Der Beitrag widmet sich zunächst dem Begriff Modellierung, beschreibt allgemeine Grundlagen und zeigt auf, was die Modellierung leistet und was nicht.

Modellierung (oder Modellbildung) ist eine Reduktion und eine Abstraktion der komplexen Wirklichkeit, eine Abbildung der Wirklichkeit in Teilstücken unter Verwendung von mathematischen Gesetzmäßigkeiten. Durch die Reduktion auf das Wesentliche hilft die Modellbildung dabei, Informationen zu isolieren und darin enthaltene Strukturen und Gesetzmäßigkeiten für das reale System zu erkennen und abzubilden. Dadurch kann sie den Zugang zu komplexen Phänomenen anbahnen. Der Nachteil jeden Modells ist, dass es immer und ausnahmslos hinter der Wirklichkeit zurückbleibt. Die Reduktion führt zwangsläufig dazu, dass sich in verschiedenen Zusammenhängen unterschiedliche Erklärungswerte ergeben können.

Nachfolgend wird auf die Modellierung von Asphalt eingegangen, ihre Zielsetzung und den Stand der Forschung.

Asphalt zeigt ein komplexes temperatur- und belastungszeitabhängiges Baustoffverhalten. Die Modellierung von Asphalt hat aus wissenschaftlicher Sicht das Ziel, die realen Materialeigenschaften in Abhängigkeit der Mischgutzusammensetzung und der Kurz-/Langzeitbeanspruchung besser verstehen zu lernen und die Wirkung der maßgebenden Einflussfaktoren physikalisch und mathematisch einwandfrei beschreiben zu können. Dies ebnet in der Folge den Weg zur Optimierung der Zusammensetzung, zur gezielten Modifikation von Mischgutkomponenten, zu Schadensdiagnosen, zur Prognose des Baustoff- und Strukturverhaltens sowie auch zur Weiterentwicklung der Prüftechnik.

Ein mögliches Konzept zur Modellierung des Asphaltes auf unterschiedlichen Betrachtungsebenen ist das Mehrskalenmodell, bei dem zunächst die Ansprache der Materialeigenschaften getrennt auf der Bitumen-, der Mastix-, der Mörtel- und der Asphaltebene sowie schließlich im Kontinuum, das heißt im eingebauten Zustand erfolgt und bei dem anschließend mit Hilfe mathematischer Homogenisierungsverfahren die auf jeweils einer Ebene gewonnenen Informationen auf eine benachbarte Ebene übertragen werden. Für einige wenige Materialeigenschaften wurde dies bereits erfolgreich durchgeführt, wie im Vortrag exemplarisch gezeigt wird.

Im Vortrag wird eine Auswahl an Prüfverfahren vorgestellt, die für die Ansprache der Materialeigenschaften auf unterschiedlichen Betrachtungsebenen zur Verfügung stehen. Dabei wird festgehalten, dass nur bestimmte Prüfverfahren zur Ableitung von physikalisch interpretierbaren Materialdaten geeignet sind.

Auf Grundlage der Ausführungen zum Stand der Forschung wird abschließend darauf eingegangen, wie die Modellierung von Asphalt zukünftig dazu verwendet werden kann, die „schwarze“ Bauweise voranzubringen.

Die Weiterentwicklung des Baustoffes Asphalt erfordert zukünftig eine verstärkte Grundlagenforschung unter vermehrter Einbeziehung anderer Fachdisziplinen wie Materialwissenschaften, Chemie, etc. Die Zerlegung in Betrachtungsebenen, wie am Beispiel der Mehrskalenmodellierung erläutert, ist für einen systematischen Erkenntnisgewinn vorteilhaft.

Die primäre Aufgabe der zukünftigen Modellierung von Asphalt liegt in einer entscheidenden Verbesserung der Prognose des Langzeitverhaltens. Vorhandene Ansätze sind um alle für die Lebensdauer maßgeblichen Faktoren zu erweitern.

Was ist Modellierung?

Was kann sie leisten, nicht leisten?

Modellierung von Asphalt

Modellierung von Asphalt – Stand der Forschung

Modellierung von Asphalt – Der Weg in die Zukunft?

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist als PDF verfügbar.
Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.