Zur Aufstellung einer Wärmebilanz an der Fahrbahnoberfläche von Asphaltbefestigungen wurden die zu berücksichtigenden Wärmetransportvorgänge und deren mathematische Ansätze im Rahmen eines Literaturstudiums zusammengestellt. Validierungsberechnungen anhand von Messungen an einer Betonfahrbahn haben ergeben, dass das eingesetzte Rechenprogramm alle an der Fahrbahnoberfläche auftretenden Wärmetransportvorgänge sehr gut simulieren kann. Der Einfluss heller Gesteinskörnungen in der Asphaltdeckschicht auf die Wärmebilanz an der Straßenoberfläche wurde für zwei typische Bauweisen mit Asphaltdeckschicht (Autobahn bzw. Landstraße) in zwei Varianten (mit bzw. ohne hydraulisch gebundene(r) Tragschicht) mittels Parametervariation untersucht. Als klimatische Randbedingungen wurden ein extrem heißer Sommertag bzw. ein extrem kalter Wintertag in Anlehnung an die Wetterverhältnisse der Region Freiburg im Jahr 2003 zugrunde gelegt. Im Sommer können tagsüber durch ein erhöhtes Reflexionsvermögen infolge Aufhellung der Fahrbahnoberfläche bei der Autobahn und der Landstraße große Absenkungen der Oberflächentemperatur erzielt werden, was die Gefahr der Spurrinnenbildung vermindern kann. Eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Asphaltdeckschicht bewirkt nur wenige Kelvin Temperaturrückgang. Eine Änderung des Wärmespeichervermögens der Asphaltdeckschicht hat keinen signifikanten Einfluss auf deren Oberflächentemperatur. Im Winter ergeben sich tendenziell die gleichen Auswirkungen, aber in abgeschwächter Form, was die Gefahr der Eisbildung erhöhen und damit die Verkehrssicherheit beeinträchtigen kann. Trotz unterschiedlichen Schichtenaufbaus und unterschiedlicher Stoffkennwerte differieren die Oberflächentemperaturen von Autobahn und Landstraße nur sehr wenig. Das Vorhandensein einer hydraulisch gebundenen Tragschicht wirkt sich nicht auf die Oberflächentemperatur der Asphaltdeckschicht aus. Mittels Regressionsanalyse wurden schließlich allgemeingültige funktionale Zusammenhänge zwischen den Einflussgrößen und der Oberflächentemperatur als Zielgröße aufgestellt.

    Influence of heat emission, heat conductivity and heat capacity of minerals on the energy balance of road fixtures The heat transfer processes affecting the heat balance at the road surface and the corresponding formulas have been estimated from literature. They need to be taken into account by numerical simulations of the thermal behaviour of roads using a finite difference program of BAM. Validation calculations have been performed for comparison with measurements which had been carried out at a concrete road. They yield that the computer program is able to model very well all the heat transfer processes occurring at the road surface. The influence of light-coloured aggregates in the wearing course on the heat balance at the road surface was numerically investigated for two typical road constructions with asphalt wearing course (motorway and highway) each in two variants (with and without cement stabilised roadbase). Data of an extreme hot summer day and of an extreme cold winter day, respectively, according to the climatic conditions of the region around Freiburg in the year 2003 were taken for the climatic boundary conditions. In summer, during the day a large lowering in road surface temperatures can be achieved by increasing the reflectivity due to colour lightening of the motorway or highway surface, respectively, thus reducing the danger of rutting. By contrast, increasing the thermal conductivity of the wearing course will reduce the road surface temperature only by a few Kelvin. A modification of the heat storage capacity remains without effect on the road surface temperature. In winter, the described effects are similar but they take place in a smaller scale. The danger of ice formation on the road surface can thus be increased affecting the road safety. Despite of different road structures and different thermal material properties the difference between the surface temperatures of motorway and highway is very small. The presence of a cement stabilised roadbase does not have any effect on the road surface temperature. Regression analysis has been used to establish functional relationships universally valid between the influencing variables and the road surface temperature as dependant variable.


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    Titel :

    Einfluss der Wärmeabstrahlung, -leitfähigkeit und -kapazität von Mineralstoffen auf die Energiebilanz von Fahrbahnbefestigungen


    Weitere Titelangaben:

    Influence of heat emission, heat conductivity and heat capacity of minerals on the energy balance of road fixtures


    Beteiligte:
    Müller, Renate (Autor:in) / Pirskawetz, Stephan (Autor:in) / Weise, Frank (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2007


    Format / Umfang :

    45 Seiten, 38 Bilder, 14 Tabellen, 32 Quellen




    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch