Laboruntersuchungsergebnisse unter Berücksichtigung verschiedener Alterungsstufen mit den Praxisdaten der LZB-Datenbank verknüpft. Somit konnten auf der versuchstechnischen und modelltechnischen Grundlage die funktionalen Zusammenhänge für die inkrementellen Änderungen der Bindemittel- und Asphalteigenschaften erstellt werden. Diese funktionalen Zusammenhänge wurden für die Anwendung der inkrementellen Methode erst nach der Entwicklung eines realistischeren Alterungsverfahrens programmtechnisch umgesetzt und für grundlegende Untersuchungen eingesetzt. Aufgrund der nicht vorhersehbaren Notwendigkeit, ein Alterungsverfahren für Asphalt entwickeln zu müssen, um die Laboralterung mit der Alterung in situ vergleichbar zu machen, konnte das inkrementelle Programm nicht bis zur endgültigen Anwendungsreife entwickelt werden. Die Anwendungsreife des Programms ist eingeschränkt. Die Pilotrechnungen haben allerdings ergeben, dass plausible Ergebnisse erzielt werden können.
