Verbesserung der Dauerhaftigkeit von offenporigen Asphaltbelägen im Stadtgebiet

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Wistuba
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik ; Städtebau/Stadtentwicklung, Raumplanung, Verkehrs- und Infrastrukturplanung, Landschaftsplanung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568914019

Städtische Gebiete weltweit sind aufgrund des Klimawandels und der Urbanisierung zunehmend anfällig für Überschwemmungen. Dies verstärkt den Oberflächenabfluss und verringert die Infiltration Offenporige Asphaltbeläge für urbane Straßen (PA-US), ursprünglich für Autobahnen entwickelt, um die Verkehrssicherheit und den Wasserabfluss zu verbessern, bieten eine vielversprechende Lösung für den städtischen Hochwasserschutz. Ihre offene Struktur macht sie jedoch anfällig für Verstopfungen (der Poren in der Schicht infolge von Verschmutzung durch Kleinstpartikel), was ihre Effizienz und Haltbarkeit im städtischen Umfeld erheblich beeinträchtigt. Das Projekt OPENPAV zielt darauf ab, die Wissenslücke über die Verstopfungsmechanismen von offenporigem Asphalt mit seiner Haltbarkeit, insbesondere im städtischen Bereich, zu schließen. Die Forschung konzentriert sich auf drei Hauptziele: (1) Bewertung der Lebensdauer von PA-US Schichten durch Modellierung der Materialalterung und des Verstopfungspotenzials, (2) Analyse der Auswirkungen von Verstopfungen auf die Spannungs- und Dehnungsverteilung innerhalb der Asphaltschicht und (3) Verständnis des mechanischen Verhaltens der PA-Schicht unter verschiedenen Verkehrslasten und Temperaturbedingungen. Um diese Ziele zu erreichen, werden umfangreiche experimentelle und mathematische Modellierungsansätze durchgeführt. Der experimentelle Teil umfasst rheologische Tests zur Bewertung der Materialeigenschaften, der Beständigkeit gegen wasserbedingte Verschlechterung und der mechanischen Stabilität unter simulierten realen Bedingungen. Zusätzlich werden mit den in der experimentellen Phase generierten Daten numerische Modelle zur Simulation des Materialverhaltens entwickelt. Diese umfassen Diskrete-Elemente-Modellierung (DEM) für Asphaltmischungen und Computational Fluid Dynamics (CFD) für die Strömung innerhalb und außerhalb verstopfter Poren. Die Kopplung dieser Modelle ermöglicht ein innovatives und umfassendes Verständnis des durch den Verstopfungseffekt beeinflussten PA-Verhaltens. Die erwarteten Ergebnisse von OPENPAV umfassen ein fundiertes Verständnis des Verstopfungsverhaltens von PA-Schichten, Vorhersagemodelle für den Verstopfungsverlauf und technische Richtlinien für die Entwicklung langlebigerer und nachhaltigerer PA-US systeme. Diese Erkenntnisse werden zu den nationalen Standardisierungsbemühungen in Frankreich und Deutschland beitragen und die großflächige Implementierung von PA-UP als belastbare Lösung für städtische Straßenbeläge fördern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Cyrille Chazallon, Ph.D.