TP4

TEILPROJEKT 4 - CHARAKTERISIERUNG DES MATERIALVERHALTENS VON ASPHALT ALS GRUNDLAGE FÜR DIE MEHRSKALENMODELLIERUNG

Technische Universität Dresden - Institut für Stadtbauwesen und Straßenbau

Leitung: Prof. Frohmut Wellner, Dr. Sabine Leischner
Bearbeiter: Gustavo Canon Falla, Mrinali Rochlani
Unterstützung: Alexander Zeißler

Aufgabengebiet

Die Aufgabe des Teilprojekts 4 besteht darin, aufbauend auf die experimentelle Simulation der Bean­spruchungszustände in Asphaltbefestigungen aus der Belastung infolge Verkehr und Temperatur, das Verständnis für das Verhalten von Asphalt zu vertiefen und zu charakterisieren, aufbauend auf dem bisherigen Stand Prozeduren für die Simulation der Belastung weiterzuentwickeln und die Versuchsergebnisse für die Modellentwicklung in Zusammenarbeit mit den Partnern der TP1 und TP2 aufzubereiten. Weiterhin sollen die Grundlagen für die Parameteridentifikation für die Modelle aus TP1 und TP2 geschaffen werden.

Experimentelle Charakterisierung © ISB

Experimentelle Charakterisierung

Modellspezifische Analyseverfahren © ISB


Ziele

  • Entwicklung eines generellen Verständnisses des Verhaltens von Asphalt unter Belastung aus Verkehr und Temperatur in den verschiedenen Schichten einer Fahrbahnbefestigung durch experimentelle Charakterisierung. Dabei sollen ins­be­sondere der Einfluss des Verhaltens der Asphaltbestandteile auf das Verhalten des Asphalts untersucht werden.
  • Gestaltung modellspezifischer Analyseverfahren (Versuchsprozeduren und Auswerteverfahren) als Grundlage für die experimentelle Charakterisierung des Verhaltens von Asphalt.
  • Absicherung der relevanten Belastungsbereiche durch iterative Abstimmung der Versuchsparameter auf die maßgebende Beanspruchung in Straßenbefestigungen mit Hilfe der Berechnungsergebnisse aus TP1 und TP2.
  • Erstellung experimenteller Grundlagen zur Parameteridentifikation für die Modelle auf Mikro-, Meso- und Makroebene für verschiedene Asphalte (Deck-, Binder- und Tragschichten) aus verschiedenen Bestandteilen (Bindemittel verschiedener Steifigkeit und Modifizierung, verschiedene Gesteine und Korngrößenverteilungen).

Datenbank

Publikationen

2023

  • Behnke, R.; Kaliske, M., Schuck, B; Stein, M.; Alber, S.; Ressel, W.; Wellner, F.; Leischner, S.; Canon Falla, G.; Eckstein, L.: From the material behaviour to the thermo-mechanical long-term response of asphalt pavements and the alteration of surface drainage due to rutting: a sensitivity study. International Journal of Pavement Engineering 24 (2023) 2247132, doi: 10.1080/10298436.2023.2247132
  • Liu, P.; Du, C.; Friederichs, J.; Wang, Y.; Hu, J.; Leischner, S.: Multiscale Modeling and Simulation for Asphalt Pavements under Moving Tire Footprint Loads. International Journal of Pavement Engineering 24 (2023) 2154349, doi: 10.1080/10298436.2022.2154349

2022

  • Rochlani, M.; Leischner, S.; Wareham, D.; Caro, S.; Canon Falla, G.; Wellner, F.: Investigating the Performance-related Properties of Crumb Rubber Modified Bitumen Using Rheology-based Tests. International Journal of Pavement Engineering 23 (2022) 877-887, doi: 10.1080/10298436.2020.1776868

