Anwendungszentrum für Holzfaserforschung HOFZET®

Forschungsprojekt

SenAD – Kontinuierliche und flächendeckende Kontrolle des Straßenzustandes durch Sensoren im Asphalt

Die Beurteilung des strukturellen Zustands von Asphalttragschichten ist für die Planung von Straßensanierungen von hoher Bedeutung. Derzeit kommen zerstörende Messverfahren zum Einsatz, mit denen die zu untersuchende Straße zusätzlich geschädigt wird. Eine flächendeckende kontinuierliche Bewertung der Tragschicht ist durch den hohen Aufwand und die zusätzlich eingetragene Schädigung nicht realisierbar. Gemeinsam mit zwei Hochschulen entwickeln wir ein zerstörungsfreies Messsystem, mit dem sich der Straßenzustand zu jedem Zeitpunkt ohne nennenswerten technischen Messaufwand erfassen lässt. Sanierungsmaßnahmen würden dadurch besser und frühzeitiger planbar.

Querschnitt eines Probekörpers aus Asphalt mit eingebautem Sensor-Gewebe, das an den Schnittkanten sichtbar ist.
© Fraunhofer WKI | Moritz Micke-Camuz
Biobasiertes Sensor-Trägergewebe in Asphaltprobekörper.
Gemüsenetzartiges Gewebe mit hellen Fäden.
© Fraunhofer WKI | Christina Haxter
Ein Drehergewebe aus Naturfasern dient als Trägermaterial für die Sensorik.

Die Grundlage des Messsystems bildet ein elektrisch leitendes Material, welches in ein Gewebe integriert wird. Dieses Hybridgewebe wird in die Asphalttragschicht eingebaut. Der Widerstand des Sensormaterials verändert sich durch seine strukturelle Schädigung und dient somit als Kennwert für dessen Versagenszeitpunkt. Die durch die Belastungen im Asphalt hervorgerufenen Schädigungsprozesse betreffen den Asphalt und gleichzeitig das integrierte Sensor-Gewebe. Daher ist es möglich, aus dem Ermüdungszustand des leitenden Materials auf den Versagenszeitpunkt der Asphaltbefestigung zu schließen. Es werden Daten über den unmittelbaren inneren Zustand der Tragschicht geliefert, was langfristig die bisherigen Bohrprüfungen ersetzen kann.

Die Weiterleitung und Speicherung der Daten wird ebenso untersucht wie der sichere Datentransport – aus der Straße über verschiedene Schnittstellen bis hin zur Software sowie den ausführenden Unternehmen. Die Verarbeitung und Auswertung der Messergebnisse erfolgt durch Adaption einer geeigneten Software. Zur Interpretation künftiger Messungen wird der Zusammenhang zwischen Widerstandsänderung und Degradation der Straße dargestellt.

Das Trägergewebe, in welches die Sensorik integriert wird, ist vollständig biobasiert. Die Gewebeentwicklung und -herstellung erfolgt am Fraunhofer WKI in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IFAM. Das Messsystem wird an der Hochschule Magdeburg-Stendal in Asphaltprobekörper eingebaut und mechanischer Belastung ausgesetzt. Parallel dazu analysieren Forschende des Fraunhofer IFAM die Sensorik und erheben die Daten. Der Transport sowie die Weiterverarbeitung der Daten mittels geeigneter Software werden vornehmlich an der Hochschule Hannover untersucht und umgesetzt.

Um die praktische Umsetzbarkeit darzustellen und zu gewährleisten, ist ein Straßenbau-Unternehmen unmittelbar in die Untersuchungen eingebunden und unterstützt die Forschungseinrichtungen bei der Definition der vor Ort geltenden Rahmenbedingungen.

Projektpartner

  • Hochschule Hannover
  • Hochschule Magdeburg-Stendal

Förderung

Das Projekt wird im Rahmen der Förderrichtlinie Modernitätsfonds (»mFUND«) mit insgesamt rund 90.000 Euro durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur gefördert.

Offizieller Projekttitel: Sensorintegration in Asphalt für ein Daten-basiertes Degradationsmonitoring

Förderkennzeichen: 19F1070A

Projektträger: TÜV Rheinland Consulting GmbH

Laufzeit: 01.10.2020 bis 30.06.2021

Über den mFUND des BMVI

Im Rahmen der Forschungsinitiativ mFUND fördert das BMVI seit 2016 Forschungs- und Entwicklungsprojekte rund um datenbasierte digitale Anwendungen für die Mobilität 4.0. Neben der finanziellen Förderung unterstützt der mFUND mit verschiedenen Veranstaltungsformaten die Vernetzung zwischen Akteuren aus Politik, Wirtschaft und Forschung sowie den Zugang zum Datenportal mCLOUD. Weitere Informationen finden Sie unter www.mfund.de