Multidimensionale SIMulation und Messung des Reaktivierungsvorgangs von Bitumen in Asphaltgranulat (AG)

• Antragsteller: Dr. Seyedmohsen Motevalizadeh
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556466442

Die Nachfrage nach Asphaltmischungen, die häufig für Straßenbeläge verwendet werden, steigt aufgrund des Ausbaus der Verkehrsinfrastruktur. Die Herstellung und der Einbau von Asphaltmischungen sind jedoch mit erheblichen Umweltproblemen verbunden, darunter Treibhausgasemissionen, Ressourcenverbrauch und Abfallmanagement. Die Wiederaufbereitung von Asphalt bietet eine potenzielle Lösung, um diese globalen Probleme zu mildern, aber Haltbarkeitsprobleme haben die breite Anwendung und die Erhöhung der Recyclingraten behindert. Internationale Forschungsarbeiten und Inspektionen haben ergeben, dass diese Haltbarkeitsprobleme auf ein mangelndes Verständnis der (Re-)Aktivierungsmechanismen von Bindemitteln auf Asphaltgranulat (AG) und der Mischprozesse zwischen AG-Bindemittel, neuem Bitumen und Verjüngungsmitteln zurückzuführen sind. Ein unsachgemäßes Management dieser Faktoren kann zu Asphaltmischungen führen, die entweder über- oder unterasphaltiert sind, was zu vorzeitigen Ausfällen und Haltbarkeitsproblemen führt. Das SIM-RAPID-Projekt zielt darauf ab, dieses Problem in drei Schlüsselbereichen anzugehen: Aktivierung von AG-Bindemittel – Bestimmung des Ausmaßes, in dem das AG-Bindemittel aktiviert wird; Diffusion von Verjüngungsmitteln – Verwendung von Computermodellen zur Simulation des Eindringens und der Mobilisierung von Verjüngungsmitteln in AG-Bindemittel; Mischungseffizienz – Bewertung der homogenen Mischung von AG-Bindemittel, neuem Bitumen und Verjüngungsmitteln. Dieser vielschichtige Ansatz umfasst experimentelle Messungen, Computermodellierung und analytische Techniken, einschließlich Mikroskopie von Asphaltbindemitteln, Spektroskopie, rheologischen Messungen und mechanischen Tests. Mithilfe von Molekulardynamiksimulationen (MD) werden die Interdiffusion und der Transport von Verjüngungsmolekülen in gealterten Bindemitteln simuliert, um Einblicke in die molekulare Diffusion zu erhalten, die durch experimentelle Messungen allein nicht möglich sind. Data-Mining und maschinelles Lernen werden genutzt, um zugrunde liegende Muster zu erkennen, Messmerkmale zu entwickeln und Prozesse zu optimieren. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse von SIM-RAPID Einblicke in die (Re-)Aktivierungs- und Mischungsmechanismen in recycelten Asphaltmischungen geben und so zur Verbesserung ihrer Haltbarkeit und Leistung beitragen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Konrad Mollenhauer