Projektleitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Johannes Beckedahl

Projektbearbeitung: Tim Schrödter M. Sc., Dipl.-Ing. Stefan Koppers, Dmytro Mansura M. Sc.

Referenznr.: FE 07.0276/2014/LRB

Förderung: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)

Beschreibung:
Analysen von Klimasimulationen des Deutschen Wetterdienstes zur Ableitung zukünftiger Klimarandbedingungen haben gezeigt, dass es in Deutschland bereits in naher Zukunft zu einer Erwärmung kommen wird. Die Intensität der Zunahme ist dabei regional unterschiedlich und nimmt in ferner Zukunft noch einmal zu. Um negativen Folgen der klimatischen Änderungen entgegenzuwirken, wurden Materialanpassungen hinsichtlich der thermophysikalischen und lichttechnischen Materialeigenschaften bei der Konzeption und Herstellung klimaoptimierter Asphalte umgesetzt. Eine Optimierung der lichttechnischen Eigenschaften wurde durch die Verwendung heller Gesteinskörnungen (Quarzit) und von synthetischem Bindemittel mit Pigmenten erzielt. Bezüglich der thermophysikalischen Eigenschaften wurden Asphaltmischgüter mit erhöhter (Quarzit, Kalkstein) und verringerter Wärmeleitfähigkeit (EO-Schlacke) für alle Asphaltschichten konzipiert. An Probekörpern der konzipierten Asphaltmischgüter wurden die Strahlungsreflexionsgrade sowie die thermophysikalischen Materialeigenschaften messtechnisch ermittelt. Anschließend fand eine praxisgerechte thermische Beanspruchung im Laboratorium an 24 cm dicken Asphaltaufbauten in einer Versuchsanlage zur Simulation der Globalstrahlung statt. Hierbei wurden Temperaturgradienten durch Messungen in verschiedenen Tiefen ermittelt. Zusätzlich wurde ein vereinfachtes eindimensionales Finite-Elemente-Modell erstellt, an dem Sensitivitätsanalysen zu thermophysikalischen Eigenschaften sowie Vergleiche zu den Laborergebnissen durchgeführt wurden. Erwartungsgemäß erreichten die Varianten mit heller Deckschicht und Gesteinskörnung mit höherer Wärmeleitfähigkeit die geringsten Erwärmungen im Asphaltoberbau. Der Temperaturanstieg in der ATS ist dabei abhängig von den Wärmeleitfähigkeiten der ABS und ATS. Abschließend wurden Asphalt- und Bindemittelprüfungen zur Bestimmung und Beurteilung der Performance der konzipierten Asphalte durchgeführt.

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Bericht der Bundesanstalt für Straßenwesen - Heft S 156

Bericht der Bundesanstalt für Straßenwesen - Anhang

Projektleitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Johannes Beckedahl

Projektbearbeitung: Dipl.-Ing. Stefan Koppers, Tim Schrödter M. Sc.

Referenznr.: FE 07.0279/2014/ERB

Förderung: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)

Beschreibung:
Zur Prüfung fertiger Straßenbauleistungen werden Bohrkerne/Ausbauproben entnommen, die prinzipiell eine Schwächung der Straßenkonstruktion verursachen. Qualitativ minderwertige Verschlüsse von Bohrkernentnahmestellen führen häufig zu offenen Löchern in der Straßenbefestigung bzw. zu Schäden an der umgebenden Originalkonstruktion. Um eine fachgerechte und qualitativ hochwertige Ausführung des Verschlusses zu erzielen, wurden Recherchen zu unterschiedlichen Verfahren und Materialien durchgeführt und eine Auswahl von 14 Verschlussvarianten evaluiert. Die Varianten bestehen aus einem Deckschicht-/Deckenersatz und einer Unterkonstruktion. Sie wurden mit zweckmäßig modifizierten und angepassten Prüfverfahren hinsichtlich Dichtigkeit und Dauerhaftigkeit unter zyklischer Last untersucht. Im Labor hergestellte Heißmischgutverschlüsse (HMG) sind dicht und ermöglichen einen guten Verbund zur Originalkonstruktion wohingegen im Labor hergestellte Kaltmischgutverschlüsse (KMG) undicht waren. Trotz gleichartiger Verdichtung sind die Oberflächenbilder zwischen den im Labor und den in situ hergestellten Verschlüssen unterschiedlich. Die Dauerhaftigkeitsprüfungen (zyklische Belastung) verformen die Bohrkernverfüllungen im Verlauf der Konsolidierungsphase unterschiedlich und korrelieren mit der Steifigkeit der Unterkonstruktion bzw. der Verdichtungswilligkeit der eingesetzten Materialien. Zwei Verschlussvarianten (HMG, KMG) wurden auf dem duraBASt in ein Versuchsfeld eingebaut und mit dem MLS30 belastet. Es wurden kontinuierlich Querebenheits- und FWD-Messungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem fachgerechten Verschluss der Bohrkernentnahmestelle keine Beeinträchtigung der Tragfähigkeit zu erwarten ist. Des Weiteren wurde ein Dokumentationskonzept entwickelt, das eine Georeferenzierung von Bohrkernentnahmestellen per GPS ermöglicht. In die Entnahmestelle werden RFID-Transponder eingesetzt, auf denen vor Ort Daten gespeichert und abgerufen werden können. Durch eine vorgesehene Verknüpfung der Entnahmestelle mit einer Datenbank kann auf weitere Daten des Asphaltaufbaus zugegriffen werden. Abschließend sind die Erkenntnisse in einem Entwurf für eine Verfahrensanweisung zusammenfassend dargestellt worden.