2021

  • Behnke, R.; Canon Falla, G.; Leischner, S.; Händel, Wellner, F.; Kaliske, M.: A continuum mechanical model for asphalt based on the particle size distribution: Numerical formulation for large deformations and experimental validation. Mechanics of Materials 153 (2021); doi: 103703
  • Du, C.; Lu, G.; Wang, H.; Sun, Y.; Liu, P.; Wang, D.; Leischner, S.; Oeser, M.: Effect of filler on performance of porous asphalt pavement using multiscale finite element method. International Journal of Pavement Engineering (2021); doi: 1888090
  • Zhang, Z.; Liu, P.; Rochlani, M.; Canon Falla, G.; Leischner, S.; Oeser, M.: A fuzzy comprehensive evaluation method to select the optimal mineral filler for optimization of the performance of asphalt mastics. Construction and Building Materials 298 (2021); doi: 123847
  • Rochlani, M.; Canon Falla, G.; Caro, S.; Leischner, S.; Wellner, F.: Understanding the influence of temperature and frequency on the fatigue resistance of bitumen. Construction and Building Materials 296 (2021); doi: 123754
  • Kaliske, M.;  Oeser, M.;  Eckstein, L.; Leischner, S.; Ressel W, Wellner F.: Coupled system pavement - tire - vehicle: A holistic computational approach. In: Wriggers, P.; Eberhard, P. (Hrsg.): Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics 96 Springer Berlin (2021)
  • Rochlani, M.; Leischner, S.; Canon Falla, G.; Wellner, F.:  Towards a unified performance based characterization of Bitumen and Mastic using the DSR. Road Materials and pavement design (2021); doi: 10.1080/14680629.2021.1906736
  • Rochlani, M.; Canon Falla, G.; Wellner, F.; Wang, D.; Fan, Z.; Leischner, S.: Feasibility Study of Waste Ceramic Powder as a Filler Alternative for Asphalt Mastics using the DSR. Road Materials and Pavement Design 22 (2021) 2591-2603, doi: 10.1080/14680629.2020.1778508
  • Micaelo, R.; Sá Da Costa, M.; Canon Falla, G.; Leischner, S.: Ductility behaviour of filler-bitumen mastics: effect of ageing. In: Proceedings of the Eurobitumen Congress, 2021

2020

  • Alber, S.;  Schuck, B.;  Ressel, W.; Behnke, R.; Canon Falla, G.; Kaliske, M.; Leischner,S.;  Wellner, F.: Modeling of Surface Drainage during the Service Life of Asphalt Pavements Showing Long-Term Rutting: A Modular Hydromechanical Approach. Advances in Materials Science and Engineering (2020); doi: 10.115,5/2020/8793652
  • Wollny, I.; Hartung, F.; Kaliske, M.; Liu, P.; Oeser, M.; Wang, D.; Canon Falla, G.; Leischner, S.; Wellner, F.: Coupling of microstructural and macrostructural computational approaches for asphalt pavements under rolling tire load. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering (2020); doi: 10.1111/mice.12535
  • Alber, S.; Schuck, B.; Ressel, W.; Behnke, R.; Canon Falla, G.; Kaliske, M.; Leischner, S.; Wellner, F.: Modeling of surface drainage during the service life of asphalt pavements showing long-term rutting: A modular hydro-mechanical approach. Advances in Materials Science and Engineering 2020 (2020) 8793652, doi: 10.1155/2020/8793652

2019

  • Leischner, S.; Canon Falla, G.; Gerowski, B.; Rochlani. M.; Wellner, F.: Mechanical testing and modeling of interlayer bonding in HMA pavements. Journal of the Trans-portation Research Board 2673 (2019) 879-890, doi: 10.1177/0361198119843254
  • Liu, P.; Hu, J.; Wang, D.; Oeser, M.; Leischner, S.; Canon Falla, G.: Charakterisierung des thermo-mechanischen Verhaltens von Asphaltgemischen anhand von Mikrostrukturanalysen und FE-Simulationen. Bauingenieur 3 (2019) 102-113
  • Kollmann, J.; Lu, G.; Liu, P.; Xing, Q.; Wang, D.; Oeser, M.; Leischner, S.: Parameter Optimisation of a 2D Finite Element Model to Investigate the Microstructural Fracture Behaviour of Asphalt Mixtures,  in Theoretical and Applied Fracture Mechanics 103:102319 (2019) doi: 10.1016/j.tafmec.2019.102319
  • Liu, P.; Chen J.; Lu, G.; Wang, D.; Oeser, M.; Leischner, S.: Numerical Simulation of Crack Propagation in Flexible Asphalt Pavements Based on Cohesive Zone Model Developed from Asphalt Mixtures, in: Materials 12(8): 1278 (2019) doi: 10.3390/ma12081278
  • Rochlani, M.; Leischner, S.; Canon Falla, G.; Wang, D.; Caro, S.; Wellner, F.: Influence of filler properties on the rheological, cryogenic, fatigue and rutting performance of mastics. Construction and Building Materials 227 (2019) 116974, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.116974
  • Carl, C.; Lopes, P. ; Sá da Costa, M.; Canon Falla, G.;  Leischner, S.; Micaelo, R.: Comparative study of the effect of long-term ageing on the behaviour of bitumen and mastics with mineral fillers, Journal of Construction and Building Materials 225 (2019) 76-89, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.150
  • Kollmann, J.; Liu, P.; Lu, G.; Wang, D.; Oeser, M.; Leischner, S.: Investigation of the microstructural fracture behaviour of asphalt mixtures using the finite element method, Construction and Building Materials 227 (2019); doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117078
  • Lu, G.; Wang, C.; Liu, P.; Pyrek, S.; Oeser, M.; Leischner, S. Comparison of Mechanical Responses of Asphalt Mixtures under Uniform and Non-Uniform Loads Using Microscale Finite Element Simulation. Materials 2019, 12, 3058.
  • Liu, P.; Hu, J.; Canon Falla, G.; Wang, D.; Leischner, S.; Oeser, M.: Primary Investigation on the Relationship Between Microstructural Characteristics and the Mechanical Performance of Asphalt Mixtures with Different Compaction Degrees. Construction and Building Materials 223 (2019) 784-793, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.039
  • Wollny, I.; Hartung, F.; Kaliske, M.; Canon Falla, G.; Wellner, F.: Numerical investigation of inelastic and temperature dependent layered asphalt pavements at loading by rolling tyres. International Journal of Pavement Engineering (2019); doi: 10.1080/10298436.2019.1578359
  • Wellner, F.; Rochlani, M, Canon Falla, G; leischner, S. Wang, D.: Abschätzung der performanceorientierten Eigenschaften von Mastix-Gemischen mit dem DSR, Straße und Autobahn, 9 (2019) 1-7
  • Hu, J.; Liu, P.; Wang, D.; Oeser, M.; Canon Falla, G.: Investigation on Interface Stripping Damage at High Temperature using Microstructural Analysis. International Journal of Pavement Engineering 20 (2019) 544-556, doi: 10.1080/10298436.2017.1316643

2018

  • Leischner, S.; Canon Falla, G.; Wellner, F.: Betrachtungen zur analytischen Dimensionierung von Straßenbefestigungen. Bauingenieur 93 (2018) 1-7, doi: 10.37544/0005-6650-2018-01
  • Liu, P.; Hu, J.; Wang, H.; Canon Falla, G.; Wang, D.; Oeser, M.: Influence of Temperature on the Mechanical Response of Asphalt Mixtures Using Microstructural Analysis and Finite-Element Simulations, Journal of Materials in Civil Engineering, 30 (12), 04018327 (2018); doi: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002531
  • Wellner, F.; Canon Falla, G.; Leischner, S.; Halle, A.: Betrachtungen zur Einschätzung von Bitumenqualitäten unter Berücksichtigung der Alterung. Straße + Autobahn 69 (2018) Corpus ID: 195549553

2017

  • Blasl, A.; Wellner, F.; Khalili, M.; Canon Falla, G.; Oeser, M.; Liu, P.: Rheological Characterization and Modeling of Bitumen containing reclaimed Components. International Journal of Pavement Engineering (2017) akzeptiert
  • Blasl, A.; Khalili, M.; Sangiorgi, C.; Oeser, M.; Wellner, F.: Correlating asphalt recycling rate and rheological model parameters of bitumen. Transportation Research Record (2017) Paper 17-04563
  • Liu, P.; Hu, J.; Wang, D.; Oeser, M.; Alber, S.; Ressel, W.; Canon Falla, G.: Modelling and Evaluation of aggregate morphology on asphalt compression behavior. Construction and Building Materials 133 (2017) 196-208
  • Wellner, F.; Hristov, B.: Auswirkung des Schichtenverbunds auf die Nutzungsdauer von Asphaltbefestigungen. Straße + Autobahn (2017) akzeptiert
  • Canon Falla, G.; Leischner, S.; Blasl, A.; Erlingsson, S.: Characterization of unbound granular materials within a mechanistic design framework for low volume roads. Transportation Geotechnics 13 (2017) 2-12
  • Kaliske, M.; Oeser, M.; Ressel, W.; Wellner, F.; Eckstein, L.: Advanced Characterization and Modelling of Pavement Surface Texture and Skid Resistance: A Comprehensive Approach Considering Chassis-, Tire- and Pavement Dynamics. In: ISAP Symposium 2017, Washington D.C., 2017
  • Leischner, S.; Wellner, F.; Canon Falla, G.: A comparison of the rheological behavior between bitumen, mastic and asphalt mix, In: EATA Conference, Zürich, 2017

2016

  • Leischner, S.; Wellner, F.; Canon Falla, G.; Oeser, M.; Wang, D.: Design of Thin Surfaced Asphalt Pavements. In: ICTG 2016 Procedia Conference Engineering 143, Guimaraes, 2016

2015

  • Leischner, S.; Wellner, F.; Canon Falla, G.; Oeser, M.: Analytical Design of thin surfaced Pavements in Germany. Routes/Roads Journal 369 (2015) 56-63
  • Wellner, F.: Hristov, B.: Numerically Supported Experimental Determination of the Behavior of the Interlayer Bond in Asphalt Pavements. Journal of the Transportation Research Board Volume (2015) 116-125
  • Zopf, C.; Wollny, I.; Kaliske, M.; Zeißler, A.; Wellner, F.: Numerical Modelling of Tyre-Pavement-Interaction Phenomena: Constitutive Description of Asphalt Behaviour Based on Triaxial Material Tests. Road Materials and Pavement Design 16 (2015) 133-153

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Carsta Friedrich
Letzte Änderung: 15.04.2024