Die Straßenerhaltung spielt im Vergleich zum Straßenneubau derzeit eine wichtigere Rolle. Der Bundesverkehrswegeplan bis 2030 legt den Fokus auf den Erhalt des Straßennetzes sowie auf die Beseitigung von Engpässen im bestehenden Netz. Bei einem zugleich weiter steigenden Personen- und Güterverkehrsaufkommen führt dies zu einer stärkeren Beanspruchung der bestehenden Infrastruktur und somit entweder zu kürzeren Erneuerungszyklen oder zu einem Bedarf an widerstandsfähigeren Straßenaufbauten. Um den Verkehrsteilnehmern ein sicheres und dauerhaftes Verkehrsnetz mit möglichst wenigen Beeinträchtigungen durch Sanierungsmaßnahmen bieten zu können, sind neue Wege zum Erhalt der Infrastruktur erforderlich. Eine bisher wenig betrachtete Möglichkeit zur Verlängerung der Nutzungsdauer von Straßenbefestigungen aus Walzasphalt ist die In-situ-Erwärmung des Straßenkörpers, um über die dadurch in ihrer Viskosität herabgesetzte Bitumenphase vorhandene Risse zu verschließen. Die derzeit zur Verfügung stehenden Erwärmungsmethoden, wie etwa Gasbrenner und Infrarotstrahler oder auch die aus der aktuellen Forschung bekannten Induktions- und Mikrowellentechnologie, bieten jedoch keine effektiven und schonenden Möglichkeiten zur tiefgreifenden Reduzierung der Viskosität des Bindemittels im Asphalt. Diese Methoden erwärmen den Asphalt entweder über Wärmeleitungsvorgänge aus einem überhitzten Medium heraus oder benötigen für den effektiven Einsatz eine spezielle Modifikation des Asphaltes. Somit ist der Einsatz dieser Technologien entweder sehr zeitaufwendig oder sie können nicht in jedem Fall zur Anwendung kommen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Regeneration von Asphalt mit Hilfe der dielektrischen Erwärmung durch die Radiowellen-Technologie. Im Rahmen der Arbeit wurde gezeigt, dass mit diesem Verfahren eine substanzielle Verlängerung der Nutzungszeit von Straßenbefestigungen aus Walzasphalt zumindest theoretisch möglich ist. Die Nutzung der Radiowellen-Technologie ermöglicht es dabei, Asphalte über die Gesteinsphase schonend bis in tiefe Schichten zu erwärmen. Eine spezielle Modifizierung des Asphaltgemisches ist dafür nicht erforderlich. Es konnte gezeigt werden, dass sich die prognostizierten Nutzungsdauern der Straßenaufbauten bei gleicher Verkehrsbelastung nach zwei Regenerationszyklen verdoppeln. Die durchgeführten Berechnungen belegen aber gleichzeitig auch eine Abhängigkeit der Regeneration vom Bindemittel. So steigt mit zunehmendem Bindemittelgehalt die auf den Ausgangszustand bezogene relative Nutzungsdauer der Straßenbefestigungen. Dabei legen die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen zur Prognose des Ermüdungsversagens den Schluss nahe, dass sich die thermische Beanspruchung während der Regeneration positiv auf das Ermüdungsverhalten auswirkt. Im Hinblick auf eine mögliche verfahrenstechnische Anwendung zeigen die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen negative Auswirkungen vor allem durch eine während der Makrorissbildung verursachte Schädigung der Gesteinsphase. Die durchgeführten Versuchsreihen zeigen wesentliche Veränderungen der Materialeigenschaften vom Ausgangszustand zum ersten Regenerationszyklus und in den folgenden nur eine vergleichsweise geringe Beeinflussung durch die Regeneration. Somit wäre auf Basis der durchgeführten Versuche zur Optimierung der Nutzungszeit von Straßenbefestigungen aus Walzasphalt eine Regeneration vor Eintritt eines Makrorisses sinnvoll. Durch die Vermeidung eines kompletten Aus- und Wiedereinbaus der Asphaltschichten lassen sich zudem die Bauzeiten deutlich verkürzen. Zusätzlich werden bei der In-situ-Erwärmung und Asphalt-Regeneration die Rohstoffressourcen (Gesteine und Bitumen) geschont. Aus diesem Grund kann das Verfahren der Asphalt-Regeneration mit Hilfe der Radiowellen-Technologie bei 13,56 MHz für die betrachteten Schadenskriterien insgesamt als positiv bewertet werden.:Inhalt Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen III Verzeichnis der verwendeten Symbole IV 1 Einleitung 1 1.1 Motivation 1 1.2 Zielstellung und Vorgehensweise 2 2 Stand der Wissenschaft und Technik 3 2.1 Allgemeines 3 2.2 Bestandteile des Asphaltes 4 2.2.1 Bitumen 4 2.2.2 Alterung von Bitumen 5 2.2.3 Gesteine 7 2.3 Beanspruchung von Asphalt 8 2.4 Das mechanische Verhalten von Asphalt 9 2.5 Rissbildung in Straßenbefestigungen aus Walzasphalt11 2.5.1 Ermüdungsverhalten von Asphalt 11 2.5.2 Rissbildung durch Ermüdung 12 2.5.3 Kälteinduzierte Brüche 13 2.6 Plastische Verformung der Straßenbefestigung aus Walzasphalt 14 2.7 Heilung von Asphalt 15 2.8 Erwärmung mit Hilfe der Radiowellen-Technologie 17 2.8.1 Mechanismus der dielektrischen Erwärmung 17 2.8.2 Physikalische und technische Grundlagen 19 2.8.3 Die dielektrische Erwärmung der Bestandteile des Asphaltes mit Hilfe der Radiowellen-Technologie 22 2.9 Regeneration von Asphalt 24 3 Versuchsaufbau und verwendete Messtechnik 27 3.1 Herstellung der Probekörper 27 3.2 Versuchsstand zur dielektrischen Erwärmung mit Hilfe der Radiowellen-Technologie 28 3.3 Temperaturmessung 30 3.4 Dreipunkt-Biegezugversuche 30 3.4.1 Versuchsdurchführung 30 3.4.2 Bindemitteluntersuchungen 32 3.4.3 Referenzen zur Bewertung der Bindemittelalterung 39 3.5 Spaltzug-Schwellversuch 40 3.6 Druck-Schwellversuche 44 3.7 Statistische Betrachtungen 48 3.8 Rückverformung der Probekörper 49 4 Versuchsprogramm 50 4.1 Dielektrische Erwärmung von Asphalt mit Radiowellen 50 4.1.1 Das Erwärmungsprinzip von Asphalt bei der Erwärmung mit Hilfe der Radiowellen-Technologie 50 4.1.2 Erwärmung von Asphalten – prismatische Probekörper 52 4.1.3 Erwärmung von Asphalten – zylindrische Probekörper 56 4.2 Regeneration von Asphalt – Biegezugversuche 62 4.2.1 Regeneration – Deckschichtgemisch 65 4.2.2 Regeneration – Tragschichtgemisch 74 4.3 Regeneration von Asphalt – Spaltzug-Schwellversuche 86 4.3.1 Regeneration der Deckschichtgemische 87 4.3.1.1 Material A1 – Bindemittelgehalt 6,0 M.-% 88 4.3.1.2 Material A – Bindemittelgehalt 6,5 M.-% 91 4.3.1.3 Material A2 – Bindemittelgehalt 7,0 M.-% 94 4.3.1.4 Gemeinsame Betrachtung der Deckschichtgemische 97 4.3.2 Regeneration der Tragschichtgemische 98 4.3.2.1 Material B1 – Bindemittelgehalt 3,6 M.-% 100 4.3.2.2 Material B – Bindemittelgehalt 4,1 M.-% 103 4.3.2.3 Material B2 – Bindemittelgehalt 4,6 M.-% 105 4.3.2.4 Gemeinsame Betrachtung der Tragschichtgemische 107 4.4 Regeneration von Asphalt – Druck-Schwellversuche 110 5 Prognoserechnungen der Ermüdungsrissbildung 115 5.1 Deckschichten 117 5.2 Tragschichten 118 6 Zusammenfassung 122 7 Ausblick 124 Literaturverzeichnis 125 Abbildungsverzeichnis 135 Tabellenverzeichnis 141