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Bericht der Bundesanstalt für Straßenwesen - Heft S 142

Bericht der Bundesanstalt für Straßenwesen - Anhang

Projektleitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Johannes Beckedahl

Projektbearbeitung: Dipl.-Ing. Stefan Koppers,  Tim Schrödter M. Sc.

Projektpartner: HELLER Ingenieurgesellschaft mbH

Referenznr.: 4.276

Förderung: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)

Beschreibung:
Das Ziel des Forschungsprojekts war die Bewertung der Kurz- und Langzeitwiederholbarkeit sowie die Untersuchung der Aussagekraft und moeglicher Auswertealgorithmen zur Bewertung von Tragfaehigkeitsmessungen mit dem Traffic-Speed-Deflectometer (TSD). Hierzu wurde das TSD4 des "lnstytut Badawczy Drog i Mostow" (IBDiM) aus Polen auf verschiedenen, gut dokumentierten Rundkursen mit unterschiedlichen Strassenklassen und unterschiedlichen Randbedingungen (Messgeschwindgkeit, Fahrbahntemperatur, Jahreszeiten, Dimensionierung, Bauweisen) mit insgesamt 2.250 Messkilometern eingesetzt und die erzielten Messwerte analysiert. Einige Messabschnitte aus frueheren beziehungsweise noch laufenden Forschungsvorhaben, wurden und werden mit dem FWD gemessen und/oder sind gut instrumentiert (Temperatur, Bodenfeuchte). Die FWD-Messergebnisse dienen als wertvolle Plausibilitaetsinformationen. Als massgebliche Ergebnisse des Vorhabens sind festzuhalten, dass bei Messgeschwindigkeiten unter 60 km/h und hoeheren Temperaturen signifikant geringere Tragfaehigkeiten ermittelt wurden. Aenderungen von Bauweise und Dimensionierung sind durch die Messungen klar unterscheidbar. Darueber hinaus stimmen TSD- und FWD-Ergebnisse qualitativ, jedoch nicht quantitativ gut ueberein. Die Analyse der Messdaten erfolgte in einem allgemeinen statistischen Teil und einem die Einflussfaktoren bewertenden Teil. In dem statistischen Teil wurden Methoden zur Ermittlung der Wiederhol- und Vergleichspraezision auf die TSD-Daten angewendet. Durch die gezielte Auswahl von Messungen, beziehungsweise Messreihen (zum Beispiel Tagesganglinie) oder gezieltes Eliminieren moeglicher Einflussfaktoren wurden die Einfluesse auf die Messergebnisse separat dargestellt.

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Projektleitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Johannes Beckedahl

Projektbearbeitung: Tim Schrödter M. Sc., Dipl.-Ing. Stefan Koppers, Eaid Ramadan M. Sc.

Projektpartner: HELLER Ingenieurgesellschaft mbH

Referenznr.: FE04.0275/2013/FGB

Förderung: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)

