Onderzoek Cedric Vuye

Abstract

Dit onderzoeksvoorstel beoogt een beter begrip en optimalisatie van hydronische asfaltverhardingen, waarbij ingebouwde buizen fungeren als een "vloerverwarmingssysteem", voor schone en duurzame energiewinning en verbeterde structurele integriteit. Het onderzoek richt zich op de complexe interactie tussen het stromingsveld van de vloeistof in de ingebouwde buizen en op het asfaltoppervlak, fluctuaties in asfalt- en vloeistoftemperatuur en mechanische reacties (veranderingen in asfaltstijfheid), waarbij hun gezamenlijke impact op het mechanische gedrag van hydronische asfaltverhardingen wordt onderzocht. Nieuwe experimentele technieken, zoals Digital Image Correlation en Fiber Bragg Grating sensoren, zullen worden gebruikt om het scheurgedrag en de spanning/rekverdeling onder verschillende omstandigheden te onderzoeken. Het onderzoek omvat drie hoofddoelen: het beoordelen van de structurele integriteit en mechanische eigenschappen met behulp van geavanceerde technologieën zoals XCT, het ontwikkelen van een uitgebreid thermo-hydromechanisch eindige-elementenmodel en het optimaliseren van de energieopbrengst met behoud van de structurele prestaties. Deze multidisciplinaire aanpak is zal leemtes in bestaand onderzoek opvullen en bijdragen aan aanbevelingen en richtlijnen voor het optimale ontwerp van hydronische asfaltverhardingen, die geïmplementeerd kunnen worden in toekomstige ontwerpen en constructies voor robuuste infrastructuur en hernieuwbare energiesystemen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Van den bergh Wim
• Mandaathouder: Ghalandari Mohammadtaher

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Scheurbestendigheid en zelfherstellend vermogen (healing) zijn twee van de belangrijkste mechanische eigenschappen van asfaltmengsels. Inzicht in deze eigenschappen is essentieel bij het ontwerp van duurzame wegconstructies. Om een fundamenteel begrip te ontwikkelen van het complexe gedrag van asfaltmengsels is onderzoek nodig op de micro (bitumen) en meso (mortel) subschaal. Ondanks eerdere inspanningen blijft ons fundamenteel begrip van healing beperkt. In de state-of-the-art, wordt Atomic Force Microscopy (AFM) gebruikt om de scheuren en healing in de microschaal te observeren. AFM beeldvorming levert echter slechts gegevens over een beperkt aantal experimentele stadia. Op grotere schaal, worden scheuren en healing onderzocht door vermoeiingstests, die uiterst tijdrovend zijn. Tenslotte is het in de beschikbare testen vaak onmogelijk om werkelijke healing te onderscheiden van herstel ten gevolge van andere omkeerbare fenomenen. In dit onderzoek worden verschillende nieuwe methoden voorgesteld om deze verschijnselen zowel op micro- als op mesoschaal te onderzoeken. Op microschaal wordt de dynamische evolutie van de microscheurtjes vastgelegd met behulp van een Confocal Laser Scanning Microscope (CLSM). Verder wordt op mesoschaal een Eindige Elementen Model gebruikt om een Convolutioneel Neuraal Netwerk (CNN) te trainen dat in staat is scheuren en healing in een bitumineuze mortel te beoordelen aan de hand van rekken geregistreerd via Digital Image Correlation (DIC).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Hasheminejad Navid

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De huidige aanpak om de kwaliteit van wegen te monitoren is gebaseerd op handmatige inspecties en is arbeidsintensief en relatief duur. Hybrid AI for Predictive Road Maintenance (HAIRoad) wil gebruik maken van (hybride) AI de conditie van het wegennet in kaart brengen en aanbevelingen doen voor wegonderhoud. Een efficiënte en robuuste datapijplijn zal worden ontwikkeld met behulp van MLOps tools, die het mogelijk maken om gemakkelijk te schakelen tussen de ontwikkeling van modellen en de implementatie/productie ervan. Drie demonstratoren zullen de haalbaarheid van de aanpak illustreren: één met de Haven van Antwerpen Bruges en twee op gemeentelijk niveau. De demonstratoren zullen toelaten om zowel de meer technische aspecten als het marktpotentieel te valideren. HAIRoad zal verschillende innovaties opleveren zoals geautomatiseerde detectie van de conditiestaat van een weg, nieuwe indicatoren voor wegbeheer, sensorfusie door informatie van meerdere sensoren te combineren, en de toepassing van hybrid-AI waarbij we fysieke modellen van wegdegradatie zullen opnemen in data-driven machine learning modellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Mercelis Siegfried
