High-Performance Asphalt mit verbundopti­mierter Textilbewehrung und integrierter Sensorik

Im Forschungsprojekt „HighPerAsphalt“ wird eine weltweit erstmalige, dauerhafte, nachhaltige und gleichzeitig intelligente Asphaltbauweise für den Einsatz im Straßenbau erforscht, die den steigenden mechanischen und klimatischen Beanspruchungen langfristig standhalten soll. Die Zielsetzung besteht in der Realisierung einer deutlich verlängerten Lebensdauer der Fahrbahnbefestigung durch den Einsatz einer nicht-metallischen Textilbewehrung mit integrierter Sensorik in der tieferliegenden Asphalttragschicht.

Hohe Achslasten im Straßenverkehr führen zu einer Degradation der Asphaltbefestigung, wobei klima- und verkehrsinduzierte Zug- und Druckspannungen in den unterschiedlichen Asphaltschichten entstehen, insbesondere in der unteren Asphalttragschicht. Diese Beanspruchungen verursachen Mikrorisse, die sich mit der Zeit bis in die Deckschicht ausbreiten können. Das Eindringen und anschließende Gefrieren von Wasser in diese Mikrorisse begünstigt die fortschreitende Schädigung des Oberbaus aus Asphalt, was langfristig zur Ausbildung von Schlaglöchern und strukturellen Straßenschäden führen kann. Zur Steigerung der Ermüdungs­beständigkeit der Fahrbahnbefestigung sollen robuste, textile Gitterstrukturen als Bewehrung in die untere Asphalttragschicht integriert werden. Die beim Überrollen der Fahrbahn einwirkenden Kräfte werden durch die nicht-metallische Bewehrungsstruktur aufgenommen und entsprechend die Rissbildung reduziert.

Um eine hohe Verbundfestigkeit zwischen Asphaltmastix und Textilbewehrungsstruktur zu gewährleisten, sollen die verstärkenden Filamentgarne profiliert und zu einem strukturstabilen, gitterartigen Flächengebilde verarbeitet werden. In die textile Bewehrung wird eine faserbasierte Sensorik integriert. Diese soll die mechanischen Belastungen und die Verkehrssituation monitoren. Auf dieser Grundlage sollen Vorhersagen zum Ermüdungsverhalten der Asphalttragschicht getroffen und bauliche Erhaltungsmaßnahmen frühzeitig geplant werden.

Weitere Projektpartner arbeiten an der Entwicklung eines funktionalen, hochsteifen, temperaturabgesenkten Asphaltes, einer geeigneten Einbaumethode der textilen Bewehrung in den Asphalt sowie einer KI-basierten Auswertungsmethodik für die faserbasierte Sensorik zur Ermüdungsvorhersage und Belastungsüberwachung der Fahrbahnbefestigung bzw. der Asphalttragschicht.

Die neuartige textilbewehrte Fahrbahnbefestigung soll die Nutzungsdauer der Asphalttragschicht von bislang 30 Jahren auf 60 Jahre verlängern. Ziel ist es, etwa 32 % der anfallenden bau- und erhaltungsbedingten Kosten sowie etwa 40 % der CO₂-Emissionen einzusparen. Die Kombination aus Bewehrungs- und Sensorfunktionalität bietet einen hohen wirtschaftlichen Nutzen und ermöglicht erstmalig eine zerstörungsfreie großskalige, datenbasierte Zustandsüberwachung von Straßeninfrastruktur.