Beschreibung:
Das Ziel der Zustandserfassung und -bewertung (ZEB) auf Bundesfernstraßen ist die Bereitstellung qualitätsgesicherter Daten für das Erhaltungsmanagement. Ein für die Beurteilung des Zustands wichtiges Merkmal sind Risse an der Fahrbahnoberfläche (Netzrisse, Risshäufungen, Einzelrisse bei Asphaltbauweise; Längs-, Querrisse bei Betonbauweise). Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Fahrbahnoberflächentemperatur und -feuchte die Sichtbarkeit von Rissen beeinflussen. Diese Einflussfaktoren waren in diesem Forschungsprojekt zu untersuchen und zu quantifizieren. Auf vier Versuchsstrecken wurden zu unterschiedlichen Jahres- und Tageszeiten mit einem schnellfahrenden Messsystem Oberflächenbilder zur Erfassung von Substanzmerkmalen der Fahrbahnoberfläche gemäß ZTV ZEB-StB aufgenommen, ausgewertet und analysiert. Die Auswertungen der erhobenen Messdaten haben einen Einfluss der Fahrbahnoberflächenfeuchte auf die Sichtbarkeit von Rissen gezeigt. Im Vergleich zu trockenen Fahrbahnen nimmt die Erkennbarkeit bei abtrocknender Fahrbahnoberfläche zu, wenn Restfeuchte in den Rissen verbleibt. Da die Restfeuchte auf der Fahrbahn praktisch kaum gesteuert beeinflusst und nur schwierig quantifiziert werden kann, sind Erfassungen auf Abschnitten mit Restfeuchte nicht zu empfehlen. Auch ist von Messungen bei Regen sowie bei geschlossenen und größeren Wasserfilmdecken abzusehen, da die Erkennbarkeit von Rissen hierdurch stark eingeschränkt wird. Der Einfluss der Temperatur auf die Erkennbarkeit von Rissen konnte im Rahmen des Forschungsprojektes nicht eindeutig nachgewiesen werden. Innerhalb der Wintermessungen wurden vermehrt Risse auf Fahrbahnen in Asphaltbauweise erkannt. Jedoch konnte nicht genau differenziert werden, ob dieser Einfluss allein auf die niedrigen Temperaturen zurückzuführen ist oder ob infolge der niedrigen Lufttemperaturen im Winter eine geringe Rest-feuchte in augenscheinlich trockenen Abschnitten zu einer Verbesserung der Risserkennung geführt hat. Ein signifikanter Einfluss mittlerer und hoher Fahrbahnoberflächentemperaturen auf die Erkennbarkeit von Rissen konnte auf Fahrbahnen in Asphaltbauweise nicht nachgewiesen werden. Bei der Versuchsstrecke in Betonbauweise wurde bei höheren Fahrbahnoberflächentemperaturen eine bessere und bei niedrigen eine verschlechterte Sichtbarkeit von Rissen festgestellt.

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Bericht der Bundesanstalt für Straßenwesen - Heft S 134

Projektleitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Johannes Beckedahl

Projektbearbeitung: Tobias Paffrath M. Sc.

Referenznr.: FE 07.0243

Förderung: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI),  Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)

Laufzeit: 01.01.2012 bis 30.06.2016

Beschreibung:
Ziel des Forschungsvorhabens war die Herstellung von „Nanoasphalt“ aus mit polymerbeschichteten, plättchenförmigen Nanopartikeln dotierten Bitumenbindemitteln und die Untersuchung des Alterungsverhaltens der neuen Materialklasse. Theoretische Voruntersuchungen zeigten, dass statistisch im Volumen verteilte, mplättchenförmige Partikel mit Aspekverhältnissn D/H > 100 als effektive Diffusionsbarrieren wirken und sowohl die oxidative Alterung als auch den Verlust weichmachender Bestandteile aus Bitumenbindemitteln um den Faktor 2 - 3 verlangsamen können. Es wurde eine lösemittelfreie Synthese für Alkyl-Quat-Primer-Polymere entwickelt und ein Verfahren ausgearbeitet, um Natrium-Montmorillonit (NaMMT) in einem einstufigen Verfahren zu exfoliieren und die entstehenden Silikatblättchen mit den Polymeren zu beschichten. Hochverzweigte Polymere auf Basis von Polyethylenimin mit einem Quarternisierungsgrad von ca. 5 mol% und einem Alkylierungsgrad von 80 mol% unter Verwendung von C12-Substituenten adsorbieren irreversibel auf Montmorrilonit und wirken zugleich als Dispergiermittel. Es konnten Nanopartikel-Bitumen-Komposite (NPBK) hergestellt werden, die bis zu 10 M.-% Nanopartikel mit Dicken von 10-50 nm und Durchmessern von ca. 1-10 μm enthielten. Zur Herstellung eines Demonstrators wurden die Synthesen in den Halbtechnikumsmaßstab hochskaliert (11 kg Polymer → 22 kg modifizierte Nanopartikel → 440 kg Nano-Bitumen → 6.200 kg Nano-Asphalt). Die Einmischung der Nanopartikel in das Bitumen erfolgte einmal mit dem bereits in der Pilotstudie eingesetzten Schnecken-Extruder und mit Blick auf eine spätere Hochskalierung des Herstellungsprozesses mittels Hochschermischer. Die auf diese Weise hergestellten NPBKs wurden in unterschiedlichen Alterungsstufen (frisch, kurz- und langzeitgealtert) anhand von konventionellen und rheologischen Prüfungen beurteilt. Mit ausgewählten NPBK-Varianten wurden auf Laborebene Asphalte hergestellt, die ebenfalls umfangreichen Testreihen unterzogen wurden. Den Projektabschluss bildete die großmaßstäbliche Mischgutherstellung in einer Asphaltmischanlage sowie das Anlegen und Beproben einer Demonstratorfläche.