• Co-promotor: Anwar Ali
• Co-promotor: Daems Walter
• Co-promotor: Hasheminejad Navid
• Co-promotor: Hernando David
• Co-promotor: Steckel Jan
• Co-promotor: Vanlanduit Steve
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Van geluidsgevoelige gebieden tot oases van stilte: met het grootschalig burgeronderzoeksproject De Oorzaak leggen De Morgen (DM), het Universitair Ziekenhuis Antwerpen (UZA) en UAntwerpen de focus op geluid en geluidsbeleving in een stedelijke omgeving. We gaan in 2024-2025 na hoe bewoners van verschillende wijken in Antwerpen, Gent en Leuven het aanwezige omgevingsgeluid appreciëren. Aan de hand van vragenlijsten (subjectief), slimme geluidssensoren (objectief) en medisch onderzoek (UAntwerpen en UZA) wordt geclassificeerd welke geluiden gehoord worden, welk geluidsniveau deze geluiden hebben, hoe deze geluiden worden ervaren en welke impact ze hebben op de gezondheid, stress, slaap- en levenskwaliteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Casas Ruiz Lidia
• Co-promotor: Couscheir Karolien
• Co-promotor: de Bruijn Gert-Jan
• Co-promotor: Dens Nathalie
• Co-promotor: Hellinckx Peter
• Co-promotor: Lembrechts Jonas
• Co-promotor: Poels Karolien
• Co-promotor: Spacova Irina
• Co-promotor: Van Hal Guido
• Co-promotor: Vanoutrive Thomas

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Asfaltmengsels voor toplagen bevatten een polymeergemodificeerd bitumen (PMB), een additief dat de prestaties verbetert. Dit materiaal wordt heden gedowncycled, echter bij een meer effectieve recycling zou dit additief opnieuw en duurzaam ingezet kunnen worden. De belangrijkste werkpunten zijn tweeërlei: de mogelijkheid van het verouderde polymeer om samen met het nieuwe toegevoegde PMB de verwachte prestaties nog te kunnen verwezenlijken en de vorming van clusters van aggregaatdeeltjes met oud PMB, in de nieuwe mengsels. Deze niet-uniforme verdeling van componenten leidt tot lokale gebieden met bros bitumen en een slechte hechting rond clusters, resulterend in een gebrekkig materiaal. De voorgestelde methodologie omvat een diepgaand onderzoek naar het effect van veroudering op het langetermijngedrag van PMB-mengsels, met een innovatieve studie van samengestelde mengsels op verschillende dimensies. Hiermee verwerven we een fundamenteel inzicht in het effect van de deeltjesclusters. De gegevens zullen met behulp van machine learning leiden tot nieuwe inzichten en correlaties tussen de componenten met verschillende dimensies. Dit project combineert de expertise van drie Europese topinstellingen, UAntwerpen, EMPA, en de TU Wenen, tot unieke synergiën om de gestelde onderzoeksvragen aan te pakken. Uiteindelijk leidt deze nieuwe kennis tot het verder optimaliseren en verhogen van het hergebruik van PMB asfaltlagen voor nieuwe duurzame high-performance verhardingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Hernando David
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Industriële activiteiten en wegverkeer zijn de belangrijkste oorzaken van de uitstoot van verontreinigende stoffen zoals SO2, NOx en vluchtige organische stoffen (VOS). Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie woont meer dan 90% van de wereldbevolking op plaatsen waar de concentraties van verontreinigende stoffen de vastgelegde grenzen overschrijden. Op het gebied van milieusanering heeft de heterogene fotokatalyse met behulp van halfgeleiders, zoals TiO2, de laatste tijd veel belangstelling gewekt vanwege het vermogen om zonne-energie efficiënt om te zetten in chemische energie die schadelijke vervuilende stoffen via fotokatalyse kan afbreken. Verschillende onderzoeksstudies hebben veelbelovende resultaten opgeleverd met betrekking tot de afbraak van diverse vervuilende stoffen, uitgestoten door fossiele brandstoffen die door wegvoertuigen worden gebruikt. Vanwege de enorme oppervlakte van een fotokatalytische asfaltverharding en de nabijheid met betrekking tot de uitlaatgassen van auto's, worden ze genoemd als veelbelovende oppervlakken voor de vermindering van SO2, NOx, koolwaterstoffen