Optimierung von Hochleistungsasphalten für eine dauerhafte physische Plattform eines Cyber-Physical System (CPS) Straße (Oberbautyp Asphalt)

Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung eines funktionalisierbaren und somit sensitiven Hochleistungsasphalts, welcher als optimierte physische Plattform für die in TP A03 zu entwickelnde sensitive Straßendeckschicht dienen soll.

In diesem Zusammenhang sind sowohl konventionelle Materialien durch Adaptierung und Optimierung der Eigenschaften als auch völlig neue, innovative Straßenbaustoffe auf Bitumenbasis (z.B. durch die Zugabe von Spezialfüllern, Fasern und Hochleistungsadditiven) zu entwickeln, um mit hochwertigen und dauerhaften Straßenbefestigungen Voraussetzungen für die langfristige Aufnahme einer sensitiven partitionierten Straßendeckschicht zu schaffen. In diesem Teilprojekt wird die Synthese der Materialien und somit das optimale Design des Hochleistungsasphalts ausgehend vom Bitumen über den Mastix bis hin zum Asphaltgemisch erforscht. Die Auswirkungen aus Verkehr und Klima auf die thermo-mechanischen Eigenschaften des Hochleistungsasphalts sollen unter Anwendung von den in der FOR 2089 und der in TP A04 entwickelten experimentellen Methoden untersucht werden. Parallel dazu erfolgt die Nutzung von Ansätzen der Künstlichen Intelligenz (KI) zur Generierung von synthetischen Daten, die ebenfalls zur Optimierung des Materialdesigns eingesetzt werden sollen und eine Reduzierung der Anzahl der Laborexperimente ermöglichen.

Zudem soll die mechanische Interaktion zwischen der in TP A03 entwickelten sensitiven Straßendeckschicht und der darunter angeordnete Schicht aus Hochleistungsasphalt mit der Zielstellung der Beibehaltung einer ausreichenden Dauerhaftigkeit unter Anwendung des Dresden Dynamic Shear Tester (DDST) untersucht werden.

Abschließend wird das Materialdesign eines sensitiven Hochleistungsasphalts erforscht. Eine Funktionalisierung des Hochleistungsasphalts kann durch die Zugabe von leitfähigen und somit sensitiven Additiven (z.B. Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT)) gelingen. Die Untersuchung der piezoresistiven Eigenschaften des sensitiven Hochleistungsasphalts unter Beibehaltung der Dauerhaftigkeit erfolgt durch eine Messung des elektrischen Widerstands in Abhängigkeit des Schädigungszustandes in enger Kooperation mit TP A03 und TP A08.