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Grundlagen zur Struktur- und Materialoptimierung von Asphaltbefestigungen

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[Quelle: https://d-nb.info]

Das Bundesfernstraßennetz der Bundesrepublik Deutschland umfasst eine Gesamtlänge von 51.000 km, unterteilt in 13.000 km Bundesautobahnen und 38.000 km Bundesstraßen [BMVI 2017]. Die große Herausforderung der nächsten Jahre/Jahrzehnte wird in der Erhaltung sowie dem Ausbau des Bundesfernstraßennetzes bestehen. Die Lösung dieser enormen Herausforderungen mit der Gewährleistung einer dauerhaften Verfügbarkeit der Straßeninfrastruktur erfordert innovative Ansätze in der Dimensionierung des Oberbaus sowie in der Materialoptimierung der eingesetzten Baustoffe und Baustoffgemische. Die heute fast ausschließlich angewendete konventionelle Dimensionierung des Straßenoberbaus, basierend auf den Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO 12), stellt aufgrund der fehlenden Kopplung der Leistungsfähigkeit der eingesetzten Baustoffe an den eigentlichen Dimensionierungsprozess keinen zielorientierten Lösungsansatz dar. Die aus technologischer sowie wirtschaftlicher Sicht dringend erforderliche Innovation in der Dimensionierung von hoch belasteten Straßen kann nur mit Anwendung der rechnerischen Dimensionierung realisiert werden. Die Ausrichtung auf eine Qualitätsbeurteilung basierend auf dem Nachweis einer rechnerischen Nutzungsdauer ist eine wesentliche Zielstellung, um eine dauerhafte und langlebige Verfügbarkeit der Straßeninfrastruktur sicherzustellen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht in dem Aufzeigen der Möglichkeiten, die mit der Anwendung der rechnerischen Dimensionierungsverfahren nach den RDO Asphalt verbunden sind, sowie der Darstellung des innovativen Kerns, der sich im Vergleich zu der konventionellen Vorgehensweise in der Festlegung des Oberbaus von Straßenbefestigungen auf der Grundlage einer Standardisierung gemäß den RStO abbildet. Des Weiteren werden erweiterte Möglichkeiten in der Anwendung von rechnerischen Verfahren beschrieben und diskutiert, sowie Perspektiven in deren Anwendung aufgezeigt. Die Zeit für eine richtungsweisende Veränderung in der Dimensionierung des Oberbaus von Straßenbefestigungen ist nicht nur aus volkswirtschaftlicher Sicht längst überfällig.

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F. Schmidt-Döhl, L. Franke, C. Jehn
Nachträgliche Alkaliaufnahme der Betondecken von Verkehrswegen und der Prüfkörper in Performance-Tests infolge von Taumittel-Beaufschlagung. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3330
2016, 52 S., 26 Abb. u. 43 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Straßenbau besteht durch ein hohes Verkehrsaufkommen die Forderung nach dauerhaften Fahrbahndecken, die einer hohen Belastung standhalten. Fahrbahndecken aus Beton sind hierbei gegenüber Asphaltdecken im Vorteil. Zudem gewährleistet die Helligkeit der Betone eine erhöhte Verkehrssicherheit. Jedoch gibt es auch Nachteile, die dieser Baustoff mit sich bringt und die in Form von Schäden und damit verbundenen Kosten manchmal erst nach Jahren ans Licht gelangen. Der in den Medien in diesem Zusammenhang verwendete Begriff ?Betonkrebs? bezeichnet Schäden auf Grund einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR). In Deutschland stehen 350 km Autobahnfahrbahn unter Verdacht an dieser ?Krankheit? zu leiden. Betonfahrbahndecken sind Bedingungen ausgesetzt, die eine schädigende AKR begünstigen: Feuchteeinwirkung, Zufuhr von Alkalien durch Streusalze im Winter sowie große lastabhängige Beanspruchungen. In Performance-Prüfungen konnte durch Alkalizufuhr von außen die schädigende Wirkung von Natriumsalzen gezeigt werden. Alkalien in Betonen reagieren unter bestimmten Voraussetzungen mit reaktionsfähiger Kieselsäure aus der Gesteinskörnung zu einem Gel, welches sich unter Volumenzunahme bildet und so zu erheblichen Schäden in Bauwerken führt (Alkali-Kieselsäure-Reaktion). Bereits seit 1974 existiert in Deutschland eine Richtlinie zur Vermeidung solcher Schäden. Trotz dieser Vorkehrungen stellt die Alkali-Kieselsäure-Reaktion gerade im Betonstraßenbau ein Problem dar, denn durch Streusalze werden im Winter von außen zusätzliche Alkalien zugeführt. Die dynamische Beanspruchung der Fahrbahndecken erzeugt außerdem Pumpeffekte und dadurch beschleunigte Transportprozesse im Inneren des Betons. Ziel des Forschungsprojektes ist es, die Anreicherung des Alkaligehaltes im Bindemittel der Betone infolge von Taumittel-Beaufschlagung zu ermitteln. Dazu werden Bohrkerne aus alkaligeschädigten Betonfahrbahnen entnommen und untersucht. Mit einem neu entwickelten Analyseverfahren wird das Na2O-Äquivalent des Bindemittels in verschiedenen Tiefen der

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Ulrich Book, Frank Huppertz, Jürgen Neisecke
Entwicklung von verlässlichen Prüf- und Bewertungskriterien für das Verschleißverhalten und die Dauerhaftigkeit rissüberbrückender OS-Beschichtungen für befahrbare Betonflächen
Bauforschung, Band T 3208
2015, 102 S., zahlr. Abb., Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Beim Neubau und bei der Instandsetzung frei bewitterter Parkdecks werden als Betonschutz häufig rissüberbrückende Beschichtungssysteme verwendet. Für diesen Anwendungsfall kommen vor allem flexible Polyurethanharz- oder Polyurethan-Epoxidharzkombinationen zum Einsatz. Diese Werkstoffe besitzen niedrige E-Moduln und hohe Reißdehnungen und sind somit sehr flexibel und weich eingestellt. Trotzdem findet man bei solchen Beschichtungssystemen in der Praxis häufig - vor allem in mechanisch hoch belasteten Bereichen, wie z. B. Kurven, Auffahrten, Rampen und Spindeln - immer wieder typische Verschleißschäden in Form von Rissen und Schichtdickenabbau bis hin zum völligen Versagen des gesamten Oberflächenschutzsystems. Das Verschleißverhalten dieser befahrenen, rissüberbrückenden OS-Systeme hängt von einer Vielzahl unterschiedlicher Beanspruchungs- und Werkstoffparameter ab. Bisherige Prüfverfahren, die die Befahrbarkeit eines Bodens simulieren, beruhen hingegen noch stark auf Empirie sowie auf den jeweiligen Erfahrungen von Herstellern und Anwendern derartiger Systeme. Es ist daher davon auszugehen, dass zurzeit keine allgemein gesicherte Prüfmethode verfügbar ist, welche weder die Dauerhaftigkeit in Bezug auf die Beanspruchung aus dem Fahrverkehr zuverlässig nachweisen kann noch irgendwelche praxisrelevanten Aussagen zum Verschleißverhalten während der Verkehrsbelastung ermöglicht. In dem vom DAfStb geförderten Forschungsvorhaben sollte daher nach einer detaillierten Vorstudie grundsätzlich geklärt werden, wie und unter Nutzung von welchem der bisherigen Prüfverfahren sowohl die Größe des Verschleißes als auch - als ganz wesentliche Erkenntnis - dessen zeitlicher Verlauf an OS-Systemen zerstörungsfrei ermittelt und dokumentiert werden können.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Voß, Karl-Uwe
Guidance on the design and installation of paved concrete gutters (Part 2) (kostenlos)
BFT International, 2022

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Welker, Antje; Huber, Maximilian; Schäfer, Christian
Neue methodische Untersuchungen zur Bestimmung von AFS63 (feine abfiltrierbare Stoffe) in Verkehrsflächenabflüssen
GWF Wasser Abwasser, 2022

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Wellner, Frohmut; Zeißler, Alexander
Baustoff- und strukturoptimierte Asphaltbefestigungen
Straße + Autobahn, 2022

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Garrecht, Harald
Potentials for future infrastructural projects. Slip-form paving in road construction
BFT International, 2020

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Rajewski, Gregor
Straßen- und Flugbetriebsflächen - ein himmelweiter Unterschied?
Straße + Autobahn, 2020

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