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Verbundvorhaben Hybrides Ertüchtigungssystem für die Straßenerhaltung unter Einsatz neuartiger Werkstoffe - HESTER. Schlussbericht

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[Quelle: https://www.tib.eu]

Hauptziel des Forschungsvorhabens war es, die Betonfertigteilbauweise für Straßenbefestigungen zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit der Befestigungen, Reduzierung der Bauzeiten in situ, Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Ressourcenschonung voranzubringen. Diese Zielstellung galt sowohl für den Neubau als auch insbesondere für Maßnahmen im Rahmen der Erhaltung der Befestigungen. Schwerpunkt dieser Arbeit war die gezielte Erforschung innovativer Baustoffe, konkret: neuer Betonmischgutkonzeptionen sowie neuartiger Bettungsmaterialien. Da Beton in Verkehrsflächenbefestigungen konstruktions- und belastungsbedingt biegezugbeansprucht wird und das Material dieser Beanspruchungsart ohne Bewehrungseinlagen dauerhaft widerstehen können muss, war es das Ziel, Mischgutkonzepte zu erarbeiten und zu testen, welche es erlauben, die Materialzugfestigkeit als wesentlichen dimensionierungsrelevanten Parameter zu erhöhen. Gleichermaßen war es von größtem Interesse, neuartige Betone zu erforschen, bei welchen gezielte Rissentstehung zugelassen wird, ohne Ausfall/Versagen des eigentlichen Bauteils (Fertigelement). Für das Erreichen dieser o. g. Ziele wurden im Rahmen des FuE-Vorhabens zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt. Neben der Erforschung und Optimierung hochfester Betone, beispielsweise durch die Verwendung von Polymeren in der Bindemittelmatrix, wurden Faserbetone erforscht. Neben statischen Prüfmethoden, beispielsweise zur Bestimmung der Spaltzugfestigkeit und der Druckfestigkeit, wurden zusätzlich hochzyklische Prüfverfahren (Spaltzug-Schwellversuche) angewandt. Zusätzlich wurde am Großversuchsstand mit bis zu 10 Mio. Lastzyklen die Dauerhaftigkeit der hybriden Bauweise sowie der Kopplungselemente untersucht.

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Bücher, Broschüren

Patrick Kühl
Frost-Tau- und Frost-Tausalzuntersuchungen
Akademische Schriftenreihe, Band V10789
2., Aufl.
2007, 120 S., 210 mm, Softcover
GRIN Verlag

 

 

Verkehrswege werden in der Winterperiode aus Gründen der Sicherheit und Mobilität schnee- und eisfrei gehalten. Die Folge ist eine zusätzliche Belastung der Betone im Bereich des Brücken-, Straßen- und Flugplatzbaus, aber auch der Betonwerkstoffe, wie Plattenbeläge und Pflastersteine, durch den Einsatz von organischen Taumitteln in Form von technischen Harnstoffen wie Urea oder Frigantin und unorganischen Tausalzen wie Natriumchlorid. Hinzu kommen eine Vielzahl an weiteren Belastungen durch gasförmige Stoffe wie Kohlendioxide oder Choride, Alkalien und Sulfaten in vielen Bereichen des Ingenieurbaus, Straßen- und Wasserbaus. Die stetig steigenden und in einer Vielzahl vorhandenen Einwirkungen auf den Beton haben zum Teil sehr komplexe Schadensbilder zur Folge. Das Ziel der Arbeit ist es, die Auswirkungen von Frost-Tau-Wechseln auf frostbeständige und frostunbeständige Zuschläge anhand mehrerer Prüfverfahren sowohl an den Gesteinskörnungen selbst als auch an Betonen verschiedener Festigkeitsklassen nachzuweisen und zu vergleichen. Die daraus resultierenden Ergebnisse geben Aufschlüsse über die notwendige Zusammensetzung verschiedener Betone unter dem Aspekt der Frostwiderstandsfähigkeit.

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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

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Seitz, Peter
940 Meter unter Dach und Fach
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Rajewski, Gregor
Straßen- und Flugbetriebsflächen - ein himmelweiter Unterschied?
Straße + Autobahn, 2020

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Voß, Karl-Uwe
Root causes of green deposits and foliage effects on concrete block pavements
BFT International, 2020

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

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