en andere VOS aanwezig in de atmosfeer, maar ook roetdeeltjes afkomstig van zwaar verkeer. Voor TiO2 werkt dit echter enkel in aanwezigheid van ultraviolet (UV) licht en vocht/O2. Het zonlicht bestaat voornamelijk uit zichtbare en infrarode fotonen, waarbij slechts ongeveer 3%-5% van het zonnespectrum uit UV-licht bestaat. In deze zin is één van de belangrijkste aandachtspunten in de recente literatuur voor het verkrijgen van verbeterde fotokatalytische materialen, het doteren van TiO2-deeltjes met verschillende materialen, zoals Ce, Cu en Fe. Om fotokatalytische asfaltmengsels te verkrijgen, kunnen drie belangrijke technieken worden genoemd om de halfgeleidermaterialen op of in de asfaltmengsels aan te brengen: (i) spuitcoating, (ii) toevoeging in het asfaltmengsel, en (iii) modificatie van het bitumen. Spuitcoating is waarschijnlijk de meest efficiënte functionaliseringstechniek, omdat er kleinere hoeveelheden halfgeleidermateriaal nodig zijn. De immobilisatie van de halfgeleiderdeeltjes over het oppervlak van de asfaltmengsels is echter nog steeds een grote uitdaging. Het modificeren van het bindmiddel leidt tot een verminderde fotokatalytische efficiëntie, maar geeft aanleiding tot een betere immobilisatie en verbeterede rheologische eigenschappen. Een belangrijk aandachtspunt dat ook in aanmerking moet worden genomen, is de dispersie van de TiO2 nanodeeltjes. Anders kunnen ze agglomereren en daardoor de fotokatalytische efficiëntie verminderen. Samenvattend is het hoofddoel van dit project de studie van de belangrijkste uitdagingen voor een zonneactief fotokatalytisch asfaltmengsel dat zowel efficiënt als duurzaam is. Dit omvat het implementeren van de laatste ontwikkelingen met betrekking tot gemodificeerde TiO2 nanodeeltjes en het bestuderen van belangrijke aspecten zoals dispersie en immobilisatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Omranian Seyed Reza
• Co-promotor: Verbruggen Sammy
• Mandaathouder: Abadeen Ali Zain Ul

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoek naar de visco-elastische eigenschappen van bitumineuze mortels kan leiden tot een beter begrip van het gedrag van asfaltmengsels en daarmee tot het ontwerp en de bouw van kosteneffectieve en duurzame wegconstructies. Hoewel bitumineuze mortel wordt beschouwd als de ontbrekende schakel tussen bindmiddel en asfaltmengsels, toch zijn er nog geen gestandaardiseerde testen om het visco-elastische gedrag te kwantificeren. De state-of-the-art methodes om de eigenschappen van deze materialen te vinden, zijn tijdrovend en maken gebruik van klassieke meetinstrumenten die alleen een globaal beeld geven van het hele monster. In dit onderzoek worden nieuwe versnelde mechanische testprocedures ontwikkeld die gebruik maken van de trillingsrespons van de monsters om de complexe modulus en de vermoeiingseigenschappen van de onderzochte bitumineuze mortels te bepalen. Verschillende optische meettechnieken worden gebruikt en gecombineerd om deze nieuwe methodes te ontwikkelen en te valideren. Deze methoden zullen een grote stap voorwaarts betekenen voor de wegenbouwsector omdat de testtijd wordt teruggebracht van uren/dagen tot enkele minuten. Dit laat toe om onderzoek te doen naar veel meer monsters en om het mengselontwerp te verbeteren. Bovendien kunnen de veldmetingen met de gecombineerde optische meettechnieken licht werpen op enkele sterk onderzochte aspecten van asfaltmengsels, zoals de mengefficiëntie, zelfverhitting tijdens vermoeiingstesten of de locatie van microscheuren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Vanlanduit Steve
• Mandaathouder: Hasheminejad Navid

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De provincie Utrecht (Nederland) overweegt grootschalige toepassing van asfaltcollectoren bij de reconstructie van de N233 Rondweg-Oost te Veenendaal. De door het asfalt op te wekken duurzame warmte kan worden gebruikt om woningen te verwarmen in aangrenzende woonwijken. Er is reeds een verkennende studie uitgevoerd naar de technisch-economische haalbaarheid van het concept. Op basis van de uitkomsten van deze studie ziet de Provincie kansen, maar heeft eveneens nu behoefte aan een verdiepingsslag. Aan TNO (Nederland) en UAntwerpen is gevraagd om deze verdiepende studie uit te werken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Hernando David
• Co-promotor: Van den bergh Wim

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Gezien steeds meer aandacht wordt besteed aan de levensduur van nieuwe asfaltverhardingen, worden mechanische prestatiekenmerken van asfaltmengsels op korte en lange termijn nagenoeg altijd opgenomen in nieuwe projecten binnen onze onderzoeksgroep. De beproeving van de stijfheid en vermoeiingsweerstand zijn twee belangrijke proeven om de mechanische eigenschappen van een asfaltmengsel te beschrijven. Om dit te doen, kocht de onderzoeksgroep in 2017 een UTM (Universal Testing Machine) aan. Dit toestel, dat op enkele jaren onmisbaar is geworden in ons onderzoek, heeft echter beperkingen op vlak van technische specificaties enerzijds, en beschikbaarheid door het frequente gebruik anderzijds. Om deze beperkingen op te vangen en de continuïteit van onze onderzoeksactiviteiten te kunnen waarborgen, wordt er in dit project een nieuw toestel aangekocht om de prestatiekenmerken van asfaltmengsels beter en uitgebreider te bepalen. Het betreffende toestel is o.a. in staat dynamische stijfheids- en vermoeiingstesten uit te voeren volgens de AASHTO normen, dewelke internationale referenties zijn. De benodigde accessoires en set-ups voor het uitvoeren van de beoogde proeven zijn voorzien in deze projectaanvraag.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Cao Zhi
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bitumineuze mortel kan beschouwd worden als de ontbrekende schakel tussen bindmiddel en asfaltmengsels en kreeg in de laatste decennium meer aandacht. Onderzoek naar de mechanische eigenschappen van bitumineuze mortels kan leiden tot een beter begrip van het mechanische gedrag van asfaltmengsels en daarmee tot het ontwerp en de bouw van kosteneffectieve en duurzame wegen. De state-of-the-art tests om de eigenschappen van deze materialen te vinden zijn cyclische belastingsproeven, die tijdrovend zijn en gebruik maken van klassieke meetinstrumenten die alleen een globaal beeld geven van de mechanische eigenschappen van het hele monster. In dit onderzoek worden nieuwe versnelde mechanische testprocedures ontwikkeld die gebruik maken van de trillingen van de monsters om de complexe elasticiteitsmodulus, de vermoeiingseigenschappen en het healingvermogen van de bitumineuze mortels te bepalen. Verschillende optische meettechnieken worden gebruikt en gecombineerd om deze nieuwe methodes te ontwikkelen en te valideren. Deze methoden kunnen een grote stap voorwaarts zijn in de wegenbouw omdat de testtijd wordt teruggebracht van uren/dagen tot enkele minuten. Dit laat toe om onderzoek te doen naar meer monsters en om het mengselontwerp te verbeteren. Bovendien kunnen de veldmetingen met de gecombineerde optische meettechnieken licht werpen op enkele sterk onderzochte aspecten van asfaltmengsels, zoals de mengefficiëntie, zelfverhitting of de plaatselijke healing van microscheuren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Vanlanduit Steve
• Mandaathouder: Hasheminejad Navid

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project wordt uitgevoerd door Universiteit Antwerpen en VITO, en ondersteund door het Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw (OCW). Twee mogelijke oplossingen worden hierbij onderzocht om de vrijgave van zink uit rubbergranulaat te verhinderen; enerzijds door het coaten van de rubberkorrels (UAntwerpen) en anderzijds door de vrijkomende schadelijke bestanddelen op te vangen in een sorbent voor ze in de omgeving terecht komen (VITO). Eventuele oplossingen kunnen nadien (fase II) echter verder ontwikkeld worden en ook dienen voor diverse toepassingen van rubbergranulaat waar de milieuproblematiek een rol speelt. In het vervolgonderzoek zal eveneens aandacht besteed worden aan de recycleerbaarheid en duurzaamheid van beide oplossingen (invloed van veroudering en/of uitzonderlijke weersomstandigheden).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Billen Pieter
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Blust Ronny
• Co-promotor: Dardenne Freddy
• Co-promotor: Vande Velde Christophe
