Der Einfluss von Bitumen-Mineralstoff-Wechselwirkungen auf die Bitumenalterung in Asphalten und Abdichtungsmaterialien

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Sandra Weigel
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497373801

Bitumenhaltige Materialien in Form von Asphalten und Abdichtungsmaterialien bilden eine wesentliche Säule unserer Infrastruktur, sodass deren Dauerhaftigkeit sowohl für unsere Wirtschaft als auch für unsere Gesellschaft entscheidend ist. Diese Dauerhaftigkeit wird dabei maßgebend durch Alterungsprozesse innerhalb des Bindemittels Bitumens bestimmt. In der Praxis wird Bitumen daher auch hinsichtlich des Alterungsverhaltens bzw. der Alterungsempfindlichkeit bewertet, wobei für diese Bewertung jedoch ausschließlich das reine Bindemittel betrachtet wird. Auch die grundsätzlich ablaufenden Alterungsprozesse wurden bisher lediglich für das reine Bindemittel gezielt untersucht. Dabei ist seit Jahrzehnten bekannt, dass die Bitumenalterung in einem signifikanten Ausmaß auch von der mineralischen Komponente in den Asphalten und Abdichtungsmaterialien bzw. deren Wechselwirkungen zum Bitumen beeinflusst wird. Trotzdem wurde bisher nicht untersucht, ob und welche Mineralstoffe eine beschleunigende oder verzögernde Wirkung auf die Bitumenalterung aufweisen, welche Charakteristiken der Mineralstoffe und auch der Bitumen maßgebend für ein verändertes Alterungsverhalten sind, ob bzw. wie sich die Alterungsprozesse innerhalb des Bitumens durch die Gegenwart der mineralischen Komponente ändern und ob sich die Alterungsempfindlichkeit verschiedener Kombinationen abschätzen lässt. Das Ziel dieses Projekts ist es daher, Antworten auf diese Fragen zu geben und somit erstmals tiefergehende Kenntnisse über die Einflüsse von Mineralstoffen auf die Alterung verschiedener Bitumen zu gewinnen. Zudem soll mithilfe statistischer Methoden des Data Mining bzw. des Maschinellen Lernens ein Modell erarbeitet werden, mit dem anhand grundlegender Materialuntersuchungen eine Aussage über die Alterungsempfindlichkeit verschiedener Kombinationen von Bitumen und Mineralstoffen möglich wird. Basierend auf den Erkenntnissen dieses Projekts wird somit kurzfristig ein tiefgehendes, wissenschaftliches Verständnis über die durch die Mineralstoffe veränderten Alterungsprozesse im Bitumen vorliegen. Langfristig können die Ergebnisse nach einem Praxistransfer zudem dazu beitragen, die Dauerhaftigkeit von Asphalten und Abdichtungsmaterialien zu verbessern sowie die derzeit allein an den reinen Bindemitteln durchgeführte Alterungsbewertung zu optimieren und dringend notwendige, alternative Methoden zu etablieren. Zum Erreichen des Projektziels sollen Bitumen und Mineralstoffe mit variierenden Charakteristiken betrachtet und kombiniert werden. Nach einer Grundcharakterisierung sollen die Auswirkungen der Mineralstoffe bzw. deren Wechselwirkungen zum Bitumen auf die Alterungsprozesse durch die Alterung von reinen Bitumen und von Bitumen-Mineralstoff-Gemischen sowie durch eine erneute Charakterisierung der reinen Bindemittel bewertet werden. Darüber hinaus sollen in stichprobenartigen Untersuchungen erste Aussagen über die Auswirkungen ausgewählter, häufig eingesetzter Additive getroffen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen