Ontwikkeling van een nieuwe optische signaalverwerkingmethode om vervormingen in de asfaltconstructie te analyseren met behulp van Fiber Bragg technologie met het oog op het ontwerpen van een nieuw asfaltmodel.

Dit project heeft als doel het verzamelen van en het verifiëren tot betrouwbare gegevens van vervormingen in asfaltverhardingen, met behulp van optische Bragg vezelsensoren. Deze sensoren zijn reeds geïntegreerd in een fietspad van de Universiteit Antwerpen (project CyPaTs op Campus Groenenborger). FBG is een nieuwe technologie voor het meten van deformaties in een materiaal, b.v. door externe belasting. Voor een asfaltverharding is de levensduur van de lager gelegen asfaltlagen direct gerelateerd aan deze vervormingen, belastingen en rusttijden tussen de belastingen. Tegenwoordig wordt deze levensduur alleen gemeten door middel van Falling Weight Deflection (FWD) metingen voor het primaire wegennet en elke twee jaar. Deze metingen zijn tijdrovend, duur en de weg moet voor een bepaalde tijd worden afgesloten. De FBG-technologie zou een oplossing kunnen bieden om deze vervormingen continu te meten met lagere kosten. Bovendien geeft FBG meer inzicht in de vervorming onder alle beschikbare omstandigheden (temperatuur van de weg, verschillende belastingen, rustperioden). Om de levensduur te voorspellen, moet een asfaltvervormingsmodel worden ontwikkeld, gebaseerd op een monitoringprogramma gedurende minimaal 1 jaar. Het project zal toelaten om de verouderings- en helende eigenschappen op lange termijn van de verharding te bepalen.In dit project zullen beide technologiedomeinen worden gebruikt: FBG-gegevens zullen de vervormingen in de structuur op een zodanige manier ter beschikking stellen dat de parameters van een visco-elastisch plastic asfaltmodel continu worden geoptimaliseerd.Het geïnstalleerde FBG-meetsysteem van CyPaTs zal in dit project worden gebruikt. Gegevens zullen worden verzameld door middel van een monitoringcampagne onder normale omstandigheden (klimaat) en geconditioneerde omstandigheden, gekalibreerde belastingen en rustperioden. Deze gegevens worden gebruikt voor het aanpassen van de parameters van een eenvoudig vervormingsmodel gebaseerd op de Young-modulus. De gegevens kunnen worden gebruikt bij toekomstige applicaties voor parametrische correlatie in meer complexe modellen, b.v. een visco-elastisch (Burgers) en een visco-elastisch plastisch model (Huet-Sayegh). In dit project wordt een eerste aanzet gegeven.Een uitdaging is het effect van veroudering en zelfherstelling te kunnen onderscheiden bij de metingen, b.v. toename van de weerstand tegen vervorming tijdens een rustperiode na een belastingset. In de huidige modellen wordt hiermee geen rekening gehouden en moet de verwachte levensduur geschat worden door FWD-tests uit te voeren met veel variantie in de resultaten. Bovendien wordt in de FBG-setting de veroudering continu geregistreerd. Dit geeft inzicht in het verouderingsmechanisme van asfaltverhardingen waardoor deze factor als fundamentele parameter kan worden gebruikt in het complex vervormingsmodel en in een voorspellingsmodel voor de geschatte levensduur van de verharding. Bovendien kan in de toekomst met deze kennis een nieuwe verouderingsmethode onder laboratoriumomstandigheden worden ontwikkeld .Het projectwerkprogramma bestaat uit 3 werkpakketten. Het eerste werkpakket richt zich op de signaalverwerking van optische FBG-spectra. Dit houdt de methode in om piekverschuivingen te bepalen om een ​​juiste rekwaarde te verkrijgen. Werkpakket 2 richt zich op de identificatie van de Young-modulus uit FBG-trillingsmetingen met behulp van de zogenaamde inverse modelleringsmethode. Hiermee worden de mechanische materiaaleigenschappen van de verschillende lagen van het asfalt geïdentificeerd te beginnen met een eenvoudig elastisch Young-modulusmodel. Werkpakket 3 heeft betrekking op de monitoring van de Young-modulus in de tijd op de asfaltverhardingsstructuur van CyPaTs fietspad gedurende 24 maanden en deze te relateren aan meer complexe modellen.

Trefwoorden:SPANNING, ASFALT, BRAGG VEZELSENSOR, REOLOGIE

Disciplines:Modellering, Ontwerptheorieën en -methoden, Mechanica, Andere mechanische en productie ingenieurswetenschappen, Signaalverwerking, Andere ingenieurswetenschappen en technologie