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Bericht der Bundesanstalt für Straßenwesen - Heft S 163

Projektleitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Johannes Beckedahl

Projektbearbeitung: Christian Nafe M. Sc., Dipl.-Ing. Stefan Koppers

Projektpartner: STRUVA e. V.

Referenznr.: FE 04.0268/2012/FRB

Förderung: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)

Laufzeit: 01.10.2012 bis 30.09.2014

Beschreibung: 
Im vorliegenden Projekt wurden in der Praxis verbreitete Materialien zur Schlaglochsanierung hinsichtlich ihrer Haltbarkeit untersucht. Zunächst erfolgte eine Online-Befragung von Straßenbaulastträgern, um sowohl die Art der zum Einsatz kommenden Materialien als auch deren Einbaubedingungen umfassend zu ermitteln. Erwartungsgemäß zeigte sich, dass Kaltasphalte am weitesten verbreitet sind. Die Online-Befragungsergebnisse begründeten die Vorauswahl der Materialien, die sowohl im Labor als auch im Rahmen von Großversuchen (Rundlaufanlage) geprüft wurden. Dabei handelte es sich um diverse nicht-reaktive und reaktive Kaltasphalte, Heißasphalte sowie Sonderasphalte. Um entsprechende vergleichende Untersuchungen reproduzierbar durchführen zu können, musste zunächst ein Verfahren zur Erstellung von Musterschlaglöchern entwickelt werden. Diesbezüglich erwies sich ein Substitutionsverfahren als das am besten geeignete, bei dem ein Ersatzkörper in die Deckschicht eingebaut und gezogen wird. Die Großversuche zeigten auf, dass die Standfestigkeit der untersuchten Sanierungsmaterialien auf Grundlage des Kriteriums der Gesamtverformung stark voneinander abweichen. Während der Überrollung mit gleichzeitiger Beregnung wurden im Gegensatz zu Frost und Tauen erhebliche Schädigungen festgestellt. Ein Vergleich der Großversuche mit Laborversuchen zeigte, dass mittels modifizierten Spurbildungsversuchs die beste Korrelation verzeichnet werden kann. Ob mit einer Vergleichmäßigung der Versuchsrandbedingungen eine zufriedenstellende Übertragbarkeit möglich ist, müssen weitergehende Untersuchungen zeigen. Zusammenfassend konnte festgestellt werden, dass sich Heißasphalte als Materialien mit besonders guter Haltbarkeit erwiesen haben und sich bei Kaltasphalten die generelle Tendenz gezeigt hat, dass reaktive Kaltasphalte haltbarer sind als nicht-reaktive. Jedoch ist zu betonen, dass es sowohl gut haltbare nicht-reaktive Materialien gibt als auch schlecht haltbare reaktive Materialien.

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Bericht der Bundesanstalt für Straßenwesen - Heft S 104

Kooperationsprojekt:

STUVA e. V. / Bergische Universität Wuppertal (BUW)

Projektleiter BUW:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter BUW:

M. Sc. Christian Nafe

gefördert durch:

BMWi / AiF Projekt GmbH

Laufzeit:

01.10.2011 bis 30.09.2013

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Alexander Trautwein

gefördert durch:

BMWi / AiF projekt GmbH

Laufzeit:

01.01.2011 bis 31.12.2013

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

M. Sc. T. Paffrath

gefördert durch:

BMWi / AiF Projekt GmbH

Laufzeit:

01.07.2010 bis 31.12.2011

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Mohamed Boutaib

gefördert durch:

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Laufzeit:

19.05.2010 bis 15.05.2014

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiterin:

Dipl-Ing. Tanja Hoffmann

gefördert durch:

BMWi / AiF Projekt GmbH

Laufzeit:

01.10.2009 bis 30.09.2011

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiterin:

Dipl.-Ing. Tanja Hoffmann

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Lars Neutag

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Pahirangan Sivapatham

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Stefan Janssen

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Stefan Janssen

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Stefan Janssen

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Stefan Janssen

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Stefan Janssen

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Ingo Reinhardt

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Dipl.-Ing. Cornelia Rau

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Edeltraud Straube

Dipl.-Ing. Patrice Urayeneza

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Ing. Franz Bommert

Dipl.-Ing. Cornelia Rau

Olga Storm

Univ.-Prof. Dr.-Ing- Edeltraud Straube

Ing. Martin Wieck

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Ingo Nösler

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Gabriele Kube

Ass. Prof. Dr. Shifa Xu

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Harmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Dipl.-Ing. Ingo Nösler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Edeltraud Straube

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Projektleiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl

Sachbearbeiter:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl