Development of a self-healing asphalt road via induction heating

• Research unit: FEDRO RBT
• Project number: ASTRA2011/012_OBF

Key words (English)

asphalt self-healing, steel fibers, induction heating, preventive maintenance

Short description (German)

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, Asphaltbeton mit erhöhten Selbstheilungs-Eigenschaften zu erzeugen: Wenn ein alternierendes magnetisches Feld in der Nähe eines Asphaltbetons mit eingebetteten metallische Fasern erzeugt wird, kann ein alternierender elektrischer Strom in den Fasern induziert werden und diese können sich dank des Joule Prinzips erwärmen. Dieses System kann als präventive Unterhaltsmassnahme zur Erhöhung der Lebesdauer von Asphaltbeton-Belägen verwendet werden.
Diese Forschungsarbeit gliedert sich in drei Hauptphasen: In einer ersten Phase werden die Fasem zum Erreichen eines optimalen Heizeffekt selektiert. In der Zweiten Phase wird der Heizeffekt im Labor kalibriert und in einer dritten Phase wird die Wirksamkeit auf einer Teststrecke untersucht. Als direktes Ergebnis dieses Projektes soll eine optimierte Asphaltbeton Mischung vorgeschlagen werden, welche sich für eine möglichst schnelles Selbstheilung eignet. Zudem wird erwartet, dass sich dadurch ein Asphalt mit erhöhten Festigkeitseigenschaften herstellen lässt. Auf diese Weise dOrften sich im Vergleich zu konventionellen Belägen auch dünnere und dauerhaftere Asphalt- Belagsschichten herstellen lassen, weil durch die Wirkung der Fasem das Material stärker wird und Risse relativ leicht repariert werden können. Zudem eignet sich dieser Asphalttyp möglicherweise auch für heikle Stellen mit hoher Belastung zu Verringerung des Schadenspotentials, beispielsweise bei Kreisel.

Short description (English)

an asphalt concrete where metallic fibers have been em-bedded, an alternating electrical current can be induced in the fibers and they can be heated thanks to the Joule principle. This system will be used as a preventive maintenance method to increase lifetime of asphalt concrete pavements.
This research is structured in three main phases: In a first stage, the fibers for an optimum heating will be selected. In the second phase, the healing effect will be calibrated in the laboratory and in a third phase, it will be studied in a test track. Direct results of this project will be an optimized mixture of asphalt concrete for very fast self-healing. Besides, an asphalt material with an increased strength will be obtained.
Moreover, thinner and more durable asphalt layers in the road will be needed, because the material will be stronger due to the action ofthe fibers and, cracks can be easily repaired. Finally, this type of asphalt can be used in critical sections, with high loads, such as roundabouts to mlnlmize damage levels.

Project aims (German)

•  Analyse der Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit von Asphalt Beton, der zur Induktions-Erwärmung modifiziert wurde, unter Berücksichtigung der schweizerischen Vorschriften, Klima und Verkehrsbedingungen
•  Entwicklung von Testverfahrens, um die Selbstheilung in unmodifizierten Asphaltbelägen mit jenen zu vergleichen, die für die Induktions-Erwärmung modifiziert wurden. Diese sollten anwendbar sein für Labormaterialien und Praxisbeläge
•  Entwicklung von Kriterien für die Nutzung und den Unterhalt einer "Induktlons-Erwärmungs-Strasse" in Abhängigkeit der Verkehrsbedingungen und des Belagstypes
•  Erarbeitung von praktischen Erkenntnissen bezüglich Belags-Heilung unter dem Aspekt der Tragfähigkeitshöhung des Strassenoberbaues und der mögliche Reduktion der vorhandenen Dicke von Belagsschichten
•  Erarbeitung von Grundlagen für künftige Normierung

Project aims (English)

• To analyze the effectiveness and durability of asphalt concrete modified for induction heating under the Swiss regulations, climatic and traffic conditions.
• To develop a test methodology to compare asphalt self-healing in unmodlfied pavements with modified pavements for induction-heating. This methodology is referred for materials in the laboratory and for real pavements.
• To develop criteria for the use and maintenance of an induction-heating road depending on the traffic conditions and on the pavement type.
• To develop knowledge regarding the possible reduction of the installed thickness of pavement layers thanks to the healing.
• To provide a basis for future standardization.

Berichtsnummer (German)

1547

Berichtsnummer (English)

1547