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Beoordeling van nieuwe Crumb rubber (CR) -voorstellen voor Green.er. De doelstellingen van dit project zijn de volgende: 1. Een samenvatting van de relevante wetgeving bij het gebruik van kruimelrubber als bouwmateriaal voor Vlaanderen, Wallonië, Brussel en de Europese Unie; 2. Een "position paper" over ecotoxiciteit met betrekking tot de mogelijke risico's van combinaties van toxische stoffen, zelfs wanneer de afzonderlijke verontreinigingen binnen hun in de wetgeving opgenomen kwaliteitsnormen vallen. Het document zal informatie geven over ecotoxicologische risico's van projecten waarbij CR wordt gebruikt. De paper zal zich toeleggen op de wetgeving en de methodes voor de beoordeling van ecotoxicologische risico's; 3. Een checklist voor nieuwe aanvragers met betrekking tot milieuoverwegingen (uitloging, VOC-emissies, ecotoxiciteit, ...); 4. Beoordeling van nieuwe projectvoorstellen voor Greener door een groep van deskundigen, beperkt tot de potentiële milieueffecten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Dardenne Freddy
• Co-promotor: Teuchies Johannes
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In Vlaanderen wordt meer en meer aandacht besteed aan duurzame wegstructuren, doch eerder aan de verharding. De komende decennia zullen we ook ter plaatse van bestaande wegen de funderingen en onderfunderingen moeten vernieuwen, op de meest duurzame (sustainable) manier. Alleen dit zal ons toelaten onze weginfrastructuur, die van primair economisch en maatschappelijk belang is, te bestendigen voor de volgende generaties. In het buitenland zien we meer en meer innovatief materiaalgebruik voor funderingen: nieuwe materiaalvormen (bijv. geopolymeren) en productietechnologieën (bijv. emulsies, schuimbitumen). In dit project werd één van de veelbelovende innovatieve technologieën ingezet: recycling van verouderde asfaltverhardingen tot gebonden funderingen met schuimbitumentechnologie. Met deze technologie wordt het bestaande asfalt eerst afgefreesd en gebroken tot een aggregaat. Vervolgens wordt het aggregaat verwerkt met een hydraulisch bindmiddel en schuimbitumen tot een semi-gebonden mengsel (FOAM). FOAM wordt vervolgens vervoerd tot de werf en (koud) verdicht, net zoals ongebonden funderingsmateriaal. Eventueel kan het proces zelfs in situ gebeuren, met emulsie en de aanwezige fundering. In dit project werd het asfalt gebroken en in de buurt van de werf tot granulaat herleid en in omgevingstemperatuur gemengd tot een bitumen-gebonden mengsel. Het ter plaatse kunnen frezen, mengen en verwerken spaart vooral transport uit, hetgeen leidt tot een lagere milieu-impact en economische balans. Dit project omvatte een marktstudie, een uitgewerkte labo-methodiek om kwalitatieve mengsels te ontwerpen met een alternatieve verdichting die beter toepasbaar is voor aannemers, richtlijnen voor procescontrole, een uitgewerkt wegontwerpmethodiek met standaardstructuren, de aanleg van twee proefvakken met verschillende secties en een uitgebreide LCA-LCCA berekening die aantoont dat deze wegstructuur een gunstig alternatief is voor gebonden en ongebonden funderingen. Het gebruik van FOAM laat toe om op een economische manier meer wegenbouwmaterialen ter plaatse te recyclen, met een evenwaardige mechanische kwaliteit en minder milieu-impact.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Craeye Bart
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het voornaamste doel van dit onderzoek is om na te gaan wat de barrières zijn die het gebruik van gerecycleerd bandenrubber in Belgische asfaltwegdekken verhinderen en om vervolgens marktklare oplossingen te ontwikkelen die aan de wegbeheerders kunnen voorgelegd worden. De voornaamste verwachte resultaten binnen de tweede fase van dit project zijn de volgende: opschaling van het rubber gemodificeerd bitumen naar asfalttoepassingen, uitlogingsproeven, analyse van de recycleerbaarheid en een LCA/LCC studie van rubber gemodificeerd asfalt. Het laatste werkpakket omvat de nodige vervolgstappen om het eindproduct in één of meerdere proefvakken aan te leggen en uiteindelijk goedgekeurd te krijgen voor de Belgische markt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Van den bergh Wim

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Asfaltverhardingen moeten bestand zijn tegen de gevolgen van het weer (d.w.z. UV-, regen- en vries-dooi cycli) en (zware) verkeersbelasting tijdens hun levensduur, met behoud van de noodzakelijke mechanische prestaties, bijv. beperkte spoorvorming, weerstand tegen vermoeidheid en waterbestendigheid, en het bieden van comfortabele en veilige rijomstandigheden wat betreft de oppervlakte-eigenschappen, rekening houdend met de slipweerstand en de textuur. Recentelijk is niet alleen onderzoek gedaan naar de mechanische prestaties of de algehele milieu-impact van asfaltverharding, maar is er ook meer aandacht besteed aan slimme verhardingen, zoals fotokatalytische verhardingen. In de meeste gevallen worden TiO2-nanodeeltjes (halfgeleidermateriaal) gebruikt als fotokatalysator voor diverse doeleinden, meestal voor de fotokatalytische afbraak van lucht- en watervervuiling, omdat het effectief, niet-toxisch, gemakkelijk verkrijgbaar en goedkoop is. Door de enorme oppervlakte van de wegverhardingen en de nabijheid van de uitlaatgassen van auto's wordt het fotokatalytisch vermogen van asfaltwegdekken als veelbelovend voor de luchtzuivering genoemd. TiO2 is in staat om onder UV-licht (slechts 3-5% van het zonnespectrum) te reageren met vervuilende gassen, zoals NOx en SO2, waardoor respectievelijk in water oplosbare nitraten en sulfaten ontstaan, die door de regen gemakkelijk van de asfaltverharding worden verwijderd. Het heeft ook het potentieel om roet, (gemorste) olie en vluchtige organische stoffen (VOS) af te breken. In dit project willen we i) de effecten van het verkeer op de fotokatalytische efficiëntie verder onderzoeken, ii) mogelijke negatieve effecten op de verkeersveiligheid bepalen (slipweerstand) en iii) een in-situ testopstelling ontwikkelen om de NOx-reductie te meten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Denys Siegfried
• Co-promotor: Tytgat Tom
• Co-promotor: Van den bergh Wim

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project wordt een innovatieve methodologie ontwikkeld om met behulp van de Laser Scanning Confocaal Microscoop (LSCM) het gedrag van bitumineuze bindmiddelen en mortel onder specifieke fysieke en mechanische omstandigheden, alsook de impact van verschillende additieven, te onderzoeken. Bitumen, een oliederivaat, is een belangrijk bindmiddel dat gebruikt wordt in asfaltmengsels, dakbaanmaterialen en emulsies. Naar aanleiding van de circulaire economie visie wordt van dit materiaal een hoger recyclinggehalte en een langere levensduur verwacht in toekomstige toepassingen. Dit biedt namelijk economische en ecologische voordelen. Een LCA-studie toonde aan dat een asfaltonderlaag met 40% asfaltgranulaat, ca. 25% goedkoper is en dat de totale milieubelasting met 6% vermindert ten opzichte 0% recycling. Een langere levensduur en kwaliteit vermijden mobiliteitsproblemen en cumulatieve schade. In de meeste gevallen worden beide aspecten bewezen door mechanische tests in het laboratorium. Efficiënt gebruik van dit materiaal vereist echter steeds meer wetenschappelijk inzicht in het structureel gedrag van het bitumen. Om de huidige duurzaamheidsvisie positief bij te stellen, moeten naast de mechanische eigenschappen ook de fysisochemische aspecten in aanmerking worden genomen. In het bijzonder dient dit te gebeuren bij hogere recyclingpercentages, vezelversterking en specifieke additieven, die het zelfherstellend vermogen en de weerstand tegen vermoeidheid verbeteren. Bovendien hebben we bij de ontwikkeling van innovatieve technologieën, zoals het toevoegen van slimme vezels, en het begrijpen van het gedrag van het bitumineuze mengsel, b.v. het verouderingsmechanisme, gevalideerde fysiso-chemische modellen nodig. In dit project worden de mechanische en fysico-chemische methodes gebruikt om de eigenschappen van bitumineuze monsters (bitumen en mortel) te onderzoeken. Er wordt een nieuwe technologie geïntroduceerd en gevalideerd: de nieuwste LSCM maakt metingen over een gebied van 50 mm mogelijk met een nanometer resolutie (5 nm in de Z-richting en 10 nm in de XY-richting). Met deze technologie kan het bitumenoppervlak snel (5 s meettijd) worden gescand om aspecten zoals beestructures (wasgehalte) en bitumencoating (adhesie tussen bindmiddel en granulaat) te visualiseren. Verder worden ook het oppervlakteprofiel en de filmdikten gemeten, wat belangrijk is in de analyse van bitumenmengsels. Ten slotte wordt er door het combineren van de kwalitatieve afbeeldingen met de Digital Image Correlation (DIC)-methodologie, gedetailleerde kwantitatieve resultaten verkregen en zullen wijzigingen in het bitumineuze mengsel op nanometerschaal, b.v. tijdens het mengen of helen, bepaald kunnen worden. De LSCM technologie zal samen met mechanische tests (Dynamic Shear Rheometer, trekproeven, Fraass-buigpunt) gebruikt worden om o.a. het verouderings- en herstellingsproces, recycling en het gebruik van additieven, zoals vezels, vermalen bandenrubber en verjongers te onderzoeken. Het project is onderverdeeld in drie stappen: - de integratie en aanpassing van deze nieuwe hightech-apparatuur aan bitumenonderzoek in EMIB-bitumenlaboratorium, inclusief Matlab-software voor gegevensanalyse; - de ontwikkeling van een methodologie voor het testen van bitumineuze monsters met behulp van een LSCM met het oog op een breed inzicht van bitumenmorfologie en fysischchemische mechanismen, gerelateerd aan veroudering / herstelling, verbeterd gebruik van additieven en ter verificatie voor mechanische testen. Een open-source database van 6 binders, met de fysisch-chemische en reologische eigenschappen, zal beschikbaar worden gesteld en een afgesloten database met de speciale binders zal beschikbaar zijn voor onderzoek binnen samenwerkingsverbanden. - uitwerken van valorisatietrajecten voor het ontwerpen van nieuwe materialen in een bitumineuze matrix, zoals slimme vezels of verbeterd rubber-gemodificeerd bitumen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Aangezien beide aanwezige gyratoren aan het einde van hun levensduur zijn (aankoop in 2000 en 2008), met tal van problemen qua kalibratie en uitval, wordt er in dit project een nieuwe gyrator aangekocht voor onderzoeksdoeleinden. Dit toestel is essentieel als eerste stap in asfaltonderzoek aangezien tal van gestandaardiseerde testmethoden, zoals vermoeiing en watergevoeligheid, gebruik dienen te maken van volgens de norm EN 12697-31 gecompacteerde proefstukken. Met dit toestel worden cilindrische asfaltproefstukken met een diameter van 100 of 150 mm gecompacteerd, inclusief het real-time controleren en opmeten van belangrijke onderzoeksparameters zoals het percentage holle ruimte en de schuifspanning. Verder kunnen de hoogte en schijnbare volumieke massa van het proefstuk worden gecontroleerd en weergegeven. Alle benodigde accessoires zoals mallen voor zowel standaard als op verlaagde temperatuur geproduceerde asfaltmengsels zijn voorzien in deze projectaanvraag.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Van den bergh Wim

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project gebruiken we drones om schade in infrastructuur te detecteren en op te volgen: windturbines, bruggen, sluizen, gebouwen, zonnepanelen, etc. Om een efficiënte vluchtplanning toe te laten voeren we een onderzoek uit naar bestaande vluchtplanningstools. Verder ontwikkelen we machine learning technieken om schade op een automatische manier te detecteren in de grote hoeveelheid beelden. Daarnaast onderzoeken we een methode om de evolutie van de schade in kaart te brengen. Er worden een 9-tal case studies uitgewerkt doorheen het project. De project is een samenwerking tussen UAntwerpen en WTC en bevat ook een gebruikersgroep van een 20-tal bedrijven (drone piloten en eigenaars van infrastructuur).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vanlanduit Steve
• Co-promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het voornaamste doel van dit onderzoek is om na te gaan wat de barrières zijn die het gebruik van gerecycleerd bandenrubber in Belgische asfaltwegdekken verhinderen en om vervolgens marktklare oplossingen te ontwikkelen die aan de wegbeheerders kunnen voorgelegd worden. De voornaamste verwachte resultaten binnen de eerste fase van dit project zijn de volgende: detectie van eventuele toxiciteit of gezondsheidsrisico's bij het gebruik van gerecycleerd bandenrubber als modificatie in bitumen (o.a. meting van de vluchtige organische componenten) en vergelijking van de mechanische en rheologische eigenschappen van bitumen gemodificeerd met gerecycleerd bandenrubber (CRmB) met commercieel verkrijgbare polymeer gemodificeerd bitumen (PmB).