Verbesserte Bestimmung der Hohlraumverteilung von Asphaltprobekörpern

Das Materialverhalten und die Dauerhaftigkeit von Asphalten werden in besonderem Maße von eingeschlossenen Lufthohlräumen beeinflusst. Je nach Größen, Formen, Vernetzung und Verteilung der Hohlräume können Wasser und Sauerstoff eindringen und zu oxidativer Alterung und Feuchteschädigung führen. Außerdem ist durch Hohlräume Raum für bleibende Verformungen gegeben. Die zugrundeliegenden Schädigungsmechanismen sind derzeit nicht im Detail bekannt. Ursächlich hierfür ist insbesondere das Fehlen einer geeigneten Analysemethode für Hohlraumstrukturen. Vielmehr wird auch heute noch durch Wägungs- und Ausmessverfahren lediglich ein einzelner Absoluthohlraumgehalt je Schicht bestimmt, ohne dass dabei verschiedene Erscheinungsformen des Hohlraumgefüges oder Schichtinteraktionen berücksichtigt werden. Die vorliegende Dissertation befasst sich mit verbesserten Methoden zur Bestimmung der Hohlraumverteilung in Asphaltprobekörpern, was theoretische und praktische Nachweise genauso umfasst, wie technische Weiterentwicklungen hinsichtlich der Asphaltanschliffpräparation, 2D/3D-Scans und Bildanalyse. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Simulation von Asphaltprobekörpern zur Abschätzung der Gültigkeit von 2D-Schnittbildergebnissen für das volumetrische Gefüge. Anhand der rechnerischen Ergebnisse konnten erste Anhaltswerte für die Verfahrenspräzision von Schnittbildanalysen abgeleitet werden.

Air voids in asphalt mixes significantly influence the material behavior and durability. Depending on their sizes, shapes, connectivity and distribution, they allow the inflow of water and oxygen, leading to oxidation aging and moisture damage. Additionally, they provide space for permanent deformation. The failure mechanisms are not yet known in every detail. A major cause for this is the lack of a suitable analytical method for air void structures. Still, today, the usual practice is to determine only a single total air void content for every asphalt layer by weighing and measuring methods, which do not distinguish between different appearances of air void structures and exclude layer boundaries. This dissertation deals with improved methods for the determination of air void distributions in asphalt specimens, which includes theoretical and practical evidences as well as technical enhancements concerning asphalt plane section preparation, 2D/3D scans and image analysis. A particular focus of the thesis is the simulation of asphalt specimens in order to estimate the validity of 2D cutting plane results for the actual volumetric structures. Based on these computational results first indications for the precision of cutting plane analyses were derived.