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.
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
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
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
- Rochlani, M.;.; Canon Falla, G.; Fan, Z.; Wang, D.; Wellner, F.; Leischner, S.: Feasibility Study of Waste Ceramic Powder as a Filler Alternative for Asphalt Mastics using the DSR, In: Road Materials and Pavement Design (2020); doi: 10.1080/14680629.2020.1778508
- Rochlani, M.; S. Leischner, S.: Wareham, D.; Caro, S.: Wellner, F.: Feasibility Investigating the Performance-related Properties of Crumb Rubber Modified Bitumen Using Rheology-based Tests, International Journal of Pavement Engineering (2020); doi: 10.1080/10298436.2020.1776868
2019
- Leischner, S.; Wellner, F.; Canon Falla, G., Gerowski, B.; Rochlani. M.: Mechanical testing and modeling of interlayer bonding in HMA pavements. Journal of the Transportation Research Board (2019) 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.; Wellner, F.; Caro, S.; Canon Falla, G. Influence of Fillers on Mechanical Properties of Porous Asphalt Mixture Using Microstructural Finite Element Analysis, Journal of Construction and Building Materials 09/2019, – accepted for publication
- 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.; Oeser, M.; Leischner, S.: 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
2018
- Wellner, F.; Canon Falla, G., Leischner, S.: Betrachtungen zur analytischen Dimensionierung von Straßenbefestigungen. Bauingenieur 1 (2018) 1-7
- 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
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
- Wellner, F.; Canon Falla, G.; Leischner, S.: Betrachtungen zur analytischen Dimensionierung von Straßenbefestigungen. Bauingenieur (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