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In een recente publicatie van de Wereldgezondheidsorganisatie wordt aangeraden om de (gewogen) geluidsniveau's ten gevolge van verkeerslawaai voor de ganse dag (Lden) lager dan 53 dB(A) en gedurende de nacht (Lnight) lager dan 45 dB(A) te houden. Aangezien deze aanbevelingen nog strikter zijn dan de vorige, kan men een geleidelijke toename van geluidsreducerende maatregelen in België en Europa verwachten. Recent onderzoek toont eveneens aan dat de effectieve impact op de gezondheid door geluidsreducerende maatregelen nog te weinig onderzocht werd. Het is daarom belangrijk dat deze link nog verder onderzocht wordt. In dit project zal getracht worden een antwoord te formuleren op deze kwestie, specifiek voor twee types van geluidsreducerende maatregelen: geluidsreducerende wegdekken en geluidsschermen. Dit zal gerealiseerd worden door bestaande data (akoestische metingen en resultaten van bevragingen) te combineren met resultaten bekomen uit gedetailleerde geluidskaarten (Lden en Lnight), berekend in IMMI. Twee testlocaties, uitgerust met zogenaamde Dunne Geluidsreducerende Deklagen, vijf controlestraten (alle straten zijn gelegen in Antwerpen) en zeven locaties uitgerust met geluidsschermen (verspreid over Vlaanderen), maken deel uit van dit onderzoek. Een tweede doel is het bepalen van de impact van schade aan het wegdek op geluidskaarten, door het gebruiken van beschikbare CPX-resultaten als input voor geluidskaarten van een stadskern enerzijds, en de geluidsfragmenten te analyseren met behulp van psycho-akoestische parameters en in luistertests anderzijds. Hiervoor zal eerst gestart worden met het verzamelen van relevante CPX-fragmenten in een database (verschillen in snelheid, type wegdek, leeftijd en aanwezige schade, …) alvorens ze te analyseren met behulp van de Psysound Matlab toolbox.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Kennis van de mechanische eigenschappen van materialen is absoluut noodzakelijk bij het simuleren van het gedrag van structuren en systemen in diverse ingenieurswetenschappen: bouwkunde (gebouwen, bruggen, wegen, …), elektromechanica (vliegtuigen, auto's, …), biomedische wetenschappen (implantaten, prothesen, …) en in de elektronica (halfgeleider materialen). Bijkomend kan deze kennis gebruikt worden als manier om optredende schade in een structuur of systeem tijdens de gebruiksfase snel op te sporen en om hieruit de overblijvende levensduur in te schatten. De voorgestelde hybride inverse modellering om materiaaleigenschappen te karakteriseren, maakt gebruik van twee voorheen gescheiden technieken om de mechanische eigenschappen te schatten. Het simultaan gebruiken van deze twee technieken werd nog nooit eerder toegepast. Via het gebruik van laser Doppler vibrometrie voor de optische meting van zowel resonerende (bij lage frequenties) als propagerende oppervlaktegolven (bij hoge frequenties), kunnen modale parameters en golfpropagatieparameters gelijktijdig bepaald worden. Na het vergelijken van deze resultaten met Eindige Elementen en analytische modellen en via een inverse modellering met intelligente optimalisatie-algoritmen zal het mogelijk zijn om meer materiaal eigenschappen te identificeren, met een verbeterde nauwkeurigheid en op een kortere tijdsspanne. Dit biedt mogelijkheden om ook complexere materialen (bijv. een gelaagd poro-elastisch wegdek) in situ te beproeven. De voorgestelde methode zal tot verschillende innovaties leiden, zowel op het meettechnische vlak, als op het gebied van dataverwerking en optimalisatie. De procedure zal toegepast worden in drie verschillende toepassingsgebieden: asfalt wegdekken (bouwkunde), composietmaterialen (elektromechanica), en op een trommelvlies en beenmateriaal (biomedische toepassing).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Dirckx Joris
• Co-promotor: Hasheminejad Navid
• Co-promotor: Vanlanduit Steve

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de Vlaamse overheid. UA levert aan de Vlaamse overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds Stad Antwerpen. UA levert aan Stad Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Van den bergh Wim

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject