Motivation
Bisher verfügbare Prüfverfahren liefern nur begrenzte Informationen über den strukturellen Zustand von Straßen. Insbesondere fehlen zerstörungsfreie Methoden, die Aussagen über die mechanischen Eigenschaften und den Schichtaufbau unterhalb der Oberfläche ermöglichen. Dies erschwert eine fundierte Planung von Erhaltungsmaßnahmen und führt häufig zu ineffizientem Mitteleinsatz.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer opto-akustischen Messtechnik, mit der sich konstruktive Zustandsparameter von Straßen zerstörungsfrei, flächenhaft und wirtschaftlich erfassen lassen. Dadurch soll eine deutlich verbesserte Bewertung des Straßenaufbaus sowie eine präzisere Prognose der Restnutzungsdauer ermöglicht werden.
Das Verfahren basiert auf der gezielten Anregung akustischer Wellen in der Fahrbahnstruktur mittels hochenergetischer Laserpulse und deren anschließender Vermessung. Durch die Kombination moderner Messtechnik, signalverarbeitender Methoden und physikalischer Modellierung können Rückschlüsse auf Materialeigenschaften und Schichtstrukturen gezogen werden. Ergänzend erfolgt eine Validierung durch etablierte Prüfverfahren sowie die Einbindung in bestehende Systeme des Straßenerhaltungsmanagements.
Die entwickelten Methoden ermöglichen eine neue Qualität der Zustandsbewertung von Straßeninfrastruktur. Öffentliche Auftraggeber und Infrastrukturbetreiber profitieren dadurch von fundierteren Entscheidungen bei Sanierungsmaßnahmen, einem effizienteren Einsatz von Ressourcen und einer verlängerten Nutzungsdauer von Verkehrsflächen. Langfristig trägt das Verfahren damit zu einer nachhaltigeren und wirtschaftlicheren Entwicklung der Infrastruktur bei.
Ziele
Die detaillierten Projektziele betreffen:
- die experimentelle und theoretische Weiterentwicklung des opto-akustischen Messverfahrens zur flächenhaften, konstruktiven Charakterisierung mechanischer Zustandsgrößen an gebundener Fahrbahnschichten des Straßenoberbaus
- die schichtweise Trennung der akustischen Signalinformationen in komplexen, mehrlagigen Fahrbahnaufbauten durch Analyse dispersiver Oberflächenwellen mit Hilfe von mechanischen FE-Modellen
- die Anpassung des Versuchsaufbaus und der laserinduzierten Signalanregung an reale Infrastruktur- und Fahrbahnverhältnisse sowie die Entwicklung einer reproduzierbaren, schnellen Datenakquise
- die Einbindung der Messergebnisse in bestehende Prognose- und Prüfabläufe zur Ermittlung und Einordnung der Substanz und der Restnutzungsdauer gebundener Fahrbahnschichten
Projektpartner
Das Projekt wird von der Uhlig & Wehling GmbH koordiniert und gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft umgesetzt:
- der Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbH (AED),
- der SINUS Messtechnik GmbH,
- der Laserinstitut der Hochschule Mittweida sowie
- dem Institut für Stadtbauwesen und Strassenbau der Technischen Universität Dresden.
Unterstützung
Das Forschungsvorhaben „Entwicklung eines zerstörungsfreien In-situ Prüfverfahrens für die gebundenen Schichten des Oberbaus von Straßen mittels opto-akustischer Messtechnik – ZOPAS“ wird kofinanziert von der Europäischen Union sowie dem Freistaat Sachsen.
